改善置换后液过滤性的方法

王刚

摘 要：置换后液过滤性能的好坏，会影响湿法炼锌的大流量生产能力。针对置换后液过滤困难、运输管道结晶严重等问题，在中和过程中加入锌精矿，改善置换后液的过滤性，缓解运输管道的结晶现象。

关键词：湿法炼锌;锌精矿;过滤;置换后液

Abstract： The filtration performance of the replacement solution will affect the large flow production of zinc hydro-metallurgy. In order to solve the problems of difficult filtration and serious crystallization in transportation pipeline after replacement， zinc concentrate was added in neutralization process to improve the filterability of replacement liquid and alleviate the crystallization in transportation pipeline.

Keywords： zinc hydrometallurgy; zinc concentrate; filtration; replacement fluid

随着国家的环保政策不断加强，之前作为主流的炼锌方法——火法炼锌因环保问题，逐步被湿法炼锌所取代[1]。但是，湿法炼锌相对火法炼锌的处理能力较小，除了受反应釜处理能力的影响，还受中置换环节过滤性的影响。为了保证湿法炼锌的大流量生产，在反应釜处理能力不变的情况下，需要改善置换渣的过滤性能[2-3]。影响湿法炼锌大流量生产的因素为：元素（如Fe3+、Al、Si）的水解，形成的胶状物堵塞滤布，造成过滤困难[4-6];溶液析出晶体严重，板框出液口、管道堵塞，影响置换后液的传输[7-8];现有的处理硫酸锌溶液的方法主要有两种，即先中和再置換、直接置换。为了保证湿法炼锌的大流量生产，可以从中和剂的种类、加入量以及改善管路结晶问题等方面入手。针对置换后液过滤难的问题，本文提出在中和过程加入锌精矿，改善置换后液的过滤，并对其机理进行探究。

1 实验方法

取丹霞冶炼厂1 L ZPL液（硫酸浓度为18～25 g/L），加入一定量的中和剂（中和剂成分如表1所示），直至将溶液的硫酸浓度调整为5 g/L，在一定温度下，反应0.5 h，过滤、洗涤、干燥;将中和反应的滤液加热到85 ℃，加入2.5 g锌粉，反应1.5 h，过滤、洗涤、干燥。

2 结果与讨论

2.1 锌精矿加入量的影响

取1 L ZPL液加热到90 ℃，先加入13.57 g自产焙砂，再分别加入2.5 g、5 g、10 g锌精矿，直至硫酸浓度为5 g/L，反应0.5 h后过滤溶液，将滤液加热到85 ℃，加热2.5 g中润锌粉，反应1.5 h，记录过滤时间，锌精矿加入量对过滤时间的影响见图1，锌精矿加入量对Al、Si、Fe3+浓度的影响见表2。从图1可知，随着锌精矿的加入量越来越多，置换后液的过滤时间先缩短后增加，但总的来说，比不加锌精矿的过滤性时间要短。从表2可知，从溶液中Al、Si、Fe3+的浓度来看，随着锌精矿的加入量不断增多，Fe3+浓度先减少后增加，Al浓度基本无明显变化，Si浓度有上涨的趋势，但增加量不大。由此可知，锌精矿的加入能减少溶液中Fe3+的量，从而改善置换后液的过滤性能，但过量锌精矿的加入也会引起Si浓度的增多，从而影响过滤性能。综合考虑，1 L ZPL液中加入5 g锌精矿即可。

2.2 锌精矿加入顺序的影响

在实际生产过程中发现，锌精矿加入顺序的不同，也会导致置换后液的过滤性能不一样。因此，将对锌精矿的加入顺序对置换后液的过滤性进行分析。

取1 L ZPL液加热到90 ℃，采取排列组合的方式加入13.57 g自产焙砂，2.5 g锌精矿，直至硫酸浓度为5 g/L，反应0.5 h后过滤溶液，将滤液加热到85 ℃，加热2.5 g润锌粉，反应1.5 h，记录过滤时间。锌精矿加入顺序的影响结果如表3所示。从表3可知，锌精矿的加入顺序不同，置换后液过滤时间不同;锌精矿在中和剂之后加入，其过滤时间更短。从溶液中Al、Si、Fe3+的浓度来看，Al、Si浓度变化不大，而Fe3+浓度随着锌精矿加入顺序的不同存在明显差异，先加入锌精矿Fe3+的浓度比后加入锌精矿的浓度高，过滤时间长，这可能是由于未加焙砂前溶液的硫酸浓度较高，加入锌精矿反应剧烈，锌精矿所含的Fe3+溶出，导致溶液中Fe3+浓度有所升高，从而影响过滤。

将过滤完的置换后液静置一晚，发现不加锌精矿的置换后液杯底存在一层厚晶体，而加入锌精矿的置换后液杯底的结晶很少，几乎没有。这可能是由于未反应的锌精矿将溶液中的物质吸附进入渣相，降低溶液的离子强度，从而减少置换后液的结晶析出，改善置换后液的过滤性，降低溶液的结晶，进而实现大流量生产，并降低了清管频次。

2.3 锌精矿加入时温度的影响

取1 L ZPL液加热到80 ℃、85 ℃、90 ℃、95 ℃，先加入13.57 g自产焙砂，再分别加入5 g锌精矿，直至硫酸浓度为5 g/L，反应0.5 h后过滤溶液，将滤液加热到85 ℃，加热2.5 g中润锌粉，反应1.5 h，记录过滤时间，结果如图2所示。从图2可知，随着中和反应温度的不断升高，置换后液的过滤性能先增强后减弱，中和温度越高，参与反应的锌精矿越多，锌精矿中溶出的Si元素越多，过多的Si在置换过程中发生水解，从而影响其过滤性。中和温度为85 ℃时，置换后液的过滤性能最优。

2.4 加入锌精矿对反应时间的影响

取1 L ZPL液加热到85 ℃，先加入13.57 g自产焙砂，再分别加入5 g锌精矿，直至硫酸浓度为5 g/L，分别反应0.25、0.5、0.75、1.0、1.5 h后，过滤溶液，将滤液加热到85 ℃，加热2.5 g中润锌粉，反应1.5 h，记录过滤时间，结果如图3所示。从图3可知，加入锌精矿后，随着中和反应时间不断增加，置换后液的过滤时间先缩短后保持不变。这主要是因为随着中和反应不断进行，当反应时间超过0.5 h，中和剂已反应完全，再增加反应时间，中和反应也不会进行，因此置换后液的过滤时间不会发生变化。

3 结论

在中和反映过程中加入锌精矿，能减少Fe3+，从而有利于置换后液的过滤。

在中和反应温度85℃、锌精矿5 g/L、反应0.5 h的实验条件下，置换后液过滤性能最优。

参考文献：

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