论湿法炼锌两段中性间断浸出工艺的改进
目前仍有不少中小型电解锌厂采用两段中性 间断浸出，该流程有如下优点：流程短,投资少，操作 简单；二次中性浸出时可较彻底地除去As.Sb.Ge 等有害杂质，浸出渣可综合回收利用,有利于环境保 护。但是，该法也存在如下缺点：浸出回收率低(一 般小于85%),处理含As,Sb等杂质高的原料往往 要加入二价铁，增加铭粉的消耗，渣量增多，系统含 锭过高，浓缩槽上清率低，难以提供稳定充足的合格 液给后序工序，最终导致电解偏离优化工艺条件，电 耗上升，产量低，产品质量不稳定，电锌单位生产成 本过高，缺乏竞争力。
黄铉铁矶法及针铁矿法的优点是：三价铁形成 易于澄清分离的结晶体沉淀，可采用高温高酸浸出。 这两种方法都能获得较高的锌回收率，并能提供合 格的上清液给下道工序，使电解工艺指标达到最优 化。浸出彻底的铁矶法及针铁矿法的高浸渣和铁矶 渣或针铁矿渣锌含量都低于5%,浸出率达97%以 上，浸出回收率达96%以上。这两种方法的缺点是 投资大，电力及蒸气消耗大，综合回收有价金属能 力低，高浸渣及铁矶渣或针铁矿渣目前还未找到有 经济效益的处理方法，渣堆存占空间大，重金属离子 易污染环境。
本文就利用铁矶法和针铁矿法的优点，对原两 段中性浸出工艺进行改进，以提高浸当回收率及改善浸出浆液的澄清性能进行论述，为技术改造提供参考。 1浸出工艺的改进方案 1.1操作过程的确定
锌焙砂浸出过程是溶液随着时间的延续，酸度 由高到低的过程。浸出液的硫酸含量与时间的关系 如图1所示。
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图 1浸出液的硫酸含量与时间关系图
图1中A线为目前国内某厂浸出的近似曲线。 可以看出：高酸浸出时间过短，温度过低，矿砂中的 铁酸锌几乎得不到溶解,酸溶锌也未充分溶解，这是 浸出渣多，含锌高，回收率低的主要原因。为克服上 述缺点，釆用B线为浸出曲线，下面对B线各个阶 段的操作及工艺指标进行说明。
(1) a-b段 按需要先加废电解液然后加浓硫酸，开搅拌，投入粗砂，开蒸气加热，使粗砂及槽内底渣在高温高酸 下反应lh。
(2) b-c段 先投入计量后的镒粉，再投尘砂至溶液pH=l~ 1.5,利用反应热维持高温下反应。
(3) c-d段 投入计量后的碳酸氢被，加废电解液或加尘砂 调pH=l~1.5,在90~95龙温度下沉矶反应1.5 h左 右。
(4) d-e段 加入二次液后投入尘砂中和至pH=3.0,检测二 价铁是否合格，不合格时加入1.2倍理论量的镒粉 反应直至合格，用尘砂调pH=5.2~5.4,停搅拌后静置 5 min,抽往浓缩槽。如果系统含镒偏高，宜用双氧水 除铁
1.2工艺指标的确定
(1)
a-b段
废电解液及浓硫酸投入量的确定：根据二次液 返回一次浸出的体积及槽底未被抽出浆料体积确 定需加入的废电解液量，根据浸出上清液要求的锌 浓度(150-160 ga.)和已知的二次液、废电解液体积 及锌浓度，确定所需的硫酸总量，加入的浓H2SO4量 即为所需的硫酸总量减去废电解液中已有的硫酸 量。这样做可使始酸浓度达到最高点，约200 g/L。
反应温度及反应时间的确定：温度高反应速度 加快,要求反应温度90~95龙；反应时间越长，铁酸 锌溶解越彻底，但会降低生产能力，反应时间定为 1 ho
b点的含酸量与投入粗矿砂的多少有关，由浸 出原料的搭配关系决定，一般
