锌浮渣高效回收试验研究

申开榜，邹小平

（1.巴彦淖尔紫金有色金属有限公司，内蒙古 巴彦淖尔 015543；2.北京矿冶科技集团有限公司，北京 100160；3.东北大学，沈阳 110006）

巴彦淖尔紫金有色金属有限公司现有一套8000 t/a锌浮渣干式处理系统，该系统将刚出炉的锌浮渣，经过捣碎机和高位渣斗，将大块金属锌分离出来，并返回熔铸铸锭，剩余锌浮渣经过球磨-振动筛后，筛上锌浮渣仍返回熔铸铸锭，筛下锌浮渣返回焙烧炉重新焙烧[1-2]。本次试验原料就是此筛下锌浮渣，目前筛下锌浮渣每天约产出30 t，需要返回原料工段重新配矿，再一次进入焙烧炉焙烧，由于此锌浮渣含锌84%左右，重新回炉效果不大，而且成本增加。针对此现象，锌浮渣若能直接浸出，避免回炉作业，可以间接提高产量，减少重复作业，还可以使焙烧相对情况下投矿量增加，故需要开展锌浮渣直接浸出工艺研究，并对新工艺进行试验和可行性分析，为成果产业化实施提供理论依据与技术支撑[3]。

1 试验

1.1 试验原理

基于锌浮渣可以直接和硫酸进行反应，而且反应充分，易进行，在节约成本的前提下，利用湿法系统产出废液与锌浮渣反应，找到最佳反应条件。化学方程式如下：

1.2 试验原料

本次试验原料为公司筛下锌浮渣与现场废液。具体结果如表1、表2所示。

表1 锌浮渣成分

表2 废液成分

1.3 试验工艺流程

锌浮渣与废液按一定液固比进行一段浸出反应，反应后再进行二段浸出，尽可能地反应完全，反应后滤液进行除氯工序（公司已有除氯工序）。试验工艺流程如图1所示。

图1 筛下锌浮渣浸出工艺流程

2 试验内容

2.1 浓硫酸浸出试验

取50 g锌浮渣，加入400 mL水，分别加入50 mL、100 mL和200 mL浓硫酸，反应2 h，反应后过滤分析，结果如表3所示。

从表3可以看出，锌浮渣在酸度达到一定量时，浸出率可达94%，说明锌浮渣可以直接浸出。另外，反应后液体Cl元素含量升高，后续需要除氯工序。

2.2 废液浸出试验

取50 g锌浮渣若干，加入一定量废液，分别考察液固比、反应温度、反应时间对锌浮渣直接浸出的影响，结果如表4所示。

从表4可以看出，对比1#～3#,在浸出时间和液固比相同时，反应温度对锌浮渣浸出率影响不大，渣率变化也不大；对比3#、5#、6#，在反应温度和液固比相同时，反应时间越长，浸出率越大，并且渣率越来越少；对比3#、8#与6#、9#，在反应温度和反应时间相同时，液固比越大，浸出率越高，渣率越来越少；综合情况分析，与硫酸直接浸出试验结果对比，锌浮渣直接浸出，渣率较大，浸出率不高，可能是粒度对其影响较大，后续研磨后重新试验。

