CN108796218A - 一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法 - Google Patents

一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于湿法炼锌工艺改进技术领域，提供了一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法。该方法包括：在低酸浸出反应过程中，控制酸溶液与ZnO的液固比为5：1，酸溶液的浓度为115‑125g/L，在控制酸溶液的温度为75‑85℃，按照0.2‑0.5g/L向酸溶液中加入硅凝聚剂，反应1‑2h，反应结束时终点pH值为1‑3，然后过滤。该方法能够降低浸出过程中溶液的硅含量和降低过滤渣中的含水量，加快过滤速度，提高过滤质量，从而减少滤布的使用量，节约生产成本，提高锌的品位，增加生产效益。

Description

一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法
技术领域
本发明属于湿法炼锌工艺改进技术领域，具体地说，涉及一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法。
背景技术
湿法炼锌过程包括：首先将锌精矿氧化焙烧成氧化锌(ZnO)，初步除杂；然后用稀硫酸浸出锌离子；浸出时依次采用低酸浸出工序和高酸浸出工序的两段酸浸工艺，工艺过程如下：先用浓度较低的始酸进行酸性浸出得到浸出液，接着过滤溶液，滤渣进入高温高酸浸出，高酸浸出后进行压滤即为高浸渣，高浸滤液则返回到低酸浸出工序；接着对浸出液净化除杂得到净化液；然后电解净化液，析出锌片，熔铸锌锭。
在湿法冶炼工艺过程中，过滤是最常见的工序。浸出、净化时均需要过滤，过滤性直接影响锌锭生产成本、生产周期、产品质量及渣处理成本。
在湿法冶锌中，由于锌精矿中含有硅，硅会在焙烧工序中生成可溶性硅(水合硅酸盐)，可溶性硅(水合硅酸盐)在酸性浸出氧化锌时会浸出硅酸锌；当浸出的硅酸锌含量超过一定范围时，将出现乳化(形成胶状物质)而影响溶液的过滤性，渣含水高，不利于后续工艺的稳定有效运行，提高生产成本。
因此，为了防止酸性浸出过程中硅的危害，ZnO酸性浸出时应尽量避免产生胶质SiO2，或控制溶液中硅酸的聚合作用，在工业生产过程中要将硅的含量控制在一定范围内，在湿法炼锌中，硅的含量不大于50mg/L。
发明内容
针对现有技术中上述的不足，本发明的目的在于提供了一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法；该方法能够降低浸出过程中溶液的硅含量和降低过滤渣中的含水量，加快过滤速度，提高过滤质量，从而减少滤布的使用量，节约生产成本，提高锌的品位，增加生产效益。
为了达到上述目的，本发明采用的解决方案是：
一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，包括：在低酸浸出反应过程中，控制酸溶液与ZnO的液固比为5：1，酸溶液的浓度为115-125g/L，在控制酸溶液的温度为75-85℃，按照0.2-0.5g/L向酸溶液中加入硅凝聚剂，反应1-2h，反应结束时终点pH值为1-3，然后过滤。
本发明提供的一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法的有益效果是：
本发明提供的该种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，发明人创造性地发现，通过调节硅絮凝剂的用量、反应时间、温度、pH值、固液比、酸浓度等因素，上述因素之间能够协同作用，降低浸出过程中溶液的硅含量和降低过滤渣中的含水量，加快过滤速度，提高过滤质量，从而减少滤布的使用量，节约生产成本，提高锌的品位，增加生产效益。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供的一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法进行具体说明。
一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，包括：在低酸浸出反应过程中，控制酸溶液与ZnO的液固比为5：1；发明人发现液固比较大虽然使矿浆处理量变大，不利于生产，但是有利于矿物溶解反应的传质过程；将液固比控制在上述范围内，配合其他因素能在浸出过程中降低浸出过程中溶液的硅含量和过滤渣中的含水量，加快过滤速度。
酸溶液的浓度为115-125g/L，进一步地为120g/L；发明人发现硫酸用量越高其它杂质进入溶液的可能性也就越大，但必须达到一定的硫酸用量才能保证粉尘中Zn的浸出率；将酸溶液的浓度控制在上述范围内，配合其他因素能在浸出过程中降低浸出过程中溶液的硅含量和过滤渣中的含水量，加快过滤速度。
在控制酸溶液的温度为75-85℃，进一步地为80℃；发明人发现温度的升高会降低浸出过程中氧化物开始溶解的pH，增加酸耗，却可以促进反应进行的速率，能够提高生产效率；其次，温度升高可以降低液体粘度、加速溶液中粒子的热运动，对溶液中胶体脱水聚沉和最终矿浆的固液分离均有影响；将温度控制在上述范围内，配合其他因素能在浸出过程中降低浸出过程中溶液的硅含量和过滤渣中的含水量，加快过滤速度。
按照0.2-0.5g/L向酸溶液中加入硅凝聚剂，进一步地为0.3-0.5g/L；发明人发现硅凝聚剂的加入量在上述范围内时可以明显的降低浸出过程中溶液中的含硅量，配合其他因素影响在浸出过程中能够更加明显地降低浸出过程中溶液的硅含量和过滤渣中的含水量，加快过滤速度。
