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濕法煉鋅過程中鈣鎂行為及其去除措施

文檔作者：王少龍雷霆施哲張殿彬謝富華文檔來源： 1．云南冶金集團股份有限公司 2．昆明理工大學(xué) 3．云南馳宏鋅鍺股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年03月19日
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2O14年第1期 有色金屬(冶煉部分)(http：／／ysy1．bgrimm．cn)
doi：10．3969／J．issn．1007-7545．2014．01．001
濕法煉鋅過程中鈣鎂行為及其去除措施
王少龍 ，雷霆 ，施哲 ，張殿彬。，謝富華。
(1．云南冶金集團股份有限公司，昆明650051；2．昆明理工大學(xué)，昆明650093；
3．云南馳宏鋅鍺股份有限公司，云南曲靖655011)
摘要：分析了濕法煉鋅過程中鈣鎂的行為，并結(jié)合年產(chǎn)
圖，為鈣鎂開路提供依據(jù)。另外還介紹了該生產(chǎn)線投產(chǎn)
關(guān)鍵詞：濕法煉鋅；鈣；鎂；金屬平衡；去除措施
10萬t鋅生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)，建立了鈣鎂金屬平衡
8年來去除鈣鎂的措施。
中圖分類號：TF813 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1007—7545(2014)01—0001—04
Behavior and Removal of Calcium and M agnesium in Zinc Hydrometallurgy
W ANG Shao—long ' ，LEI Ting ，SHI Zhe ，ZHANG Dian—bin。，XIE Fu—hua。
(1_Yunnan Metallurgical Group Co．，Ltd，Kunming 650051，China；
2．Kunming University of Science and Technology，Kunming 650093，China；
3．Yunnan Chihong Zinc&amp;amp; Germanium Co．，Ltd，Qujing 655011，Yunnan，China)
Abstract：The behavior of calcium and magnesium in zinc hydrometallurgy process was analyzed．M etal bal—
ance diagram of calcium and magnesium was established in combination with data of 1 00 kt／a production
line to provide basis for calcium and magnesium remova1．The methods for calcium and magnesium removal
were introduced，which had been in application in this producing line for eight years．
Key words：zinc hydrometallurgy；calcium ；magnesium ；metal balance；removal method
地殼中鈣和鎂的豐度分別是3．63％ 和
2．09 [1]
。鈣在自然界以石灰石、白堊、大理石等形
態(tài)存在，鎂則存在于菱鎂礦、白云石、光鹵石中。硫
化鋅礦石中一般含CaO 1．98％ ～ 17．75％ 、MgO
0．36 0A～1．O9 9／6_2]，經(jīng)過選礦后鋅精礦仍含有CaO
0．02 ～2．03 、MgO 0．10 ～0．66 L3]，說明通
過選礦的方式很難將其有效分離出去。
目前，國內(nèi)外80 以上的鋅均采用濕法工藝生
產(chǎn) ]。在傳統(tǒng)濕法煉鋅工藝中，經(jīng)過焙燒和酸浸后，
