铜镉渣生产镉绵的工业实践

冶玉花， 张昱琛

(白银有色集团股份有限公司西北铅锌冶炼厂， 甘肃 白银 730900)

铜镉渣生产镉绵的工业实践

冶玉花， 张昱琛

(白银有色集团股份有限公司西北铅锌冶炼厂， 甘肃 白银 730900)

介绍了某大型铅锌冶炼厂铜镉渣生产镉绵的生产实践，分析了影响镉绵质量及回收率的主要因素。

铜镉渣； 镉绵生产； 浸出； 置换； 回收率

0 前言

镉是锌冶金最重要的副产品，世界镉产量的95%来自锌冶炼，其回收方法依据锌冶炼方法(湿法、火法)确定。在湿法炼锌过程中，镉主要来源于硫酸锌溶液净化工序，在利用锌粉去除硫酸锌溶液中的铜、镉过程中，镉主要以金属状态存在于铜镉渣中。铜镉渣经过浸出，渣中的锌及镉进入浸出液，再利用锌粉置换浸出液得到海绵镉。

1 铜镉渣生产镉绵的工艺流程

铜镉渣生产镉绵的工艺流程如图1所示。

图1 镉绵生产工艺流程

铜镉渣用硫酸溶液或废电解液浸出，锌、镉以硫酸锌、硫酸镉形式进入溶液，铜仍留在浸出渣中。浸出后液(富镉液)用锌粉置换得到海绵镉，海绵镉水洗后得到镉绵。主要化学反应式为：

(1)

(2)

(3)

(4)

2 影响镉绵回收率的因素

2.1 铜镉渣浸出的影响因素

稀硫酸溶液(或废电解液)浸出铜镉渣过程中的主要影响因素有：酸度、温度、反应时间、搅拌强度、液固比及铜镉渣粒度等。

2.1.1 浸出温度

固体在溶液中的溶解速度、化学反应速度、扩散速度以及溶剂分子与固体颗粒相对运动的速度都随溶液温度的升高而加快，故提高温度浸出速度则相应提高。但实际生产中受蒸汽温度和矿浆沸点的限制，铜镉渣浸出难以达到很高的温度。一般浸出温度在85～90 ℃就可以取得很好的效果，如果温度过低，锌及镉浸出率偏低，浸出效果不理想。因此，控制好浸出过程中的温度，对提高铜镉渣浸出率至关重要。

2.1.2 搅拌速度

加大搅拌强度可使沉于槽底的铜镉渣悬浮在矿浆中，加速溶剂与渣表面接触，有利于提高锌及镉浸出率。但搅拌速度过大，会增加搅拌设备磨损和动力消耗。生产中一般控制搅拌速度在50～70 r/min。

2.1.3 溶剂(硫酸)浓度

溶剂浓度(酸度)对铜镉渣浸出的反应速度影响较大。提高硫酸浓度可以加速反应，降低浸出渣锌、镉含量。但是，硫酸浓度过高，铜镉渣中的铜则以硫酸铜的形态进入溶液，导致镉绵含铜增加。生产中浸出终点控制pH值4.0～4.5。

2.1.4 铜镉渣的粒度与成分

铜镉渣粒度愈小，表面积就愈大，与溶剂的接触面就愈大，化学反应速度愈快，有利于提高浸出速度和效率。但铜镉渣粒度过细，造成固液分离困难。生产中铜镉渣粒度控制在-200目大于80%。

2.1.5 铜镉渣的粘度

铜镉渣的粘度与可溶性二氧化硅的含量有关。可溶性二氧化硅含量过高，矿浆粘度增大，不仅影响锌及镉浸出率，也影响液固分离速度。生产中通过控制中上清含固量以减少进入铜镉渣的可溶硅。

2.1.6 浸出时间

浸出时间越长，反应越完全，浸出率越高，镉绵产量越高。浸出反应时间6～8 h为宜。

2.1.7 铜渣酸洗

由于铜镉渣浸出终点pH值控制较高，浸出后得到的铜渣中仍残留有少量的金属镉和锌。为了提高锌镉浸出率以及铜渣品位，须对铜渣进行酸洗。一般控制酸洗温度在80 ℃以上，终点pH值1.5～2.0，反应时间3～4 h。

2.1.8 铜渣水洗

水洗主要是回收酸洗后铜渣中的水溶锌和水溶镉，采用热水洗涤，控制洗涤水温度80 ℃左右，液固比5∶1～6∶1，洗涤时间0.5～1.0 h。

2.2 锌粉置换镉绵的影响因素

2.2.1 锌粉粒度

锌粉纯度愈高，粒度愈细，则置换反应进行得愈迅速、愈彻底，不仅减少锌粉用量，而且降低海绵物含锌。但粒度过细，负压操作时，锌粉随排气筒损失较大，或飘浮在溶液表面，不利于置换的进行。一般锌粉粒度在-(60～80)目，为了避免锌粉表面被氧化，最好选用新产出的金属锌粉。