反应1-2h，进一步地1.5h；发明人发现，反应的时间对浸出液过滤的速率有影响；反应结束时终点pH值为1-3，进一步地pH值为2-3；发明人发现当反应结束时终点pH值大于3时，SiO2会加速聚合，从而导致固体SiO2增加，离子态和胶状SiO2减少。pH值介于1-3之间时则对SiO2的形态没有影响；接着过滤。将反应时间和控制反应结束时终点pH值控制在上述范围内，配合其他因素能在浸出过程中降低浸出过程中溶液的硅含量和过滤渣中的含水量，加快过滤速度。
发明人创造性地发现，上述各因素之间是相互影响的，共同协同配合作用的，从而降低浸出过程中溶液的硅含量和降低过滤渣中的含水量，加快过滤速度。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，包括：在低酸浸出反应过程中，控制酸溶液与ZnO的液固比为5：1，酸溶液的浓度为115g/L，在控制酸溶液的温度为80℃，按照0.4g/L向酸溶液中加入硅凝聚剂，反应1.5h，反应结束时终点pH值为2，然后过滤。
实施例2
本实施例提供了一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，包括：在低酸浸出反应过程中，控制酸溶液与ZnO的液固比为5：1，酸溶液的浓度为125g/L，在控制酸溶液的温度为80℃，按照0.4g/L向酸溶液中加入硅凝聚剂，反应1.5h，反应结束时终点pH值为2，然后过滤。
实施例3
本实施例提供了一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，包括：在低酸浸出反应过程中，控制酸溶液与ZnO的液固比为5：1，酸溶液的浓度为120g/L，在控制酸溶液的温度为80℃，按照0.4g/L向酸溶液中加入硅凝聚剂，反应1.5h，反应结束时终点pH值为2，然后过滤。
实施例4
本实施例提供了一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，包括：在低酸浸出反应过程中，控制酸溶液与ZnO的液固比为5：1，酸溶液的浓度为120g/L，在控制酸溶液的温度为75℃，按照0.4g/L向酸溶液中加入硅凝聚剂，反应1.5h，反应结束时终点pH值为2，然后过滤。
实施例5
本实施例提供了一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，包括：在低酸浸出反应过程中，控制酸溶液与ZnO的液固比为5：1，酸溶液的浓度为120g/L，在控制酸溶液的温度为85℃，按照0.4g/L向酸溶液中加入硅凝聚剂，反应1.5h，反应结束时终点pH值为2，然后过滤。
实施例7
本实施例提供了一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，包括：在低酸浸出反应过程中，控制酸溶液与ZnO的液固比为5：1，酸溶液的浓度为120g/L，在控制酸溶液的温度为80℃，按照0.2g/L向酸溶液中加入硅凝聚剂，反应1.5h，反应结束时终点pH值为2，然后过滤。
实施例8
本实施例提供了一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，包括：在低酸浸出反应过程中，控制酸溶液与ZnO的液固比为5：1，酸溶液的浓度为120g/L，在控制酸溶液的温度为80℃，按照0.3g/L向酸溶液中加入硅凝聚剂，反应1.5h，反应结束时终点pH值为2，然后过滤。
实施例9
本实施例提供了一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，包括：在低酸浸出反应过程中，控制酸溶液与ZnO的液固比为5：1，酸溶液的浓度为120g/L，在控制酸溶液的温度为80℃，按照0.5g/L向酸溶液中加入硅凝聚剂，反应1.5h，反应结束时终点pH值为2，然后过滤。
实施例10
本实施例提供了一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，包括：在低酸浸出反应过程中，控制酸溶液与ZnO的液固比为5：1，酸溶液的浓度为120g/L，在控制酸溶液的温度为80℃，按照0.4g/L向酸溶液中加入硅凝聚剂，反应1h，反应结束时终点pH值为2，然后过滤。
实施例11
本实施例提供了一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，包括：在低酸浸出反应过程中，控制酸溶液与ZnO的液固比为5：1，酸溶液的浓度为120g/L，在控制酸溶液的温度为80℃，按照0.4g/L向酸溶液中加入硅凝聚剂，反应2h，反应结束时终点pH值为2，然后过滤。
实施例12
本实施例提供了一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，包括：在低酸浸出反应过程中，控制酸溶液与ZnO的液固比为5：1，酸溶液的浓度为120g/L，在控制酸溶液的温度为80℃，按照0.4g/L向酸溶液中加入硅凝聚剂，反应1.5h，反应结束时终点pH值为1，然后过滤。
实施例13
本实施例提供了一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，包括：在低酸浸出反应过程中，控制酸溶液与ZnO的液固比为5：1，酸溶液的浓度为120g/L，在控制酸溶液的温度为80℃，按照0.4g/L向酸溶液中加入硅凝聚剂，反应1.5h，反应结束时终点pH值为3，然后过滤。
