日处理300吨氧化锌扩产升级的改造实践

吕忠华

(四川四环锌锗科技有限公司， 四川 雅安 625400)

西南某炼锌厂的氧化锌，采用浸出、脱氯、沉锗、除铁、净化、电解的全湿法流程回收主要有价金属锌、锗。由于焙砂系统的扩产改造，其浸出渣产量翻倍，回转窑产出的氧化锌也随之翻倍。为处理日益增多的库存氧化锌，缓解资金积压，并提高各项技术经济指标，需要对氧化锌全流程进行扩产升级改造。

1 提高氧化锌品质

回转窑处理锌浸出渣过程中，受浸出渣水分高，新料、老料搭配不均匀，无烟煤、精煤热值波动大，助燃空气氧含量低等因素影响，还原挥发过程冶炼气体氛围难以控制，炉况不稳定，导致产出的氧化锌含锌低、含硫高。氧化锌浸出车间产出的铅渣含锌量达12%～16%，锌的浸出率只有85%～88%。

国内研究表明，提高助燃气氧气含量，有利于提高高温区的温度，促进易挥发元素的快速挥发分离。而且可减小供、排气体的体积，易于控制窑内的氧化还原气氛，减少被烟气带出炉窑的生料量，从而提高氧化锌产品中有价成分的含量。另外，烟气总量减少，可以降低烟气带走的热量，有利于节能降耗[1]。国内同行业实践证实，锌浸出渣回转窑挥发过程中氧含量由21%提高至25%后，固体燃料率可以降低5%～6%，渣处理能力提高20%～40%，热利用大幅提升[2]。因此，主要开展的技术改造如下。

(1)在原料方面，焙砂浸出车间引进单室隔膜压滤机，将浸出渣水份从30%～35%降低至22%以下，减少燃料消耗。

(2)在管理方面，制定了入炉配料制度，新料、老料搭配混合均匀入窑，供销部购买热值稳定的煤。

(3)在技术方面，各条回转窑生产线上安装了氧气站，产出浓度90%～95%的氧气与空气混合，将助燃气氧气含量从20%～21%提高至23%～24%。

回转窑改造前后技术经济指标对比，如表1所示。

表1 回转窑改造前后技术经济指标对比表

2 浸出车间全流程改造

2.1 浸出工序

由于受原料氧化锌含硫波动大的影响，为提高锌、锗浸出率，在高酸浸出阶段引进富氧强化浸出技术，以90%～95%浓度的氧气作为氧化剂，对浸出渣中的硫化锌及含锗硫化矿物进行氧化浸出，主要技术改造如下。

(1)订购氧气站，对各反应罐安装中空通氧搅拌器，氧气从搅拌轴的中部进入罐内下部，并通过布氧器将氧气均匀分布。

(2)对折流板进行了升级改造，提高了搅拌强度，提高了氧气利用率。

(3)新建4个“瘦高型”柱状反应罐，延长了氧气在罐内的停留时间，进一步提高氧化效果。

(4)对各反应罐的溢流口进行了改造，便于泡沫渣的流出，增加了泡沫渣溜槽及泡沫收集罐，专门收集泡沫渣，然后对泡沫渣再进行单独浸出。

浸出工序改造前后技术经济指标对比，如表2所示。

表2 浸出工序改造前后技术经济指标对比表

2.2 脱氯工序

氧化锌中含氯0.3%～0.8%，浸出液中的氯达1 200～2 000 mg/L，废液含氯过高会加剧阴阳极板的腐蚀。改造前使用铜渣对废液脱氯，改造后使用预氧化并制浆的铜渣对低浸后液脱氯，脱氯效果显著提高，如表3所示。

表3 脱氯工序改造前后技术经济指标对比表

2.3 沉锗工序

改造前，沉锗前液为低浸后液，由于低浸板框常有跑浑现象，且沉锗前液中转池体积偏小，时常一边进液、一边出液，基本无静置沉淀时间，导致沉锗前液浑浊，沉锗前液含大量低浸渣及悬浮物。另外，改造前使用的单宁酸为塔拉单宁酸，其单宁酸有效成分仅为70%左右，单宁酸耗量大，锗渣渣量大，锗渣品位低。主要技术改造如下：

