湿法炼锌过程中镁脱除的研究
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参考文献
[ 1 ]梅光贵 ,王德润 ,周敬元 ,等. 湿法炼锌学 [ M ] . 长沙 :中 南大学出版社 ,2001.
[ 2 ]杨景. 湿法炼锌过程中钙镁结晶的危害及对策[J ] . 株冶 科技 ,2001 (11) :1 - 5.
[ 3 ]李洪桂 ,郑清远 ,张启修 ,等. 湿法冶金学 [ M ] . 长沙 :中 南大学出版社 ,2002.
酸洗液含锌 / (g ·L - 1)
21 95 21 87 21 23 21 03 21 58 11 54 11 54 11 54
中和后液含锌 / (g ·L - 1)
11 21 11 12 11 24 11 01 11 21 01 92 181 76 231 72
从表 1 试验数据可见 ,酸洗液固比对镁的脱除 951 0 %。可见 ,淋洗比搅拌还可增加镁脱除率 4 个
从试验 7～8 可以看出 ,在试验条件下用废电解 液酸洗可以达到极佳的脱镁效果 ;酸洗矿浆加石灰 直接中和沉锌结果 表明 , 虽中 和终 点 p H 已高 达 71 0 ,但沉锌效果并不理想 ,酸洗液中残留的锌离子 浓度仍然很高 ;同时精矿的脱镁效果极差 。通过大 量试验发现 ,废电解液酸洗得到的高锌高镁矿浆不 适于直接中和沉锌 ,须经过滤后再中和沉锌 。
镁高问题的最佳工艺方案 。 采用硫酸溶液酸洗精矿发生的主要反应如下 : MgCO3 + H2 SO4 = MgSO4 + H2 O + CO2 ↑
MgO + H2 SO4 = MgSO4 + H2 O 试验酸洗用废电解液为依照该电锌厂废电解液 含镁离子达到正常值 (最低限是 12 g/ L ) 时的成分 人工配置而成 。原料来自该厂 。采用大功率机械搅 拌器 ,电炉加热 ,并用真空抽滤机过滤 。每次试验用 料量为 100 g 。
3 成本核算
经计算 ,按照所提出的工艺流程每排 1 t 镁损 失 01 126 t 锌 ,与自然结晶排镁时锌的损失比较为 : 每结晶排除 1 t 镁损失锌 01 671 t 。因此 ,酸洗排镁 可以减少的锌损失量为 (该厂数值) : 2431 6 t/ a ,按 照目前锌的市场价格计算 ,每年可减少损失约 600 万元左右 ,因此酸洗排镁的经济技术效益是非常显 著的 。
6
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注 :试验 1～6 为用硫酸溶液酸洗 ,7～8 为用电解废液酸洗精矿
洗涤方式
不洗 不洗 不洗 搅拌洗涤 不洗 淋洗 淋洗 淋洗
镁脱除率
/% 781 35 841 21 881 75 901 15 851 75 971 51 931 47 941 53
表 1 酸洗试验条件及结果 Table 1 The conditions and result of vitriol washed experiments
试验号
液固比
时间/ min
终点 p H
1
2 :1
60
11 5
2
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3
3
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2 结果及讨论
酸洗除镁试验都是在常温条件下进行的 ,依使 用的酸洗溶液不同 ,分两种方法进行 。第一 ,使用硫 酸溶液常温酸洗 ,考察终酸 、酸洗时间 、液固比 、洗涤 方式对锌镁酸洗浸出率的影响 ;酸洗得到的溶液返 回又进行锌精矿酸洗 ,考察经三次循环后溶液中锌 镁的积累对脱镁效果的影响 ;考察酸洗矿浆直接加 石灰中和再过滤对脱镁效果的影响 。第二 ,采用上 述第一种方法确定的试验条件用废电解液常温酸 洗 ,考察含有较高锌镁离子的溶液对锌镁酸洗浸出 率的影响 ;并考察该酸洗矿浆直接加石灰中和再过 滤对脱镁效果的影响 。锌精矿酸洗矿浆的终点 p H 控制在 3～31 5 左右 ,溶液中的锌离子浓度在 3 g/ L 左右 ,必须进行中和处理 ,一方面 ,将溶液中的锌沉 积加以回收 ;另一方面 ,使酸洗溶液的 p H 达到 6～ 8 ,方能排放 。试验考察酸洗溶液酸洗矿浆不经过 滤 ,直接加石灰中和对锌浸出率和脱镁效果的影响 。 试验结果见表 1 。
