本發(fā)明涉及一種鋅冶煉系統(tǒng)中去除鎂的方法，屬于濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在濕法煉鋅過程中，由原料夾帶進(jìn)來的鎂不斷循環(huán)富集，如果不采取有效措施，體系中鎂含量會(huì)不斷增加，最高可達(dá)到40g/L以上，使得鎂容易在溫度較低的管道或容器壁結(jié)晶，提高堵塞風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)鋅冶煉設(shè)備造成潛在威脅，同時(shí)高鎂離子濃度會(huì)增加溶液粘度，在電解過程中降低電流效率，增加能耗。因此需要找到有效途徑，將溶液中富集的鎂清除出系統(tǒng)，從而保證鋅冶煉系統(tǒng)中鎂的平衡。

目前常用的除鎂方法有：冷卻結(jié)晶法、氟化物沉淀法和開路中和沉淀法。冷卻結(jié)晶法除鎂的原理是基于鎂鹽溶解度的變化，當(dāng)鎂含量接近飽和時(shí)，采用強(qiáng)制或自然降溫，Mg²⁺則以MgSO₄結(jié)晶析出。但是在實(shí)際操作中，往往有大量的硫酸鋅，硫酸鈣等鹽類同時(shí)析出，使除鎂效果不理想，同時(shí)也造成鋅的大量損失。

氟化物除鎂法是利用MgF₂溶解度很小的特點(diǎn)，添加HF、ZnF₂、NaF等含氟試劑可以除去溶液中鎂離子。雖然采用氟化物沉淀法對(duì)除鎂有明顯效果，但是溶液中氟離子含量會(huì)升高，在鋅電積過程中，氟離子能破壞陰極板的氧化鋁膜，使析出鋅與鋁板發(fā)生粘連，導(dǎo)致鋅皮難以剝離，造成陰極鋁板消耗增加。

開路中和除鎂方法是在電解后液中添加石灰進(jìn)行中和沉淀，使鋅、鎂等離子都從溶液中沉淀出來。此方法不僅消耗大量石灰，產(chǎn)生很多廢渣和廢水，同時(shí)造成了大量鋅的損失和回收成本升高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)背景技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種鋅冶煉系統(tǒng)中去除鎂的方法，不需要加入其他試劑和雜質(zhì)元素，僅靠鋅焙砂就將開路溶液中的鋅沉淀下來，生成堿式硫酸鋅可以直接返回到浸出工序，鋅的損失很小，操作簡(jiǎn)單，試劑消耗和廢渣產(chǎn)生量少。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

所述的鋅冶煉系統(tǒng)中去除鎂的方法包括以下具體步驟：

(1)細(xì)磨：將所需鋅焙砂細(xì)磨,使得平均粒度小于200微米；

(2)稀釋電解后液：將沉鎂工序產(chǎn)生的沉鎂后液與開路的電解后液混合，稀釋電解后液；

(3)鋅焙砂預(yù)浸出鎂：將步驟(1)細(xì)磨后的鋅焙砂通過步驟(2)得到電解后液預(yù)浸出鎂；

(4)回收鋅：將步驟(3)得到的溶液處理回收鋅，反應(yīng)方程式如下；

ZnSO₄+3ZnO+8H₂O＝ZnSO₄·3Zn(OH)₂·5H₂O；

(5)沉淀鎂：將步驟(4)得到的沉鋅后液過濾處理沉淀鎂。

進(jìn)一步，所述的步驟(1)中鋅焙砂為沸騰焙燒后的爐底焙砂、煙塵或兩者的混合物。

進(jìn)一步，所述的步驟(2)中開路的電解后液與返回的沉鎂后液混合比例為1：2～8。

進(jìn)一步，所述的步驟(2)中電解后液硫酸含量150-160g/L，鋅含量50-60g/L，鎂含量15-40g/L。

進(jìn)一步，所述的步驟(3)中預(yù)浸出后溶液pH為5～5.5，每升開路電解后液焙砂加入量為0.1～3kg，預(yù)浸出反應(yīng)鎂浸出效率為40～90％。

