锌烟灰制取碱式碳酸锌的最优工艺参数研究（二）

2试验结果与讨论

2.1 酸浸
酸浸发生的主要化学反应为:
ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O
PbO+H₂SO₄=PbSO₄↓+H₂O
FeO+H₂SO₄=FeSO₄+H₂O
Fe₃O₄+4H₂SO₄=Fe₂（SO₄)₃+FeSO₄+4H₂O

由于本次试验的物料为挥发性烟灰,氧化锌、氧化铅及铁的氧化物均为粉状细小颗粒，且粒度在65—80um的占85%以上,因此浸出反应速率相对较快。针对影响浸出率及过滤性能的几个主要因素:硫酸浓度、液固比、浸出温度及时间,进行了一系列试验，并进行了L₉（3⁴)正交实验对比,实验方案及结果如表2所示。

由化学反应式及表2结果可知:随硫酸浓度升高,锌浸出率呈增大趋势但同时杂质也会更多进入浸出液，尤其是大部分铁将进人浸出液中,因此,为减少净化工序的除铁负荷,降低回收成本,应尽量提高锌的浸出率并同时控制铁的浸出,故又做了验证补充实验，主要验证酸度温度液固比及浸出时间对铁浸出率的影响。验证试验结果如下，见图1~图4。硫酸锌

由表2及图1可知,随着硫酸浓度的增加,锌和铁的浸出率不断提高，当酸浓度达到1 mol/L时,这两种元素的浸出率变化不明显。

由表2及图2可知,随着温度的升高，锌和铁的浸出率不断提高,当温度为60 C时,锌和铁的浸出效果都不错。

由表2及图3可知,随着液固比值的增加，锌的浸出率不断提高,铁的浸出率不断下降。当液固比达到7:1时,在锌获得较好的浸出率时,铁的浸出效果也
不错。

由表2及图4可知,随着浸出时间的延长，锌和铁的浸出率不断提高，当浸出时间达到2h后,铁的浸出率虽然不断提高,但是锌的浸出率变化不大。

通过上述分析,综合得出最佳浸出条件为:硫酸浓度1 mol/L、液固比7:1、温度60℃、浸出时间2.5h,在这个条件下进行浸出实验浸出率可达97%以上。

2.2 净化

烟灰浸出液中除含有锌外,还含有Fe .Mn .Cu、Pb等多种金属杂质,需进一步净化才能得到合格的硫酸锌溶液。根据所含杂质的特性，先采用过硫酸铵氧化除锰和氧化水解除铁锰,然后用锌粉置换除铜、铅等杂质的工艺流程。

过硫酸铵氧化除锰内,在酸性的条件下,过硫酸铵可将二价锰离子氧化成高锰酸根,高锰酸根继续与硫酸锰反应生成二氧化锰沉淀,过滤除去锰离子。其化
学反应方程式如下:

    5(NH₄)₂S₂O₄+2MnSO₄+8H₂0=5(NH₄)2SO₄+2HMnO₄+7H₂SO₄
            2HMnO₄+3MnSO₄+2H₂O=5MnO₂↓+3H₂SO₄
    MnSO₄+(NH₄)₂S₂O₄+2H₂0=MnO₂↓+(NH₄)₂SO₄+2H₂SO₄

氧化中和净化除铁是利用Fe2被氧化成为高价的Fe³⁺,Fe³⁺水解生成沉淀物被除去。由于水解过程中产生一定量的酸，为使Fe³⁺水解沉淀彻底进行。必须中和溶液中的游离酸,使溶液中的铁降到极低的水平,而使其不影响后续工序。根据W-HO系电pH图可知，ph=5.0—5.2时溶液中的铁可被充分氧化并沉淀完全。
    根据以上分析,采用用双氧水为氧化剂，用氨水（1:1）调ph值进行沉铁，得到的最佳工艺条件为温度60℃，沉铁1h，终点ph=5.2。除铁后溶液中各元素含量见表3所示。

一次净化后，溶液中还含有铜、铅等金属杂质。根据Me-H₂0系电位ph图，铜、铅等杂质可采用锌粉置换法除去，置换反应如下所示：

Me²⁺+Zn=Zn²⁺+Me

溶液中保持一定量的铜离子对置换反应有利，一方面铜可活化锌粉表面与锌形成微电也反应，促进置换反应进行。另一方面铜与镉形成共沉淀，防止镉复溶。在试验中向溶被中加入一定量的硫酸铜，以补充铜离子。经试验确定工艺条件为：温度70℃、时间1h、终点ph5.2—5.4、硫酸铜4g/L、锌粉用量为理论量的2.8倍。净化后结果见表4所示。

杨卫严1,廖爱民2
(1.中国瑞林工程技术有限公司,江西南昌330002; 2沈阳有色冶金设计研究院，辽宁沈阳10003)