(1)低浸后液先脱氯再沉锗，严格控制脱氯板框跑浑。

(2)安装反冲洗过滤器，对脱氯后液(即沉锗前液)再次进行过滤，减少沉锗前液杂物及悬浮物。

(3)更换塔拉单宁酸为五倍子单宁酸，其单宁酸有效成分为81%以上。

(4)单宁酸浆化温度从70～80 ℃降低至60～70 ℃，反应温度从60～70 ℃降低至55～60 ℃。

沉锗工序改造前后技术经济指标对比，如表4所示。

表4 沉锗工序改造前后技术经济指标对比

2.4 除铁工序

改造前采用双氧水氧化、钙粉中和的单罐间断除铁工艺，先加双氧水氧化至Fe2+合格后，再加钙粉中和。存在除铁后液Fe2+浓度波动大、锌损失率高、双氧水及钙粉单耗高等问题。

针铁矿法具有铁沉淀完全、渣量少、铁渣过滤性能好，且有价金属损失少等优点，因此被广泛应用于湿法炼锌生产实践[3]。针铁矿法分为VM法和EZ法：VM法是先将溶液中的Fe3+还原成Fe2+，再用氧化剂缓慢氧化成Fe3+，使Fe3+质量浓度在沉淀过程中始终保持在1 g/L以下；EZ法是将高浓度Fe3+溶液均匀缓慢地加入到不含铁的溶液中，保持Fe3+的加入速度与沉铁速度相同，并控制Fe3+始终保持在1 g/L以下[4-5]。

结合生产实际情况及现场地域条件，确定了连续加间断的组合式两步VM针铁矿除铁工艺，主要技术改造如下。

(1)连续氧化，新建了4个连续除铁反应罐，购买安装中空搅拌器，90%～95%的氧气从中空的搅拌轴加入到反应罐中下部，并通过布氧器使氧气分布更加均匀，提高氧化效率。

(2)间断氧化，对折流板进行升级改造，提高搅拌强度及搅拌效果；购买安装中空搅拌器，双氧水通过可以精确计量的电动泵，从中空的搅拌轴加入到反应罐中下部，并通过布氧器使双氧水分布更加均匀，提高氧化效率，降低双氧水耗量。

(3)熔铸工序的锌浮渣，经磨粉产出的收尘粉，经洗涤脱氯后的浮渣，其ZnO含量达90%以上，制浆后替代钙粉作为中和剂使用，减少除铁后液锌损失。

(4)操作上，不再先加双氧水再加中和剂，改为一边加双氧水一边加中和剂，控制pH在较小范围波动。

除铁工序改造前后技术经济指标对比，如表5所示。

表5 除铁工序改造前后技术经济指标对比表

3 电解车间创新管理

净化车间，增加了反应罐及设备，三段净化工艺基本不变。

电解车间针对变压器老化、整流效率低、电解槽老化、冷却塔冷却强度低、阳极泥处理劳动强度大等问题，开展的主要技术改造如下。

(1)重新购买安装更加先进的变压器及整流器，整流效率从90%提高至96%。

(2)废弃原老化、破旧的电解槽，电解槽整体加高100 mm，阴、阳极板从1.14 m2更换为1.26 m2。

(3)对槽间垫板进行升级改造，减少接触板、短路板，电流效率从82%～85%提高至87%～90%。

(4)对循环泵、管道、上下溜槽进行了扩能、加大、加高、加宽改造，循环量得到明显提升，降低了槽内杂质富集对电解的危害。

(5)冷却塔落水管式冷却方式，改为蜗旋喷头冷却方式，冷却效果大大提升，同时降低了阳极泥管道结晶清理的人工费用。

(6)新液间断加入，改为连续加入，新液加到循环池改为新液加到上溜槽，保证锌浓度在较小范围内波动。

(7)制作阳极泥清理平台及阳极泥浆化罐，阳极板上阳极泥清理后直接掉入浆化罐内，然后打至浸出车间使用，降低了阳极泥转运过程中的环保风险，同时改善了现场劳动环境。

4 结论

通过对氧化锌全流程扩产的升级改造，氧化锌日处理量从130～150 t提高至300～320 t，各项技术经济指标提高显著，解决了库存氧化锌量大、资金积压的问题。