國(guó)標(biāo)-》氧化鋅煙塵脫氯研究.doc

第8卷增刊2 中國(guó)有色金學(xué)報(bào)998年9月Vol 8Suppl 2The Chinese Journal of Nonferrous MetalsSep 1998氧化鋅煙塵脫氯研究李嵐徐家振賀家齊郎曉珍符巖白汝孝徐忠福黃敬庭(東北大學(xué)材料與冶金學(xué)院沈陽(yáng)110006)(葫蘆島鋅廠葫蘆島125003)摘要 研究了氯化亞銅法脫氯過(guò)程中硫酸銅和鋅粉添加量、溶液酸度、反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)脫氯 效果的影響。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定了脫氯的最優(yōu)條件。在晟優(yōu)條件下脫氯率可達(dá)92，溶液中氯濃度在10124630mgI范圍內(nèi)變化對(duì)脫氯率影響不大。關(guān)鍵詞脫氯鋅冶金煙塵葫蘆島鋅廠火法煉鋅系統(tǒng)每年產(chǎn)出氧化K2=457X 1017鋅煙塵約8 000t，煙塵成分如表1所示。此煙1價(jià)銅離子除氯的反應(yīng)是多相反應(yīng)。其反 塵含鋅量2 750t左右。為了提高鋅的綜合回收應(yīng)速度和脫氯率受許多因素影響，概括起來(lái)主 率，擬將此煙塵返回到濕法煉鋅系統(tǒng)。在氧化要有2價(jià)銅離子(PP硫酸銅)添加量、鋅粉添加 鋅煙塵浸出過(guò)程中，煙塵中的氯轉(zhuǎn)入溶液，使量、反應(yīng)時(shí)間、溶液酸度等。為了解這些因素 溶液含氯量超過(guò)要求，導(dǎo)致陽(yáng)極腐蝕嚴(yán)重，電 對(duì)脫氯效果的影響規(guī)律，首先進(jìn)行了單因子實(shí) 鋅質(zhì)量下降，甚至使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。因此 驗(yàn)。然后用正交實(shí)驗(yàn)確定1價(jià)銅離子脫氯的最 必須將溶液中的氯在電沉積之前脫除。 優(yōu)條件，并在最優(yōu)條件下考察氯離子濃度對(duì)脫衰1化鋅煙塵化掌成分【質(zhì)分?jǐn)?shù)) 氯效果的影響。az，CACuPbFeSAS15 56 34 36 008 0019 460 0 094 200 0051實(shí)驗(yàn)氯化亞銅法脫氯實(shí)質(zhì)是向溶液中添加1價(jià)實(shí)驗(yàn)用硫酸銅和氫氧化鈉為分析純。鋅粉 銅離子，氯與l價(jià)銅離子形成不溶的氯化亞 含鋅為90；試驗(yàn)溶液是氧化鋅煙塵浸出后 銅，經(jīng)液固分離。達(dá)到脫除溶液中氯離子的目 液，含氯1012mgL。取一定體積的含氯溶液， 的。目前常用濕法煉鋅過(guò)程產(chǎn)出的鋼渣。即凈加入一定數(shù)量的硫酸銅。待硫酸銅溶解后再 液過(guò)程產(chǎn)出的銅鎘渣經(jīng)溶出鎘之后的產(chǎn)物為脫 加一定數(shù)量的鋅粉，立即用攪拌器攪拌。攪拌 氯荊。渣中銅部分為氧化銅，其余為銅泥。脫 的同時(shí)，用pH計(jì)連續(xù)測(cè)量溶液酸度，如發(fā)現(xiàn) 氯過(guò)程主要發(fā)生如下反應(yīng)：溶液酸度變化，立即調(diào)節(jié)，使之穩(wěn)定在要求的 Cua(s)=(沁(s)十Cu2+CI一(1) 范圍內(nèi)。當(dāng)反應(yīng)一定時(shí)間后，停止攪拌。將溶 Kl=17110一7液過(guò)濾并測(cè)量濾液體積，分析溶液中氯濃度。從熱力學(xué)角度看，反應(yīng)生成CuCl的趨勢(shì) 計(jì)算出脫氯率。 很大，但反應(yīng)速度受動(dòng)力學(xué)因素影響，尤其受 金屬銅活性的影響。本研究采用硫酸銅與鋅粉2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論 反應(yīng)生成銅代替銅渣中的銅新生銅活性遠(yuǎn)大于銅渣中的銅，可以促進(jìn)銅的歧化反應(yīng)：2 1硫酸銅添加量對(duì)脫氯率的影響()u2+Zn=z一+Cu(2) 向150mL含氯1012mgL的溶液中添加中屠有色壘學(xué)報(bào)1998年9月理論量(12 70879L)的80-150硫酸銅、 理論量(184509L)的鋅粉，在常溫、溶液pH=098的情況下反應(yīng)1 h，考察硫酸銅添加量，對(duì)脫氯率的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。曹二2乎鑊L鞣p(c一+)102mg-L。)翟田2脫氯后液中氯離子濃度和脫氯率與2價(jià)銅鼻子濃度的關(guān)系矗酸錒用量mg囝I(lǐng)脫氯率與麓酸鋼忝加量的關(guān)系由圖1可以看出，在其他條件不變的條件魯下，當(dāng)硫酸鋼添加量低于理論量時(shí)，隨著添加焉馨量增加。脫氯率明顯升高，從3640升高到6594。當(dāng)添加量從理論量增大到理論量的130 96時(shí)，脫氯率升高的幅度不大，僅僅從6594升高到6820。