進(jìn)一步，所述的步驟(4)中沉鋅反應(yīng)溫度20～80℃，反應(yīng)時(shí)間1-3小時(shí)，溶液pH值為5.5～6.5，每升電解后液加入焙砂的量為1～4kg，反應(yīng)鋅沉淀效率大于90％，沉鋅后液鋅含量低于3g/L，鎂含量4～7g/L。

進(jìn)一步，所述的步驟(5)中沉鎂反應(yīng)終點(diǎn)pH值為11～12，反應(yīng)溫度40～50℃，沉鎂反應(yīng)添加劑為熟石灰或石灰乳，所添加的熟石灰氧化鈣含量不低于85％，添加量為每升沉鋅后液20-60g/L。

進(jìn)一步，所述的步驟(5)中反應(yīng)鎂沉淀效率大于98％，沉鎂后液鋅含量低于5mg/L，鎂含量低于10mg/L。

進(jìn)一步，所述過濾方法為壓濾。

進(jìn)一步，所述步驟(5)中鎂的開路效率為60-90％。

本發(fā)明中除另有說明外，比例，百分比均為質(zhì)量比。

本發(fā)明的有益效果：

通過本發(fā)明提供的方法，可以不需要加入其他試劑和雜質(zhì)元素，僅靠鋅焙砂就將開路溶液中的鋅沉淀下來，生成堿式硫酸鋅可以直接返回到浸出工序，鋅的損失很小，操作簡(jiǎn)單，試劑消耗和廢渣產(chǎn)生量少。

本發(fā)明不產(chǎn)生外排廢水，鎂以鈣鎂渣的形式排出，可作為水泥生產(chǎn)原料，其原理是利用電解后液預(yù)浸出鋅焙砂中的鎂，焙砂中氧化鋅與溶液中的硫酸鋅生成堿式硫酸鋅沉淀，生成的堿式硫酸鋅直接返回浸出工序，而鎂留在溶液中，使焙砂采用電解后液預(yù)浸脫鎂的同時(shí)使電解后液從系統(tǒng)中開路，起到了雙重除鎂的作用；沉鋅后液再添加少量石灰中和沉淀鎂，沉鎂后溶液作為稀釋劑和中和劑返回到預(yù)浸鎂及沉鋅工序。

附圖說明

附圖1 為本發(fā)明提供的鋅溶液中去除鎂的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域?qū)φ占夹g(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

鋅焙砂預(yù)浸鎂試驗(yàn)：取1L鋅電解產(chǎn)生的電解后液，其中含鋅60g/L，鎂23.3g/L，硫酸160g/L；加入沉鎂工序產(chǎn)生的沉鎂后液3L，沉鎂后液含鋅1mg/L，鎂10mg/L。將混合液置于2L燒杯中，用水浴鍋調(diào)節(jié)燒杯中溶液溫度到60℃，采用機(jī)械攪拌方式。加入平均粒度為22μm的爐底鋅焙砂250g，焙砂鎂含量為0.42％，在反應(yīng)30分鐘后，過濾，烘干獲得干渣69g。如表1所示，溶液中的鋅含量為38.1g/L，鎂含量6.07g/L，干渣中鎂含量0.11％。試驗(yàn)結(jié)果表明，在焙砂添加量250g/L電解后液，反應(yīng)溫度60℃條件下，焙砂中92.77％的鎂被硫酸浸出，降低了進(jìn)入鋅冶煉體系的鎂。

