湿法炼锌净化镍钴渣综合利用生产实践

李德磊， 张昱琛

(白银有色集团股份有限公司, 甘肃 白银 730900)



综合利用与环保

湿法炼锌净化镍钴渣综合利用生产实践

李德磊， 张昱琛

(白银有色集团股份有限公司, 甘肃 白银 730900)

净化渣综合回收一直是湿法炼锌需要解决的问题之一。本文阐述了湿法炼锌净化镍钴渣浓硫酸全浸及钴分离技术，其有可效回收锌、钴、铅、镉及镍等有价金属，实现镍钴渣高价值综合利用。

湿法炼锌； 镍钴渣； 浓硫酸浸出； 高钴渣； 铅渣； 镉渣； 镍渣

截止2013年，我国锌产能已达到600万t，其中湿法生产的锌占到了总产量的80%以上。然而湿法炼锌净化过程产出的镍钴渣超过了25万t，成为炼锌企业主要的固废来源之一。针对镍钴渣综合利用问题，相继出现了真空法、萃取法、酸洗法、亚硝基β萘酚法[1]等，但这些工艺都不同程度地存在成本高、固废危害无法根治、不能够实现渣中多金属有效富集分离等问题，一直没有得到广泛应用。因此探索能够真正实现镍钴渣综合利用的方法具有非常重要的意义。

西北铅锌冶炼厂是我国较早采用锑盐- 锌粉法净化中上清液生产电锌的大型湿法炼锌企业，年产锌锭13万t。近年来由于有色金属市场行情低迷，为了降低成本，越来越多地使用高钴等品质较差的锌精矿，导致镍钴渣产量达到7 000 t/a以上。虽然采用简单酸洗工艺回收渣中部分锌，但仍有大量的有价金属存在于残渣中，不能实现综合利用，既污染了环境，又降低了企业效益。西北铅锌冶炼厂经过长期的技术创新和实验研究，自主开发出了湿法炼锌净化镍钴渣综合利用关键技术，有效地解决了锌钴分离问题，实现了锌、钴、铅、镉、镍等有价金属无污染分离，并依托白银公司铜冶炼厂和铅冶炼厂，真正实现了镍钴渣的综合利用，效益显著。

1 镍钴渣综合利用工艺

1.1 镍钴渣成分

镍钴渣是锌湿法生产中硫酸锌溶液净化过程中产出的一种锌渣，因锌精矿原料成分及硫酸锌净化方式不同，镍钴渣的组成也有所不同。西北铅锌冶炼厂镍钴渣成分如表1。

表1 西北铅锌冶炼厂镍钴渣成分 %

渣中锌主要以金属形态存在，少量以硫酸锌形态存在；铁主要以氢氧化铁形态存在；钴、铅、镍、镉等除小部分以硫酸盐形态存在外，主要是以金属形态存在；锰以硫酸锰形态存在。

1.2 工艺原理

利用镍钴渣中锌等金属及其化合物易溶解于稀酸溶液的特性，采用浓硫酸全浸，使渣中各种金属尽可能溶解到浸出液中，继而对浸出液各杂质元素进行分段分离，实现各金属无污染分离、高富集比沉积和再利用，并将最终产出的较为纯净的硫酸锌溶液返回湿法生产系统。

1.3 工艺流程

由于西北铅锌冶炼厂存在镍钴渣长期堆存的问题，同时为了降低后续综合回收流程处理压力和浸出液处理量，分两步实现镍钴渣的综合利用，即先实行镍钴渣预处理产出高钴渣，高钴渣再进行综合利用。

1.3.1 镍钴渣预处理

镍钴渣球磨：在常温下，使用湿式球磨机按照(2.5～3.5)∶1的液固比将结块或颗粒较大的镍钴渣磨细并浆化。

镍钴渣预处理：常温下，向镍钴渣浆化液缓慢加入稀硫酸溶液，使镍钴渣中部分锌溶解进入酸洗液，控制酸洗终点pH值4.5～5.0，酸洗液中钴含量不高于20 mg/L。产出的酸洗液返回湿法生产系统，高钴渣进行再处理。

1.3.2 高钴渣综合利用

高钴渣浓硫酸全浸：利用锌、镉、钴、镍等金属及其化合物易溶于硫酸，而铅微溶于稀酸的性质，向高钴渣浆化液中缓慢加入浓硫酸，控制温度大于80 ℃，终点pH值4.5～5.0，尽可能使高钴渣中的锌、钴等金属进入溶液，铅则进入浸出渣，浸出渣再进行酸洗、水洗，最后得到铅渣，实现铅与锌、钴等金属分离。

浸出液除铁锰：在浸出液中，用高锰酸钾作为氧化剂，氢氧化钠作为中和剂，控制溶液pH值在4.5～5.0之间，保持温度70～80 ℃，使溶液中亚铁生成氢氧化铁沉淀从溶液中分离，锰(二价锰)以二氧化锰沉淀从溶液中分离。

