硫酸锌生产系统的技术改造

刘庆杰, 徐 海, 周洪杰

(中冶葫芦岛有色集团公司综合利用厂， 辽宁 葫芦岛 125003)

中冶葫芦岛有色金属集团有限公司是国内大型有色冶炼综合性企业，其产生的难处理含锌中间物料经热电厂旋涡炉处理后，锌等有价金属富集在漩涡尘中，其成份见表1。由于漩涡尘杂质含量高，投入到湿法炼锌后，会对湿法炼锌系统造成很大的干扰。因此，将漩涡尘作为原料生产硫酸锌，硫酸锌产量为10 000 t/a。

表1 漩涡尘的化学成分 %

图1 改造前硫酸锌生产工艺流程图

1 改造前系统存在的问题

改造前硫酸锌生产工艺见图1，改造前系统存在的问题如下所述。

1.1 液固分离方法比较落后

浸出和净化工序的液固分离采用自然澄清法，澄清时间长，澄清效果比较差，导致物料投入量偏小，产量低，影响了设备能力的充分发挥。

1.2 卧式结晶机生产效率低

改造前，过饱和硫酸锌溶液的结晶在卧式结晶机中进行，其结构图如图2所示。

1-马达; 2-蜗杆蜗轮减速箱； 3-轴封； 4-轴； 5-左旋搅拌桨叶； 6-右旋搅拌桨叶； 7-夹套； 8-支脚； 9-排料阀图2 卧式结晶机结构图

由于卧式结晶机夹套在结晶机底部位置，冷却水在夹套内流动，与蒸发后硫酸锌液体的接触面积偏小，造成硫酸锌结晶速度慢、效率低，每到夏季，硫酸锌结晶效率只有61%～62%左右。由于结晶机结晶效率差，一旦溶液含氯、氟偏高，硫酸锌结晶效率就更差，严重影响了产量。

1.3 原始包装方式不适用于现代化生产

改造前硫酸锌包装过程中，大部分采用人工操作的原始方法，除了自动定量包装称可以完成定量称重外，其余的操作过程，包含编织袋外标识的填写，计量后单重的复检、包装完毕后的码垛以及装车、运输等过程全部是人工操作。不仅生产效率低，而且劳动强度大，生产成本高。

1.4 操作环境差

由于上料工艺不完备，操作过程有大量料尘飞扬，对环境影响较大。同时，生产系统负压管道损坏严重，导致生产系统负压不足，生产过程中产生的烟气时常外溢。

1.5 金属回收率水平低

由于生产厂房年久失修，地面腐蚀和设备老化非常严重，存在重大安全隐患，而且生产中硫酸锌溶液极易发生渗漏，导致金属锌的损失偏大，锌的回收率水平较低，锌总回收率只有88%左右。

1.6 浸出渣含锌高

由于漩涡尘仅进行中性浸出，浸出渣含锌比较高。一方面是操作上的原因，部分氧化锌没有被浸出；另一方面，在中性浸出的条件下，铁酸锌不能被溶解。改造前锌浸出渣含量见表2。

表2 改造前浸出渣锌含量 %

2 改造内容

2018年公司对硫酸锌生产系统进行了技术改造，改造主要包括以下六个方面：①液固分离过程全部采用压滤机进行；②采用立式结晶机，替代原有卧式结晶机；③ER—180型机器人码垛生产线替代原始包装方式；④采用刮板埋卸上料；⑤地面采用瓷砖防腐处理；⑥增加一道酸性浸出工序。

2.1 液固分离过程全部采用压滤机进行

在浸出、净化环节分别采用压滤机实现液固分离，在浸出工序安装四台XYAZF100/1000- UK压滤机，在一段净化、二段净化以及深度净化环节各安装一台XYMF60/1000- UB压滤机。通过采用压滤方法，使生产效率得到大幅提高。

