陳榮升，諶宏海，馬文輝，王明細(xì)，王細(xì)軍

（湖北大江環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，湖北 黃石 435000）

1 次氧化鋅生產(chǎn)方法

1.1 直接法

使用直接法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，要借助鋅精礦來輔助實(shí)驗(yàn)，但在使用之前要對(duì)鋅精銅進(jìn)行處理，首先要對(duì)鋅精銅進(jìn)行殺菌消毒處理，再對(duì)其進(jìn)行還原處理，待鋅精銅還原為鋅蒸氣，并將這一氣體置于熱空氣中對(duì)其進(jìn)行氧化，從而進(jìn)行次氧化鋅的生產(chǎn)。在該過程中所運(yùn)用的原材料一般主要為鋅礦石與鋅灰等，在進(jìn)行高溫處理使主要借助以下幾種方式來進(jìn)行。

（1）平窯。高溫氧化過程主要借助窯爐來進(jìn)行，在對(duì)窯爐進(jìn)行選擇時(shí)要選擇耐火高溫的窯爐，才能夠達(dá)到氧化所需要的的溫度，并且要保證爐渣在燒制過程中能從窯爐內(nèi)順利取出。進(jìn)行這一實(shí)驗(yàn)所用到的原料主要為鋅灰以及鋅礦石等，在進(jìn)行原料的選擇時(shí)還要注意原料鋅含量要在32以上才能保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。通常情況下每6平方窯爐每天能產(chǎn)出3t左右鋅灰，含量在85%～99%之間。

（2）轉(zhuǎn)窯。與高溫氧化燒制方法不同，高溫烘焙過程在圓形鐵筒中進(jìn)行，在選擇鐵筒時(shí)要注意保證鐵桶高度在40m及以上，并且能夠?qū)崿F(xiàn)加料與出渣同時(shí)進(jìn)行，燒制過程中能夠產(chǎn)出次氧化鋅的鐵筒，在收集過程中要盡量減少浪費(fèi)，使用足夠大并且密封良好的工具對(duì)次氧化鋅做好回收。

（3）煙化爐。煙化爐制造次氧化鋅的方式成本同樣不高，使用含量在15%以上的廢鋅即可完成燒制，這種方式產(chǎn)出效率同樣很高，每個(gè)煙化爐每天大概能夠產(chǎn)出22t及以上的次氧化鋅，這種方式產(chǎn)出的次氧化鋅含量較高，大概能夠保持在50%～85%左右。

1.2 間接法

間接法提取次氧化鋅的方式主要借助蒸發(fā)坩堝來進(jìn)行操作，將鋅銅加入坩堝內(nèi)進(jìn)行處理，經(jīng)過加熱后產(chǎn)生的次氧化銅可以借助密封布袋來進(jìn)行收集，但這種方式與其他幾種發(fā)生方式相比產(chǎn)量較低，每天能夠產(chǎn)出4.5t左右的次氧化鋅，但這種方式產(chǎn)出的次氧化銅純度較高，能夠達(dá)到99.5%及以上。

1.3 化學(xué)法

化學(xué)法是將次氯化鋅碳與酸氫銨以及氨水根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要，按照一定的比例放置于浸取槽當(dāng)中，之后將其加熱至65℃～75℃，讓其在浸取槽中得到充分反應(yīng)，從而更好地去除其中的雜質(zhì)。其中用到的原料有轉(zhuǎn)窯或煙化爐生產(chǎn)的次氧化鋅或別的低含量氧化鋅。除此之外，由于次氧化鋅內(nèi)含有部分的鉛，在氧化過程中產(chǎn)生的廢鉛會(huì)在一定程度上降低生產(chǎn)成本。由于在生產(chǎn)過程中氨氣可以進(jìn)行循環(huán)利用，這種方式也被稱為氨法生產(chǎn)氧化鋅工藝。

2 濕法預(yù)處理脫氟氯試驗(yàn)方案

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

此項(xiàng)試驗(yàn)的根本目的借助堿洗的方式將次氧化鋅中的氯、氟等更好的融合，并且能夠?qū)⒁后w進(jìn)行分離，將次氧化鋅中的氯、氟等祛除。

2.2 試驗(yàn)原理

堿洗脫氯是運(yùn)用碳酸鈉和可溶性氯化鋅能夠產(chǎn)生氧化鋅反應(yīng)的基本原理，產(chǎn)出碳酸鋅，其中氯在水中進(jìn)行充分溶解，從而達(dá)到液固分類。其中反應(yīng)機(jī)理如下：

