钙镁渣酸化的试验研究

杨 瑗，陈先友，姚应雄，高占勋

（云锡文山锌铟冶炼有限公司，云南 文山 663099）

在湿法炼锌过程中，目前采用的是沸腾焙烧-浸出-三段净化（冷却除钙镁）-电解-熔铸工艺，目前该工艺的锌浸出效率高，具有先进技术，节能环保的优点[1]。但湿法炼锌中的钙镁是从锌精矿和冶炼过程中的辅料带入系统的，在高温净化后的钙镁以硫酸钙、硫酸镁形式进入到溶液中，在整个湿法系统溶液中不断积累循环，直到饱和状态，钙镁盐在溶液中大量存在给湿法冶炼带来诸多不良影响[2]。其中电解槽电压升高，锌电解生产需消耗大量电能，历年来耗电量占锌生产总用电量的75%左右；电解电耗包括直流电耗和交流电耗，其中直流电耗约占电解电耗的90%[3]，因此，降低槽电压对于电解炼锌有着至关重要的作用。

钙镁进入湿法系统，增大了溶液密度，使溶液的粘度增大。易造成矿浆固液分离和过滤困难，易造成滤布毛孔堵塞，造成过滤无法进行；此外，造成冷却塔、电解槽壁、输液管道、阳极板等表面附着大量结晶，造成劳动强度增大，送液能力急剧降低，设备本体损坏、管道堵塞、槽电压升高等难题。因此，清除过量溶解的钙镁是每个湿法炼锌厂需要解决的问题。本试验研究了湿法炼锌过程中钙镁渣酸化除钙镁的试验研究[4]。

1 试验原料与方法

1.1 实验原料

实验原料来某湿法冶炼厂，渣为净液车间沉降槽钙镁渣。目前脱除钙镁的方法主要有无机盐化学沉淀法、萃取法、浓缩静置法（冷却沉降法）。成分如表1、表2所示。

表1 沉降槽钙镁渣成分（%）

表2 废电解液成分（g/L）

1.2 试验方法

本实验用2L烧杯做单杯对照组实验，用废液或者水稀释废液之后酸洗钙镁渣，调pH时用搅拌混合均匀，终点pH到位后停止搅拌静置30min。观察现象，取样分析Zn、Co、Cd、As、Ge、Ca、Mg。

在常温下，用水将废液稀释之后，终点pH控制在3.5～5.0，反应时间为30min。

具体试验参数如下表3：（备注：GM为钙镁的缩写）

表3 试验条件

2 工艺流程

由于Zn2+在较高的pH（pH＞5）时容易水解，溶液温度低于40℃又容易结晶，硫酸锌无论是水解沉淀还是结晶析出都容易吸附硫酸钙和硫酸镁的共同析出。溶液中大量的钙镁离子析出形成底流或者附着于管道、槽罐壁。

不仅影响了正常生产稳定的运行，使得开机流量减小，还增加了清理的劳动强度和清理费用。为避免钙镁离子在系统累加富集，所以需加强沉降槽、循环槽底流的压滤，及时排出酸化，从而提高溶液质量，对降低电解槽电压起到了关键作用。

表4 钙镁渣酸洗液试验结果

表5 钙镁渣酸洗后渣试验结果

表6 钙镁渣浸出率

图1 钙镁渣酸化工艺流程

3 结果与讨论

3.1 实验结果

试验过程中实时监测pH情况，使钙镁渣搅拌充分，整个过程稳定运行。具体试验结果如下表4、表5、表6。试验过程中GM-5～GM-9为未将废液稀释直接酸洗钙镁渣，因酸洗过后，压滤困难，未对其试验结果进行分析。

3.2 试验小结

（1）从以上数据可知，酸度对溶液中Ca2+、Mg2+去除效果明显，但过高的酸度（用废液直接酸化）并不能带来更好的效果，酸度过低，浸出效果不理想，导致渣含锌的浪费且不易过滤。在pH3.5时，锌浸出率、除Ca、Mg效果较好。

（2）从本次试验研究可知，钙镁渣酸洗时必须使用生产水将废液中和，废液含Zn较高，易导致压滤困难。在生产过程中需将钙镁渣pH调至3.5左右，可保证锌的回收率，且能进行正常的压滤，同时少部分的Ca、Mg也能从渣中排出，从而减少溶液系统Ca、Mg的富集。

3.3 结论

（1）酸洗钙镁渣液全部使用废液时，试验结果显示，无论pH调至多少，压滤都不能正常进行。

（2）当用水稀释废液(1:1)之后，调节适当pH可进行压滤。

（3）pH3.5时：钙镁渣中的Zn浸出效果较好，浸出率较高，过滤性能良好；其中Ca能才渣中排除25%左右，Mg能从渣中外排10%～15%。

（4）pH4.5时：浸出效果稍差，过滤性能一般。

（5）pH5.0时：大量的Zn还在钙镁渣中，未能起到较好的浸出效果，且过滤性能较差。

（6）随着pH的升高，浸出率降低，渣率升高，过滤越来越困难。

（7）钙镁渣酸化后的溶液，相关杂质离子偏低，和新液质量要求偏差不大，因此还能稀释系统杂质离子浓度。