【正文】 化鋅煙塵浸出后產(chǎn)生的含銦、鍺、鎵的浸出液，氧化鋅浸出后產(chǎn)生的鉛渣，以及鋅的浸出渣等，它們均是提取有價金屬和制取化工產(chǎn)品的重要資源。流程見圖25。圖25 回收鎘的工藝流程圖由于重金屬雜質(zhì)及其化合物大都是有毒物質(zhì)，是污染大氣、毒化水源和危害土壤的主要工業(yè)污染源，直接威脅著人類的健康與生存。在濕法煉鋅工廠，從這些中間產(chǎn)物中綜合回收有價金屬元素，不僅可以減輕爐氣、煙塵和渣的危害，有利于保護環(huán)境，而且可以增加產(chǎn)品的品種和產(chǎn)值。因此提高有價金屬的綜合利用是鋅冶煉廠具有生命力的重要標志之一。在濕法煉鋅生產(chǎn)過程中，精礦中的伴生元素分別富集在各種煙塵和殘渣中，然后從這些半產(chǎn)品中予以回收。第三章 技術(shù)經(jīng)濟指標的選擇與論證 焙燒礦的質(zhì)量 可溶鋅率可溶鋅：%。焙燒礦的可溶鋅率對浸出率和冶煉總回收率影響很大，若鋅可溶解率降低1%，則浸出率降低1%，%%，通常焙燒礦中的可溶率大于90%。影響可溶鋅率的主要因素有：1） 精礦品位的影響：鋅精礦品位的增加，則可溶鋅率隨之增加。根據(jù)株冶實踐，當(dāng)精礦含鋅在48%左右時，鋅可溶率在92%左右，%，%合理。2） 焙燒礦溫度與可溶鋅率的關(guān)系：溫度影響焙燒礦的可溶鋅率，實際生產(chǎn)中氧化焙燒的溫度應(yīng)控制在1000℃以上，我國的氧化焙燒溫度一般控制在10701100℃，在濕法煉鋅廠中為了滿足濕法煉鋅的需要，氧化焙燒的溫度通?？刂圃?70900℃，以便使大部分硫化鋅在氧化成氧化鋅的同時在焙燒的礦中保留部分ZnO?2ZnSO4。3) 爐型和鼓風(fēng)量的影響：本設(shè)計采用魯奇爐，它的上部分為擴大型的爐子。這樣可使得精礦與空氣充分接觸，從而使焙燒速度達到最大，降低煙塵率。由于煙塵在本設(shè)備內(nèi)停留時間長。這樣的風(fēng)量足以使氣流速度處于臨界直線速度以上維持沸騰狀態(tài)。株冶實踐證明：精礦含Zn %時，%，%。 焙燒礦的直收率根據(jù)株冶實踐，本設(shè)計焙燒的直收率為99%是合理的。為達到這樣的直收率，工藝上采取了一定的措施：1） 精礦的運輸和堆放，在精礦的運輸過程中，應(yīng)加強管理盡量減少損失，堆放密閉的系統(tǒng)中，避免風(fēng)吹和雨淋。2） 精礦干燥設(shè)收塵系統(tǒng)。3） 沸騰爐設(shè)計收塵系統(tǒng)。4） 真空輸送煙塵。 浸出率 礦粉浸出率礦粉浸出率取8287%，其影響因素：1） 可溶鋅的影響：焙砂中可溶鋅率提高，礦粉的浸出率必將提高。%≥87%。因此我們?nèi)〗雎蕿?3%是可以達到的。2） 固液比：液固比增大，溶液混合良好，擴散較易，所以提高礦粉浸出率。本設(shè)計液固比可取9 ：1。3） 溫度：從動力學(xué)角度講，溫度提高，擴散過程加快，浸出率提高。本設(shè)計中中浸溫度為6075℃，酸浸溫度為6585℃，若溫度過高則蒸汽耗量增大，成本增加。4） 浸出時間：提高浸出時間，則礦粉浸出率隨之提高，但是浸出時間過長，使設(shè)備投資增加，動力消耗大，而礦粉浸出率增加不大，所以過分增加浸出時間。在經(jīng)濟上不合理。一般來說中浸1小時。5） 攪拌強度：攪拌強度增大，則擴散加快，加快反應(yīng)速度。但是攪拌強度過大則造成礦漿的飛濺損失，這時對加快反應(yīng)速度的促進作用也不再很明顯，并將使動力消耗增加，設(shè)備損失增加。6） 礦漿粒度：礦漿粒度減小，則接觸面積愈大，反應(yīng)也就愈迅速，在一定范圍內(nèi)，礦漿粒度減小，可以加快反應(yīng)速度，但粒度過小，則將給澄清帶來困難，本設(shè)計中礦漿粒數(shù)磨細到80目以上。