由此可見，運(yùn)用堿洗脫氟氯的試驗(yàn)方法能夠起到良好的脫氟氯效果。其中，堿洗脫氟氯可以采用兩段逆流洗滌。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

（1）溫度對(duì)水洗脫氟氯效果的影響。試驗(yàn)條件為次氧化鋅500g+1500mLH20，L/S=3，t=60min。

在水洗次氧化鋅過程中，氟有一部分進(jìn)人溶液中，氯幾乎沒有洗脫。通過渣樣分析結(jié)果可以看到，氟、氯洗滌效果都不明顯，如表1所示。

表1 溫度對(duì)水洗脫氟氯效果的影響

（2）碳酸鈉濃度對(duì)脫氟氯效果的影響。試驗(yàn)條件為次氧化鋅500g，L/S=3，t=60min，T=60℃，來考察不同的碳酸鈉濃度對(duì)脫氟氯的影響，從而更好地達(dá)到脫氯效果，根據(jù)堿濃的變化及不同，氟、氯都有不同程度的洗出，具體如表2所示。

表2 碳酸鈉濃度對(duì)洗脫氟氯效果的影響

2.0 渣樣 0.030 0.085 79 72液樣 402.00 722.42 2.5 渣樣 0.033 0.088 76 71液樣 453.09 719.60 3.0 渣樣 0.027 0.084 81 72液樣 406.43 749.00

（3）溫度對(duì)堿洗脫氟氯效果的影響。試驗(yàn)條件為次氧化鋅500g，L/S=3，堿濃=2%，考察不同溫度對(duì)洗脫氟氯效果的影響，如表3所示。

表3 溫度對(duì)洗脫氟氯效果的影響

從表3反應(yīng)溫度在60℃時(shí)，氟氯脫除效果最好。溫度繼續(xù)升高，脫除效果不明顯。

（4）不同脫氯試劑對(duì)洗脫效果的影響。從經(jīng)濟(jì)效益考慮，試用成本更低的試劑洗脫次氧化鋅中的氟、氣，比較結(jié)果如表4所示。從表4比較可以看出，高溫水洗脫氟氣，F(xiàn)、CI都有一定程度的洗脫，但洗脫率較低；CaO堿洗脫氟氯，C1有一定程度的洗脫，但F幾乎沒有脫除，因?yàn)樯晌顲aF為難溶物質(zhì)，F(xiàn)仍沉淀在渣中：Na2CO3堿洗效果較好，F(xiàn)、CI洗脫率都在70%以上。

表4 不同脫氯試劑對(duì)洗脫效果的影響

2.4 小結(jié)

水洗次氧化鋅，在不同溫度下脫氟氯的效果不明顯，氟有一部分進(jìn)人溶液中，氯幾乎沒有洗脫。在不同的堿濃下氟、氯都有不同程度的洗出，隨著堿濃度的上升，洗脫率也會(huì)逐漸提高，當(dāng)堿濃達(dá)至2%時(shí)，脫氯率高達(dá)82%。當(dāng)堿濃為2%時(shí)，考察溫度對(duì)脫氟氯效果的影響。反應(yīng)溫度在60℃時(shí)，氟氯脫除效果最好。溫度繼續(xù)升高，脫除效果不明顯。通過比較不同脫氯試劑對(duì)洗脫效果的影響，選用Na2CO3，作為洗脫試劑是合理的。

3 次氧化鋅資源化實(shí)驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)原料

該實(shí)驗(yàn)原料主要來源于冶煉廠，貧氧化鋅礦發(fā)煙后得到的二次氧化鋅用回轉(zhuǎn)窯處理，其中含量及占比如下：Zn48.9%、Pb5.47%、Fe0.64%、Cu0.076%、Cd0.01%、Cl10.5%。

