尹荣花,翟爱萍,李 飞

(河南豫光锌业有限公司,河南 济源 454650)

湿法炼锌氟氯的调查研究与控制

尹荣花,翟爱萍,李 飞

(河南豫光锌业有限公司,河南 济源 454650)

湿法炼锌系统中氟氯含量的控制是该行业的一个重要课题。氟氯含量得到控制后，可降低阴阳极的消耗，稳定产品质量，减少对设备和管道的腐蚀，改善工作环境。本文对进入和排出湿法炼锌系统氟氯进行平衡分析，以更好地控制生产过程，提高产品质量。

湿法炼锌；氟氯；平衡分析；萃余液；控制

0 前言

河南豫光金铅集团是大型铅锌冶炼联合企业，铅锌产量分别为40万t和20万t，铅系统每年产出氧化锌～2万t。为实现资源的综合利用，电锌生产中投入了铅系统氧化锌。由于生产方面的差异，铅系统氧化锌氟氯含量是锌系统氧化锌的数倍，导致铅系统氧化锌投入锌系统生产后造成锌湿法工序氟氯含量升高，给锌系统生产造成很大危害。

1 氟氯升高后对锌生产的影响

在湿法炼锌过程中，氟氯的存在对系统、设备和环境都有较大的影响。氟氯含量达一定程度后会影响电解阴阳极的消耗和现场作业环境。在硫酸锌电积过程中，F离子能破坏阴极铝板表面的氧化铝膜，使析出锌与铝板新鲜表面形成锌铝合金，发生粘连，导致锌皮难于剥离，造成阴极铝板消耗增加。氯离子在阳极氧化成氯酸盐后与阳极铅反应，增加电解液含铅，降低析出锌质量，同时缩短阳极寿命；另外氯离子在酸性环境中被二氧化锰氧化产生氯气，污染作业环境。2009年3月系统电解液含氟氯升高，锌皮难剥离，带锌板多、铝板麻坑、室内环境变差。为较好的控制电解液氟氯含量，首先分析氟氯进入和排出湿法系统的途径，并通过平衡计算，找出关键点和可控的因素，制定控制方案。

公司炼锌工艺为常规方法，工艺流程如图1。

图1 炼锌工艺流程图

2 湿法炼锌工序氟氯进入和排出途径

在湿法工序中，氟主要来源为回转窑氧化锌、铅系统氧化锌、外加工锌焙砂、铅系统镉烟灰以及铟萃余液等。焙砂经浸出进入，铟萃余液经氧化锌浸出进入电解，纳米氧化锌经置换进入锌系统。氟在湿法工序中会与钙镁离子结合成凝胶沉淀，大部分被分离到各种渣中。酸性液体中都能逸出氟化氢，并随温度的升高而增加，包括电解过程中槽面酸雾释放，中浸、酸浸过程以及溜槽输送等。

氯的来源与氟一致，在湿法工序中氯与液体中的一价铜离子生成氯化亚铜沉淀，溶液中的银也可与氯离子结合成氯化银沉淀，最终分离在各种渣中；各工序液体中都有氯化氢逸出。

3 锌系统氟氯平衡计算与分析

针对湿法工序氟氯进入和排出途径，对进入锌系统的锌精矿、回转炉氧化锌、铅系统氧化锌等物料以及排出锌系统的铅渣、浸出渣、铟绵、多膛炉烟尘等物料进行取样检测，以2009年4月1日至30日投入产出进行了氟氯平衡以及所占的比例计算。结果见表1。

表1 锌系统氟氯平衡表

从锌系统氟氯平衡表中的投入可以看出，氟主要来源于铅系统氧化锌，比例达40%，其次为焙砂和回转炉氧化锌，比例分别为31.35%和17.58%；氯主要来源于焙砂，比例达65%，其次为回转炉氧化锌和萃余液、铅系统氧化锌，比例分别为19.51%、7.5%、5.76%。铅系统氧化锌来源于公司的铅系统，与回转炉产出的氧化锌混合通过多膛炉脱除氟氯。由于粘性大，配入比例高时脱除氟氯效果差，生产中控制二者的配比，可控制进入湿法部分的氟含量。

焙砂由锌精矿焙烧产生，在焙烧过程中部分氟氯随污酸排走，部分留在焙砂中。由于目前的生产中，把熔铸过程产出的浮渣配入锌精矿生产焙砂，在控制锌精矿中氟氯同时，还应考虑浮渣的投入量，以降低焙砂中氟氯。资料显示：锌精矿在沸腾焙烧过程中约有70%F、Cl的进入污酸处理系统，30%的F、Cl（Cl含量应高些）随焙砂、烟尘进人湿法系统。焙砂中氟氯的含量与锌精矿中氟氯含量成正比，即锌精矿含量高时焙砂氟氯含量也高。