7） 高酸槽的設(shè)置：經(jīng)中浸和酸浸后的浸出渣仍含有1720%左右的鋅。為了進一步提高鋅的浸出率而設(shè)置高酸槽，這雖使鐵大量溶解，但在以后的工序中將用共沉淀法除去。8） 浸出劑的濃度終點劑：溶液本體中，浸出劑濃度愈大，反應(yīng)速度愈快溶液的Ph值愈高，對雜質(zhì)水解除鈷越有利，但是硫酸鋅在一定的Ph值條件下也會水解，根據(jù)理論計算和實踐生產(chǎn)，。 礦粉浸出渣率鋅的浸出率越高，則渣率越低。降低礦粉浸出渣率，主要是降低渣中水溶鋅。%。其影響因素為：1）洗水用量：洗水用量越大則渣中的可溶鋅越低但不能無限制的加大洗水用量，否則難以保持溶液體積平衡。2）洗水溫度：一般洗水溫度控制在7590℃，洗水溫度升高，則渣中的可溶鋅降低，但洗水溫度過高，不僅不利操作，而且能耗增加。3）少量多次：在洗水量為定值的前提下，少量多次洗法可把礦粉浸出渣中的可溶鋅有效的洗下來，從而降低浸出渣率。4）渣的性質(zhì)：浸出渣中，二氧化硅含量少，氫氧化鐵顆粒小，則礦漿粘度小，此時膠粒和微粒物質(zhì)不易堵塞過濾介質(zhì)的毛細孔道，使過濾易于進行，在此種情況下，礦粉浸出渣率降低。 礦粉浸出渣含鋅根據(jù)冶金計算礦粉浸出，%。提高礦粉的浸出率，則可降低進出渣含鋅率，前述提高礦粉浸出率的措施均適用于本工藝過程。本設(shè)計采用高溫高酸浸出，使渣中的鐵酸鋅和硫化鋅大部分溶解，這樣可以提高鋅的回收率，大大降低浸出渣含鋅率。 氧化鋅浸出率根據(jù)株冶實踐，氧化鋅浸出率為95%98%，本設(shè)計取96%左右。1) %，現(xiàn)取氧化鋅浸出率為96%合理。2) 礦漿的液固比：液固比增大則酸度下降，使得氧化鋅的浸出率下降。根據(jù)實踐取液固比為8：1。3) 溫度：溫度升高氧化鋅的浸出率升高，但溫度過高能耗增加，根據(jù)實踐其溫度控制在6585℃，酸浸溫度控制在8090℃，一是為了提高鋅的浸出率，二是為了提高銦鍺的回收率。4) 浸出時間：采用間斷浸出，氧化鋅浸出系統(tǒng)中，浸出物量少，所以本氧化鋅浸出系統(tǒng)采用間斷浸出。浸出時間的長短對氧化鋅浸出率的影響。目前礦粉系統(tǒng)根據(jù)實踐，氧化鋅中性浸出時間為4小時，酸浸時間為8小時。5) 攪拌強度：同前礦粉系統(tǒng)。6) 粒度：粒度越小，則反應(yīng)面積越大，反應(yīng)速度也就越快，浸出過程更易達到平衡，本設(shè)計采用兩臺球磨機串聯(lián)，以使氧化鋅顆粒達到允許的范圍。7) 酸度同前礦粉系統(tǒng)。 氧化鋅浸出渣率%。影響因素如下：1） 水用量：洗水用量增大則鋅水溶液降低，浸出渣率降低，但若無限制加大洗水用量則難以維持體積平衡。2） 溫度：升高溫度鋅水溶液降低，浸出渣率降低，根據(jù)實際：一般洗水溫度控制在7590℃，溫度不可過高，否則能耗增大，并且不利操作。3） 少量多次：采用該種方法，可使其中的鋅可溶率降低，浸出率隨之降低。4） 渣的性質(zhì)的影響。 氧化鋅浸出渣含鋅率提高氧化鋅的浸出率，降低浸出渣率的影響指標，都會使浸出渣含鋅降低。%。 氧化鋅浸出直收率直收率＝＝%。影響因素同礦粉。 上清液質(zhì)量要求為了保證浸化后的新液能滿足電解一級鋅的要求，本設(shè)計參考株冶的實際對礦粉中浸出后上清液的質(zhì)量要求如下：Zn：150g/l Cu：：：Co：＜＜＜SiO2：＜：＜＜1） 鋅含量：上清液含鋅少，在生產(chǎn)量相同和廢液含鋅相同的情況下，溶液在系統(tǒng)中循環(huán)量大，設(shè)備負荷增加。能源消耗增大，并且在單位體積中質(zhì)量相同的情況下，由于新液的循環(huán)量大，使鋅含雜質(zhì)相對升高，影響電鋅質(zhì)量，降低電流效率，當(dāng)鋅含量過少時，電極對很容易發(fā)生鋅離子貧化，影響電解。