4 结论
在大量试验工作的基础上提出的工艺流程是可
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行的 ,该工艺容易与现有生产流程结合 ,易于实现工 业化 。该方法用含镁较高的废电解液脱除自产锌精 矿中的镁 ,能经济和有效地解决该电锌厂存在的镁 对工艺流程和技术经济指标造成的严重影响 ,使流 程中的镁含量保持在较低的水平 。其优点有三 :一 是采用废电解液酸洗排镁法能使流程中的镁开路 , 减少镁在设备及管道等处的结晶 ,溶液及浸出矿浆 的黏度降低 ,液固分离较易 ,同时能保证工艺流程的 通畅 ,提高锌锭的质量 ,减少锌的损失 。二是如果保 持流程中镁含量在较低水平 ,锌电积液的电阻降低 , 可以降低槽电压 ,提高电流效率 ,降低电耗 。三是从 成本上来看 ,若采用此方法除镁 ,可以大大降低成 本 ,获得较好的经济效益 ,每年可以为该厂节约资金 600 万元 。随着生产规模的逐年扩大 ,锌年产量的 持续上升 ,其经济效益更为明显 。
[ 4 ]重有色金属冶炼设计手册编委会. 重有色金属冶炼设计 手册 (铅锌铋卷) [ M ] . 北京 :冶金工业出版社 ,1995.
1 试验原料及原则工艺流程
试验中所使用的原料来自某湿法炼锌工厂 ,该 厂的原料一部分为自产锌精矿 ,光谱分析结果 ( %) : Zn > 10 、Al 01 3 、Si 01 1 、Ge 01 1 、Mg 31 0 、Pb 3～10 、 Fe 31 0 、Ca > 10 、Cu > 1 、Cd > 1 ,含镁量较高 (试验样 品含 Mg 11 25 %) 。物 相 分 析 结 果 ( %) : 闪 锌 矿 771 02 、方铅矿 41 51 、硫化铁 < 11 00 、白云石 91 50 、方 解石 61 87 、其它 11 00 ; 另一部分为外购锌精矿 ,含 Mg 01 438 %。该厂的配矿比例为外购矿 ∶自产矿 = 1 ∶(2～3) ,随着自产矿比例的增大 ,镁在流程中 迅速积累 ,电解液含镁已高达 33～36 g/ L ,硫酸镁 从低温净液到电解系统的工艺设备和管道中大量结 晶析出 ,每月必须彻底清理一次结晶 ,不但严重影响 工艺流程的通畅 ,而且造成锌回收率低 ,电流效率低 等问题 ,极大影响了生产的正常运行和降低了企业 的经济效益 。这个问题同时也是困扰各大锌冶炼厂
Abstract :A special met ho d of removing magnesium f ro m t he zinc hydro metallurgical p rocess is researched based o n t he material qualit y of o ne hydro metallurgical zinc factory and a lot of research work1 The p rocess is easily co mbined wit h existing p rocedures1 Keywords : Waste elect rolyte ; Washed wit h vit riol ; High magnesium zinc co ncent rate , Magnesium removing
有色金属 (冶炼部分) 2007 年 6 期
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湿法炼锌过程中镁脱除的研究
张博亚1 ,王吉坤2
