【正文】 進(jìn)行改造時(shí)曾做過(guò)調(diào)查，為了適應(yīng)電流密度大幅度提高，對(duì)電解液中雜質(zhì)含量（mg／L）要求更嚴(yán)格：Cd＜0．3，CO＜0．3，Sb＜0．03，Ge＜0．03，F(xiàn)e＜10，CL＜50～100，F(xiàn)＜10，Mn＜1．8g／L5．1．2　鋅電積生產(chǎn)過(guò)程硫酸鋅溶液的電積過(guò)程是將已經(jīng)凈化好的硫酸鋅溶液（新液）以一定比例同廢電解液混合后連續(xù)不斷地從電解槽的進(jìn)液端送入電解槽內(nèi)。5　硫酸鋅溶液的電解沉積在ZnSO4和H2SO4水溶液中，采用Pb－Ag合金為陽(yáng)極，純鋁作陰極，通以直流電進(jìn)行電解，在陰極析出鋅，在陽(yáng)極產(chǎn)生氧氣，與此同時(shí)，濕法煉鋅工藝鋅焙砂浸出過(guò)程所消耗的硫酸在此電解液中得到再生。4H2O］析出，沉淀率為95%～98%。鋅電積時(shí)，鎂應(yīng)控制在10～12g／L以下，鎂濃度過(guò)大，硫酸鎂結(jié)晶析出而阻塞管道及流槽。由于從溶液中脫除氟、氯的效果不佳，一些工廠采用預(yù)先火法（如用多膛爐）焙燒脫除鋅煙塵中的氟、氯，并同時(shí)脫砷、銻，使氟、氯不進(jìn)入濕法系統(tǒng)。氟離子會(huì)腐蝕鋅電解槽的陰極鋁板，使鋅片難于剝離。過(guò)程溫度45～60℃，酸度5～10g／L，經(jīng)5～6h攪拌后可將溶液中氯離子從500～1000mg／L降至100mg／L以下。（1）硫酸銀沉淀除氯是往溶液中添加硫酸銀與氯離子作用，生成難溶的氯化銀沉淀。4．4　除去氟氯及其他雜質(zhì)的凈化方法中性浸出液中的氟、氯、鉀、鈉、鈣、鎂等離子含量如超過(guò)允許范圍，也會(huì)對(duì)電解過(guò)程造成不利影響，可采用不同的凈化方法降低它們的含量。由于各廠溶液成分有差異，故置換銅鎘后液成分亦有不同，且產(chǎn)出的銅鎘渣的化學(xué)成分也不同，一般來(lái)說(shuō)，銅鎘渣含鋅38%～42%，含銅4%～6%，含鎘8%～16%。此外，還需要控制好中性浸出液中Cu2＋的濃度，銅離子的濃度控制在0．2～0．3g／L為宜。由于置換析出的銅、鎘渣與溶液接觸的時(shí)間越長(zhǎng)則置后液含鎘越高，故凈化作業(yè)結(jié)束后應(yīng)快速進(jìn)行固液分離。另外，在生產(chǎn)中應(yīng)加強(qiáng)工作場(chǎng)地的通風(fēng)換氣，確保生產(chǎn)安全。故生產(chǎn)實(shí)踐一般控制浸出液含鋅量在150～180g／L為宜。所以加鋅粉置換除Cu，Cd應(yīng)控制適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度，一般為60℃左右。但攪拌強(qiáng)度過(guò)高對(duì)反應(yīng)速度的提高并無(wú)明顯改善，反而增加了能耗，造成凈化成本上升，因此選擇適宜的攪拌強(qiáng)度是很重要的。飛龍實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司當(dāng)溶液含銅超過(guò)500mg／L時(shí)，加入粗鋅粉將銅首先沉積下來(lái)，產(chǎn)出海綿銅后再將溶液送至除鎘工段。應(yīng)當(dāng)指出，溶液酸化必須適當(dāng)，酸度過(guò)低則難以達(dá)到目的，酸度過(guò)高則會(huì)增加鋅粉耗量，一般工廠控制酸化PH值為3．5～4．0。4．2．2　置換過(guò)程的影響因素由于銅、鎘較易除去，故大多數(shù)工廠都選擇在同一段將銅、鎘同時(shí)除去，該置換過(guò)程受以下幾個(gè)方面的影響：1）鋅粉質(zhì)量置換除Cu，Cd應(yīng)當(dāng)選用較為純凈的鋅粉，除了可避免帶入新的雜質(zhì)外，同時(shí)減少鋅粉的用量。