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[摘 要]为有效降低硫酸锌溶液净化锌粉消耗指标，净化锌粉加入前用清水充分浆化搅拌后，再加入净化反应罐内，能大大减弱硫酸锌溶液与锌粉表面的界面张力，促使锌粉在反应罐内分布均匀、反应迅速，从而使锌粉消耗指标得到下降。
[关键词]硫酸锌溶液净化 锌粉消耗 界面张力
中图分类号：X835 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）31-0351-02
[Abstract]In order to effectively reduce zinc sulphate solution purification zinc consumption indicators， zinc powder is added purify sufficiently slurried with water before stirring， then add the purification reaction tank， can be greatly reduced interfacial tension zinc surface with zinc sulfate solution， prompting zinc powder evenly distributed in the reaction tank， rapid response， so that zinc consumption indicators have declined.
[Key words]zinc sulphate solution purification zinc consumption interfacial tension
西昌某锌炼厂采用常规湿法炼锌模式，硫酸锌溶液采用低—高—中温三段、间断净化：净化反应罐有效体积均为50立方米，一段除铜、镉，有两个反应罐；二段锑盐除钴，有四个反应罐；三段为深度净化，有两个反应罐。
净化锌粉单位消耗是锌冶炼成本结构中的一个重要技术经济指标，长期以来该厂在降低锌粉消耗方面作了大量的工作和试验，但收效不明显：2000年，鋅粉年平均单位消耗为49公斤/吨析出锌片，2001年通过控制中上清质量，锌粉年平均单位消耗降至39公斤/吨析出锌片，以后各年均维持37～40公斤/吨析出锌片的单位消耗。
在净化工序，锌粉最先是通过反应罐上部的螺旋给料机加入，但由于加入口受上升蒸汽的影响，锌粉在加入口处凝结成块，处理很麻烦，而改为人工加入锌粉。由人工将锌粉直接加入反应罐内，锌粉加入不均匀，而硫酸锌溶液相对粘度较高，锌粉和硫酸锌溶液存在液固界面张力[1]，有些锌粉一入溶液就结团，未及反应就沉到反应罐底部，导致锌粉单位消耗高的同时需要定期清理罐底的结团锌粉。
为了提高人工加入锌粉的均匀度，并降低锌粉单位消耗，该厂在管理制度上设立了单项指标奖，并将指标分解落实到相关责任人头，起到了一定的促进作用，但也不能从根本上解决锌粉分散入反应罐，不能快速高效置换杂质的问题。自2007年7月起，为了达到使锌粉分散入反应罐，加入反应罐前降低锌粉与硫酸锌溶液接触的界面张力的目标，该厂做了一系列的试验。
一、试验原理
根据置换动力学过程的反应机理：加入的锌粉作为微电池的阳极溶入液相，在那里发生水化作用，继而向溶液深处扩散并参与溶液的对流运动[2]。
上述说到固体锌粉与硫酸锌溶液接触，液固间界面张力使加入的锌粉不能立刻与硫酸锌溶液中的杂质发生置换反应。所以我们在锌粉加入净化反应罐之前，先将其加入到专门的锌粉浆化搅拌罐，用清水对锌粉进行浆化（因为清水相对于硫酸锌溶液而言，粘度较低）。锌粉经清水充分浆化搅拌后，锌粉颗粒表面被清水湿润，界面张力降到最低。经清水浆化后的锌粉再加入到净化反应罐时，锌粉分散而不会结团，同时表面湿润的锌粉，与硫酸锌溶液能很好接触，从而迅速与硫酸锌溶液中的杂质发生置换反应。
二、试验
净化一段反应罐有两个，为了直观地体现出试验效果，我们加工了一个锌粉浆化搅拌罐，安装在其中的一个一段净化反应罐旁，如左图。这样两个一段净化反应罐中一个反应罐干锌粉仍然人工直接加入，另一个则是先将锌粉加入锌粉浆化搅拌罐经充分搅拌后再加入净化反应罐（如图1）。
