湿法炼锌净化活化剂除钴应用研究

江少杰

（安徽铜冠有色金属（池州）有限责任公司，安徽 池州 247000）

安徽某炼锌企业现有10 万t 锌/年冶炼系统一套，所采用的工艺流程是“焙烧—浸出—净液—电积—熔铸”，湿法浸出工序产出的中上清含有一定的铜、镉、钴、镍等杂质，必须对中上清进行净化处理，产出满足锌电积要求的合格新液。该企业现有净化工序采用的是三段净化流程，即一段净化加锌粉除铜及大部分镉，二段净化高温加锌粉除钴镍，三段净化加锌粉除残余的镉，得到合格的新液后输送至电解车间[1]。企业内现有指标净化工序锌粉消耗约每吨锌耗67.5 kg 锌粉。为降低净化工序锌粉消耗，降低生产成本，该企业进行了湿法炼锌净化工序净化活化剂除钴的应用研究。

1 净化活化剂除钴原理

净化剂的成分：该净化剂的基本组分为大分子立体网孔结构的类分子筛聚合物，是一种水溶性树脂。除杂机理是根据不同金属离子的半径尺寸，设计合成相应大小的网格孔径，使得尺寸匹配的Co2+、Cd2+、Ni2+等杂质离子嵌入并吸附在网孔内，并通过共沉淀压滤除去[2]。

2 主要研究内容及目标

本试验研究主要从反应温度、搅拌反应时间、净化活化剂用量、除钴剂用量等几个方面考察对除钴效果的影响。目标是通过试验确定净化活化剂除钴的最佳条件，并能稳定产出符合锌电解质量要求的新液。

3 试验研究及结果讨论

3.1 反应温度对除钴效果的影响

试验条件：一段净化后液1 000 mL，除钴剂用量为钴量的20 倍，活化剂用量为钴量的3 倍，搅拌时间75 min，考察反应温度对除钴效果的影响，如图1所示。

图1 反应温度对除钴效果的影响

由图1可知，反应温度对除钴效果的影响比较明显，温度低于70℃反应进行不明显，当温度达到75℃时，反应顺利进行，钴的脱除率大于98%，后液含钴满足净化指标要求，当温度高于80℃时，钴的脱除效率没有明显升高，考虑生产过程中的蒸汽成本，温度选择75℃较为合理。

3.2 搅拌时间对除钴效果的影响

试验条件：一段净化后液1 000 mL，除钴剂用量为钴量的20 倍，活化剂用量为钴量的3 倍，反应温度78℃，考察搅拌时间对除钴效果的影响，如图2所示。

图2 搅拌时间对除钴效果的影响

由图2可知，搅拌时间对除钴影响较大，随着搅拌时间的延长，除钴效率逐渐提高，搅拌时间达到75 min，除钴效率高达95%，但时间继续延长，效率没有明显提高，也没有出现返溶现象。因此，最佳搅拌反应不低于75 min。

3.3 除钴剂用量对除钴效果的影响

试验条件：一段净化后液1 000 mL，反应温度78℃，搅拌时间75 min，活化剂用量为钴量的3 倍，考察除钴剂用量对除钴效果的影响，如图3所示。

由图3可知，随着除钴剂加入量的提高，除钴效率逐渐升高，当除钴加入量为Co 量的20 倍时，除钴效率可达95%，满足工艺指标要求。

图3 除钴剂用量对除钴效果的影响

3.4 活化剂用量对除钴效果的影响

试验条件：一段净化后液1 000 mL，反应温度78℃，搅拌时间75 min，除钴剂用量为钴量的20 倍，考察活化剂用量对除钴效果的影响，如图4所示。

图4 活化剂用量对除钴效果的影响

由图4可知，活化剂对除钴影响较大，当除钴用量达到20倍时，在活化剂用量不足时，仍不能达到除钴要求，当活化剂用量达到Co 量的3 倍时，除钴效率可达95%。

4 结论

本文通过试验研究确定了最佳工艺操作条件：反应温度75 ～80℃、搅拌反应时间75 min、净化活化剂用量为钴量3 倍、除钴剂用量为钴量20 倍。结果表明，除钴操作温度从90 ～95℃降低至75 ～80℃，节约了蒸汽消耗，锌粉消耗降低20%～30%，经济效益显著。