那么上述置換反應(yīng)就可以一直進(jìn)行到Cu，Cd，Co，Ni等雜質(zhì)離子的平衡電位達(dá)到－0．752V時(shí)為止，即從理論上講這些雜質(zhì)金屬離子都能被置換得很完全。金屬鋅粉被加入到硫酸鋅溶液中便會(huì)與較正電性的金屬離子如Cu2＋，Cd2＋等發(fā)生置換反應(yīng)。由于鈷、鎳是浸出液中最難除去的雜質(zhì)，各工廠凈化工藝方法的差異（表4－3）實(shí)質(zhì)上就在于除鈷方法的不同。間斷作業(yè)由于操作與控制相對(duì)較易，可根據(jù)溶液成分的變化及時(shí)調(diào)整組織生產(chǎn)，為中、小型濕法煉鋅廠廣泛應(yīng)用。各種凈化方法的工藝過(guò)程概要列于表4－3。凈化的目的是將中性浸出液中的銅、鎘、鈷、鎳、砷、銻等雜質(zhì)除至電積過(guò)程的允許含量范圍之內(nèi)，確保電積過(guò)程的正常進(jìn)行并生產(chǎn)出較高等級(jí)的鋅片。正常轉(zhuǎn)速為1～0．7r/min。強(qiáng)制鼓風(fēng)壓力一般為0．1～0．2MPa。（3）窯內(nèi)負(fù)壓　窯內(nèi)負(fù)壓一般控制在50～80Pa。窯內(nèi)溫度沿窯長(zhǎng)方向可分為干燥帶、預(yù)熱帶、反應(yīng)帶、冷卻帶?；剞D(zhuǎn)窯處理鋅浸出渣的工藝流程見(jiàn)圖3－26。焦粉的粒度對(duì)生產(chǎn)有很大的影響?；剞D(zhuǎn)窯處理鋅浸出渣一般用焦粉作燃料兼作還原劑。目前國(guó)內(nèi)外諸多廠家采用濕法流程處理浸出渣。濕法處理是浸出渣通過(guò)高溫高酸浸出，使渣中的鐵酸鋅等溶解，然后用不同方法使已浸出的鐵生成易于過(guò)濾的沉淀物而除去。浸出渣中的鋅主要包括在浸出條件下不溶解的鐵酸鋅（ZnOＡ值可按類(lèi)似工廠生產(chǎn)指標(biāo)選取（見(jiàn)表3－10）。濃密機(jī)始用于1905年，具有作業(yè)連續(xù)、生產(chǎn)穩(wěn)定可靠、能耗低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用?？刂埔欢ǖ模ǖ琢鳎┟芏?，可間斷排渣，也可連續(xù)排渣。礦漿進(jìn)入槽內(nèi)由筒體下落至1m后才向四周流動(dòng)，這樣顆粒就在中心部分大量沉降，而筒體外的上清區(qū)則保持平靜狀態(tài)，更可保證上清質(zhì)量。由槽體、耙子、橋架、傳動(dòng)裝置、提升裝置和槽蓋組成。（1）濃密機(jī)濃密機(jī)又稱(chēng)沉降器、增濃器或濃縮槽。一般槽型選用立式圓筒形槽體，平底平蓋，下部設(shè)置清渣入孔及放液口。傳統(tǒng)的攪拌機(jī)采用開(kāi)啟式折葉渦輪，使介質(zhì)在槽內(nèi)既產(chǎn)生軸向流又產(chǎn)生徑向流，從而使礦漿顆粒不斷出現(xiàn)新的界面，以利于傳質(zhì)和混合過(guò)程的實(shí)現(xiàn)。它的不足之處在于風(fēng)壓不夠時(shí)容易造成死槽、堵槽，渣含鋅較高，加重了搗槽、清槽的工作量，另外蒸汽消耗大，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣。操作時(shí)揚(yáng)升風(fēng)管送入壓縮風(fēng)，由于空氣導(dǎo)入揚(yáng)升器，揚(yáng)升器內(nèi)便充滿礦漿和空氣的混合物，這就與揚(yáng)升器外的礦漿形成密度差，借助壓縮風(fēng)的驅(qū)動(dòng)，礦漿便沿著揚(yáng)升器上升被導(dǎo)出槽外。槽內(nèi)裝有兩根壓縮空氣管通向錐底，通以0．13～0．16MPa的壓縮風(fēng)，以使礦漿處于劇烈翻騰運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。空氣攪拌槽如圖3－20所示，機(jī)械攪拌槽如圖3－21和圖3－22所示。3．