當(dāng)添加量大于理論鋅粉用量，Mg量的130時(shí)，隨著添加量的增大脫氯率有較田3脫氯率與缽粉添加的關(guān)系明顯地升高。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到溶液中2價(jià)銅離子濃度與溶液中氯離子濃度及脫氯率關(guān)系曲線 得Cu2+轉(zhuǎn)化為Cu+的量有所增加，結(jié)果使脫 (見(jiàn)圖2)。由圖2可以看出，脫氯后溶液中氯 氯率增大。 離子濃度隨溶液中2價(jià)銅離子增加而降低脫23溶液酸度對(duì)脫氯率的影響 氯率隨2價(jià)錒離子增加而加大。 向含氯溶液中添加硫酸銅理論量的22鋅粉添加量對(duì)脫氯率的影響150、鋅粉理論量的120，在不同的pH值 向含氯l 012 ragL溶液中添加理論置的條件下反應(yīng)l h，考察溶液酸度對(duì)脫氯率的影 硫酸銅、理論量80150的鋅粉，在常溫、響規(guī)律。其結(jié)果見(jiàn)圖4。從圖4可以看出?？偟?溶液pH=098條件下反應(yīng)1 h?？疾熹\粉添加 趨勢(shì)是脫氯率隨溶液pH降低而增大。但是溶 量對(duì)脫氯率的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。 液的酸度不宜過(guò)大，否則溶液中氫離子濃度過(guò) 從圖3能夠看出，在其它條件不變的情況 高，使部分鋅粉消耗于還原氫離子。降低鋅粉下，脫氯率隨鋅粉；bOA量增加而增大。這是由 還原Cu2+的有效率。 于所處理的溶液呈酸性(pH=098)，當(dāng)鋅粉 24反應(yīng)時(shí)間對(duì)脫氯率的影響 加入溶液后，不僅與Cu2+反應(yīng)，同時(shí)也與H+向含氯1 012 mgL的溶液中添加硫酸銅 反應(yīng)。這樣就使得一部分鋅粉消耗于還原氫離 和鋅粉理論量的120，在pH=098，常溫下 子的反應(yīng)，而不能使鋅粉全部用于將Cu”還 考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)脫氯率的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果 原成Cu+的反應(yīng)，使脫氯效果變差。當(dāng)加入過(guò) 見(jiàn)圖5。由圖5可以看出。反應(yīng)時(shí)間對(duì)脫氯率 量鋅粉后，彌補(bǔ)了還原氫離子所消耗的鋅，使影響是復(fù)雜的。并非反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)脫氯率越第8卷增刊2李嵐等：氯化鋅煙塵脫氯研究高，其原因是1價(jià)銅離子與氯離子反應(yīng)過(guò)程中大到小的順序?yàn)锳、B、C。并得出最優(yōu)條件為 存在絡(luò)臺(tái)反應(yīng)。生成可溶性的CuCIi。 A，B：C：。在此條件下做驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)脫氯率可 達(dá)9204。這時(shí)溶液中氯離子濃度為8055mgL。已滿足鋅電沉積對(duì)溶液含氯的要求。26溶液中氯離子濃度對(duì)脫氯率的影響孚 上述實(shí)驗(yàn)所用試液含氯為1 012 mgL。為*了考察此最優(yōu)條件是否對(duì)氯濃度不同的溶液也蟮駕適用，研究了氯濃度不同的溶液在最優(yōu)條件下的脫氯效果。其結(jié)果見(jiàn)表3。寰3氯濃度不同的溶液脫氯實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)t序號(hào)暢紫蔗葛，蔗葛，嗡孥弓鏟圉4銳氯率與溶液廢的關(guān)系l400lOl2 “m92402柚O19甜 7D07 兜5 95 323 4002860 11679 48995 06437t6t 56 4卵 95嘶540046 l弼3846995 22孚 由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出溶液中氯離子濃度*量在1012-4630mgL范圍內(nèi)變化時(shí)，其濃度變g化對(duì)脫氯效果影響不大。3結(jié)論反應(yīng)時(shí)間，fnfin囝5脫氯率與反應(yīng)耐甸的關(guān)系 (1)溶液酸度對(duì)脫氯效果有較顯著的影25溶液脫氯量?jī)?yōu)條件的確定 響。隨著酸度增加脫氯率增大。由于溶液pH=098。因此在條件試驗(yàn)時(shí)(2)溶液中p(el一)在1 012-4 630 ragL 不考慮溶液酸度。采用3因索3水平正交實(shí)驗(yàn) 范圍內(nèi)變化時(shí)，對(duì)脫氯率影響不大。 確定最優(yōu)條件。在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，確定其(3)在最優(yōu)條件下，含氯溶液脫氯率可達(dá)因子水平如表2。92以上，若使脫氯后液含氯不大于100mgL