因为同班次的中上清质量差异较小，所以人工直接加入干锌粉和经清水充分浆化搅拌后湿加锌粉的锌粉消耗能直观的对比出来。我们在两个班次的一段净化分别做5个罐次的对比试验，结果如下表1：
从表1的对比结果能看出，经清水充分浆化搅拌后湿加锌粉的锌粉消耗比人工直接加干锌粉的锌粉消耗明显要低，因此，我们在二段和三段也开展同样的试验，二段用两个、三段用一个罐进行锌粉经清水充分浆化搅拌后湿加。表2为一个班次二段净化分别做4个罐次的试验结果，表3为一个班次三段净化对比的7个罐次的试验结果。
三、计算
1、根据表1、表2、表3的数据，人工直接加干锌粉，每罐次三段锌粉平均消耗之和为166公斤；而锌粉通过清水充分浆化搅拌后湿加，每罐次三段锌粉平均消耗之和为129.5公斤。
2、表3中合格液平均含锌127g/l，平均每罐合格硫酸锌溶液可提供析出锌片金属4.225吨。
3、根据以上1、2两点计算人工直接加干锌粉的净化锌粉消耗为39.28公斤/吨析出锌片，而锌粉通过清水充分浆化搅拌后湿加的净化锌粉消耗为30.65公斤/吨析出锌片，锌粉通过清水充分浆化搅拌后湿加比人工直接加干锌粉的锌粉消耗少8.63公斤/吨析出锌片。
但湿法冶炼流程必须注意保持体积平衡，所以浆化锌粉时用水量要根据实际情况进行控制。
四、结论
根据生产试验的情况，净化的每一个反应罐都投入了锌粉浆化搅拌罐，经过半年的生产检验，月平均消耗达到31～32公斤/吨析出锌片，锌粉单位消耗平均下降了6公斤/吨析出锌片，锌粉按目前上交所锌锭价格16500元/吨计，净化单位加工成本（按锌片计）下降99元，以年产3万吨锌锭（熔铸铸型直接回收率按98%计，需产锌片30612吨），净化锌粉消耗年节约303万元。而在定期清理罐底结团的锌粉时，发现湿加锌粉后罐底消失了锌粉结团的现象。
综上所述，锌粉经加清水充分搅拌均匀后加入净化反应，确实能降低锌粉的界面张力，提高锌粉的置换效率，节约净化加工成本。
作者简介：康荣（出生年1966）四川会理铅锌股份有限公司、性别：男、民族：汉、籍贯：江西省兴国县、职称：有色冶金工程师、高级经济师、学位无、主要研究方向或从事工作：锌冶金及综合回收。
参考文献
[1] 《湿法冶金新工艺详解与新技术开发及创新应用手册》，中国科技文化出版社.
[2] 《湿法炼锌净化工艺的选择》，《湖南有色金属》2009年8月，第25卷第4期.
[关键词]硫酸锌溶液净化 锌粉消耗 界面张力
中图分类号：X835 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）31-0351-02
[Abstract]In order to effectively reduce zinc sulphate solution purification zinc consumption indicators， zinc powder is added purify sufficiently slurried with water before stirring， then add the purification reaction tank， can be greatly reduced interfacial tension zinc surface with zinc sulfate solution， prompting zinc powder evenly distributed in the reaction tank， rapid response， so that zinc consumption indicators have declined.
[Key words]zinc sulphate solution purification zinc consumption interfacial tension
西昌某锌炼厂采用常规湿法炼锌模式，硫酸锌溶液采用低—高—中温三段、间断净化：净化反应罐有效体积均为50立方米，一段除铜、镉，有两个反应罐；二段锑盐除钴，有四个反应罐；三段为深度净化，有两个反应罐。
净化锌粉单位消耗是锌冶炼成本结构中的一个重要技术经济指标，长期以来该厂在降低锌粉消耗方面作了大量的工作和试验，但收效不明显：2000年，鋅粉年平均单位消耗为49公斤/吨析出锌片，2001年通过控制中上清质量，锌粉年平均单位消耗降至39公斤/吨析出锌片，以后各年均维持37～40公斤/吨析出锌片的单位消耗。
