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[摘 要]在三段锑盐净化电解锌溶液工艺中，导致二段镍钴渣中锌含量高。为了减少锌损失，对净化工艺进行了优化，采用二段净化镍钴渣代替部分锌粉，返回一段净化过程中，提高新液合格率，降低锌粉单耗。
[关键词]三段逆锑盐净化；镍钴渣；锌粉；湿法炼锌
中图分类号：TF813 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）43-0130-02
[Abstract]In the process of three-stage antimony salt purification electrolytic zinc solution， the zinc content in the two-stage nickel cobalt slag is high. In order to reduce the loss of zinc， the purification process was optimized， and two sections of nickel cobalt slag were used to replace some zinc powder.Keywords：three sections of antimony salt purification；nickel cobalt residue； zinc powder； wet zinc smelting.
锌是继铁、铝及铜之后的第四大常见金属。中国是全球最大的精锌消耗国，远高于第二大精锌消耗国美国。锌冶炼技术包括火法和湿法两大类，其中湿法炼锌占世界锌总产量85%以上[1]。在湿法冶炼工艺中，净化系统是其核心工序，焙砂浸出产出的中上清液必须经净化后才能供电解使用。
湿法炼锌中，硫酸锌溶液净化主要方法有（逆）锑盐净化、砷盐净化、黄药法、β-萘酚法等[2]。其中，锑盐净化工艺成熟，不会产生剧毒的气体H3As，安全性高，劳动强度低，净化效果好，成本低，可以同时除去As、Sb、Ge等有害杂质，且净化深度高，产品质量优良，锌电解生产稳定，得到了广泛使用。目前，采用锑盐净化的有西北铅锌冶炼厂、株洲冶炼厂II系统、葫芦岛冶炼厂等企业，都取得良好的效果。
江铜铅锌金属有限公司锌分厂10万吨电解锌采用“常规湿法炼锌—3.2m2大极板自动剥锌工艺”于2011年投产。其净化工序采用三段逆锑盐工艺，使用国内首家水雾花锌粉，由于水雾化锌粉粒度粗、反应时间长、锌粉消耗高，导致镍钴渣含锌高，新液合格率低，净化生产影响整个锌系统正常生产。
1. 三段逆锑盐净化工艺
逆锑盐净化一般采用三段净化工序，即一段低温除铜镉、二段高温除镍钴、三段除硫酸锌溶液中的残镉，其流程如图1所示。
（1）一段净化除铜镉
锌的金属活泼性比铜镉较强，能很容易置换除去大部分较正电性的金属铜镉，由于镉在40—45℃之间存在同素异形体的转换[3]，温度过高会造成镉的复容，故一段净化温度控制在60℃左右，一段净化产生的铜镉渣送镉回收工序再进行镉、铜的回收。
（2）二段净化除镍钴
一净净化后液经过螺旋换热器加热至90℃左右，提高溶液温度从而降低Ni、Co的析出电位。二段净化除Ni、Co是硫酸锌溶液净化除杂的关键环节，为有效的除去杂质Ni、Co，在二段净化过程中需加入大量的锌粉，二段净化产生的镍钴渣，大多只是简单酸洗一下，回收部分金属锌后，堆存出售或混入浸出渣处理。
（3）三段净化除残镉
为深度除杂，采用三段净化净化溶液中残留的杂质，从而得到合格的电解新液。三段净化是为保证新液的杂质含量满足电解要求，就需要加入过量锌粉，未反应的锌粉较多，三段净化的残镉渣返回一段净化处理。
2. 三段逆锑盐净化工艺优化
2.1 三段逆锑盐净化工艺存在的问题
由于锌精矿原料较杂，受原料因素影响，浸出过程中上清液中Co含量一直偏高（Co>40mg/l），锌电积采用3.2m2大极板48h长周期出装槽作业，避免烧板现象，对新液除杂深度要求高（Co≤0.3mg/l，Sb≤0.02mg/l），锌粉单耗高达150kg/t-锌，生产成本过高。采用水雾花法生产的锌粉粒度较粗，-80目占80%以上（国内湿法炼锌工艺多采用-325目占85%以上的电炉锌粉[4]），水雾化锌粉加到净化反应槽内反应速度慢、除钴效果差，锌粉利用率低，消耗量大。
在三段逆锑盐净化工艺中，二段净化产生的大量镍钴渣中含锌高达50-60%，导致大量锌粉浪费，无法进行外售处理。
2.2 三段逆锑盐净化工艺优化