表1鋅焙砂預(yù)浸出鎂試驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)施例2

鋅焙砂預(yù)浸鎂試驗(yàn)：取1L鋅電解產(chǎn)生的電解后液，其中含鋅60g/L，鎂23.3g/L，硫酸160g/L；加入沉鎂工序產(chǎn)生的沉鎂后液3L，沉鎂后液含鋅1mg/L，鎂10mg/L。將混合液置于2L燒杯中，用水浴鍋調(diào)節(jié)燒杯中溶液溫度到60℃，采用機(jī)械攪拌方式。加入平均粒度為22μm的爐底鋅焙砂500g，焙砂鎂含量為0.42％，在反應(yīng)30分鐘后，過濾，烘干獲得干渣315g。如表2所示，反應(yīng)后溶液中的鋅含量為40.3g/L，鎂含量6.02g/L，干渣中鎂含量0.18％。試驗(yàn)結(jié)果表明，在焙砂添加量500g/L電解后液，反應(yīng)溫度60℃條件下，焙砂中73％的鎂被硫酸預(yù)浸出，降低了進(jìn)入鋅冶煉體系的鎂。

表2鋅焙砂預(yù)浸出鎂試驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)施例3

沉鋅試驗(yàn)：取100ml鋅電解產(chǎn)生的電解后液，其中含鋅60g/L，鎂23.3g/L，硫酸160g/L；加入沉鎂工序產(chǎn)生的沉鎂后液300ml，沉鎂后液含鋅1mg/L，鎂10mg/L。將混合液置于1L燒杯中，用水浴鍋調(diào)節(jié)燒杯中溶液溫度到60℃，采用機(jī)械攪拌方式。試驗(yàn)參數(shù)及結(jié)果如表3所示，加入平均粒度為8μm的鋅焙砂15.2g，滴定檢測(cè)鋅含量為35.6g/L,繼續(xù)添加焙砂156g，攪拌1小時(shí)，取樣分析，溶液鋅含量為23.3g/L，繼續(xù)添加焙砂使總焙砂加入量達(dá)到200g，攪拌1小時(shí)，取樣分析，溶液鋅含量為15.4g/L，繼續(xù)添加鋅焙砂使總添加量為230g，攪拌1小時(shí)，取樣分析，溶液中的鋅含量為0.66g/L。反應(yīng)終點(diǎn)溶液中鎂含量為5.93g/L。試驗(yàn)結(jié)果表明，在焙砂添加量2.3kg/L電解后液，反應(yīng)時(shí)間3h，反應(yīng)溫度60℃條件下，鋅可以與8μm鋅焙砂生成堿式硫酸鋅沉淀，隨著鋅焙砂添加量不斷增加，鋅含量持續(xù)下降，鋅沉淀率為95.6％。

表3鋅回收試驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)施例4

沉鋅試驗(yàn)：取100ml鋅電解產(chǎn)生的電解后液，其中含鋅60g/L，鎂23.3g/L，硫酸160g/L；加入沉鎂工序產(chǎn)生的沉鎂后液300ml，沉鎂后液含鋅1mg/L，鎂10mg/L。將混合液置于1L燒杯中，用水浴鍋調(diào)節(jié)燒杯中溶液溫度到60℃，采用機(jī)械攪拌方式。試驗(yàn)參數(shù)及結(jié)果如表4所示，加入平均粒度為22μm的鋅焙砂16.5g，檢測(cè)鋅含量為36.3g/L,繼續(xù)添加焙砂156g，攪拌1小時(shí)，取樣分析，溶液鋅含量為19.6g/L，繼續(xù)添加焙砂使總焙砂加入量達(dá)到200g，攪拌1小時(shí)，取樣分析，溶液鋅含量為8.7g/L，繼續(xù)添加鋅焙砂使總添加量為230g，攪拌1小時(shí)，取樣分析，溶液中的鋅含量為1.21g/L。試驗(yàn)結(jié)果表明，在焙砂添加量2.3kg/L-電解后液，反應(yīng)時(shí)間3h，反應(yīng)溫度60℃條件下，鋅同樣可以與22μm鋅焙砂生成堿式硫酸鋅沉淀，隨著鋅焙砂添加量不斷增加，鋅含量持續(xù)下降，反應(yīng)終點(diǎn)鋅沉淀率為91.9％。

