冶玉花， 張昱琛

(白銀有色集團(tuán)股份有限公司西北鉛鋅冶煉廠， 甘肅 白銀 730900)

銅鎘渣生產(chǎn)鎘綿的工業(yè)實(shí)踐

冶玉花， 張昱琛

(白銀有色集團(tuán)股份有限公司西北鉛鋅冶煉廠， 甘肅 白銀 730900)

介紹了某大型鉛鋅冶煉廠銅鎘渣生產(chǎn)鎘綿的生產(chǎn)實(shí)踐，分析了影響鎘綿質(zhì)量及回收率的主要因素。

銅鎘渣； 鎘綿生產(chǎn)； 浸出； 置換； 回收率

0 前言

鎘是鋅冶金最重要的副產(chǎn)品，世界鎘產(chǎn)量的95%來自鋅冶煉，其回收方法依據(jù)鋅冶煉方法(濕法、火法)確定。在濕法煉鋅過程中，鎘主要來源于硫酸鋅溶液凈化工序，在利用鋅粉去除硫酸鋅溶液中的銅、鎘過程中，鎘主要以金屬狀態(tài)存在于銅鎘渣中。銅鎘渣經(jīng)過浸出，渣中的鋅及鎘進(jìn)入浸出液，再利用鋅粉置換浸出液得到海綿鎘。

1 銅鎘渣生產(chǎn)鎘綿的工藝流程

銅鎘渣生產(chǎn)鎘綿的工藝流程如圖1所示。

圖1 鎘綿生產(chǎn)工藝流程

銅鎘渣用硫酸溶液或廢電解液浸出，鋅、鎘以硫酸鋅、硫酸鎘形式進(jìn)入溶液，銅仍留在浸出渣中。浸出后液(富鎘液)用鋅粉置換得到海綿鎘，海綿鎘水洗后得到鎘綿。主要化學(xué)反應(yīng)式為：

(1)

(2)

(3)

(4)

2 影響鎘綿回收率的因素

2.1 銅鎘渣浸出的影響因素

稀硫酸溶液(或廢電解液)浸出銅鎘渣過程中的主要影響因素有：酸度、溫度、反應(yīng)時間、攪拌強(qiáng)度、液固比及銅鎘渣粒度等。

2.1.1 浸出溫度

固體在溶液中的溶解速度、化學(xué)反應(yīng)速度、擴(kuò)散速度以及溶劑分子與固體顆粒相對運(yùn)動的速度都隨溶液溫度的升高而加快，故提高溫度浸出速度則相應(yīng)提高。但實(shí)際生產(chǎn)中受蒸汽溫度和礦漿沸點(diǎn)的限制，銅鎘渣浸出難以達(dá)到很高的溫度。一般浸出溫度在85～90 ℃就可以取得很好的效果，如果溫度過低，鋅及鎘浸出率偏低，浸出效果不理想。因此，控制好浸出過程中的溫度，對提高銅鎘渣浸出率至關(guān)重要。

2.1.2 攪拌速度

加大攪拌強(qiáng)度可使沉于槽底的銅鎘渣懸浮在礦漿中，加速溶劑與渣表面接觸，有利于提高鋅及鎘浸出率。但攪拌速度過大，會增加攪拌設(shè)備磨損和動力消耗。生產(chǎn)中一般控制攪拌速度在50～70 r/min。

2.1.3 溶劑(硫酸)濃度

溶劑濃度(酸度)對銅鎘渣浸出的反應(yīng)速度影響較大。提高硫酸濃度可以加速反應(yīng)，降低浸出渣鋅、鎘含量。但是，硫酸濃度過高，銅鎘渣中的銅則以硫酸銅的形態(tài)進(jìn)入溶液，導(dǎo)致鎘綿含銅增加。生產(chǎn)中浸出終點(diǎn)控制pH值4.0～4.5。