上清液含鋅過高，溶液比重增大，粘度增加，對澄清過濾造成困難，且鋅離子高，電解液電阻增加，電流效率降低，槽壓升高，電耗增加，鋅離子高。在廢液含鋅一定時，則酸鋅比增加，H+ 放電可能性增加，電流效率降低，更為嚴重的是過高的鋅離子濃度易造成硫酸鋅的結(jié)晶，粘附于陰極槽體和管道使生產(chǎn)無法進行。為了控制上清液含鋅150g/l可采取如下措施：a) 減少沖礦的液固比；b) 酸性上清液量增減；c）控制體積；d）不外加硫酸；e）焙燒礦的可溶鋅率適當(dāng)控制并且控制S可，S可太高， 酸根積累，鋅離子濃度增高，太低則鋅離子濃度減少；f） Cu、Cd、Co：Co是難除雜質(zhì)，對電解危害甚大，本工藝采用黃藥除鈷，鈷量太大，除鈷達不到要求，必須嚴格控制。Cu、Cd較易除去，要求的范圍較寬，但Cu、Cd也不宜過多，否則進化負擔(dān)太重影響正常生產(chǎn)，且Cd多，Cd復(fù)溶多。對2級除鈷也有影響，若Cu量超過Cd量，Cd的復(fù)溶大增，二段除鈷黃藥消耗量大增。2） 鐵含量：由于下一段要凈化除鐵，而鐵在電解中會引起電流空耗，降低電流效率，所以要求Fe＜，且過高的鐵對澄清過濾也有影響。影響上清液中含鐵的因素是：焙燒礦中鐵的高低，進入溶液的鐵的多少，錳礦漿的加入量足夠與否，終點Ph的控制，上清液含固多少。本設(shè)計要求錳礦漿用量充足，使二價鐵離子氧化成三價鐵離子，避免三價鐵在與硫化鋅作用下變成二價鐵，隨著浸出過程的升高，使鐵水解除去，嚴格控制終點Ph，使中上清液中含鐵量降低到標準之下。由于考慮到中浸液中水解沉淀氫氧化鐵小顆粒多，澄清過濾不好。本設(shè)計通過中性濃縮加3凝聚劑，設(shè)中上清貯槽，使上清液再沉淀。設(shè)置備用濃縮，改善中上清液質(zhì)量，減少由于Cd的復(fù)溶使氫氧化鐵變成二價鐵進入溶液的量。3） As、Sb、Ge含量：這些雜質(zhì)對電解的危害甚大，下段又無深度凈化程序，所以中上清液中As、Sb、Ge含量必須嚴格控制。影響因素：焙燒礦含量進入溶液的As、Sb、Ge量；共沉淀的徹底程度浸出終點Ph的控制。，對As、Sb、Ge的除去有利。4） Mn含量：電解液內(nèi)的錳離子在電解中參與陽極反應(yīng)會生成MnO2部分粘在陽極表面。這對防止陽極腐蝕和防止PbO2脫落懸浮有重要作用，使Pb陽極得到保護，陰極含Pb量降低，另一方面MnO2懸浮在溶液中，由于能夠單獨導(dǎo)電，具有陽離子交換選擇性，所以能起消除As、Co、Pb2+以及Pb等的壞影響作用，但錳量過大，會引起電流空耗降低電效。5） Ni含量：對電極過程甚為有害的雜質(zhì)。它可使緊貼陰極一面析出鋅。產(chǎn)生小黑點和孔眼，所以其含量應(yīng)嚴格控制。6） SiO2硅膠，形成膠體使過濾澄清困難7） F、Cl含量：F腐蝕陰極使剝板困難，Cl腐蝕陽極，使陽極的含Pb量升高。控制F、Cl含量可采用多膛爐焙燒。 系統(tǒng)總指標 鋅總回收率鋅的總回收率是鋅冶煉最重要的技術(shù)經(jīng)濟指標，該項指標標志著技術(shù)水平和管理水平的高低，也是檢定工藝流程優(yōu)勢的指標之一。鋅的總回收率＝最終產(chǎn)品鋅錠中鋅量247。加入原料中總鋅量本設(shè)計取總回收率94%。 影響總回收率：1） 鋅精礦在堆放，運輸，干燥，焙燒中的損失。2） 礦粉浸出率及浸出渣率含氧化鋅。3） 凈化浸出過程中，溶液損失影起鋅損失。4） 在回收Cu，Cd渣中鋅的損失。5） 電解過程中的溶液損失引起的鋅損失。6） 熔鑄氧化鋅系統(tǒng)的鋅損失。7） 其他損失，如制備鋅粉和運輸中鋅粉損失?？