在净化工序，锌粉最先是通过反应罐上部的螺旋给料机加入，但由于加入口受上升蒸汽的影响，锌粉在加入口处凝结成块，处理很麻烦，而改为人工加入锌粉。由人工将锌粉直接加入反应罐内，锌粉加入不均匀，而硫酸锌溶液相对粘度较高，锌粉和硫酸锌溶液存在液固界面张力[1]，有些锌粉一入溶液就结团，未及反应就沉到反应罐底部，导致锌粉单位消耗高的同时需要定期清理罐底的结团锌粉。
为了提高人工加入锌粉的均匀度，并降低锌粉单位消耗，该厂在管理制度上设立了单项指标奖，并将指标分解落实到相关责任人头，起到了一定的促进作用，但也不能从根本上解决锌粉分散入反应罐，不能快速高效置换杂质的问题。自2007年7月起，为了达到使锌粉分散入反应罐，加入反应罐前降低锌粉与硫酸锌溶液接触的界面张力的目标，该厂做了一系列的试验。
一、试验原理
根据置换动力学过程的反应机理：加入的锌粉作为微电池的阳极溶入液相，在那里发生水化作用，继而向溶液深处扩散并参与溶液的对流运动[2]。
上述说到固体锌粉与硫酸锌溶液接触，液固间界面张力使加入的锌粉不能立刻与硫酸锌溶液中的杂质发生置换反应。所以我们在锌粉加入净化反应罐之前，先将其加入到专门的锌粉浆化搅拌罐，用清水对锌粉进行浆化（因为清水相对于硫酸锌溶液而言，粘度较低）。锌粉经清水充分浆化搅拌后，锌粉颗粒表面被清水湿润，界面张力降到最低。经清水浆化后的锌粉再加入到净化反应罐时，锌粉分散而不会结团，同时表面湿润的锌粉，与硫酸锌溶液能很好接触，从而迅速与硫酸锌溶液中的杂质发生置换反应。
二、试验
净化一段反应罐有两个，为了直观地体现出试验效果，我们加工了一个锌粉浆化搅拌罐，安装在其中的一个一段净化反应罐旁，如左图。这样两个一段净化反应罐中一个反应罐干锌粉仍然人工直接加入，另一个则是先将锌粉加入锌粉浆化搅拌罐经充分搅拌后再加入净化反应罐（如图1）。
因为同班次的中上清质量差异较小，所以人工直接加入干锌粉和经清水充分浆化搅拌后湿加锌粉的锌粉消耗能直观的对比出来。我们在两个班次的一段净化分别做5个罐次的对比试验，结果如下表1：
从表1的对比结果能看出，经清水充分浆化搅拌后湿加锌粉的锌粉消耗比人工直接加干锌粉的锌粉消耗明显要低，因此，我们在二段和三段也开展同样的试验，二段用两个、三段用一个罐进行锌粉经清水充分浆化搅拌后湿加。表2为一个班次二段净化分别做4个罐次的试验结果，表3为一个班次三段净化对比的7个罐次的试验结果。
三、计算
1、根据表1、表2、表3的数据，人工直接加干锌粉，每罐次三段锌粉平均消耗之和为166公斤；而锌粉通过清水充分浆化搅拌后湿加，每罐次三段锌粉平均消耗之和为129.5公斤。
2、表3中合格液平均含锌127g/l，平均每罐合格硫酸锌溶液可提供析出锌片金属4.225吨。
3、根据以上1、2两点计算人工直接加干锌粉的净化锌粉消耗为39.28公斤/吨析出锌片，而锌粉通过清水充分浆化搅拌后湿加的净化锌粉消耗为30.65公斤/吨析出锌片，锌粉通过清水充分浆化搅拌后湿加比人工直接加干锌粉的锌粉消耗少8.63公斤/吨析出锌片。
但湿法冶炼流程必须注意保持体积平衡，所以浆化锌粉时用水量要根据实际情况进行控制。
四、结论
根据生产试验的情况，净化的每一个反应罐都投入了锌粉浆化搅拌罐，经过半年的生产检验，月平均消耗达到31～32公斤/吨析出锌片，锌粉单位消耗平均下降了6公斤/吨析出锌片，锌粉按目前上交所锌锭价格16500元/吨计，净化单位加工成本（按锌片计）下降99元，以年产3万吨锌锭（熔铸铸型直接回收率按98%计，需产锌片30612吨），净化锌粉消耗年节约303万元。而在定期清理罐底结团的锌粉时，发现湿加锌粉后罐底消失了锌粉结团的现象。
综上所述，锌粉经加清水充分搅拌均匀后加入净化反应，确实能降低锌粉的界面张力，提高锌粉的置换效率，节约净化加工成本。
作者简介：康荣（出生年1966）四川会理铅锌股份有限公司、性别：男、民族：汉、籍贯：江西省兴国县、职称：有色冶金工程师、高级经济师、学位无、主要研究方向或从事工作：锌冶金及综合回收。
参考文献
[1] 《湿法冶金新工艺详解与新技术开发及创新应用手册》，中国科技文化出版社.
[2] 《湿法炼锌净化工艺的选择》，《湖南有色金属》2009年8月，第25卷第4期.