通过XYAZF100/1000- UK压滤机、XYMF60/1000- UB压滤机的应用，实现了自动拉板，减轻了劳动强度，缩短了液固分离时间，提高了生产效率。

2.2 采用立式结晶机，替代原有卧式结晶机

立式结晶机相比原有卧式结晶机具有以下优点。

(1)立式结晶机在一定程度上避免了冷却效果差的问题，水套整体覆盖了结晶机的底部，并一直延伸至中上部，使蒸发后液与冷却水的热交换过程进行得更加彻底，为硫酸锌结晶效率的提高创造了有利条件。

(2)立式结晶机的搅拌装置显著好于卧式结晶机的螺旋搅拌，能够促使晶核悬浮和溶液浓度一致，确保了均匀结晶。

(3)设备能力大，减少了间歇操作频次，提高了设备利用率，为提高硫酸锌产量创造了有利条件。

2.3 机器人码垛生产线替代原始包装方式

ER- 180型机器人码垛生产线是由敞口袋包装机、自动上袋机、缝包机、倒袋输送机、动态复检称、振平输送机、整形输送机、过渡输送机、抓取输送机、码垛机器人等多组设备联合组成，大幅提升了硫酸锌生产线的自动化水平，从下料包装到自动封口、称重、喷码标识到机械手抓袋码放，以及产品的运输入库，全部实现了机械化和自动化，减轻了员工劳动强度，提高了生产效率，提高了硫酸锌产品质量。硫酸锌包装工艺流程如图3所示。

图3 硫酸锌包装工艺流程图

2.4 采用刮板埋卸上料

安装了一台MS刮板埋卸机，物料通过刮板埋卸机运到加料口，再通过刮板加入到浸出槽中，减少了物料飞扬和损失，提高了金属回收效率。

2.5 地面采用瓷砖防腐处理

为彻底解决由于地面渗漏造成的有价金属损失，将地面采用瓷砖防腐处理，提高了金属回收率。

2.6 浸出工艺增加一道酸浸工艺

将旋涡尘在氧化条件下进行中性浸出，在金属浸出的同时，溶液中的Fe2+氧化成Fe3+进入中性浸出渣。中性浸出液进入除镉工序，中性浸出渣经酸性浸出后，酸性浸出液返到中性浸出，酸性浸出渣即铅泥外售。

改造后硫酸锌生产工艺流程见图4。

图4 改造后硫酸锌生产工艺流程图

3 改造后效果

(1)全部采用压滤机进行液固分离，可以将液固分离时间缩短30%以上，提高了生产效率。

(2)采用立式结晶机代替卧式结晶机，能够促使晶核均匀地悬浮在溶液中，确保结晶均匀，使结晶更好，效率更高。

(3)采用机器人码垛生产线可以减轻员工劳动强度，降低制造成本。

(4)采用MS埋料刮板卸料，可以减少物料飞扬；将烟气管道全部更换，使生产系统保持负压状态，使操作环境改善。

(5)厂房地面全部用瓷砖防腐处理，减少了有价金属的渗漏损失，提高了有价金属的回收率。

(6)浸出采用中性浸出和酸性浸出工艺，浸出渣含锌量大幅降低，改造后浸出渣含锌量见表3。由于在中性浸出工序进行鼓风氧化，相当于将原来的中性浸出工序和氧化除铁工序合并，简化了生产流程。

表3 改造后浸出渣锌含量 %

4 结语

经过改造，简化了生产流程，降低了能耗和劳动强度，提高了硫酸锌生产系统的装备水平，生产能力由改造前含锌物料投入量12 000 t/a提高到改造后的24 000 t/a，改造后，增加处理公司高杂物料12 000 t/a以上。硫酸锌产量由2017年平均10 000 t/a提高到目前平均20 000 t/a；锌回收率由88.24%提高到95.15%；硫酸锌质量合格率由97.6%提高到100%。同时，生产安全隐患得到解决，操作环境得到大幅改善。