全湿法炼锌系统中氟氯的影响及脱除方法

刘玉池

(云南金鼎锌业有限公司，云南 兰坪 671400)

0 引 言

在现阶段来看，锌生产工艺为湿法工艺，这种工艺主要包括：煤烧、浸出以及净化等。随着湿法工艺的不断研究和发展，对这方面生产工作也提出了较高的环保要求，尤其要对生产工艺中所形成的氟离子、氯离子进行有效去除，使废水达到排放标准，也为锌的正常生产提供良好的生产条件。

1 湿法炼锌中氯离子和氟离子的影响

在湿法炼锌系统中，不管是在锌离子的浸出环节、电解环节，又或者是在净化环节，都会存在一定量的氟、氯离子，这2种离子会对搅拌机、泵叶轮等部件带来一定程度的腐蚀作用，进而会使相应的零部件出现断裂现象。在腐蚀与溶解过程中，还会接触其他的部件，比如说：轴套、泵壳等等，进而会使这些零部件发生损坏，很容易出现泵泄漏问题，同时，在电解方面，阳极银铅板也会被氯离子所腐蚀，其沉淀物会集中在阴极部位，这样就会对锌离子的析出率带来不良影响。如果氯离子浓度达到了300 mg/L，此时就会影响Zn2+的析出率，此时需要对电解添加剂进行调整才能够解决这方面的问题，如果溶液中氯离子的浓度达到了500 mg/L，此时氯离子会穿透阳极板保护膜(PbO2)，进一步产生化学反应，从而生成PbCl2，这样就会使电解液中的铅离子浓度明显提升，在铅离子之不断细数下，会使阴极析出的锌离子中含有一定量的铅离子，严重影响了阳极铅银板的工作年限，如果氯离子浓度达到了800 mg/L的情况下，阳极就会析出Cl2，进一步影响了炼锌环境，所以需要将氯离子浓度控制在100～200 mg/L之间。

2 氯的控制与脱除方法

2.1 氯化银沉淀法

对于氯化盐沉淀法来说，主要指的是在硫酸锌溶液中加入银盐，以此去除氯离子，常见的银盐有硫酸银，这样可以使氯离子和银离子结合在一起，形成氯化银沉淀物，利用这种方法能够有效清除硫酸锌溶液中的氯离子。不仅如此，这种沉淀过滤方法的实际操作也相对简单，脱氯效果比较显著，还可以降低电解液中的氯离子含量，将其控制到100 mg/L之内，不过，对这种方法进行应用时，银离子的回收率相对较低，银盐价格比较贵，需要消耗较大的成本，所以这种方法具有一定的局限性。

2.2 氯化亚铜沉淀法

对于氯化亚铜沉淀法来说，主要应用的原理就是在湿法炼锌净化的过程中，使得产生的铜中所含氯离子得到有效去除，这种脱氯效果相对较好，工艺流程也比较完善，还可以对铜渣进行有效回收，节约了脱氯成本。在相关研究中指出，如果硫酸锌溶液中含有的锌离子浓度为130 g/L，氯离子的浓度为1.45 g/L，取长层清液，加入铜渣，反应温度为70 ℃～75 ℃，使其充分反应，上层清液中的脱氯效果能够达到60 %，在我国不少企业中，均应用了这种脱氯方法。

2.3 离子交换法

对于离子交换法而言，主要指的是借助于树脂实现离子交换目的，在这种方法下，溶液中的杂质可以与树脂中的硫酸盐离子发生化学反应，从而使氯离子得到有效脱除。在化学离子交换反应中，氯离子会吸附于树脂上，而树脂中的硫酸根离子则会进入到溶液中，这样就能够有效脱除氯离子，这种化学方法在实际操作中也相对简单，不过，脱氯效果并不是十分满意，锌的损失量相对较大，还会产生较大量的废水，废水中的氯离子浓度相对较大。在现阶段来看，这种方法仅停留在研究阶段，还未能够真正推广应用于工业生产中。在相关研究中指出，使用717型阴离子进行离子交换的过程中，硫酸锌的氯含量为2.35 g/L，经过应用离子交换法进行脱氯处理之后，又实施了二级逆流脱除法，虽然，约为99.4 %氯离子得到了清除，但是，锌损失量高达5 %左右。

