锌浮渣湿法处理工艺的优化实践

陈德醒， 王学军， 崔丁方

(1.昆明理工大学机电工程学院， 云南 昆明 650500; 2.云南驰宏锌锗股份有限公司曲靖锌合金厂， 云南 曲靖 655000)

锌浮渣湿法处理工艺的优化实践

陈德醒1,2， 王学军1， 崔丁方2

(1.昆明理工大学机电工程学院， 云南 昆明 650500; 2.云南驰宏锌锗股份有限公司曲靖锌合金厂， 云南 曲靖 655000)

对锌浮渣处理工艺进行优化，在湿式球磨—摇床重选的基础上，增设湿式筛分、旋流沉淀和水洗提纯操作，有效地回收锌浮渣中细小金属锌颗粒，锌直收率从35.05%提高到45.13%。回收得到的粒度大于80目的锌颗粒用于粗锌锭生产，粒度小于80目的可作为锌湿法流程镉生产的置换剂。

锌浮渣； 湿法处理； 工艺优化； 湿式筛分； 旋流沉淀； 水洗提纯； 锌直收率

0 引言

锌(Zn)是重要的基体金属，广泛应用于冶金、机械加工等领域。在资源日益枯竭的当下，提高冶炼过程中锌合金的产出效率及废渣回收利用率尤为重要。冶金工作者也在研究不同的方法以提高锌浮渣的回收利用效率[1-3]。曲靖锌合金厂结合生产实际，对锌浮渣湿法处理工艺进行优化，实现了锌浮渣内金属锌颗粒的高效回收。

1 存在问题

曲靖锌合金厂主要负责0#锌锭和热镀锌基合金产品的生产，锌原料为电解阴极锌片。电解阴极锌片需熔炼净化后才能进行浇铸或配料作业，在非真空和无保护气体的工业生产条件下，熔炼炉内上表层锌液完全暴露在大气环境中，在熔炼温度下(480～520 ℃)，锌液和空气发生如下反应：

2Zn+O2=2ZnO

(1)

Zn+CO2=ZnO+CO

(2)

ZnO熔点高达2 000 ℃，在炉内的温度条件下呈稳定的固态相，业内普遍采用NH4Cl造渣。NH4Cl和ZnO发生如下反应：

2NH4Cl+ZnO=ZnCl2+2NH3+H2O

(3)

ZnCl2熔点为318 ℃，在炉内处于液态，锌从渣中分离聚合成锌液，在重力作用下向下沉积，上浮物即为锌浮渣，通过排渣操作将锌浮渣与锌液分离。在排渣过程中，部分锌液随锌浮渣流出，产出的锌浮渣为ZnO、ZnCl2、Zn及少量Fe、Pb、Cu、碳酸盐等组成的混合物。曲靖锌合金厂年处理电解锌片约12万t，锌熔铸浮渣率为2.17%，产出的锌浮渣约2 600 t，其中含有的金属锌颗粒1 100余吨。为了充分回收利用锌浮渣中的Zn，曲靖锌合金厂2011年开始采用湿式球磨—摇床重选工艺处理锌浮渣，由于锌浮渣中的金属锌粒度小、粒级分布广，并且经过球磨处理以及颗粒之间的摩擦碰撞，锌颗粒进一步变细，约32%的金属锌颗粒在80～200目，与锌灰处于同一粒级，用摇床重选的方法无法有效、充分地回收，锌浮渣直收率仅为35.05%，超过20%的金属锌颗粒随锌灰返回沸腾焙烧系统，增加了生产成本，降低了锌直收率。

2 工艺优化

2.1 球磨锌浮渣含锌及粒度分布

锌浮渣在球磨机内通过球磨和自磨实现渣锌分离，对锌浮渣球磨后的粒度进行统计。采用随机取样的方法采集10 kg湿式球磨后的渣浆(干燥后)进行筛分，结果如表1所示。

表1 球磨渣浆筛分统计表

2.2 工艺优化

传统的湿式球磨—摇床重选处理流程，锌浮渣经球磨后直接导入摇床处理，金属锌颗粒聚集在摇床精矿带返回工频炉用于0#锌生产，而中矿带、尾矿带物料经压滤机处理后成为锌灰返回沸腾炉中焙烧处理。