(11 昆明理工大学材料与冶金工程学院 ,云南昆明 650093 ;21 云南冶金集团总公司 ,云南昆明 650051)
摘要 :根据某湿法炼锌厂的原料特点 ,在大量试验工作的基础上 ,提出一条行之有效的工艺流程来解决 杂质镁对系统的影响 ,它易于和现有生产系统相结合 ,易于实现工业化 。 关键词 :废电解液 ;酸洗 ;高镁锌精矿 ;除镁 中图分类号 : TF813 文献标识码 :A 文章编号 :1007 - 7545 (2007) 06 - 0013 - 03
作者简介 :张博亚 (1972 - ) ,女 ,陕西省兴平市人 ,在读博士
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有色金属 (冶炼部分) 2007 年 6 期
家的问题 ,因此研究控制锌电解液中镁离子浓度的 相关工艺技术研究就显得格外重要和有意义 。
从原料的特点及试验研究 ,提出的原则工艺流 程如图 1 所示 。
图 1 原则工艺流程图 Fig 1 1 The technical flow sheet 自产锌精矿中镁的赋存状态为 CaMg ( CO3 ) 2 , 在进行锌精矿的焙烧过程中被焙解成 MgO ,在随后 的浸出过程与硫酸作用生成 MgSO4 。由于闪锌矿 锌占总锌的 991 18 %几乎不溶于硫酸 ,白云石镁占 总镁的 991 13 %易溶于硫酸 ,这种矿型使用酸洗排 镁法将十分有效 。通过试验验证后 ,将该厂的高镁 锌精矿单独处理 ,再辅以对部分溶液中和沉锌后排 镁 ,两种方案有机结合 ,可望形成解决该电锌厂流程
率有一定的影响 ,洗涤方式对镁的脱除率的影响很 百分点 。酸洗矿浆加石灰直接中和 ,锌的浸出率可
大 , 酸 洗 矿 浆 采 用 过 滤 后 淋 洗 , 镁 脱 除 率 可 达 降到 1 %左右 ;但镁的脱除率迅速降低 ,采用酸洗矿
有色金属 (冶炼部分) 2007 年 6 期
浆直接中和时 ,应严格控制中和终点 p H 在 7 以下 , 这样 ,既可使镁的脱除率达到 80 %以上 ,又可使酸 洗溶液的锌离子浓度降至 1 g/ L 以下 ,即锌的损失 率 < 1 % ,同时还可以减少一道过滤工序 ,由于石灰 用量很小 ,因此酸洗精矿量增加亦很少 ,对精矿的质 量不会有太大的影响 。
湿法炼锌溶液中镁的来源有两部分 :一部分是 从原料锌精矿中带入 ,占大部分 ;另一部分是从锌湿 法冶炼过程的辅助材料带入 ,占一小部分 。对镁的 脱除方法可以分为 2 大类 :一是在焙烧前脱除镁 ,当 硫化锌精矿含 Mg 量 ≥01 6 %时 ,采用稀硫酸洗涤法 除 Mg ,使 Mg 以 MgSO4 进入到洗涤液中排除 ,这 种方法能有效地除去硫化锌精矿中的镁 ;另一类是 对溶液集中起来进行冷却除镁 。目前已知的排镁方 法有 : (1) 中和沉锌排镁法 ; (2) 锌精矿酸洗排镁法 ; (3) 氟化物沉锌排镁法 ; (4) 浓缩结晶分离镁法 ; (5) 高效萃取剂分离锌和镁法 。这些工艺方法均提出了 经济合理的流程 ,通过工艺条件的控制使电解液中 的含镁量控制在较低的水平 。各种工艺方法均有其 优缺点 ,根据精矿中镁的赋存方式及工艺要求而异 。 本试验根据某电锌厂现有流程的特点及自有和外购 锌精矿的特点 ,提出了一种较为合理的解决流程中 含镁高的特色工艺 。
Research on Magnesium Removing from Zinc Hydrometallurgical Process
ZHAN G Bo2ya1 , WAN G J i2kun2
(11 Kunming Universit y of Science and Technology , Kunming 650093 , China ; 21 Yunnan Metallurgical Group , Kunming 650051 , China)
[ 1 ]梅光贵 ,王德润 ,周敬元 ,等. 湿法炼锌学 [ M ] . 长沙 :中 南大学出版社 ,2001.
