新型无机除杂药剂在湿法炼锌净化工段的研究与应用

甄勇

（四环锌锗科技股份有限公司，四川 汉源 625300）

关键字：湿法炼锌；深度净化；钴返溶；镉返溶；新型无机药剂

1 背景

1.1 湿法炼锌中中浸上清硫酸锌溶液含铜、镉、钴等杂质元素，这些金属杂质元素对湿法炼锌电解造成极大影响，需要通过净化工艺将这几种金属杂质元素除去。

一般情况下净化工艺分为三段净化：一段加锌粉置换去除溶液中的铜、镉元素；二段加锌粉和除钴剂置换去除溶液中的钴元素；三段加锌粉扫除溶液中的残余杂质元素。三段净化后的硫酸锌溶液行业中称为新液，其中的杂质元素达到相应指标后方可进入硫酸锌电解系统，进行硫酸锌电解。

1.2 在湿法炼锌浸出液中，镉、铜等元素很容易用锌粉置换下去，但是采取常规锌粉置换很难将钴、锗等金属元素置换下去。

硫酸锌浸出液净化工段一个重要的目的就是去除钴锗等杂质，其现阶段国内湿法炼锌企业常规方法一般有两种：

（1）采用锑盐、硫酸铜联合添加剂加锌粉做净化剂多段净化高温除钴，工艺条件为80℃以上反应2小时。这套工艺条件的优点为工艺比较成熟、操作比较简单；缺点为锌粉加入量大成本较高、钴返溶比较频繁、硫酸锌液体指标稳定性较差、且净化渣处理工艺流程较长操作比较困难。

（2）采用有机试剂沉淀法除钴，有机试剂沉淀法主要包括黄药沉淀除钴和α-亚硝基β-萘酚沉淀除钴。有机试剂沉淀除钴法的优点是工艺比较成熟、除钴比较稳定；其缺点为系统硫酸锌溶液中残余有机物需要使用活性炭吸附去除，成本较高，除钴后液后续处理比较困难，且产出的沉钴渣品位不高、处理比较困难。

综合上述两种方法的优缺点，国内某湿法炼锌厂通过和外协单位某研究院共同经过长期考察和研发，配制成新型除钴添加剂，联合锌粉对硫酸锌溶液对钴元素进行置换，以达到硫酸锌溶液中钴元素的深度净化。有操作简单，工艺稳定，净化渣处理比较简单且净化渣锌、镉、钴等金属回收较为彻底，经济利润扩大化等效果。

2 新型无机药剂净化除杂工业生产实践

2.1 生产工艺流程图

2018年5月某厂在湿法炼锌净化工段开始进行此新型无机药剂净化除杂生产实践。工艺流程分为三段连续净化：

（1）一段净化在70℃—75℃条件下加锌粉2kg/m3反应60min后过滤除铜镉，一段净化后液中Cd≤100mg/L、Cu≤5mg/L为合格；

（2）根据一段净化后液中的钴、镉含量添加电解废液、锌粉、新型无机除杂药剂，锌粉加入量（重量）：（单位体积溶液中钴含量×1.1+单位体积溶液中镉含量×0.65）×1.2；

新型除钴药剂加入量（重量）：单位体积溶液中钴含量×2.8；

电解废液的加入量（体积量）：1.5×锌粉加入量/电解废液中硫酸浓度。

二段净化在75℃—80℃条件下反应90min后过滤，二段净化后液中Co≤0.8mg/L、Ge≤0.5mg/L为合格；

（3）二段净化后液在自然温度条件下加锌粉1kg/m3进行清除溶液中残余的杂质元素，三段净化反应60min，后液Cd≤ 1mg/L、Cu≤ 0.5mg/L、Co≤ 0.5mg/L、Ge≤0.3mg/L为合格。

其工艺流程图如图1所示。

图1 新型无机药剂净化除杂生产工艺流程图

2.2 生产情况

某厂从2018年5月开始进行新无机药剂净化除杂生产实践，生产中净化前液为中浸上清液，其成分：Zn：145g/L～155g/L，Cu：400mg/L～600mg/L，Cd：400mg/L～600mg/L，Co：20mg/L～40mg/L，Ge：2mg/L～5mg/L，Sb：0.08mg/L～0.14mg/L.

图2 生产现场阴极锌

无机除杂药剂的配制浓度为500g/L。

表4为生产数据统计表：

表4数据可以看出，通过一段净化加锌粉除铜镉，二段净化添加无机除杂药剂、锌粉除杂，三段净化加锌粉清扫残余杂质的工艺流程可以达到以下生产效果：

表4 净化生产数据统计表 mg/L

（1）二段净化后液可以将钴控制在1.0mg/L以下，铜控制在0.5mg/L以下，锗控制在0.04mg/L以下，镉控制在1.2mg/L以下，锑控制在0.09mg/L以下；

（2）三段净化可以将钴控制在0.3mg/L以下，铜控制在0.3mg/L以下，锗控制在0.03mg/L以下，镉控制在0.4mg/L以下，锑控制在0.06mg/L以下，达到湿法炼锌硫酸锌溶液深度净化的效果；

（3）生产所产的三段净化后液直接进入硫酸锌电积车间进行锌电积，电积系统中槽电压、直流电耗、槽温正常，阴极锌板面平整、致密性好，阴极锌现场图见图2：

3 总结

3.1 通过净化生产试验结果可知：①二段净化后液可以将钴控制在1.0mg/L以下，铜控制在0.5mg/L以下，锗控制在0.04mg/L以下，镉控制在1.2mg/L以下，锑控制在0.09mg/L以下；②三段净化可以将钴控制在0.3mg/L以下，铜控制在0.3mg/L以下，锗控制在0.03mg/L以下，镉控制在0.4mg/L以下，锑控制在0.06mg/L以下，达到湿法炼锌硫酸锌溶液深度净化的效果。

3.2 从生产实践可知，无论生产条件的控制还是辅料单耗还是净化渣的处理，新型无机除杂药剂配合锌粉去除湿法炼锌中浸上清液中杂质的工艺流程都优于传统的锑盐锌粉净化除杂工艺、有机药剂配合锌粉除杂工艺