回转炉氧化锌由于有浸出渣加入生产，氧化锌含氟氯不可控制，该氧化锌需经多膛炉脱除氟氯后进入湿法工序，需加强多膛炉工艺控制。

锌焙砂为烟灰等氟氯含量高的氧化锌，经过回转炉高温脱除氟氯。

萃余液为用铟绵生产精铟产出，含量受铟绵含氟氯影响，含氟无法控制。但精铟的萃取和电解过程均为盐酸体系，人为原因会使萃余液氯含量波动大。

从氟氯平衡表中的产出可以看出，浸出渣和多膛炉烟灰带走氟比例达70%，其次为结晶渣、铟绵。浸出渣在生产氧化锌时重新进入回转炉氧化锌中，铟绵通过萃余液返回湿法系统，铅渣返回铅冶炼，多膛炉烟灰和部分结晶渣外售，氟氯随之带出系统。

4 氟氯控制措施

4.1 控制多膛炉产出氧化锌质量

从投入产出的平衡表可以看出，多膛炉烟灰带走的F比例高，且不在系统循环，控制多膛炉脱除氟氯，利于降低电解液氟氯含量。氧化锌中氟氯主要以锌和铅的氟化物和氯化物的形式存在。目前国内大型企业多以火法脱除氟氯，其原理为氧化锌烟尘在高温和一定负压下，烟尘中的氟氯化合物发生物理、化学变化后分解，低沸点的氟、氯化合物挥发，随炉气和氧化锌烟尘一道进入烟气系统而被除去。由原理可知温度、炉出口负压（主要反映在烟尘率）、料的翻动程度等影响脱氟氯效果。但由于铅系统氧化锌含铅高和放置时吸水，物料粘度大，入炉后粘结耙齿和耙臂，进而引起炉层物料堆积推料，严重影响氟氯脱除效果，所以要求合理配入铅系统氧化锌，通过调整投入多膛炉铅系统氧化锌和回转炉氧化锌比例，降低物料粘度，保证物料在各层的翻动。二是稳定多膛炉投料量，每小时投料量大于3.5 t时，造成炉内推料，使炉料翻动变差，每台炉每小时投料量控制在3.5 t。三是稳定负压和主要层温度，调整负压使烟尘率保持在2～3%，主要层温度稳定在680～730℃，保证氟氯的挥发。

4.2 采用回转炉高温脱除铅氧化锌和高氟氯烟尘中的氟氯

回转炉脱除氟氯的原理与多膛炉一致，由于投料量小、温度高，F、Cl脱除效率远高于多膛炉。回转炉脱氟氯流程：料仓中氧化锌通过螺旋进入回转窑，窑头用煤气加热，料在回转窑内停留45分钟，在窑头产出的焙砂由螺旋输送去仓库，窑内温度1 000℃以上，窑尾温度600℃左右。烟尘率～8%。由于窑内温度高且氧化锌尘含有铅易于产生窑结，需经常停炉清理，不利于与大规模湿法生产配套。以2009年7、8月投入产出氧化锌含F、Cl，计算脱F、Cl率。计算公式如下：

结果见表2。

表2 回转窑、多膛炉F、Cl脱除效果 %

4.3 降低萃余液含氯

2009年4月，通过加强多膛炉控制、投料控制，新液中F降低，剥锌难的状况明显好转，但电解液含Cl仍较高。采用排除法取焙砂和萃余液化验，焙砂含F、Cl稳定，萃余液含氯升高。通过现场查看，提出整改要求：置换压团岗位应避免压团水进入浸出系统；铟铸锭和铸阳极锭的渣经水洗回收铟颗粒，液体调整pH后排放。经过生产调整和控制，萃余液含氯由原来～4 000 mg/L降低至～200 mg/L。

4.4 控制锌精矿中氟氯含量

锌精矿含氟氯过高主要为掺杂（氧化锌、氧化锌矿和氧化锌渣等）引起，通过精矿化验和现场颜色观看，判断锌精矿是否掺杂，避免掺杂锌精矿入厂。另熔铸产出的浮渣通过回转窑高温脱除氟氯，不随锌精矿进入焙烧。

5 结论

通过以上控制措施，保证了铅氧化锌合理配入锌生产，实现了铅锌资源的优势互补，保证了电解液含氟氯稳定，改善了操作环境，降低了阴阳极板的消耗，减少了设备和管道的腐蚀。

Abstract:Control of F and Cl content in the zinc hydrometallurgy system is an important topic in zinc industry.Through control the F and Cl levels it has been possible to reduce the consumption of anode and cathode,to sta⁃ble product quality,to reduce the corrosion of equipment and pipelines,and to improve the working environ⁃ment.In this paper,the balance analysis of F and Cl for discharge and into zinc system was carried out to better control the production process and to improve product quality.

Key words:zinc hydrometallurgy;F and Cl;balance analysis;raffinate;control

Investigation and control of F and Cl in zinc hydrometallurgy

YIN Rong-hua,ZHAI Ai-ping,LI Fei

TF813

B

1672-6103（2011）02-0027-03

尹荣花(1969—)，女，河南商丘人，工程师，从事企业技术管理工作。

2010-07-15