[ 2 ]杨景. 湿法炼锌过程中钙镁结晶的危害及对策[J ] . 株冶 科技 ,2001 (11) :1 - 5.
[ 3 ]李洪桂 ,郑清远 ,张启修 ,等. 湿法冶金学 [ M ] . 长沙 :中 南大学出版社 ,2002.
酸洗液含锌 / (g ·L - 1)
21 95 21 87 21 23 21 03 21 58 11 54 11 54 11 54
中和后液含锌 / (g ·L - 1)
11 21 11 12 11 24 11 01 11 21 01 92 181 76 231 72
从表 1 试验数据可见 ,酸洗液固比对镁的脱除 951 0 %。可见 ,淋洗比搅拌还可增加镁脱除率 4 个
从试验 7～8 可以看出 ,在试验条件下用废电解 液酸洗可以达到极佳的脱镁效果 ;酸洗矿浆加石灰 直接中和沉锌结果 表明 , 虽中 和终 点 p H 已高 达 71 0 ,但沉锌效果并不理想 ,酸洗液中残留的锌离子 浓度仍然很高 ;同时精矿的脱镁效果极差 。通过大 量试验发现 ,废电解液酸洗得到的高锌高镁矿浆不 适于直接中和沉锌 ,须经过滤后再中和沉锌 。
镁高问题的最佳工艺方案 。 采用硫酸溶液酸洗精矿发生的主要反应如下 : MgCO3 + H2 SO4 = MgSO4 + H2 O + CO2 ↑
MgO + H2 SO4 = MgSO4 + H2 O 试验酸洗用废电解液为依照该电锌厂废电解液 含镁离子达到正常值 (最低限是 12 g/ L ) 时的成分 人工配置而成 。原料来自该厂 。采用大功率机械搅 拌器 ,电炉加热 ,并用真空抽滤机过滤 。每次试验用 料量为 100 g 。
3 成本核算
经计算 ,按照所提出的工艺流程每排 1 t 镁损 失 01 126 t 锌 ,与自然结晶排镁时锌的损失比较为 : 每结晶排除 1 t 镁损失锌 01 671 t 。因此 ,酸洗排镁 可以减少的锌损失量为 (该厂数值) : 2431 6 t/ a ,按 照目前锌的市场价格计算 ,每年可减少损失约 600 万元左右 ,因此酸洗排镁的经济技术效益是非常显 著的 。
6
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注 :试验 1～6 为用硫酸溶液酸洗 ,7～8 为用电解废液酸洗精矿
洗涤方式
不洗 不洗 不洗 搅拌洗涤 不洗 淋洗 淋洗 淋洗
镁脱除率
/% 781 35 841 21 881 75 901 15 851 75 971 51 931 47 941 53
表 1 酸洗试验条件及结果 Table 1 The conditions and result of vitriol washed experiments
试验号
液固比
时间/ min
终点 p H
1
2 :1
60
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2 结果及讨论
酸洗除镁试验都是在常温条件下进行的 ,依使 用的酸洗溶液不同 ,分两种方法进行 。第一 ,使用硫 酸溶液常温酸洗 ,考察终酸 、酸洗时间 、液固比 、洗涤 方式对锌镁酸洗浸出率的影响 ;酸洗得到的溶液返 回又进行锌精矿酸洗 ,考察经三次循环后溶液中锌 镁的积累对脱镁效果的影响 ;考察酸洗矿浆直接加 石灰中和再过滤对脱镁效果的影响 。第二 ,采用上 述第一种方法确定的试验条件用废电解液常温酸 洗 ,考察含有较高锌镁离子的溶液对锌镁酸洗浸出 率的影响 ;并考察该酸洗矿浆直接加石灰中和再过 滤对脱镁效果的影响 。锌精矿酸洗矿浆的终点 p H 控制在 3～31 5 左右 ,溶液中的锌离子浓度在 3 g/ L 左右 ,必须进行中和处理 ,一方面 ,将溶液中的锌沉 积加以回收 ;另一方面 ,使酸洗溶液的 p H 达到 6～ 8 ,方能排放 。试验考察酸洗溶液酸洗矿浆不经过 滤 ,直接加石灰中和对锌浸出率和脱镁效果的影响 。 试验结果见表 1 。