3.2 工藝流程

次氯化鋅實(shí)驗(yàn)中所采用的工藝流程如下：通過對(duì)當(dāng)前已存在的煉銅方法進(jìn)行研究分析，比如濕法煉鋅等工藝，分析工藝內(nèi)與氧化鋅處理相關(guān)的原理及工藝，以及公司多年該工藝的試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合樣品特點(diǎn)分析了次氧化鋅的化學(xué)性質(zhì)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了一系列試驗(yàn)，從而確定了鉛鋅處理工藝流程。

3.3 各工序基本原理

（1）堿洗脫F、Cl工序。F、Cl在進(jìn)行點(diǎn)解反應(yīng)過程中，極大地?fù)p耗了極板，使其消耗量大大增加，從而導(dǎo)致鋅片在剝離時(shí)受到阻礙，影響了產(chǎn)物的質(zhì)量和效用。為此，在該過程中必須要增加脫除工序，從而使F、Cl合理脫離。

（2）浸出工序。使用電解廢液法將次氧化鋅浸出，但在實(shí)驗(yàn)過程中要控制好酸度，使次氧化鋅能夠與溶液更好地融合，使雜質(zhì)及有價(jià)金屬留存于該溶液所產(chǎn)出的溶渣中。其中，主要包含的化學(xué)反應(yīng)如下：ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O

3.4 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

目的是考察次氧化鋅中性浸出液是否具備返回主系統(tǒng)的條件，其主要影響因素有兩點(diǎn)。其中一點(diǎn)是浸出液中所包含的鋅濃度，第二個(gè)影響因素是指其中所包含的雜質(zhì)及其成分。

3.5 試驗(yàn)結(jié)果與討論

（1）未經(jīng)濕法預(yù)處理次氧化鋅直接浸出雜質(zhì)成分。試驗(yàn)條件為：稀硫酸溶液2000mL，始H+=160g/L，用次氧化鋅調(diào)節(jié)pH值，使其保持在5.0～5.2，t=60min，T=80℃。

表5 浸出成分

從表5可以看出，未經(jīng)濕法脫氟氯的次氧化鋅直接浸出，浸出液中氟氯都已超出生產(chǎn)指標(biāo)，進(jìn)入主系統(tǒng)后影響較大。As、Sb、Ge雜質(zhì)總和在37mg/L～44mg/L。

（2）不同堿濃度處理后的次氧化鋅浸出雜質(zhì)成分。試驗(yàn)條件為：稀硫酸溶液2000mL，始H+=160g/L。用脫氟氯后的次氧化鋅調(diào)pH值，使其保持在5.0～5.2，t=60min，T=80℃。浸出液成分如表6所示。

表6 浸出成分（不同減濃度處理）

從表6可以看出，與未經(jīng)過濕法脫氟氯的次氧化鋅浸出液相比，通過脫氟氯的次氧化鋅浸出液氟氯雜質(zhì)含量已大幅下降，通過堿洗后As、Sb、Ge雜質(zhì)含量也有不同程度的下降。

（3）酸度對(duì)鋅濃度的影響。試驗(yàn)條件為：選擇固定體積的反應(yīng)前液，t=60min，T=80℃，次氧化鋅調(diào)pH值，使其保持在5.0～5.2。由此可得出結(jié)論：鋅濃度隨著浸出液始酸的增大而增加。

3.6 小結(jié)

與未經(jīng)過濕法脫氟氯的次氧化鋅浸出液相比，通過脫氟氯的次氧化鋅浸出液氟氯雜質(zhì)含量已大幅下降。浸出液鋅濃度隨著浸出液始酸的增大而增加，當(dāng)浸出液始酸達(dá)到160g/L時(shí)，鋅濃度在90g/L左右，實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)階段用硫酸代替廢電解液，考慮投入生產(chǎn)后廢電解液自身含鋅在50g/L左右，現(xiàn)階段浸出液鋅濃度在90g/L以上可以滿足生產(chǎn)要求。

4 結(jié)語

隨著時(shí)代不斷的發(fā)展，人們對(duì)礦資源的需求也越來越多，但資源是有限的，越用越少，加強(qiáng)對(duì)礦資源的充分運(yùn)用，減少浪費(fèi)，不斷對(duì)資源進(jìn)行反復(fù)的回收再利用是十分重要的，本文對(duì)鉛煙化爐次氧化鋅生產(chǎn)應(yīng)用的工藝進(jìn)行了研究，希望可以促進(jìn)我國不斷的發(fā)展。