5　鋅浸出生產(chǎn)用的主要設(shè)備3．5．1　常用浸出設(shè)備浸出槽是浸出的重要設(shè)備。第一段為中性浸出，使原料中大部分鋅進(jìn)入溶液，借助中和水解法使銦鍺等有價(jià)金屬殘留于渣中。濕法上礦的優(yōu)點(diǎn)是，礦漿先后經(jīng)漿化槽（或球磨機(jī)）、泵、分級(jí)機(jī)、管道或溜槽，使氧化鋅粉與溶液充分接觸，從而加速了浸出過(guò)程，提高了鋅及有價(jià)金屬的浸出率。圖3－17　氧化鋅粉浸出工藝流程氧化鋅粉具有還原性強(qiáng)、比表面積大、疏水性好的特性，故難于直接進(jìn)入溶液。浸出過(guò)程得到的是一種固體與液體的混合物———礦漿。這種含Pb，Ag高，含鋅低的渣，可送到鉛系統(tǒng)處理。脫除氟氯的方法有高溫焙燒和堿洗兩種。由于氧化鋅粉中的F，CL含量較高，浸出時(shí)都進(jìn)入溶液，要從ZnSO4溶液中脫去F－與CL－是比較困難的，所以在浸出之前需將這種氧化鋅粉預(yù)先處理脫氟氯。這種煙塵含鋅約20%，經(jīng)回轉(zhuǎn)窯和其他設(shè)備進(jìn)行煙化富集，產(chǎn)出的氧化鋅粉也是作為煉鋅的原料。如鉛精礦冶煉過(guò)程，是將精礦中的鋅富集在爐渣中，然后用煙化爐處理爐渣，產(chǎn)出的氧化鋅便作為濕法煉鋅原料。對(duì)于中性浸出，終點(diǎn)PH控制在5．2以上的溶液，砷、銻將主要以配位離子AsO43－，SbO43－形式存在，金屬砷、銻離子將是極少的。一般來(lái)說(shuō)溶液中各種負(fù)離子都可以成為“反離子”從而被膠核所吸引，其中一部分可以進(jìn)入膠團(tuán)內(nèi)一起運(yùn)動(dòng)。在AS與Sb含量高的情況下，溶液中鐵含量不夠時(shí)，應(yīng)在配制中性浸出料液時(shí)加入FeSO4或Fe2（SO4）3，但鐵的總濃度不應(yīng)超過(guò)1g／L，否則會(huì)使中性浸出礦漿的澄清性質(zhì)變差。當(dāng)PH大于2．5時(shí)，溶液中的Cu2＋可以直接氧化Fe2＋。當(dāng)PH＜1．9時(shí)，溶液中的Fe2＋幾乎不被空氣中的O2氧化。在溫度為20～80℃、PH為0～2的范圍內(nèi)，溶液中［O2］愈大，F(xiàn)2＋的氧化反應(yīng)速度便愈大。軟錳礦是鋅溶液中Fe2＋的好氧化劑，各個(gè)工廠都樂(lè)于采用。3．3．2　中性浸出過(guò)程的沉鐵反應(yīng)前已述及，在中性浸出時(shí)只有將溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，才能在終點(diǎn)PH值為5左右時(shí)Fe3＋以Fe（OH）3的形式從溶液中完全沉淀下來(lái)。這種浸出渣處理在上世紀(jì)70年代以前都是經(jīng)過(guò)一個(gè)火法冶金過(guò)程將鋅還原揮發(fā)出來(lái)，變成氧化鋅粉再進(jìn)行濕法處理。③過(guò)濾溫度　溫度對(duì)過(guò)濾速度有很大影響，歸納起來(lái)有如下幾點(diǎn)：過(guò)濾溫度高，濃泥的流動(dòng)性好，過(guò)濾速度快；提高過(guò)濾溫度，可以消除濾餅和濾布的毛細(xì)孔道內(nèi)形成的小氣泡，從而加快過(guò)濾速度；提高過(guò)濾溫度，有利于濾液中懸浮固體微粒凝聚長(zhǎng)大，使過(guò)濾速度加快。②濾餅的厚度　過(guò)濾時(shí)隨著過(guò)濾時(shí)間的延長(zhǎng)，濾餅厚度增加，被過(guò)濾的濃泥中的溶液通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)的阻力增大，而使過(guò)濾速度降低。凝聚劑的加入可使微小的懸浮顆粒凝聚成較大的粒子，因而加快沉降速度，濃縮機(jī)能力提高1．5～2倍。遇此情況可用提高礦漿溫度和增大液固比的辦法，降低其粘度，利于固體粒子的沉降。