粒度大于80目的金属锌数量较大、品位高，可以直接回收利用。故在球磨机出口处安装80目的螺旋滚动分离筛(见图1)。球磨机出口渣浆直接导入螺旋滚动分离筛筛分，筛上物大于80目，主要为大颗粒锌金属，其随分离筛螺旋至出口溜槽，沿溜槽流入渣斗盛装待用。

图1 螺旋滚动分离筛

渣浆筛下物中还含有粒度小于80目的中小颗粒锌金属。用泵将渣浆提升至一级旋流器的上端口(如图2)，高速运动的渣浆在离心力的作用下在旋流器内发生涡旋运动，由于锌颗粒不溶于水且密度大于渣浆，涡旋过程中细锌粒在自身重力作用下下沉，由旋流器底端的出口流出，上浮物则进入二级旋流器进行同样的处理。两级旋流器出口流出的细锌粒经砂水分离器水洗后流入渣斗，80～160目细锌粒得到有效回收。

图2 旋流器

二级旋流器上浮渣浆内仍含有细小金属锌颗粒，其输送到摇床重选后回收细锌粒。而由于浮渣处理量较大，加之旋流器处理时用泵导流，导致渣浆入摇床时水流快，金属锌被水带走，影响锌的回收。为了解决该问题，在摇床上加装渣浆缓冲槽和清水分配槽，如图3所示。渣浆进入摇床之前先入静置的缓冲槽，流速降低后再入摇床进行重选；清水经分配槽再流入摇床，确保给水均匀，摇床充分分选出粒度小于160目的金属锌。

图3 摇床分配槽

工艺优化后，粒度小细于80目的金属锌颗粒通过砂水分离器和摇床精矿带回收，所得到的细锌粒的形貌和工艺优化前摇床中矿带产物形貌如图4所示。

图4 工艺优化前后细锌粒形貌对比图

通过上述方法，浮渣内粒度小于80目的金属锌颗粒回收率大于80%，锌品位达到96.77%，锌浮渣处理直收率从35.05%提高到45.13%。

对于回收得到的不同粒度的金属锌颗粒，粒度大于80目的，采用10t工频无芯感应电炉熔炼铸锭后用作雾化喷吹锌粉生产的锌原料；细锌粒其品位和粒度符合要求，可作为镉生产的置换剂。将细锌粒(400 kg/次)在镉生产流程替代电炉锌粉作为海绵镉置换剂使用，其使用效果与传统电炉锌粉对比如表2所示。

表2 不同置换剂海绵镉置换、压饼效果 %

表2中数据显示，细锌粒锌粉作镉还原剂明显优于电炉锌粉。

3 结语

实践表明，采用“湿式球磨—滚动筛分—旋流沉淀—摇床重选”代替传统的“湿式球磨—摇床重选”处理锌浮渣，锌浮渣处理直收率可提高10.08%，达到45.13%。回收得到的粒度小于80目的细锌粒可作为镉生产置换剂，且效果明显优于电炉锌粉。按照曲靖分公司锌系统目前的产能，工艺优化后，每年可增加锌金属产量约260 t，经济效益可观。

[1]范兴祥，彭金辉，张利波，等.超声波强化锌浮渣浸出的研究[J].昆明理工大学学报：理工版,2003，28(1).

[2]魏福春，李鸿章. 锌浮渣处理系统的改进实践[J].中国有色冶金，2009，(5)：27-29.

[3]王玉棉,王胜.综合利用锌浮渣制备纳米ZnO新工艺[J].有色金属，2005，57(2)：81-83,92.

Optimizationofhydrometallurgyprocessingofzincdross

CHEN De-xing, WANG Xue-jun, CUI Ding-fang

The process of zinc dross treatment was optimized, the wet sieving, cyclone precipitation and water washing purification on the basis of the ball mill and the shaking table re-election were adopt. This method can effectively recycle the tiny zinc metal particles in the zinc dross. Zinc dross processing stratght yield increased from 35.05% to 45.13%. Among them, the coarse granularity zinc particles of more than 80 lists were used fro coarse zinc ingot production. And fine granularity zinc particles less than 80 lists were used as cadmium displacer in zinc hydrometallurgy.

zinc dross; hydrometallurgy treatment; process optimization; wet screening; cyclone precipitation; water washing purification; zinc straight yield

陈德醒(1974—)，云南宣威人，工程师，工程硕士，从事有色铅锌冶炼、锌产品的生产及工艺设备研究工作。

TF813； X756

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