因此，在现有工艺流程基础上，对三段逆锑盐净化工艺流程优进行了化，如图2所示。通过中上清液对镍钴渣进行浆化，二段净化镍钴渣在浆化槽内浆化0.5-1.0h后由泵输送到一段净化槽。二段净化过程中锌粉的加入采用多点、连续加入、合理分配，二段净化加入的过量锌粉重新返回一段净化重新利用，一段净化槽内加入少量废液作为活化剂，并将pH值控制在4.5-5.0范围内，有利于锌粉的置换反应。
为充分利用二段净化镍钴渣内过量的锌粉，在首槽内添加镍钴渣替代锌粉。镍钴渣的添加量为锌粉加入量的2倍，其它工艺条件相同。为了更好的保证净化除杂效果和防止杂质复容，一段净化反应时间控制在1.0-1.5h，温度控制在60-65℃，压滤时间40-60min；二段净化反应时间控制在2.0-3.0h，温度控制在85-90℃，压滤时间1.0-1.5h。
在生产过程中，采用镍钴渣代替锌粉加入一段净化中，重复进行3组实验，实验结果如表1所示。由表1可知，加入镍钴渣进行一段净化后，一段净化后液中Co含量基本能稳定在15mg/L以下，为二段和三段净化除杂创造有利条件。
實际生产证明，在一段净化过程中添加镍钴渣代替锌粉，可以将杂质除到满足要求的范围，在实际生产中不仅可以大量的节约锌粉，同时也避免镍钴渣的产生。
2.3 三段逆锑盐净化工艺优化后效果
采用优化工艺后，对钴含量较高的中上清液取得良好的效果，一次性产出合格的新液。三段逆锑盐净化工艺优化前后净化效果变化明显，如表2所示。工艺优化前，新液合格了仅为95%左右，锌粉消耗量高达150kg/t-析出锌；经过三段逆锑盐净化工艺优化后，对处理高钴硫酸锌溶液的净化除杂效果明显，在连续生产的情况下，可以确保新液产生的合格率在99%以上，同时锌粉单耗降低到75kg/t-锌。
3. 结论
综上所述，在原料复杂，杂质较高的工艺条件下，满足大极板长周期深度除杂的净化工艺，为改善三段锑盐净化工艺，降低净化过程中锌粉消耗量，将含锌粉量50-60%的二段净化镍钴渣经浆化后返回一段净化，充分回收利用镍钴渣里未反应完全的锌粉。经过重复试验验证，在满足净化要求的前提下，将二段净化镍钴渣返回一段净化后不需要再单独添加锌粉，锌粉的单耗由原来的150kg/t-析出锌降低到75kg/t-析出锌，锌粉单耗得到大幅度降低。
参考文献
[1]王吉坤.铅锌冶炼生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2012.293.
[2]秦永宏，马进，宋红卫.几种锑盐净化法的应用实践[J].中国有色冶金，2002，31（1）：6-8.
[3]彭容秋.锌冶金[M].中南大学出版社，2005.83.
[4]张强，李伟强，金山，等. [J].有色金属（冶炼部分），2017（11）：14-17.
[关键词]三段逆锑盐净化；镍钴渣；锌粉；湿法炼锌
中图分类号：TF813 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）43-0130-02
[Abstract]In the process of three-stage antimony salt purification electrolytic zinc solution， the zinc content in the two-stage nickel cobalt slag is high. In order to reduce the loss of zinc， the purification process was optimized， and two sections of nickel cobalt slag were used to replace some zinc powder.Keywords：three sections of antimony salt purification；nickel cobalt residue； zinc powder； wet zinc smelting.
锌是继铁、铝及铜之后的第四大常见金属。中国是全球最大的精锌消耗国，远高于第二大精锌消耗国美国。锌冶炼技术包括火法和湿法两大类，其中湿法炼锌占世界锌总产量85%以上[1]。在湿法冶炼工艺中，净化系统是其核心工序，焙砂浸出产出的中上清液必须经净化后才能供电解使用。
湿法炼锌中，硫酸锌溶液净化主要方法有（逆）锑盐净化、砷盐净化、黄药法、β-萘酚法等[2]。其中，锑盐净化工艺成熟，不会产生剧毒的气体H3As，安全性高，劳动强度低，净化效果好，成本低，可以同时除去As、Sb、Ge等有害杂质，且净化深度高，产品质量优良，锌电解生产稳定，得到了广泛使用。目前，采用锑盐净化的有西北铅锌冶炼厂、株洲冶炼厂II系统、葫芦岛冶炼厂等企业，都取得良好的效果。
江铜铅锌金属有限公司锌分厂10万吨电解锌采用“常规湿法炼锌—3.2m2大极板自动剥锌工艺”于2011年投产。其净化工序采用三段逆锑盐工艺，使用国内首家水雾花锌粉，由于水雾化锌粉粒度粗、反应时间长、锌粉消耗高，导致镍钴渣含锌高，新液合格率低，净化生产影响整个锌系统正常生产。