④礦漿的溫度　一般鋅焙燒礦中性浸出礦漿濃縮溫度以55～60℃為宜；酸性浸出礦漿濃縮溫度以60～70℃為宜。浸出礦漿的濃縮效率取決于固體粒子的沉降速度：在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中情況比較復(fù)雜，因此影響濃縮的因素很多，主要有：①礦漿的PH值　礦漿的PH值一般控制在4．8～5．4之間，因?yàn)榇藯l件最有利于細(xì)微膠質(zhì)氫氧化鐵和硅膠粒子的凝聚長(zhǎng)大，所以澄清速度較快，濃縮效果較好。③渣含鋅　各廠渣含鋅波動(dòng)于下列范圍：全鋅18%～22%；酸溶鋅2．5%～7%；水溶鋅0．5%～5．5%。在設(shè)計(jì)時(shí)，連續(xù)浸出可取80%～82%，間斷浸出可取86%～87%。一段中性浸出礦漿經(jīng)中性濃縮液固分離后，中性上清液送凈化，中性濃縮底流送酸性浸出。實(shí)踐表明，只有正確選用操作技術(shù)條件，嚴(yán)格操作，精心控制，方能取得好的浸出效果。渣平衡是指焙砂經(jīng)兩段浸出后所產(chǎn)出的渣量，與從系統(tǒng)通過(guò)過(guò)濾設(shè)備排出的渣量的平衡。實(shí)踐中，夏天氣溫高，溶液體積容易減?。欢煺舭l(fā)量少，且蒸汽直接加熱的冷凝水增加等原因，溶液的體積容易膨脹。濕法煉鋅的溶液是閉路循環(huán)，故保持系統(tǒng)中溶液的體積、投入的金屬量及礦漿澄清濃縮后的濃泥體積一定，即通常說(shuō)的保持液體體積平衡、金屬含量平衡和渣平衡是浸出過(guò)程的基本內(nèi)容。中性浸出控制終點(diǎn)PH為4．8～5．4，使三價(jià)鐵呈Fe（OH）3水解沉淀，并與砷、銻、鍺等雜質(zhì)一起凝聚沉降，從而達(dá)到礦漿沉降速度快、溶液凈化程度高的目的。其優(yōu)點(diǎn)主要有：①省去了熱焙砂的冷卻設(shè)備；②可以利用熱焙砂的顯熱加熱浸出溶液，減輕浸出槽的加熱負(fù)荷。綜上所述，影響浸出速度的因素很多，而且它們之間，又互相聯(lián)系、互相制約，不能只強(qiáng)調(diào)某一因素而忽視另一因素。（5）礦漿的粘度對(duì)浸出速度的影響擴(kuò)散系數(shù)與礦漿的粘度成反比。但是粒度也不能過(guò)細(xì)，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致浸出后液固分離困難，且也不利于浸出。但在常規(guī)浸出流程中硫酸濃度不能過(guò)高，因?yàn)檫@會(huì)引起鐵等雜質(zhì)大量進(jìn)入浸出液，進(jìn)而會(huì)給礦漿的澄清與過(guò)濾帶來(lái)困難，降低ZnSO4溶液質(zhì)量，影響濕法煉鋅的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；此外，還會(huì)腐蝕設(shè)備，引起結(jié)晶析出，堵塞管道。應(yīng)當(dāng)指出，雖然加大礦漿的攪拌強(qiáng)度，能使擴(kuò)散層減薄，但不能用無(wú)限加大礦漿攪拌強(qiáng)度來(lái)完全消除擴(kuò)散層。一些試驗(yàn)說(shuō)明，鋅焙燒礦浸出溫度由40℃升高到80℃，溶解的鋅量可增多7．5%。3．2　影響浸出反應(yīng)速度的因素鋅焙燒礦用稀硫酸溶液浸出，是一個(gè)多相反應(yīng)（液－固）過(guò)程。由于常規(guī)浸出流程復(fù)雜，且生產(chǎn)率低，回收率低，生產(chǎn)成本高，隨著20世紀(jì)60年代后期各種除鐵方法的研制成功，鋅焙燒礦熱酸浸出法在20世紀(jì)70年代后得到廣泛應(yīng)用。雖然經(jīng)過(guò)了上述兩次浸出過(guò)程，所得的浸出渣含鋅仍有20%左右。因此中性浸出的目的，除了使部分鋅溶解外，另一個(gè)重要目的是保證鋅與其他雜質(zhì)很好地分離。