4 结论
在大量试验工作的基础上提出的工艺流程是可
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行的 ,该工艺容易与现有生产流程结合 ,易于实现工 业化 。该方法用含镁较高的废电解液脱除自产锌精 矿中的镁 ,能经济和有效地解决该电锌厂存在的镁 对工艺流程和技术经济指标造成的严重影响 ,使流 程中的镁含量保持在较低的水平 。其优点有三 :一 是采用废电解液酸洗排镁法能使流程中的镁开路 , 减少镁在设备及管道等处的结晶 ,溶液及浸出矿浆 的黏度降低 ,液固分离较易 ,同时能保证工艺流程的 通畅 ,提高锌锭的质量 ,减少锌的损失 。二是如果保 持流程中镁含量在较低水平 ,锌电积液的电阻降低 , 可以降低槽电压 ,提高电流效率 ,降低电耗 。三是从 成本上来看 ,若采用此方法除镁 ,可以大大降低成 本 ,获得较好的经济效益 ,每年可以为该厂节约资金 600 万元 。随着生产规模的逐年扩大 ,锌年产量的 持续上升 ,其经济效益更为明显 。
[ 4 ]重有色金属冶炼设计手册编委会. 重有色金属冶炼设计 手册 (铅锌铋卷) [ M ] . 北京 :冶金工业出版社 ,1995.
1 试验原料及原则工艺流程
试验中所使用的原料来自某湿法炼锌工厂 ,该 厂的原料一部分为自产锌精矿 ,光谱分析结果 ( %) : Zn > 10 、Al 01 3 、Si 01 1 、Ge 01 1 、Mg 31 0 、Pb 3～10 、 Fe 31 0 、Ca > 10 、Cu > 1 、Cd > 1 ,含镁量较高 (试验样 品含 Mg 11 25 %) 。物 相 分 析 结 果 ( %) : 闪 锌 矿 771 02 、方铅矿 41 51 、硫化铁 < 11 00 、白云石 91 50 、方 解石 61 87 、其它 11 00 ; 另一部分为外购锌精矿 ,含 Mg 01 438 %。该厂的配矿比例为外购矿 ∶自产矿 = 1 ∶(2～3) ,随着自产矿比例的增大 ,镁在流程中 迅速积累 ,电解液含镁已高达 33～36 g/ L ,硫酸镁 从低温净液到电解系统的工艺设备和管道中大量结 晶析出 ,每月必须彻底清理一次结晶 ,不但严重影响 工艺流程的通畅 ,而且造成锌回收率低 ,电流效率低 等问题 ,极大影响了生产的正常运行和降低了企业 的经济效益 。这个问题同时也是困扰各大锌冶炼厂
Abstract :A special met ho d of removing magnesium f ro m t he zinc hydro metallurgical p rocess is researched based o n t he material qualit y of o ne hydro metallurgical zinc factory and a lot of research work1 The p rocess is easily co mbined wit h existing p rocedures1 Keywords : Waste elect rolyte ; Washed wit h vit riol ; High magnesium zinc co ncent rate , Magnesium removing
有色金属 (冶炼部分) 2007 年 6 期
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湿法炼锌过程中镁脱除的研究
张博亚1 ,王吉坤2
(11 昆明理工大学材料与冶金工程学院 ,云南昆明 650093 ;21 云南冶金集团总公司 ,云南昆明 650051)