1. 三段逆锑盐净化工艺
逆锑盐净化一般采用三段净化工序，即一段低温除铜镉、二段高温除镍钴、三段除硫酸锌溶液中的残镉，其流程如图1所示。
（1）一段净化除铜镉
锌的金属活泼性比铜镉较强，能很容易置换除去大部分较正电性的金属铜镉，由于镉在40—45℃之间存在同素异形体的转换[3]，温度过高会造成镉的复容，故一段净化温度控制在60℃左右，一段净化产生的铜镉渣送镉回收工序再进行镉、铜的回收。
（2）二段净化除镍钴
一净净化后液经过螺旋换热器加热至90℃左右，提高溶液温度从而降低Ni、Co的析出电位。二段净化除Ni、Co是硫酸锌溶液净化除杂的关键环节，为有效的除去杂质Ni、Co，在二段净化过程中需加入大量的锌粉，二段净化产生的镍钴渣，大多只是简单酸洗一下，回收部分金属锌后，堆存出售或混入浸出渣处理。
（3）三段净化除残镉
为深度除杂，采用三段净化净化溶液中残留的杂质，从而得到合格的电解新液。三段净化是为保证新液的杂质含量满足电解要求，就需要加入过量锌粉，未反应的锌粉较多，三段净化的残镉渣返回一段净化处理。
2. 三段逆锑盐净化工艺优化
2.1 三段逆锑盐净化工艺存在的问题
由于锌精矿原料较杂，受原料因素影响，浸出过程中上清液中Co含量一直偏高（Co>40mg/l），锌电积采用3.2m2大极板48h长周期出装槽作业，避免烧板现象，对新液除杂深度要求高（Co≤0.3mg/l，Sb≤0.02mg/l），锌粉单耗高达150kg/t-锌，生产成本过高。采用水雾花法生产的锌粉粒度较粗，-80目占80%以上（国内湿法炼锌工艺多采用-325目占85%以上的电炉锌粉[4]），水雾化锌粉加到净化反应槽内反应速度慢、除钴效果差，锌粉利用率低，消耗量大。
在三段逆锑盐净化工艺中，二段净化产生的大量镍钴渣中含锌高达50-60%，导致大量锌粉浪费，无法进行外售处理。
2.2 三段逆锑盐净化工艺优化
因此，在现有工艺流程基础上，对三段逆锑盐净化工艺流程优进行了化，如图2所示。通过中上清液对镍钴渣进行浆化，二段净化镍钴渣在浆化槽内浆化0.5-1.0h后由泵输送到一段净化槽。二段净化过程中锌粉的加入采用多点、连续加入、合理分配，二段净化加入的过量锌粉重新返回一段净化重新利用，一段净化槽内加入少量废液作为活化剂，并将pH值控制在4.5-5.0范围内，有利于锌粉的置换反应。
为充分利用二段净化镍钴渣内过量的锌粉，在首槽内添加镍钴渣替代锌粉。镍钴渣的添加量为锌粉加入量的2倍，其它工艺条件相同。为了更好的保证净化除杂效果和防止杂质复容，一段净化反应时间控制在1.0-1.5h，温度控制在60-65℃，压滤时间40-60min；二段净化反应时间控制在2.0-3.0h，温度控制在85-90℃，压滤时间1.0-1.5h。
在生产过程中，采用镍钴渣代替锌粉加入一段净化中，重复进行3组实验，实验结果如表1所示。由表1可知，加入镍钴渣进行一段净化后，一段净化后液中Co含量基本能稳定在15mg/L以下，为二段和三段净化除杂创造有利条件。
實际生产证明，在一段净化过程中添加镍钴渣代替锌粉，可以将杂质除到满足要求的范围，在实际生产中不仅可以大量的节约锌粉，同时也避免镍钴渣的产生。
2.3 三段逆锑盐净化工艺优化后效果
采用优化工艺后，对钴含量较高的中上清液取得良好的效果，一次性产出合格的新液。三段逆锑盐净化工艺优化前后净化效果变化明显，如表2所示。工艺优化前，新液合格了仅为95%左右，锌粉消耗量高达150kg/t-析出锌；经过三段逆锑盐净化工艺优化后，对处理高钴硫酸锌溶液的净化除杂效果明显，在连续生产的情况下，可以确保新液产生的合格率在99%以上，同时锌粉单耗降低到75kg/t-锌。
3. 结论
综上所述，在原料复杂，杂质较高的工艺条件下，满足大极板长周期深度除杂的净化工艺，为改善三段锑盐净化工艺，降低净化过程中锌粉消耗量，将含锌粉量50-60%的二段净化镍钴渣经浆化后返回一段净化，充分回收利用镍钴渣里未反应完全的锌粉。经过重复试验验证，在满足净化要求的前提下，将二段净化镍钴渣返回一段净化后不需要再单独添加锌粉，锌粉的单耗由原来的150kg/t-析出锌降低到75kg/t-析出锌，锌粉单耗得到大幅度降低。
参考文献
[1]王吉坤.铅锌冶炼生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2012.293.
[2]秦永宏，马进，宋红卫.几种锑盐净化法的应用实践[J].中国有色冶金，2002，31（1）：6-8.
[3]彭容秋.锌冶金[M].中南大学出版社，2005.83.
[4]张强，李伟强，金山，等. [J].有色金属（冶炼部分），2017（11）：14-17.