不必加以控制。但当 粗砂过多，投入高温反应lh使HjSO,浓度低于70 g/L时，为了使a-b段是高温、高酸、低锌浓度阶段， 保证槽底沉渣的溶解率，应减少粗砂的投入量。这 个阶段氧化锌及铁酸锌都会溶解，铁酸锌溶解产生 的Fe*又促使ZnS的溶解。主要反应如下：
ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O (1)
ZnO ? Fe2O3+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O
(2) ZnS+Fe2(SO4)3=ZnSO4+2FeSO4+S I (3) (2)
b-c段
ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O
(4)
2NH4HCO3+3Fe2(SO4)3+l 0H2O=
2NH4Fe3(SO4)2(OH)61 +5H2SO4+2CO2 T
(5)
Fe3++SbO43-=FeSbO41 FeJt+AsO43-=FeAsO41 （4） d-e 段
(6)（7）
镒粉投入量的确定：镒离子对保护阳极板及降 低析出锌含铅有利，一般认为溶液中Mr?+为3g/L左 右为最佳含量。过高的Mr?+含量有下列害处:①清口重金属
刷阳极板及掏槽次数增加，劳动强度增加，对产品 产量、质量有负面影响；②溶液中MnO「增多，其在 阴极上获得电子被还原，降低了阴极电流效率;③ 电解液电阻升高，槽电压增大，电能转化成热能增 加，增加了电能消耗,并使槽温上升，恶化电解条件； ④溶液粘度及比重增大，使浓缩槽上清液的产量 低，质量下降，对稳定生产极为不利，甚至关系到处 理副产品低度粉及铜镉渣时的除锭成本。但是，由 于用镒粉除铁成本较低,用阳极泥时不用外购锭粉。 综合考虑,Mr?+含量可适度提高，但不应超过15g/L。
因进行了 lh的高温高酸浸出，相当一部分铁 酸锌被溶解，溶液中的Fe*足够除神、铸、铐等杂质, 不必投入铁屑或二价铁使锭粉消耗增加，系统中 Mr?+会降到合理水平。此外，因浸出能溶解铁酸锌， 可改变锌精矿焙烧条件,减少焙砂中的二价铁含量， 也可以减少镒粉的消耗,使系统Mr?漩度下降。
(3)
c_d段
碳酸氢被投入量的确定：采用高温高酸浸出，溶 液中的Fe3+含量升高，其水解产生的氢氧化铁胶体 可能使浓缩槽无法正常工作，故釆用加碳酸氢铉使 过多的Fe，+形成易于沉降分离的铁矶沉淀，铁矶沉 淀终点Fe，+浓度要低到Fe，+水解后易于沉降分离。 碳酸氢被按理论量加入，在pH=l~1.5,温度90~95龙， 搅拌反应1.5 h的条件下，溶液中的Fe*可降到4g/L 以下，料浆在d—e段结束时有良好的澄清性能。因 镒粉和锌原料中可能带入K+、Na+等一价阳离子, AsO43-,SbO43-与Fe，+反应生成难溶的神酸铁和铸酸 铁，以及系统内未形成铁矶的NH?循环等，故正常 状态下，实际投入的碳酸氢铉量要比理论量低。
在这个阶段中，上阶段未反应的ZnO得到溶 解，pH约为1.5,接近硅胶的等电点，二氧化硅不形 成硅胶，溶液中过饱和的二氧化硅形成致密的易沉 降分离的沉淀物。Fe*也不会水解形成胶体，铁、神、 锐、错、钾、钠可形成难溶物，钙和镁也可与氟形成 难溶物，反应时间越长，除杂越彻底，锌液纯度越 高，对降低锌液的粘度和比重有利。黄钾铁矶法及 常规一中一酸法就是在pH约1.5 h将杂质开路。因 时间限制及后续的中和操作，定反应时间为1.5 h。 主要化学反应如下：
誕度越高，沉矶速度越快。为了节省 时间，故在沉矶结束时才加入