表4鋅回收試驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)施例5

沉鋅試驗(yàn)：取10L鋅電解產(chǎn)生的電解后液，其中含鋅60g/L，鎂23.3g/L，硫酸160g/L；加入沉鎂工序產(chǎn)生的沉鎂后液30L，沉鎂后液含鋅1mg/L，鎂10mg/L。將混合液置于100L反應(yīng)釜中，用電加熱方式控制溶液溫度在50℃，采用機(jī)械攪拌方式。試驗(yàn)參數(shù)及結(jié)果如表5所示，一次加入平均粒度為22μm的鋅焙砂26kg，在反應(yīng)40分鐘后，取樣分析，溶液中的鋅含量為12.7g/L。在總反應(yīng)時(shí)間60分鐘，取樣分析，溶液中的鋅含量為9.6g/L。在總反應(yīng)時(shí)間80分鐘，取樣分析，溶液中的鋅含量為7.2g/L。在總反應(yīng)時(shí)間100分鐘，取樣分析，溶液中的鋅含量為3.5g/L。在總反應(yīng)時(shí)間150分鐘，取樣分析，溶液中的鋅含量為2.5g/L。試驗(yàn)結(jié)果表明，在焙砂添加量2.6kg/L-電解后液，反應(yīng)溫度50℃條件下，隨著反應(yīng)時(shí)間的的進(jìn)行，鋅含量逐漸下降，反應(yīng)2.5小時(shí)后鋅含量為2.5g/L，反應(yīng)終點(diǎn)鋅沉淀率為83.3％。

表5鋅回收試驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)施例6

沉鋅試驗(yàn)：取1m³鋅電解產(chǎn)生的電解后液，其中含鋅60g/L，鎂23.3g/L，硫酸160g/L；加入沉鎂工序產(chǎn)生的沉鎂后液3m³，沉鎂后液含鋅1mg/L，鎂10mg/L。將混合液置于反應(yīng)釜中，用電加熱加熱方式控制溶液溫度在60℃，采用機(jī)械攪拌方式。試驗(yàn)參數(shù)及結(jié)果如表6所示，一次加入平均粒度為22μm的鋅焙砂2.6t，在反應(yīng)40分鐘后，取樣分析，溶液中的鋅含量為10.4g/L。在總反應(yīng)時(shí)間60分鐘，取樣分析，溶液中的鋅含量為8.0g/L。在總反應(yīng)時(shí)間80分鐘，取樣分析，溶液中的鋅含量為6.2g/L。在總反應(yīng)時(shí)間100分鐘，取樣分析，溶液中的鋅含量為3.6g/L。在總反應(yīng)時(shí)間150分鐘，取樣分析，溶液中的鋅含量為1.04g/L。試驗(yàn)結(jié)果表明，在焙砂添加量2.6kg/L電解后液，反應(yīng)溫度60℃條件下，隨著反應(yīng)時(shí)間的的進(jìn)行，鋅含量逐漸下降，反應(yīng)2.5小時(shí)后鋅含量已經(jīng)約為1g/L，反應(yīng)終點(diǎn)鋅沉淀率為93.1％。

表6鋅回收試驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)施例7

沉鎂試驗(yàn)：取1L沉鋅后液作為沉鎂試驗(yàn)原料，其中鎂含量6.24g/L，鋅含量1.34g/L。用熟石灰來沉淀溶液中鎂和鋅，其中熟石灰中氧化鈣含量87％。將沉鋅后液置于2L燒杯中，用水浴鍋調(diào)節(jié)溶液溫度45℃，采用機(jī)械攪拌方式。一次性加入石灰39g，石灰加入比為39g/L溶液，溶液pH值11，反應(yīng)時(shí)間2小時(shí)，過濾得到鈣鎂渣112g，濾液940ml。試驗(yàn)結(jié)果如表7所示，在石灰加入量39g/L，溫度45℃，反應(yīng)時(shí)間2h條件下，溶液中鎂含量從6.24g/L降到0.01g/L。溶液中鋅含量也從1.34g/L下降到0.001g/L。反應(yīng)中，鎂沉淀效率為99.8％。