对比例1
本对比例提供了一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，包括：在低酸浸出反应过程中，控制酸溶液与ZnO的液固比为4：1，酸溶液的浓度为110g/L，在控制酸溶液的温度为70℃，按照0.1g/L向酸溶液中加入硅凝聚剂，反应0.5h，反应结束时终点pH值为4，然后过滤。
对比例2
本对比例提供了一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，包括：在低酸浸出反应过程中，控制酸溶液与ZnO的液固比为6：1，酸溶液的浓度为130g/L，在控制酸溶液的温度为90℃，按照0.6g/L向酸溶液中加入硅凝聚剂，反应3h，反应结束时终点pH值为0.5，然后过滤。
对比例3
本对比例提供了一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，包括：在低酸浸出反应过程中，控制酸溶液与ZnO的液固比为5：1，酸溶液的浓度为120g/L，在控制酸溶液的温度为80℃，反应1.5h，反应结束时终点pH值为2，然后过滤。
对比例4
本对比例提供了一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，包括：在低酸浸出反应过程中，控制酸溶液与ZnO的液固比为5：1，酸溶液的浓度为120g/L，在控制酸溶液的温度为80℃，按照0.8g/L向酸溶液中加入硅凝聚剂，反应1.5h，反应结束时终点pH值为2，然后过滤。
实验例1
实验方法：将实施例1-13和对比例1-4设置为实验组1-17；采用实验组1-17从相同量的锌精矿中浸出锌离子，测试实验组1-17的浸出过程中溶液的可溶硅浓度，过滤速率以及过滤渣含水量，结果见表1所示：
表1
由表1数据可知，相比于对比例1-4，采用本发明实施例1-13提供的湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法能够大大降低浸出过程中溶液的可溶硅浓度，过滤速率也得以大大提高：过滤渣含水量大大降低；其中，对比例1和2的硅絮凝剂的用量、反应时间、温度、pH值、固液比、酸浓度的参数范围均不在本发明实施例提供的范围内；上述结果表明，在本发明实施例提供的上述各项工艺参数范围内，各项工艺能够相互相同配合，协同增效，共同起到降低浸出过程中溶液的硅含量和降低过滤渣中的含水量，加快过滤速度的作用。对比例3没有添加硅絮凝剂；该结果表明，在本发明实施例中，硅絮凝剂对浸出过程中溶液的硅含量、过滤渣中的含水量以及过滤速率的影响非常大，在添加了硅絮凝剂的基础上再通过与其他工艺因素的配合，能够大大提高过滤速率。对比例4的硅絮凝剂的用量高于本发明实施例提供的范围；该结果表明，采用本发明实施例提供的硅絮凝剂的加入量，可以有效的控制溶液中的硅含量，提高过滤速度。
实验例2
实验方法：将实施例8-9，对比例3-4设置为实验组1-4；考察硅凝聚剂对浸出过程中溶液的硅含量和在同一过滤设备以及其他因素相同情况下过滤速度的影响，结果见下表2：
表2硅絮凝剂用量对低酸浸出渣各主要元素的分析
组号 硅凝聚剂量(g/L) 后液含硅(mg/L) 过滤速度(mg/min)
1 0.3 82.1 23
2 0.5 48.7 26
3 0 312 5
4 0.8/ 46.2 24
如表1所示，硅凝聚剂的加入可以明显的浸出过程中溶液的硅含量，且对过滤速度有很大的改善。硅凝聚剂的加入在0.5g/L以上时，硅含量下降不明显，且过滤速度变化不大。因此，硅凝聚剂加入量0.3-0.5g/L，可以有效的控制浸出过程中溶液的硅含量，提高过滤速度。
综上所述，采用本发明提供的湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法；该方法能够降低浸出过程中溶液的硅含量和降低过滤渣中的含水量，加快过滤速度，提高过滤质量，从而减少滤布的使用量，节约生产成本，提高锌的品位，增加生产效益。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，其特征在于：包括：在低酸浸出反应过程中，控制酸溶液与氧化锌的液固比为5：1，所述酸溶液的浓度为115-125g/L，在控制所述酸溶液的温度为75-85℃，按照0.2-0.5g/L向所述酸溶液中加入硅凝聚剂，反应1-2h，反应结束时终点pH值为1-3，然后过滤。
2.根据权利要求1所述的湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，其特征在于：所述酸溶液的浓度为120g/L。
3.根据权利要求2所述的湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，其特征在于：所述酸溶液的温度为80℃。
4.根据权利要求3所述的湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，其特征在于：所述硅凝聚剂的加入量为0.3-0.5g/L。
5.根据权利要求4所述的湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，其特征在于：反应时间为1.5h。
6.根据权利要求5所述的湿法炼锌中改善溶液过滤性能的方法，其特征在于：反应结束时终点pH值为2-3。
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