鈣和鎂主要以硫酸鹽的形式進入溶液，通過三段凈
化法很難去除，導(dǎo)致其在濕法系統(tǒng)中不斷循環(huán)富集，
給正常生產(chǎn)帶來結(jié)晶阻塞、能耗增加以及剝鋅困難
等問題 。j。
收稿日期：2013—07-16
基金項目：云南省對外科技合作項目(2o13IAOO7)
作者簡介：王少龍(1975一)，男，山東龍口人，博士，高級工程師
本文結(jié)合年產(chǎn)1O萬
鈣鎂金屬平衡圖，并闡述
除鈣鎂的措施。
t鋅生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)，建立了
了該生產(chǎn)線投產(chǎn)8年來去
濕法煉鋅過程中的鈣鎂行為
1．1 焙燒過程
在鉛鋅硫化精礦中，CaO和MgO大都以碳酸
鹽CaCO。(7y解石)和MgCO。(菱鎂礦)的形態(tài)存在。
碳酸鹽在高溫下分解，CaO 能與SO。反應(yīng)生成
CaSO ，而CaSO 在硫化精礦的焙燒與燒結(jié)溫度下
很難分解完全¨3]。
1．2 浸出過程
鋅焙砂中主要存在有氧化物、鐵酸鹽、硅酸鹽等

2014年第1期 有色金屬(冶煉部分)(http：／／ysy1．bgrimm．cn) · 3 ·
焙砂
浸出渣 Ca 79．6【1％，
酸浸液ca O．06％，
銅渣ca O．97％，
鈷渣Ca O．41％，
海綿鎘 ca 0．11％，
管道結(jié)疤ca 2．40％，
鈣鎂底流Ca 9．10％，
陽極泥 Ca 7．20％，
一石膏渣
Mg 20．O0％
Mg 2．48％
M g 1 O0％
M g 1．00％
M g 0．80％
Mg 1．80％
M g 5．6O％
Mg 2．40％
Ca 0．07％ ． Mg 0．53％
Ca 0．48％ ． Mg 62．50％
圖1 鈣鎂金屬平衡圖
Fig．1 M etal balance diagram of
calcium and magnesium
法系統(tǒng)，隨著每次的循環(huán)累積，直至達到飽和。公司
2006~2012年新液和廢液中鈣、鎂濃度曲線如圖2
所示。
一
●
、
趣
躲
，
●
～
褪
圖2 2006~2012年新液與廢液中
鈣鎂離子濃度曲線
Fig．2 Concentration curves of calcium and
magnesium ion in clarified zinc sulfate solution
and wasted electrolyte from 2006 to 2012
從圖2不難看出，新液和廢液中的鈣離子濃度
幾乎沒有較大變化，基本保持在0．3～0．4 g／L左
右。這是因為硫酸鈣在溶液中的溶解度有限(K 一
2．3×10 )，且硫酸鈣的溶解度隨溫度的降低呈下
降趨勢，即使有過多的鈣離子進人系統(tǒng)，當(dāng)溶液局部
溫度降低時，鈣離子會以晶體的形式從溶液中析出。
這說明鈣離子能夠自行地從溶液中開路。而自
2006年以來，新液鎂離子濃度呈不斷上升趨勢，
2010年新液鎂離子平均濃度為19 g／L、2012年為
21 g／L，年平均累積濃度為1 g／L。硫酸鎂在溶液
中的溶解度較高，且其溶解度隨溫度變化不大，經(jīng)過
幾年的生產(chǎn)累積，2012年8月廢液中鎂離子含量已
高達26 g／L，在一定程度上降低電鋅生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)
濟指標(biāo)。
3 鈣鎂去除措施
為減小鈣鎂雜質(zhì)對鋅電解系統(tǒng)的影響，國內(nèi)外
學(xué)者開展了諸多去除鈣鎂的研究_9 。目前主要方
法有精礦酸洗法、化學(xué)沉淀法、中和沉鋅法、冷卻結(jié)
晶法、溶液結(jié)晶法、膈膜電解法及溶劑萃取法等。冷
卻結(jié)晶法及中和沉鋅法的成本較低，已實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)
用，其余方法均處于實驗室研究階段。
我公司1O萬t電鋅生產(chǎn)線自2005年8月投產(chǎn)
至今，鈣鎂雜質(zhì)問題一直存在，結(jié)合生產(chǎn)實際采取先
后采取了3種措施，在一定程度上緩解了鈣鎂的富
