一种新型脱氟剂在工业硫酸锌溶液中的实验与应用

邱文庭

（深圳市中金岭南有色金属股份有限公司丹霞冶炼厂，广东 韶关 512325）

国内某厂采用锌氧压浸出工艺浸出锌精矿，由于焙烧车间的酸解液在使用本厂氧化锌或外购高氟氯物料做中和剂时含氟多在200mg/l~500mg/l，造成系统流程中氟的不断积累，对后续的电解过程造成影响，对电极腐蚀。该厂目前采用的是碳酸铈进行除铁硫酸锌溶液脱氟，脱除后系统中氟离子含量基本可以满足锌电解稳定生产的要求，但是脱除效果及成本消耗并不理想。因此，寻找一种既经济又有效的方法对含氟高的除铁硫酸锌溶液进行脱氟处理，对后端工序锌电解的生产稳定以及经济效益十分重要。

目前，国内外的脱氟方法主要有沉淀法、离子交换法[1]、吸附法[2，3]、膜分离法[4]等。在湿法炼锌生产过程中需要加入中和剂，中和剂生产原料比较混杂，导致产品中氟含量普遍偏高。所以湿法炼锌过程中除铁硫酸锌溶液的氟含量往往非常高，可达200mg/l~500mg/l，采用离子交换法、吸附法以及膜分离法在除铁硫酸锌溶液中脱去这样高浓度的氟是不现实的，只有沉淀法才有可能实现这一目标。

沉淀法是选择不同的物质，与氟形成沉淀物，从而进行过滤洗涤分离。从而找到符合工艺要求的脱氟物质，以除去除铁硫酸锌溶液中绝大部分氟化物，最终将除铁硫酸锌溶液中氟离子的质量分数控制在最小的范围内，从而达到脱氟的目的。

综上所述，本文对含氟量高的除铁硫酸锌溶液先用新型脱氟剂进行化学沉淀使大部分的氟离子形成沉淀物，然后使用NaOH溶液对沉淀物进行洗涤，从而脱氟剂得以再生，洗涤后液使用石灰沉氟，以此达到经济、有效地脱氟目的。

1 实验原料与方法

1.1 实验原料

（1）除铁硫酸锌溶液：从生产现场取除铁硫酸锌溶液作为原料液，其成分分析如表1。

表1 除铁硫酸锌溶液的主要化学成分分析

（2）脱氟剂：国内某公司提供的新型脱氟剂，由硅、铝、钛、锆、铪的氧化物及其水合物组成。

1.2 实验方法

以除铁硫酸锌溶液作为原料液，用NaOH溶液为负载脱氟剂的再生液，对国内某公司提供的新型脱氟剂的脱氟性能进行实验。

循环脱氟实验过程为，取除铁硫酸锌溶液1200mL，搅拌加硫酸调pH至预定值备用，调pH后的料液中含F为229mg/L。第一次取料液100 mL，搅拌加入新型脱氟剂1.0g，室温(~30℃)搅拌1h，过滤得脱氟后液和脱氟渣，脱氟后液取样分析F含量，脱氟渣按固液比1:10g/mL加入1mol/L的NaOH溶液中，室温搅拌1h解吸再生，过滤、洗涤后得再生脱氟剂，所得再生脱氟剂返回继续用于除铁硫酸锌溶液脱氟。按上述操作，以后每次取料液100 mL，搅拌加入上一循环得到的再生脱氟剂脱氟、过滤、脱氟渣再生，再生脱氟剂循环使用10次，所得实验结果如表2。

在取得较好的实验结果后，在现有脱氟生产线上进行新型脱氟剂工业应用试验。

2 实验及应用结果

2.1 新型脱氟剂循环实验结果

从表2可以看出，新型脱氟剂的脱氟性能很好，脱氟后液氟的平均浓度＜20mg/L，循环使用后脱氟性能无衰减迹象，且脱氟率平均达到90%以上。

表2 新型脱氟剂循环实验结果

2.2 新型脱氟剂循环工业应用

依据新型脱氟剂循环实验结果及工厂提供的氟氯联脱工艺流程，制定出以下脱氟工艺操作规程进行工业试验，工艺流程见图1。

图1 工艺流程图

2.2.1 工艺流程

2.2.2 操作规程

（1）进液：每次往脱氟搅拌槽泵入除铁硫酸锌溶液80m3。

（2）调pH：往脱氟搅拌槽内定量加入废液(锌电积后液)调溶液pH至预定值，并确保溶液pH值的误差≤±0.2。

（3）脱氟：往调pH后的溶液中加入新型脱氟剂，新型脱氟剂按10kg/m3的剂量搅拌加入，25-50℃继续搅拌1h，过滤。

（4）脱氟过滤：脱氟后的除铁硫酸锌溶液泵入四用压滤机进行液固分离，压干后脱氟渣转至三用洗涤槽，按固液比1:4~8g/mL加水室温搅拌洗涤0.5~1h，过滤，重复洗涤两次后，所得脱氟渣用于解吸再生，所得脱氟后液和洗水送脱氟后液槽；

（5）解吸再生：洗涤后的脱氟渣按固液比1:4~8g/mL搅拌加入1.5mol/L~2.0mol/L的NaOH溶液（脱氯碱液）中，在三用洗涤槽中室温搅拌1.0~1.5h，过滤得含碱再生脱氟剂和再生后液，含碱再生脱氟剂返回三用洗涤槽，按固液比1:4~8g/mL加水室温搅拌洗涤0.5~1h，过滤得再生脱氟剂和碱洗水，所得再生脱氟剂返回脱氟工序循环使用，再生后液和碱洗水加石灰沉氟；

（6）石灰沉氟：按再生后液中的F转化成CaF2理论量的1.2~1.5倍加入Ca(OH)2或CaO，室温搅拌1.0~1.5h，过滤得除氟后液和含氟化钙滤渣，除氟后液返回解吸再生工序循环使用或送废水净化，含氟化钙滤渣收集用作氟化钠的生产原料或作含氟物料出售；碱洗水按其中的F转化成CaF2理论量的3~5倍加入Ca(OH)2或CaO除氟，或直接送废水净化。

根据以上工艺流程控制试验，所得试验结果如表3。

表3 新型脱氟剂循环试验结果

从表3可以看出，新型脱氟剂的脱氟性能很好，脱氟后液氟的平均浓度＜30mg/L，循环使用后脱氟性能衰减缓慢，且脱氟率平均达到87%以上，可以用于工业生产。

3 结论

采用国内某公司提供的新型脱氟剂可有效脱除除铁硫酸锌溶液中的氟。新型脱氟剂具有脱氟性能强、化学稳定性好、液固分离性能好且能再生等特点，脱氟后液氟的平均浓度＜30mg/L，循环使用后脱氟性能衰减缓慢，且脱氟率平均达到87%以上。