3 氟的控制及脱除方法

3.1 化学沉淀法

对于化学沉淀法来说，主要指的是利用氧化钙沉淀法进行脱氟，在这种化学反应中，主要操作步骤为：在硫酸锌溶液中，加入一定量的饱和石灰乳以及可溶性钙盐，使钙离子能够发生电解反应，并且与氟离子进行交换，从而形成沉淀的氟化钙，以此实现脱氟目标。

化学沉淀方法的工艺流程相对简单，工艺成本也相对较低，实际操作也比较便利。随着该项工艺的不断发展，逐渐研究出了氟废水的回收利用方法，虽然利用化学沉淀方法能够有效去除氟离子，但是也存在一定的不足，比如说：在电解溶液中，硫酸根离子会沉着在氟化钙的表面，这样就会影响板框压滤机的正常运行，使沉淀物不能够得到有效过滤和去除，一旦氯化钙的含量相对较大的时候，也只能够去除硫酸锌溶液中的部分氟离子，脱氟效果比较有限。在相关研究中指出，可以使用碳酸钙来取代氟化钙，这样能够将沉淀脱除，经过这样的改进之后可以有效提升脱氟效果，在120 mg/L的含氟硫酸锌溶液中，加入20 g碳酸钙，以此作为载体，取得了较好的脱氟效果。

3.2 吸附脱氟法

对于吸附脱氟法来说，大部分所使用的化学原料为固体吸附剂，可以使溶液中的组成成分得到有效分离。在应用有效的溶剂之后，可以使氟离子吸附于吸附剂的表面，再经过加热、吹气，可以使吸附剂中的氟得到有效解析，这种方法可以将氟离子进行有效分离，脱氟效果相对较好。一般情况下，这种吸附脱氟方法常被应用于废水脱氟处理中。目前，常用的吸附剂包括：铁盐、铝盐等，另外，合成稀土类型的吸附剂也比较常用，在这方面研究力度不断深入之后，逐渐应用了硅胶方面的材料，以此作为基质，能够在稀土原料制备方面得到有效应用，实现吸附剂最大吸附作用，不管是氧化铝，又或者是两性淀粉吸附剂，都提升吸附效果。

3.3 混凝沉淀法

在脱氟方法中，混凝沉淀法比较常用，这种方法也被叫作絮凝沉淀法，主要是利用絮凝剂进行脱氟。在絮凝剂中含有大量的正电和负电基团，可以与沉淀溶液中的正电和负电离子进行化学反应，进而生成相应的沉淀物，这样可以使溶液中难以分离的离子得到有效去除。在目前来看，常用的絮凝剂包括：铁盐、铝盐。在絮凝过程中，絮凝剂中的铁离子、铝离子可以发生水解反应，形成带有正电的氢氧化铝、氢氧化铁，他们都能有效吸附带负电荷的氟离子。不过，由于电解硫酸锌溶液的酸度较低，影响了氧化铝和氧化铁的生成率，这样会使脱氟时间比较长。另外，絮凝剂的价格也相对较高，会增加脱氟成本，所以这种方法也未能够推广应用于工业生产中。在相关研究中指出，对絮凝沉淀法进行应用时，如果温度为20 ℃，硫酸锌溶液的pH为3.0～5.5，此时，脱氟效果是最理想的，脱氟率能够达到82 %，但是，需要应用较多的絮凝剂，在硫酸锌电解液处理方面也会消耗较大的成本。

4 结 语

综上所述，在全湿法炼锌过程中，通过使用氯化铜沉淀法，可以有效去除硫酸锌溶液中的氯离子，这种方法具有较好的应用价值，也是目前脱氯的发展方向。在脱氟处理工作中，如果硫酸锌溶液中的氟含量较低，应该使用混凝沉淀法；如果硫酸锌溶液中的含氟量较高，可以使用化学沉淀法，也可以考虑萃取法提升脱氟效果。