林志富， 王 健， 丁文濤， 王 斐， 王 芳， 郝 振

(1.巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司， 內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015543；2.廈門紫金礦冶技術(shù)有限公司， 福建 廈門 361101)

內(nèi)蒙古某鋅冶煉公司一期項(xiàng)目鋅產(chǎn)能10萬t/a，采用熱酸浸出- 低污染黃鉀鐵礬法煉鋅工藝，浸出生產(chǎn)過程中產(chǎn)生鐵礬渣和高浸渣[1]。此工藝產(chǎn)渣量大，每生產(chǎn)1 t電鋅能夠產(chǎn)出1.1～1.2 t鋅浸出渣[2]，且其引起的鋅損失占到冶煉過程中鋅總損失的60%以上，因此，如何降低浸出兩渣的鋅含量，是提高鋅總回收率的主要途徑[3]。

在以往的濕法處理研究中，研究者們對浸出兩渣進(jìn)行酸洗，將渣中水溶鋅溶解進(jìn)入溶液中，或者先對高浸渣進(jìn)行超高酸浸出，降低渣中不溶鋅含量，再對兩渣進(jìn)行洗滌，但此法雖可有效降低渣中鋅含量，但在過程中引入大量水或酸，引起系統(tǒng)水平衡或酸平衡不穩(wěn)定，長期將影響整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)[4-6]。

本文采用中和- 沉鋅法處理浸出兩渣，在降低渣含鋅的同時(shí)，穩(wěn)定系統(tǒng)體積平衡，提高鋅總回收率。

1 原理及工藝簡介

中和- 沉鋅兩渣洗滌必須進(jìn)行兩次液固分離。一次是高浸底流和沉礬底流直接進(jìn)行液固分離，高浸濾液返回預(yù)中和工序，沉礬濾液返回中浸工序，一次濾液來源于主系統(tǒng)，不會破壞主系統(tǒng)體積平衡，并且部分液體隨渣帶出，總液體量反而會降低。二次液固分離主要將洗滌槽內(nèi)已漿化洗滌的渣進(jìn)行液固分離，將含少量水分與鋅的渣卸入渣室拉運(yùn)儲存，二次濾液的去向是整個(gè)洗滌過程的關(guān)鍵點(diǎn)，在全部用水洗滌的情況下，如果返回主系統(tǒng)，每天主系統(tǒng)額外補(bǔ)入液體300～600 m3左右。在冬天，由于系統(tǒng)蒸發(fā)量小，如此大的液體補(bǔ)入量會導(dǎo)致整個(gè)主系統(tǒng)體積平衡很快被打破，進(jìn)而影響整個(gè)公司生產(chǎn)。因此二次濾液能否重復(fù)利用和有效降低渣含鋅是兩渣洗滌工藝選擇的重要依據(jù)。

1.1 中和- 沉鋅工藝?yán)碚?/h3>

中和- 沉鋅工藝就是使用藥劑將二次濾液中的鋅沉淀壓濾返回浸出系統(tǒng)，含低鋅的濾液繼續(xù)用于兩渣二次洗滌。

由于兩渣的二次濾液中含有大量Fe3+，如直接沉鋅會造成壓濾困難，同時(shí)大量的Fe返回浸出系統(tǒng)造成工藝波動。所以沉鋅前需進(jìn)行中和除鐵。

采用中和- 沉鋅工藝每天只需補(bǔ)充約100 m3的生產(chǎn)水，如體積允許，部分渣可不經(jīng)過中和- 沉鋅工藝直接洗滌返回浸出系統(tǒng)。

1.1.1 中和除鐵

考慮到工序、成本及除鐵效果，在渣二次漿化洗滌過程中除鐵，中和藥劑采用石灰，中和pH值控制在4～4.5，既保證大量鐵進(jìn)入渣中，又保證濾液中的鋅不被沉淀進(jìn)入渣中。主要化學(xué)反應(yīng)見式(1)、式(2)。

(1)

(2)

1.1.2 沉鋅

考慮到成本和現(xiàn)場操作環(huán)境，沉鋅藥劑采用碳酸鈉，沉鋅pH值控制在6～7，保證大部分鋅沉淀，加入少量的濾液攪拌返回浸出系統(tǒng)，同時(shí)Na+返回浸出可取代部分碳銨作為沉礬劑使用。主要反應(yīng)見式(3)。

(3)