二次液,进一步稀释溶 液中Fe3+,以降低中和时胶体的浓度，便于澄清分 离。加入二次液后,Fe*约从4g/L降至3g/L,然后投 入少量可溶性锌高的尘砂中和至pH=3.0后停料，再 搅拌15 min左右，一般pH能达到终点5.2~5.4。如 果浸出原料含铁不高，溶液中的Fe，+量不足以影响 中和水解后浆料的澄清分离，则不必加碳酸氢氨使 Fe*生成铁矶。彘粉在pHN3时慢慢加入，使Fe2+氧 化水解成易沉降的针铁矿。如果系统含彘过高，则 减少锭粉的使用，当PH>3时，用双
氧水把Fe2+氧化 水解成易沉降的针铁矿，其特点是速度快，除铁彻
底且不带入杂质，费用合理。
在这个阶段中，溶液中的碑、偶、绪等杂质与 Fe，+反应生成难溶盐或被带正电的氢氧化铁胶体 （pH<5.2时）吸附共沉淀，同时二氧化硅以胶体形式 析出，因其带负电（PH>2时）能吸附带正电的物质， 硅胶与铁胶相吸显中性，颗粒变大，颗粒之间碰撞 后凝聚进一步变大，有利于杂质的澄清分离。 13提高回收率的辅助措施 1.3.1对浸出槽浆料出口进行改造
颗粒的沉降符合斯托克斯公式U=d2 （p9-p）g/ （18jx）,即：颗粒的沉降速度与颗粒直径的平方、颗 粒与溶液的密度差成正比，与溶液的粘度成反比。 由于未反应物质的颗粒大、密度大，所以停搅拌后 过量未反应的原料几乎都集中在槽的底部。虽然反 应生成的PbSO,固体颗粒密度大，但因其过细，且被 胶体捕集阻拦，没有未反应的粗颗粒沉降速度快。
因此，设计时浸岀槽浆料出口距离槽底有一定 高度，使未能抽岀的浆料体积达到每次浸岀未反应 原料体积的3倍。同时，搅拌桨工作时应能把底渣 充分扬起，这样，粗颗粒矿在浸岀槽中可以经过三 次高温高酸浸出，累计时间3 h以上,铁酸锌几乎能 溶解完全,又可以避免生矿堵塞管道。 1.3.2回收利用废水
浸岀净化工序产生的废水主要有：洗机、洗布、 冲地水，跑、冒、滴、漏的溶液，浸岀渣、净化渣堆存 时渗出（或雨淋后渗出）的溶液。这些废水在组成上 相当于稀释了的浸出液或净化液，废水中的锌与各 杂质的比例与浸出液或净化液一样。电解车间洗阴 极板的水及其跑、冒、滴、漏的电解液也相当于稀释 的电解液。因此，废水返回浸出利用对正常生产不 会增加杂质危害。但是，电锌生产中溶液是循环利 用的，溶液中水份主要靠自然蒸发和浸出渣、净化 渣带走一部分，而溶液加温采取直接喷入高压蒸 气，蒸气冷凝水又进入溶液中，因此，在浸出时用废 水作补充水有限，必须合理控制废水的产出量。
在一次浸出阶段,粗矿被截留在一次浸出槽中 反复高温高酸浸岀，浓缩槽底流的矿浆粒度细，锌 几乎已经完全溶解，没有必要在二次浸出时采用高 温高酸长时间浸岀，否则不但浪费蒸气，增加冷凝 水进入系统，还会使浸出终点pH=5无法达到，除非 加过多的石灰石粉，这样做经济上不合理。因此，二 次浸岀时，只需加适量的废电解液，使浆料的pH在 2.5~3范围内维持半小时左右，即可把一次浸出后 期加入的原料中未溶解的氧化锌溶解，最后加石灰 石粉调终点pH=5,即可压滤。石灰石粉过量硫酸锌 溶液几乎不水解，石灰石粉便宜，投放方便，又对浸 出渣回转窑处理时固碑有好处。如果原料中杂质量 不算高,pHN3时也可以压滤。
在二次浸岀压滤卸渣前,抽废水（废水调pHW 5）进行压滤洗，回收压滤机内浸出渣中的水溶锌， 滤液返回一次浸岀，经废水洗涤后的浸出渣，在回 转窑处理时可减少硫酸盐还原分解放出SO：污染环 境。对于过多的废水，可以直接用作生产硫酸锌、立 德粉的浸岀水，不必对外排放。
2改进后的效果及效益分析
不需增加设备投资，在一次浸出槽中采用一段 高温高酸溶解槽底未反应的粗
论湿法炼锌两段中性间断浸出工艺的改进