2.3 研磨后废液浸出试验

从表5、表6可以看出，未研磨的锌浮渣，+80目的占57.1%，且含锌较高，说明未研磨的锌浮渣颗粒较大；研磨后，锌浮渣中锌的分布比较均匀。

取50 g研磨后锌浮渣若干，加入一定量废液，分别考察反应温度、反应时间对锌浮渣直接浸出的影响，结果如表7所示。

表3 浓硫酸直接浸出试验数据

表4 锌浮渣废液浸出试验数据

表5 锌浮渣研磨前后粒度分布

表6 锌浮渣研磨前后锌含量分布

表7 研磨后废液浸出试验数据

从表7可以看出，在反应时间和液固比相同的条件下，反应温度对研磨后锌浮渣浸出影响不大，渣率变化也不大；在反应温度和液固比相同的条件下，反应时间越长，浸出率越高，渣率越来越少；对比表3和表6可以看出，研磨后，锌浮渣浸出率可以提高10%，并且渣率较少，说明研磨后有利于锌浮渣浸出；反应后Cl离子浓度有所升高，主要是锌浮渣中带入，后续需要除氯；浸出后，液体酸和锌变化不大，而且渣含锌在98%以上，渣率和浸出率较硫酸直接浸出相差较大，并且过滤时，液体比较黏稠、发白，过滤困难，可能原因是液体中锌已饱和，不能再进一步浸出，后续对上述浸出渣二段浸出，考察浸出情况。

2.4 二段浸出试验

取一次浸出渣若干，按液固比10:1加入废液，考察反应时间对锌浮渣二段浸出的影响，结果如表8所示。

从表8可以看出，当二次浸出加入22 g后，浸出率在71%～77%，浸出率有待提高，当二次浸出加入18 g，反应2 h，浸出率达80%，而且渣率较少，加大反应时间，浸出率提高不大。另外，一段浸出液氯离子含量上升，二段浸出液氯离子含量变化不大。

表8 二段浸出试验数据

表9 二段浸出加入硫酸试验数据

对比表8和表9可以看出，当加入一定量硫酸时，二段浸出效果更好，说明锌浮渣还可以继续浸出，受到液固比和浸出时间的影响，二次浸出渣可以返回一段浸出继续反应。

综上所述，锌浮渣需要进一步球磨，达到一定粒度，从而提高锌浮渣浸出率；考虑到二次浸出加18 g以后，浸出率较好，结合现场工艺流程及成本，故选取一次浸出渣率在36%左右的最优浸出条件，即一次浸出最优条件为：液固比10:1，常温下反应时间2 h即可。二次浸出最优条件为：液固比10:1，常温下反应2 h即可，由于生产上废液量较大，不建议再加硫酸，再结合生产负荷和设备，二次浸出渣可返回一次浸出继续反应。

3 优缺点

3.1 优点

熔铸分厂每天约产出30 t锌浮渣（返回焙烧配矿重量），可分配给两个湿法厂共同处理，从而避免重新配矿回炉焙烧，可以提高焙烧产能。处理30 t锌浮渣，可消耗300 m3废液，过滤后液体含锌110 g/L，含酸80 g/L，相当于高上清，可以直接进低浸工序，有效解决了目前生产上废液体积过多、不吃酸的现象。该工艺流程简单，不需要加温作业，常温浸出就可进行，利用现有综合回收工段反应槽和压滤机即可作业。

3.2 缺点

由于锌浮渣中含CL 0.73%、含硫2.58%，故锌浮渣浸出时会放出H2S气体，生产过程中气味比较难闻，要做好通风工作；另外Cl会浸到液体中，需要除氯工序，建议在综合回收分厂镉工段除氯工序前进行锌浮渣浸出，然后进行铜渣除氯，最后直接进低浸反应槽。由于公司原料含锌较低，原来加入锌浮渣可提高锌精矿含锌品位，如果锌浮渣直接浸出，不进行配矿，按每天配矿600 t，锌精矿含锌会降低1个百分点。

4 结论

熔铸分厂产出的锌浮渣直接浸出，浸出率不高，需要进一步球磨，可提高浸出率10%。一次浸出最优条件为：液固比10:1，常温下反应时间2 h。二次浸出最优条件为：液固比10:1，常温下反应2 h，二次浸出渣可返回一次浸出继续反应。锌浮渣经过两次浸出后，浸出率为94%，生产上可以有效实施，从而避免了重新配矿回炉焙烧，可以提高焙烧产能。锌浮渣浸出后液体可直接进入低浸工序，每天可消耗废液300 m3，降低了系统废液体积大的现象，为消耗废液找到开路。锌浮渣浸出过程中出现的气味和Cl升高的问题，已给出解决方案，另外二段浸出氯离子含量没有上升，二段浸出渣可返回一段浸出继续作业。