1.2 工藝流程

中和- 沉鋅工藝流程如圖1所示。

圖1 中和- 沉鋅工藝流程圖

2 現(xiàn)場改造

改造洗渣沉鋅工藝，在設(shè)備配制、管道布置、施工期限等方面存在較多問題，設(shè)備配制與故障對整個(gè)過濾生產(chǎn)影響較大，以下對存在問題及后續(xù)采取的措施進(jìn)行說明。

1)現(xiàn)階段沉鋅壓濾使用氧化鋅廠房兩臺100 m2壓濾機(jī)，需要恢復(fù)廠房剩余2臺閑置壓濾機(jī)，做為高浸一次壓濾使用。

2)制作1臺沉鋅前液儲槽，用于儲存沉鋅前液，沉鋅前液儲槽位置變更到原氧化鋅廠房東北角，減少輸送距離，原沉鋅前液儲槽用于儲存冷凝水。

3)將現(xiàn)有的沉鋅1#反應(yīng)槽、碳酸鈉配制槽、石灰配制槽恢復(fù)為沉鋅1#反應(yīng)槽、沉鋅2#反應(yīng)槽、沉鋅3#反應(yīng)槽，閑置的兩臺槽體恢復(fù)為高浸水洗漿化槽。

4)現(xiàn)階段高浸一次4臺壓濾機(jī)(每臺壓濾機(jī)過濾面積220 m2)，對應(yīng)高浸二次6臺壓濾機(jī)(每臺壓濾機(jī)過濾面積220 m2)，高浸一次四臺壓濾機(jī)水洗渣量無法供應(yīng)高浸二次6臺壓濾機(jī)排渣，影響產(chǎn)量及水洗量。計(jì)劃恢復(fù)氧化鋅廠房4臺閑置壓濾機(jī)(每臺壓濾機(jī)過濾面積100 m2)作為高浸一次壓濾機(jī)使用，這樣可以實(shí)現(xiàn)高浸壓濾機(jī)一次8臺(總過濾面積1 280 m2)對應(yīng)二次8臺(總過濾面積1 320 m2)，將凈化工段三凈4臺壓濾機(jī)(每臺過濾面積160 m2)改為沉鋅壓濾機(jī)使用。

5)使用凈化工段三凈壓濾機(jī)作為沉鋅壓濾機(jī)使用，三凈漿化槽做沉鋅渣漿化槽，需增加沉鋅液過渡槽一臺，過度泵兩臺，沉鋅后液中間槽一臺，沉鋅后液轉(zhuǎn)液泵兩臺。

由上可知，設(shè)備改造大部分可采用公司閑置設(shè)備，減少設(shè)備投資及改造周期。

3 工業(yè)實(shí)踐

3.1 現(xiàn)場運(yùn)行情況

自2017年9月份開始，兩渣水洗中和- 沉鋅工藝正式運(yùn)行，現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行正常。兩渣含鋅情況見表1。

表1 兩渣含鋅生產(chǎn)數(shù)據(jù)

由表1可知，從2017年9月份開始，兩渣含鋅明顯下降，2017年5～8月份鉛銀渣平均含鋅4.29%、鐵礬渣平均含鋅3.22%，而2017年9～12月份鉛銀渣平均含鋅2.78%，鐵礬渣平均含鋅2.18%。Zn浸出回收率也有著明顯提升，2017年5～8月份浸出回收率96.44%，而2017年9～12月份浸出回收率97.47%，回收率增加了1.03%。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

兩渣中和- 沉鋅技改9月中旬運(yùn)行正常，沉鋅工藝新增運(yùn)行了8臺壓濾機(jī)，相應(yīng)增加了攪拌、泵、電機(jī)的電消耗，及濾布、濾板消耗，碳酸鈉、石灰的輔料消耗，增加了成本單耗。但兩渣含鋅得到了回收，回收率得到了極大的提高。分廠12月份生產(chǎn)成本統(tǒng)計(jì)如表2所示。

12月份兩渣水洗沉鋅回收鋅金屬量137.6 t，按20 000元/t價(jià)值計(jì)算，鋅回收價(jià)值275.2萬元，扣除耗材成本，每月可增加收益約170萬元，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

表2 輔料易耗品消耗成本

4 結(jié)論

1)兩渣水洗中和- 沉鋅工藝實(shí)施后，鉛銀渣與鐵礬渣中鋅含量明顯降低，Zn浸出回收率從96.44%提高到97.47%。

2)兩渣水洗中和- 沉鋅工藝實(shí)施后，12月份兩渣水洗沉鋅回收鋅金屬量137.6 t，扣除耗材成本，每月可增加收益約170萬元，提高了經(jīng)濟(jì)效益。