除铁锰后液沉钴：该工序在全流程最为关键。在除铁锰后液中，采用新研发的高效沉钴剂进行沉钴反应。控制反应温度80～85 ℃，使用氢氧化钠中和剂，保持槽中溶液pH值在4.0～4.5之间，使硫酸锌溶液中二价钴生成难溶的无机钴化合物沉淀从溶液中分离。

沉钴后液除镉：利用锌湿法冶炼中的锌粉置换原理，选用金属锌粉，保持反应温度35～45 ℃，使沉钴后液中的二价镉离子生成金属镉从溶液中分离。

除镉后液除镍：利用锌粉- 锑盐法净化原理，使用电炉锌粉除镍，保持反应温度85～95 ℃，使溶液中的二价镍离子生成金属镍从溶液中分离出来。

2 生产实践

2.1 项目实施

项目实施分两个阶段，即工业化试验阶段和工业化生产阶段。

第一阶段，利用西北铅锌冶炼厂原有镍钴渣酸洗生产线，通过对厂房改造和流程补齐，于2012年8月建成了年综合处理6 000 t镍钴渣生产线，基本上满足了现有湿法炼锌系统生产需要。通过扩大工业化试验，进一步确立工艺条件和技术操作条件，为第二阶段提供借鉴。

第二阶段，计划与西北铅锌冶炼厂“锌冶炼资源综合利用项目”同时实施，最终建成年处理镍钴渣15 000 t的综合回收车间，满足年产电锌25万t系统镍钴渣综合处理需求，并实现长期堆存镍钴渣的全部处理。

2.2 主要指标

(1)金属浸出率：Zn 96.00%，Co 98%，Cd 95%，Ni 97%。

(2)金属回收率：Zn 90.00%，Co 82%，Cd 85%，Ni 71%，Pb 95%。

(3)产出金属渣品位见表2。

表2 产出金属渣品位 %

2.3 产出金属渣再处理

根据镍钴渣综合回收工艺产出的5种金属渣的特点，依托已有生产系统进行处理，实现有价金属循环利用。

铅渣：送往白银公司铅冶炼厂利用ISP工艺回收铅。

钴渣/镍渣：外售或进一步加工处理生产氧化钴或氧化镍。

镉渣：返回厂内镉回收系统生产精镉。

铁锰渣：返回厂内配矿系统回收锌。

2.4 经济效益和环境效益

按照年处理能力15 000 t的镍钴渣综合回收系统核算，每年可回收锌金属6 500 t以上，钴金属10 t以上，铅镉镍金属总量400 t以上，实现年产值9 000多万元，利润2 200多万元。

镍钴渣在综合回收处理过程中，不产生工业有毒废气，富集的金属渣拥有进一步加工回收的优势，消除了镍钴渣存放造成的环境危害，具有良好的环境效益。

3 结语

通过对镍钴渣综合利用研究，建立工业化、示范性的生产线，解决了从镍钴渣中回收钴等有价金属的技术难题，提供了一种创新性、金属富集率高、沉钴效果好钴的回收方法，实现了镍钴渣高价值的综合利用。同时在工艺及流程设计中创造性将镍钴渣经浸出分离铅后，首先分离回收了钴，避免了后续分离镉和镍工序中钴进入镉渣及镍渣造成钴的分散及各金属的混杂，彻底解决了传统湿法工艺除镉过程中钴进入镉渣和除钴过程中镍进入钴渣及钴镍渣混杂这一技术难题。

实施镍钴渣综合利用，符合国家发展循环经济政策，提高了资源利用率，经济效益和社会效益显著。

[1] 沙涛，孙明生，胡月华.锌冶炼循环经济生产实践[J].有色金属(冶炼部分)，2012，(2)：23-26.

Practice of comprehensive utilization of nickel and cobalt slag of zinc hydrometallurgy

LI De-lei, ZHANG Yu-chen

Comprehensive utilization of purification slag has been the problems of zinc hydrometallurgy that needs to solve. The process of leaching nickel cobalt slag with concentrated sulfuric acid and cobalt separation technology of zinc hydrometallurgy were expounded in this paper, the process can effectively recover cobalt, zinc, lead, cadmium ,nickel and other valuable metals, and realize the high value of comprehensive utilization of nickel and cobalt slag.

zinc hydrometallurgy; nickel and cobalt slag; leaching with concentrated sulfuric acid; high cobalt slag; lead slag; cadmium slag; nickel slag

李德磊(1975—)，男，河南扶沟人，冶炼高级工程师，毕业于中南工业大学有色金属冶金专业，现任白银有色集团股份有限公司西北铅锌冶炼厂生产部主任。

2014-- 02-- 19

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TF811； X756

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