圖3－1　濕法煉鋅常規(guī)浸出流程常規(guī)浸出流程是將鋅焙燒礦與廢電解液混合經(jīng)濕法球磨之后，加入中性浸出槽中，控制浸出過(guò)程終點(diǎn)溶液的PH值為5．0～5．2。生產(chǎn)實(shí)踐表明，濕法煉鋅的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在很大程度上決定于浸出所選擇的工藝流程和操作過(guò)程中所控制的技術(shù)條件。浸出使用的鋅原料主要有硫化鋅精礦（如在氧壓浸出時(shí)）或硫化鋅精礦經(jīng)過(guò)焙燒產(chǎn)出的焙燒礦、氧化鋅粉與含鋅煙塵以及氧化鋅礦等。在浸出過(guò)程中，除鋅進(jìn)入溶液外，金屬雜質(zhì)也不同程度地溶解而隨鋅一起進(jìn)入溶液。其原料中除鋅外，一般還含有鐵、銅、鎘、鈷、鎳、砷、銻及稀有金屬等元素。浸出過(guò)程的目的是將原料中的鋅盡可能完全溶解進(jìn)入溶液中，并在浸出終了階段采取措施，除去部分鐵、硅、砷、銻、鍺等有害雜質(zhì)，同時(shí)得到沉降速度快、過(guò)濾性能好、易于液固分離的浸出礦漿。3．1．2　焙燒礦浸出的工藝流程浸出過(guò)程在整個(gè)濕法煉鋅的生產(chǎn)過(guò)程中起著重要的作用。通常將鋅焙燒礦采用第一段中性浸出、第二段酸性浸出、酸浸渣用火法處理的工藝流程稱(chēng)為常規(guī)浸出流程，其典型工藝原則流程見(jiàn)圖3－1。這樣，即使那些在酸性浸出過(guò)程中溶解了的雜質(zhì)（主要是Fe、AS、Sb）也將發(fā)生中和沉淀反應(yīng)，不至于進(jìn)入溶液中。所以終點(diǎn)酸度一般控制在1～5g／L。這種含鋅高的浸出渣不能廢棄，一般用火法冶金將鋅還原揮發(fā)出來(lái)與其他組分分離，然后將收集到的粗ZnO粉進(jìn)一步用濕法處理。熱酸3　濕法煉鋅的浸出過(guò)程35浸出的高溫高酸條件，可將常規(guī)浸出流程中未被溶解進(jìn)入浸出渣中的鐵酸鋅和ZnS等溶解，從而提高了鋅的浸出率，浸出渣量也大大減少，使焙燒礦中的鉛和貴金屬在渣中的富集程度得到了提高，有利于這些金屬下一步的回收。因?yàn)閿U(kuò)散系數(shù)與浸出溫度成正比，提高浸出溫度就能增大擴(kuò)散系數(shù)，從而加快浸出速度；隨著浸出溫度的升高，固體顆粒中可溶物質(zhì)在溶液中的溶解度增大，也可使浸出速度加快；此外提高浸出溫度可以降低浸出液的粘度，利于物質(zhì)的擴(kuò)散而提高浸出速度。擴(kuò)散層的厚度與礦漿的攪拌強(qiáng)度成反比，即提高礦漿攪拌強(qiáng)度，可以使擴(kuò)散層的厚度減薄，從而加快浸出速度。（3）酸濃度對(duì)浸出速度的影響浸出液中硫酸的濃度愈大，浸出速度愈大，金屬回收率愈高。焙燒礦粒的表面積愈大（包括粒度小、孔隙度大、表面粗糙等），浸出速度愈快。實(shí)際上，浸出過(guò)程在此開(kāi)始，且大部分的鋅在這一階段就已溶解。礦漿液固比愈大，其粘度就愈小。濕法沖礦工藝流程的特點(diǎn)是：在焙燒爐的排料口下面設(shè)置一溜槽，從爐內(nèi)排出的熱料直接落入溜槽內(nèi)，并被連續(xù)流經(jīng)溜槽的稀硫酸溶液（含30～50g／LH2SO4，俗稱(chēng)氧化液），帶到礦漿分級(jí)器，分級(jí)溢流進(jìn)中性浸出，分級(jí)底液經(jīng)球磨后進(jìn)酸性浸出。（2）浸出過(guò)程的技術(shù)條件控制為確保浸出礦漿的質(zhì)量和提高鋅的浸出率，一般來(lái)說(shuō)，浸出過(guò)程技術(shù)條件控制主要有三個(gè)方面：中性浸出終點(diǎn)控制、浸出過(guò)程平衡控制和浸出技術(shù)條件控制。浸出過(guò)程的各個(gè)浸出槽出口的PH值設(shè)定后，自動(dòng)控制系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)定的PH值信號(hào)自動(dòng)調(diào)整酸