2.2.2 浸出滤液悬浮物及固体颗粒

铜渣浸出滤液悬浮物及固体颗粒在置换过程中进入镉绵，直接影响镉绵的质量及镉的直收率，因此要求浸出滤液清亮无悬浮物及固体颗粒。

2.2.3 浸出滤液中杂质的含量

浸出滤液中的铁、砷、锑、铜等杂质对镉绵的质量、锌粉消耗量及镉直收率影响非常大。因此在铜镉渣浸出过程中要进行除铁，采用水解法使铁、砷及锑形成共沉淀除去；合理控制浸出终点酸度，一般控制pH值在4.0～4.5之间，使滤液中铜离子含量在100 mg/L以下。

2.2.4 浸出滤液酸度

浸出滤液镉含量与铜镉渣中含镉量有关，铜镉渣含镉越高，则浸出滤液含镉也越高。置换前液的pH值控制应根据浸出滤液含镉量，浸出滤液含镉越高，置换前液控制的pH值越低。镉含量小于20 g/L，置换前液pH值控制在4.0～4.5，镉含量达到60 g/L时，置换前液pH值控制在2.0～2.5之间。置换前液酸度过高，不仅增加置换过程中的锌粉消耗，也会造成镉绵返溶。

2.2.5 浸出滤液含锌

置换时，原则上浸出滤液含锌越低越利于镉绵质量的提高，但是通常情况下，湿法炼锌铜镉渣含锌均较高，如果单纯地提高浸出滤液的镉含量，其含锌也将相应增高，甚至达到饱和状态，不仅影响浸出液压滤，也对置换作业造成困难。因此，铜镉渣浸出时应适当控制锌浓度，含镉高，相应控制锌浓度较低，含镉低，浸出液锌浓度可适当保持高一些。浸出液镉含量为20 g/L，则锌含量控制在140 g/L以下。

2.2.6 搅拌速率

置换镉绵一般采用机械搅拌，镉的置换回收率与搅拌速度密切相关。搅拌器转速越高，则置换率越高，但转速高，对设备要求就高。生产中控制搅拌器转速为70～80 r/min。

3 低品位铜镉渣回收镉的实践

某大型铅锌冶炼厂铜镉渣的化学成分如表1所示。工厂在处理含镉0.10%的焙砂时，对应的中上清镉理论值应为200 mg/L左右，但实际生产中上清含镉500 mg/L，甚至750 mg/L，分析其原因，是由于系统镉积累所致。由于锌精矿含镉量较低，净化工序产生的铜镉渣含镉量也较低，导致浸出液含镉量较低，一次置换镉绵回收率低以及置换后液(贫镉液)镉含量较高，镉在系统严重积累。

表1 湿法炼锌铜镉渣成分 %

对此，该厂改变浸出液镉置换模式，先向浸出液添加过量锌粉进行置换(一次置换)，得到一次镉绵。一次镉绵含镉10%左右，含锌较高，将其暴露在大气中充分氧化后再进行酸溶，酸溶滤液用锌粉置换(二次置换)得到二次镉绵。二次镉绵含镉在80%以上，甚至达到95%。低品位铜镉渣处理工艺流程图见图2。

图2 低品位铜镉渣处理工艺流程图

通过技术改造，企业有效地解决了低品位铜镉渣处理及系统镉积累问题，锌湿法冶炼净化系统锌粉单耗降低了3 kg/t阴极锌，年效益110万元，同时铜镉渣量相应减少10%，提高了镉回收系统产能，有效地降低了铜渣中锌及镉含量。随着镉回收系统铜镉渣量的减少、铜渣锌及镉的降低，以及置换效率的提高，粗镉产量较计划增加12%，年产生效益10万元。由于增加二次置换工序自产锌粉消耗量将有所增加，自产锌粉增加量为100 t，成本增加35万元。因此，本次改造项目，年效益合计85万元(不计回收锌及二段净化系统降低合金锌消耗产生的效益)。

4 结束语

了解铜镉渣处理原理，精确掌握生产过程各控制条件，在低品位铜镉渣处理方面，推荐采用一次置换和二次置换联合镉回收工艺，对于生产实践中提高铜渣铜品位及镉回收率具有重要意义。

[1]戴永年.有色金属真空冶金[M].北京：冶金工业出版社，1998.

Industrialpracticeofcadmiumspongeproductionwithcopperandcadmiumslag

YE Yu-hua, ZHANG Yu-chen

The practice of producing cadmium sponge with copper and cadmium slag in a large-scale lead-zinc smelter were introduced, and the main factors that influence the quality and recovery of cadmium sponge were analyzed in this paper.

copper and cadmium slag; cadmium sponge production; leaching; replace; recovery

冶玉花(1978—)，女，甘肃白银人，大本学历，有色冶炼工程师，主要从事冶炼技术工作。

TF819.2

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