表7沉淀鎂試驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)施例8

沉鎂試驗(yàn)：取10L沉鋅后液作為沉鎂試驗(yàn)原料，其中鎂含量6.33g/L，鋅含量1.87g/L。用熟石灰來沉淀溶液中鎂和鋅，其中熟石灰中氧化鈣含量87％。將沉鋅后液置于100L反應(yīng)釜中，用電加熱方式控制溶液溫度在45℃，采用機(jī)械攪拌方式。一次性加入石灰350g，石灰加入比為35g/L溶液，溶液pH值11，反應(yīng)時(shí)間2.5小時(shí)，過濾得到鈣鎂渣1050g，濾液9.25L。試驗(yàn)結(jié)果如表8所示，在石灰加入量35g/L，溫度45℃，反應(yīng)時(shí)間2.5h條件下，溶液中鎂含量從6.33g/L降到0.035g/L。溶液中鋅含量也從1.87g/L下降到0.001g/L。反應(yīng)中，鎂沉淀效率為99.4％。

表8沉淀鎂試驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)施例9

預(yù)浸鎂、沉鋅、沉鎂連續(xù)試驗(yàn)：在工業(yè)反應(yīng)槽中，取87.88m³鋅電解產(chǎn)生的電解后液，其中含鋅60g/L，鎂23.3g/L，硫酸160g/L；加入沉鎂工序產(chǎn)生的沉鎂后液263.6m³，沉鎂后液含鋅1mg/L，鎂10mg/L。用蒸汽加熱方式將溶液加熱到60℃，采用機(jī)械攪拌方式。一次加入平均粒度為22μm的鋅焙砂202.1t，焙砂加入比為2.3kg/L電解后液。在反應(yīng)2.5小時(shí)后，采用壓濾機(jī)進(jìn)行過濾，得到271.1t堿式硫酸鋅渣和281.2m³濾液(沉鋅后液)。鋅渣含水分20％，含鎂0.23％。試驗(yàn)結(jié)果如表9所示，經(jīng)計(jì)算焙砂中鎂的預(yù)浸出率為41.2％。沉鋅后液中鋅含量為1.82g/L，以濾液中含鋅量計(jì)算出鋅回收率為90.3％。以所得濾液量與初始溶液量比值計(jì)算出鎂開路效率為80％。在生產(chǎn)中，為了減少后續(xù)沉鎂前液處理量，不建議采用洗水對(duì)堿式硫酸鋅沉淀進(jìn)行洗滌，而是通過壓濾的手段，獲得更多的濾液，以提高M(jìn)g開路效率。

取281m³沉鋅后液作為沉鎂試驗(yàn)原料，其中鎂含量6.94g/L，鋅含量1.82g/L。一次性加入石灰乳26.34t，含水63％，控制溶液溫度在45℃，反應(yīng)時(shí)間2小時(shí)，反應(yīng)終點(diǎn)溶液pH值11，過濾后得到濕鈣鎂渣31.49t，濾液290.6m³。試驗(yàn)結(jié)果表明，在溫度45℃，反應(yīng)時(shí)間2h條件下，溶液中鎂含量從6.94g/L降到0.021g/L。溶液中鋅含量也從1.82g/L下降到0.001g/L。反應(yīng)中，鎂沉淀效率為99.7％。

表9預(yù)浸鎂、沉鋅、沉鎂連續(xù)試驗(yàn)

從實(shí)施例1-9和表1-9可看出，本發(fā)明提供的一種鋅冶煉系統(tǒng)中去除沒得方法，通過本發(fā)明提供的方法，可以不需要加入其他試劑和雜質(zhì)元素，僅靠鋅焙砂就將開路溶液中的鋅沉淀下來，生成堿式硫酸鋅可以直接返回到浸出工序，鋅的損失很小，操作簡(jiǎn)單，試劑消耗和廢渣產(chǎn)生量少。

最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。