摘要 :根据某湿法炼锌厂的原料特点 ,在大量试验工作的基础上 ,提出一条行之有效的工艺流程来解决 杂质镁对系统的影响 ,它易于和现有生产系统相结合 ,易于实现工业化 。 关键词 :废电解液 ;酸洗 ;高镁锌精矿 ;除镁 中图分类号 : TF813 文献标识码 :A 文章编号 :1007 - 7545 (2007) 06 - 0013 - 03
作者简介 :张博亚 (1972 - ) ,女 ,陕西省兴平市人 ,在读博士
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有色金属 (冶炼部分) 2007 年 6 期
家的问题 ,因此研究控制锌电解液中镁离子浓度的 相关工艺技术研究就显得格外重要和有意义 。
从原料的特点及试验研究 ,提出的原则工艺流 程如图 1 所示 。
图 1 原则工艺流程图 Fig 1 1 The technical flow sheet 自产锌精矿中镁的赋存状态为 CaMg ( CO3 ) 2 , 在进行锌精矿的焙烧过程中被焙解成 MgO ,在随后 的浸出过程与硫酸作用生成 MgSO4 。由于闪锌矿 锌占总锌的 991 18 %几乎不溶于硫酸 ,白云石镁占 总镁的 991 13 %易溶于硫酸 ,这种矿型使用酸洗排 镁法将十分有效 。通过试验验证后 ,将该厂的高镁 锌精矿单独处理 ,再辅以对部分溶液中和沉锌后排 镁 ,两种方案有机结合 ,可望形成解决该电锌厂流程
率有一定的影响 ,洗涤方式对镁的脱除率的影响很 百分点 。酸洗矿浆加石灰直接中和 ,锌的浸出率可
大 , 酸 洗 矿 浆 采 用 过 滤 后 淋 洗 , 镁 脱 除 率 可 达 降到 1 %左右 ;但镁的脱除率迅速降低 ,采用酸洗矿
有色金属 (冶炼部分) 2007 年 6 期
浆直接中和时 ,应严格控制中和终点 p H 在 7 以下 , 这样 ,既可使镁的脱除率达到 80 %以上 ,又可使酸 洗溶液的锌离子浓度降至 1 g/ L 以下 ,即锌的损失 率 < 1 % ,同时还可以减少一道过滤工序 ,由于石灰 用量很小 ,因此酸洗精矿量增加亦很少 ,对精矿的质 量不会有太大的影响 。
湿法炼锌溶液中镁的来源有两部分 :一部分是 从原料锌精矿中带入 ,占大部分 ;另一部分是从锌湿 法冶炼过程的辅助材料带入 ,占一小部分 。对镁的 脱除方法可以分为 2 大类 :一是在焙烧前脱除镁 ,当 硫化锌精矿含 Mg 量 ≥01 6 %时 ,采用稀硫酸洗涤法 除 Mg ,使 Mg 以 MgSO4 进入到洗涤液中排除 ,这 种方法能有效地除去硫化锌精矿中的镁 ;另一类是 对溶液集中起来进行冷却除镁 。目前已知的排镁方 法有 : (1) 中和沉锌排镁法 ; (2) 锌精矿酸洗排镁法 ; (3) 氟化物沉锌排镁法 ; (4) 浓缩结晶分离镁法 ; (5) 高效萃取剂分离锌和镁法 。这些工艺方法均提出了 经济合理的流程 ,通过工艺条件的控制使电解液中 的含镁量控制在较低的水平 。各种工艺方法均有其 优缺点 ,根据精矿中镁的赋存方式及工艺要求而异 。 本试验根据某电锌厂现有流程的特点及自有和外购 锌精矿的特点 ,提出了一种较为合理的解决流程中 含镁高的特色工艺 。
Research on Magnesium Removing from Zinc Hydrometallurgical Process
ZHAN G Bo2ya1 , WAN G J i2kun2
(11 Kunming Universit y of Science and Technology , Kunming 650093 , China ; 21 Yunnan Metallurgical Group , Kunming 650051 , China)