集問題。
3．1 化學(xué)沉淀法
該電鋅生產(chǎn)線采用傳統(tǒng)濕法煉鋅工藝，在進行
初步設(shè)計時選用中和部分廢電解液的方法實現(xiàn)鈣鎂
的開路。廢電解液設(shè)計處理量為80 m。／d，采用石
灰與廢電解液反應(yīng)生成石膏渣。中和1 m。的廢電
解液需要石灰0．1 t，生成石膏渣0．28 t，每年石灰
用料約為2 680 t，生成石膏渣約7 504 t。廢電解液
含Ca 0．3 g／L、Mg 20 g／L、Zn 50 g／L、硫酸175
g／L，一年按生產(chǎn)330 d計算，則2005至2009年，每
年外排的鈣、鎂、鋅以及硫酸分別為7．92 t、528 t、
1 320 t、4 620 t。
由于該方法的生產(chǎn)成本很高，產(chǎn)生的石膏渣量
大，外銷困難，堆存會帶來很大的環(huán)保壓力，同時造
成大量鋅金屬和硫酸損失。因此，2010年6月以后
就逐漸減少廢電解液的外排量，目前已不再采用該
方法。
3．2 冷卻結(jié)晶法
2010年1～11月，公司在電解工序增加了4臺
壓濾機，每天對新液進行壓濾，上清液返新液貯槽，
新液底流渣送至渣場。1～11月新液底流渣開路排
放量分別為625．5、306．0、432．0、378．0、481．5、
463．5、342．0、445．5、418．5、81．0、31．5 t，總計
4 009．5 t。經(jīng)分析底流結(jié)晶含Ca 7．16 、Mg
0．65％ 、Zn 7．13％ 、水分35 。據(jù)此可計算出2010
年外排的鈣鎂結(jié)晶渣干重為2 606．18 t，外排的鈣、
· 4 · 有色金屬(冶煉部分)(http：／／ysy1．bgrimm．cn) 2014年第1期
鎂以及鋅的量分別為186．60 t、16．94 t、185．82 t。
實現(xiàn)了鈣、鎂及微量雜質(zhì)的開路，從而為電鋅生產(chǎn)創(chuàng)
造了有利條件，但也存在鋅金屬損失過多的缺點。
3．3 圓筒配料法
鉛廠艾薩爐物料需要在圓筒制粒機加水混合制
粒后再送入爐內(nèi)進行熔煉。由于以上兩種方法均存
在鋅金屬大量損失的問題，自2013年2月開始采用
抽取部分酸浸液代替新水用于圓筒制粒機混料的措
施，從而實現(xiàn)鈣鎂的開路。酸浸液中的鈣、鎂雜質(zhì)隨
著鉛物料先進入艾薩爐中熔煉，絕大部分的鈣、鎂元
素進入富鉛渣。富鉛渣含鈣高便于鼓風(fēng)爐造渣，有
利于鼓風(fēng)爐的熔煉，鎂則經(jīng)過煙化爐吹煉后進入水
淬渣中。而酸浸液中的鋅離子被氧化后，以氧化鋅
的形式進入艾薩爐及煙化爐煙塵中得到回收。
此法回收酸浸液中的鋅金屬，并充分利用其中
的鈣，同時還可以降低鉛系統(tǒng)新水用量，不會對鉛系
統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。此方法適用于同時具有鋅、鉛冶
煉流程的工廠。
2013年2～6月鉛廠耗用酸浸液分別為109．9、
87．4、112．5、417．2、498．6 rn。，平均245．1 rn。。酸
浸液平均含Ca 1．15 g／L、Mg 20．93 g／L。則每年
減少外排鈣量3．38 t、鎂量61．56 t，節(jié)約新水
2 941．2 m。
4 結(jié)論
1)分析了濕法煉鋅過程中鈣鎂行為及去除措
施，并根據(jù)實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)建立了鈣鎂金屬平衡圖。
對年產(chǎn)1O萬t電鋅的生產(chǎn)線，每天外排廢電解液8O
m。就可以實現(xiàn)鈣鎂的平衡。
2)鈣在新液、廢液中的濃度基本保持在0．3～
0．4 g／I ，鈣離子隨溫度的下降以晶體形式從溶液中
析出，可以實現(xiàn)在系統(tǒng)中自行開路。
3)鎂在濕法煉鋅過程中將在新液中不斷富集，
對鎂進行開路最有效的方法是對廢電解液進行開
路，采用石灰中和的方式會造成硫酸和鋅的大量浪
費，有必要探索新的工藝實現(xiàn)對鎂的開路。
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