偦厥章视嬎阋?00kg干精礦計算：1) 進入礦粉浸出液中的鋅量＝2) 進入氧化鋅浸出液中鋅量＝3) 浸出過程中損失溶液含鋅：4) 凈化損失溶液含鋅：5) CuCd渣回收過程中鋅的損失：6) 電解過程中損失溶液量含鋅：7) 熔鑄過程中本身的鋅損失：8) 浮渣返回系統(tǒng)的鋅量：9) 熔鑄直收率：%則鋅的總回收率為： 由于精礦到焙燒礦產(chǎn)出取1%損失率是比較高的，%%，還有其他損失，也可能較高。所以實踐值與理論值較低一點，因此本設(shè)計取94%是合理的。提高總回收率措施鋅損失的分析及提高總回收率的措施可分為三類：1) 由于管理不善引起的損失，如跑冒滴漏運輸堆放，收塵不好引起的損失。2) 揮發(fā)窯中鋅損失和氧化鋅浸出渣中損失鋅。3) 降低礦粉浸出渣率和氧化鋅浸出渣率及渣含氧化鋅。 工作日從提高勞動生產(chǎn)率及設(shè)備利用率和提高生產(chǎn)量的前提出發(fā)，年工作日越高越好，但考慮到：1）濕法煉鋅，許多操作在耐酸性介質(zhì)中進行，設(shè)備腐蝕嚴重，必須定期檢修。2）溶液中的Ca、Mg離子結(jié)晶必須定期清理。3）生產(chǎn)的連續(xù)性。4）革新項目的裝配適用。5）因此年工作日決定采用330天。 技術(shù)經(jīng)濟指標各項技術(shù)經(jīng)濟指標如表33所示。焙 燒焙燒礦可溶鋅%焙燒礦直收率99%浸 出礦粉浸出率83%礦粉浸出渣含鋅%氧化鋅浸出率96%氧化鋅直收率%ZnO浸出渣含鋅%ZnO浸出渣率%上清液質(zhì)量(g/l)Zn:150，Cu:，Cd:凈化新液質(zhì)量(g/l)Zn:150，Cu≤，Cd≤系 統(tǒng) 總 指 標鋅的總回收率%電鋅質(zhì)量Zn≥%，年工作日330天第四章 技術(shù)條件的選擇與論證 礦粉中性浸出 液固比一般液固比大液固接觸良好，浸出率高。但液固比過大，一方面動力消耗過大，且使單位體積浸出液的含鋅量減少，影響電鋅質(zhì)量，增加電解液的循環(huán)，本設(shè)計采用9：1，其必要性如下：1) 液固比小溶液的循環(huán)量小，動力消耗小；2) 液固比小，對提高單位面積的含鋅量有利，在每升溶液含雜質(zhì)相同的情況下，若廢液含鋅不變，則陰極鋅含雜質(zhì)減少。其可能性如下:1) 由于采用導(dǎo)流筒的空氣攪拌槽，攪拌強度大，提高浸出率；2) 槽子的備用系數(shù)大，溶液在槽內(nèi)的停留時間長，保證浸出率；3) 高酸浸出槽浸鐵，提高浸出率；4) 濕法上礦，有利于浸出率的提高。 溫度礦粉中性浸出的溫度為6075℃。按照擴散化學(xué)過程，固體物料在各溶劑的溶解速度公式如下：dM/dt＝Ds(CHCp)/б上式中:M—被溶解物質(zhì)的量；Cp—時間t內(nèi)的溶液濃度；CH—飽和溶液的濃度；D—擴散系數(shù)；б—擴散層厚度。升高溫度一方面增大擴散系數(shù)D，加大溶解速度，另一方面溫度升高，溫度升高化學(xué)作用加強，故升溫可加速浸出過程，溫度過高消耗蒸汽量增加，能耗增加，故選擇浸出溫度在6075℃為宜。 時間本設(shè)計采取1小時，有上式可知時間延長浸出愈完全，但浸出時間過長，槽子的利用率低，相應(yīng)的基建投資和動力消耗大。 粒度粒度越小，礦粉和溶劑的接觸面積就大，小于80目浸出加快。 Ph值，：1) 由ZnH2O系電位Ph圖科研看出當(dāng)溶液中的Zn2+為1 g/l，(OH)2。 (OH)2不會沉淀。2) 由FeH2O系電位Ph圖看出Fe2+/Fe(OH)2的分解線在Ph＝，(OH)2沉淀的。這就是為什要Fe2+轉(zhuǎn)變成Fe3+的原因，又Fe3+，這個Ph值低于Fe(OH)2開始沉淀的Ph值。3) 同理，由CuH2O系的電位Ph圖可以看出為了不使進入溶液中的Cu水解除去，Ph≤。綜上所述，即可除去F