鋅浮渣回收利用生產(chǎn)實踐

賈兆霖，王 斌，牛文敏

（陜西鋅業(yè)有限公司，陜西 商洛 726007）

2019年，我國鋅冶煉行業(yè)精煉鋅產(chǎn)量約為584.53萬噸，隨著國家環(huán)保政策的日趨嚴格，鋅精礦產(chǎn)量逐年下降，價格卻一路走高，嚴重制約企業(yè)發(fā)展，給企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟壓力。這種背景下加強含鋅物料的回收利用，減輕鋅焙砂系統(tǒng)生產(chǎn)壓力就成了企業(yè)降本增效的關鍵所在。陜西鋅業(yè)有限公司（以下簡稱公司）2019年總產(chǎn)量有23萬多噸，均為濕法煉鋅。在公司熔鑄工序，析出鋅澆鑄成為鋅錠時鋅浮渣就是其副產(chǎn)品，產(chǎn)率是鋅錠的3%左右，含鋅高達80%，經(jīng)化驗分析鋅浮渣中含有15%～30%的金屬鋅和50%～60%的氧化鋅。除此之外，由于熔煉時加入了NH4Cl造渣，使得其中還含有約3%的氯化鋅，具體成分見表1。

表1 熔鑄球磨浮渣成分（%）

1 鋅浮渣處理現(xiàn)狀

由于熔鑄鋅浮渣含有金屬鋅和氧化鋅，目前公司將經(jīng)過球磨篩分后轉(zhuǎn)運至銦回收工序，對反萃液進行預中和，降低反萃液酸度，再用鋅粉進行置換提銦，不僅減少鋅粉單耗還達到降本增效的目的。其主要反應如下：

ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O

2InCl3+3Zn=3ZnCl2+2In↓

Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑

InCl3+Al=AlCl3+In↓

但這種方法有以下缺點：

（1）置換后液含有大量氯離子，直接送銅渣脫氯工序，銅渣使用增大，造成脫氯生產(chǎn)不平穩(wěn)，出現(xiàn)銅渣短缺情況。

（2）由于銦回收產(chǎn)能所限不能完全消化產(chǎn)出鋅浮渣，庫存壓力依然存在。

2 鋅浮渣回收利用改造

針對剩余熔鑄鋅浮渣庫存問題，公司經(jīng)過實驗研究，決定經(jīng)過球磨篩分后轉(zhuǎn)運至浮渣處理工序，將廢液和氧化鋅中浸液混合降酸后與其進行反應，同時氯離子析出進入溶液，再利用已有的銅渣脫氯工序?qū)⒁后w進行脫氯處理，后液含氯降至0.1g/L后，送至焙砂浸出系統(tǒng)。其主要反應如下：

ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

Cu2+Cl-=2CuCl↓

2Cl-+Cu2(OH)2+2H+=2CuCl↓2H2O

根據(jù)工藝原理編制了具體的工藝流程圖。如圖1所示。

圖1 鋅浮渣回收利用流程圖

3 生產(chǎn)采取的安全措施

生產(chǎn)采用常規(guī)浸出，過程簡單。針對鋅浮渣含有15%～30%的金屬鋅，會造成生產(chǎn)過程產(chǎn)生氫氣，加之氫氣爆炸極限在5%～75%，燃點僅574℃，危險系數(shù)高。經(jīng)過研究制定了一套可行的方案進行項目建設，具體如下。

3.1 基礎設施方面杜絕氫氣可能爆燃的問題

由于電氣設備在生產(chǎn)操作過程存在電火花，有爆燃可能。經(jīng)過論證，生產(chǎn)區(qū)建設時就嚴格遵守“三同時”相關規(guī)定，域使用的電機、起重機械、風機、開關等設備均采用防爆型；配置靜電消除器，進出生產(chǎn)區(qū)域人員進行靜電消除；在罐體排風筒上安裝強制排風設備，利用氫氣密度小特點，讓其迅速排至大氣中，減少反應罐氫氣積聚，現(xiàn)場配置氫氣濃度監(jiān)測儀，等安全設計來防止氫氣爆燃。

3.2 管理方面杜絕人為操作原因造成氫氣爆燃

主要對作業(yè)區(qū)增設禁火線、警示標識、作業(yè)罐增加熱電偶；加入中上清來降低廢液酸度，使反應緩慢進行；對浮渣轉(zhuǎn)運罐接觸地方鋪設橡膠墊，現(xiàn)場配置塑料锨、木槌等工具杜絕鐵器碰撞所引起的火花；要求崗位人員不可穿化纖衣服，不準穿與地面摩擦會產(chǎn)生火星的鞋進人車間；設置手機存放箱，作業(yè)區(qū)域禁止攜帶；定期對反應罐進行清理，防止罐底沉積鋅浮渣等措施來杜絕人為操作上可能造成的氫氣爆燃。

3.3 設備檢修方面杜絕氫氣可能爆燃。

對于的檢修作業(yè)公司高度重視，強化責任單位安全管理，根據(jù)實際情況制定和完善了應對可能事故的各項防范的措施，確保檢修作業(yè)在安全的前提下進行。每次檢修均制定檢修施工方案，做好人員培訓，辦理作業(yè)證，專人負責必要的安全檢查，如包括關閉閥門、放散、置換等，檢修每個環(huán)節(jié)都嚴格把關，任何一項都不馬虎對待，時時刻刻都繃緊“安全”這根弦，保證了檢修過程無各類事故發(fā)生。

4 生產(chǎn)實踐效果

（1）按照以上措施建成的鋅浮渣回收利用項目投產(chǎn)以來，除少量鋅浮渣供給銦置換工序，其余均經(jīng)此工序處理后進入焙砂系統(tǒng)，采用此方法補充鋅離子速度快，流程短，還較好的減輕了浮渣的庫存壓力，最終實現(xiàn)鋅浮渣回收利用。

（2）經(jīng)濟效益核算：截至2019年12月30日累計處理浮渣累計約6000毛噸（含鋅80%左右），節(jié)約外購焙砂約9600毛噸（含鋅50%），為焙砂系統(tǒng)簡捷快速補充鋅離子，有力的緩解了原料不足問題，節(jié)約資金9600×1.3-6000×0.8=5184余萬元，鋅焙砂每噸按1.3萬元，浮渣每噸按0.8萬元核算。

5 結論

鋅浮渣經(jīng)過浸出、銅渣脫氯后,液體含氯可降至0.1g/L左右，可以和焙砂酸上清等液體一起混合供濕法煉鋅使用,不僅減輕焙砂原料供應壓力還可減少公司倉儲占用，盤活資產(chǎn)，實現(xiàn)了鋅浮渣的有效利用，給公司帶來了一定的經(jīng)濟效益。