2.1.4 銅鎘渣的粒度與成分

銅鎘渣粒度愈小，表面積就愈大，與溶劑的接觸面就愈大，化學(xué)反應(yīng)速度愈快，有利于提高浸出速度和效率。但銅鎘渣粒度過細(xì)，造成固液分離困難。生產(chǎn)中銅鎘渣粒度控制在-200目大于80%。

2.1.5 銅鎘渣的粘度

銅鎘渣的粘度與可溶性二氧化硅的含量有關(guān)?？扇苄远趸韬窟^高，礦漿粘度增大，不僅影響鋅及鎘浸出率，也影響液固分離速度。生產(chǎn)中通過控制中上清含固量以減少進(jìn)入銅鎘渣的可溶硅。

2.1.6 浸出時間

浸出時間越長，反應(yīng)越完全，浸出率越高，鎘綿產(chǎn)量越高。浸出反應(yīng)時間6～8 h為宜。

2.1.7 銅渣酸洗

由于銅鎘渣浸出終點(diǎn)pH值控制較高，浸出后得到的銅渣中仍殘留有少量的金屬鎘和鋅。為了提高鋅鎘浸出率以及銅渣品位，須對銅渣進(jìn)行酸洗。一般控制酸洗溫度在80 ℃以上，終點(diǎn)pH值1.5～2.0，反應(yīng)時間3～4 h。

2.1.8 銅渣水洗

水洗主要是回收酸洗后銅渣中的水溶鋅和水溶鎘，采用熱水洗滌，控制洗滌水溫度80 ℃左右，液固比5∶1～6∶1，洗滌時間0.5～1.0 h。

2.2 鋅粉置換鎘綿的影響因素

2.2.1 鋅粉粒度

鋅粉純度愈高，粒度愈細(xì)，則置換反應(yīng)進(jìn)行得愈迅速、愈徹底，不僅減少鋅粉用量，而且降低海綿物含鋅。但粒度過細(xì)，負(fù)壓操作時，鋅粉隨排氣筒損失較大，或飄浮在溶液表面，不利于置換的進(jìn)行。一般鋅粉粒度在-(60～80)目，為了避免鋅粉表面被氧化，最好選用新產(chǎn)出的金屬鋅粉。

2.2.2 浸出濾液懸浮物及固體顆粒

銅渣浸出濾液懸浮物及固體顆粒在置換過程中進(jìn)入鎘綿，直接影響鎘綿的質(zhì)量及鎘的直收率，因此要求浸出濾液清亮無懸浮物及固體顆粒。

2.2.3 浸出濾液中雜質(zhì)的含量

浸出濾液中的鐵、砷、銻、銅等雜質(zhì)對鎘綿的質(zhì)量、鋅粉消耗量及鎘直收率影響非常大。因此在銅鎘渣浸出過程中要進(jìn)行除鐵，采用水解法使鐵、砷及銻形成共沉淀除去；合理控制浸出終點(diǎn)酸度，一般控制pH值在4.0～4.5之間，使濾液中銅離子含量在100 mg/L以下。

2.2.4 浸出濾液酸度

浸出濾液鎘含量與銅鎘渣中含鎘量有關(guān)，銅鎘渣含鎘越高，則浸出濾液含鎘也越高。置換前液的pH值控制應(yīng)根據(jù)浸出濾液含鎘量，浸出濾液含鎘越高，置換前液控制的pH值越低。鎘含量小于20 g/L，置換前液pH值控制在4.0～4.5，鎘含量達(dá)到60 g/L時，置換前液pH值控制在2.0～2.5之間。置換前液酸度過高，不僅增加置換過程中的鋅粉消耗，也會造成鎘綿返溶。

2.2.5 浸出濾液含鋅

置換時，原則上浸出濾液含鋅越低越利于鎘綿質(zhì)量的提高，但是通常情況下，濕法煉鋅銅鎘渣含鋅均較高，如果單純地提高浸出濾液的鎘含量，其含鋅也將相應(yīng)增高，甚至達(dá)到飽和狀態(tài)，不僅影響浸出液壓濾，也對置換作業(yè)造成困難。因此，銅鎘渣浸出時應(yīng)適當(dāng)控制鋅濃度，含鎘高，相應(yīng)控制鋅濃度較低，含鎘低，浸出液鋅濃度可適當(dāng)保持高一些。浸出液鎘含量為20 g/L，則鋅含量控制在140 g/L以下。

2.2.6 攪拌速率

置換鎘綿一般采用機(jī)械攪拌，鎘的置換回收率與攪拌速度密切相關(guān)。攪拌器轉(zhuǎn)速越高，則置換率越高，但轉(zhuǎn)速高，對設(shè)備要求就高。生產(chǎn)中控制攪拌器轉(zhuǎn)速為70～80 r/min。

3 低品位銅鎘渣回收鎘的實(shí)踐

某大型鉛鋅冶煉廠銅鎘渣的化學(xué)成分如表1所示。工廠在處理含鎘0.10%的焙砂時，對應(yīng)的中上清鎘理論值應(yīng)為200 mg/L左右，但實(shí)際生產(chǎn)中上清含鎘500 mg/L，甚至750 mg/L，分析其原因，是由于系統(tǒng)鎘積累所致。由于鋅精礦含鎘量較低，凈化工序產(chǎn)生的銅鎘渣含鎘量也較低，導(dǎo)致浸出液含鎘量較低，一次置換鎘綿回收率低以及置換后液(貧鎘液)鎘含量較高，鎘在系統(tǒng)嚴(yán)重積累。

表1 濕法煉鋅銅鎘渣成分 %

對此，該廠改變浸出液鎘置換模式，先向浸出液添加過量鋅粉進(jìn)行置換(一次置換)，得到一次鎘綿。一次鎘綿含鎘10%左右，含鋅較高，將其暴露在大氣中充分氧化后再進(jìn)行酸溶，酸溶濾液用鋅粉置換(二次置換)得到二次鎘綿。二次鎘綿含鎘在80%以上，甚至達(dá)到95%。低品位銅鎘渣處理工藝流程圖見圖2。

圖2 低品位銅鎘渣處理工藝流程圖

通過技術(shù)改造，企業(yè)有效地解決了低品位銅鎘渣處理及系統(tǒng)鎘積累問題，鋅濕法冶煉凈化系統(tǒng)鋅粉單耗降低了3 kg/t陰極鋅，年效益110萬元，同時銅鎘渣量相應(yīng)減少10%，提高了鎘回收系統(tǒng)產(chǎn)能，有效地降低了銅渣中鋅及鎘含量。隨著鎘回收系統(tǒng)銅鎘渣量的減少、銅渣鋅及鎘的降低，以及置換效率的提高，粗鎘產(chǎn)量較計(jì)劃增加12%，年產(chǎn)生效益10萬元。由于增加二次置換工序自產(chǎn)鋅粉消耗量將有所增加，自產(chǎn)鋅粉增加量為100 t，成本增加35萬元。因此，本次改造項(xiàng)目，年效益合計(jì)85萬元(不計(jì)回收鋅及二段凈化系統(tǒng)降低合金鋅消耗產(chǎn)生的效益)。

4 結(jié)束語

了解銅鎘渣處理原理，精確掌握生產(chǎn)過程各控制條件，在低品位銅鎘渣處理方面，推薦采用一次置換和二次置換聯(lián)合鎘回收工藝，對于生產(chǎn)實(shí)踐中提高銅渣銅品位及鎘回收率具有重要意義。

[1]戴永年.有色金屬真空冶金[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1998.

Industrialpracticeofcadmiumspongeproductionwithcopperandcadmiumslag

YE Yu-hua, ZHANG Yu-chen

The practice of producing cadmium sponge with copper and cadmium slag in a large-scale lead-zinc smelter were introduced, and the main factors that influence the quality and recovery of cadmium sponge were analyzed in this paper.

copper and cadmium slag; cadmium sponge production; leaching; replace; recovery

冶玉花(1978—)，女，甘肅白銀人，大本學(xué)歷，有色冶煉工程師，主要從事冶煉技術(shù)工作。

TF819.2

B