次氧化锌粉制取一水硫酸锌的研究与实践

次氧化锌粉制取一水硫酸锌的研究与实践

　　硫酸锌系白色结晶粉末,作为重要的锌盐原料,现已广泛用于工农业及医药卫生领域。目前市场上销售的硫酸锌产品主要有一水硫酸锌和七水硫酸锌。其中一水硫酸锌相对七水硫酸锌具有含锌高、易于溶解和不易结块等优点,使之在饲料添加剂和微量元素肥料方面耗量极大。随着近年国内饲料工业和种植业的快速发展，一水硫酸锌的市场需求量将会较快增长。
　　西昌锌业公司是主产电解锌锭(3万t/a)的湿法炼锌企业,为了实现主流程杂质开路和冶炼废渣的综合回收,2003年利用下属稀土厂的闲置设备和场地，改建成一条5000t/a硫酸锌生产线，用以处理公司副产的铜镉渣、锌浮渣和贫镉液等。2003年12月,公司1万t/a次氧化锌粉的锌挥发窑工程竣工投产,又为硫酸锌生产提供了新的次氧化锌粉原料。本文介绍用锌挥发窑次氧化锌粉制取饲料级一水硫酸锌的试验及其生产实践情况。

1试验研究
1.1试验原料与工艺
       试验以某厂生产的次氧化锌粉为原料,其主要化学成分为:Zn58.26%、Pb13. 81%、Cd0.89%、Ge0. 042%、As0.358%。根据该次氧化锌粉含Pb、Ge等有价金属和含Cd.As等杂质较高的特性,选择图1所示试验流程,这样既可回收次氧化锌粉中的有价金属,又能确保获得高质量的饲料级-水硫酸锌。
1.2试验条件及结果
试验在容积为1L的烧杯中进行。经过数次试验,筛选获得了各工序适宜的操作技术和技术指标,其结果列于表1。由表可知,试验流程还可制得含Pb大于50%的铅渣和含Ge大于13.6%的锗精矿,原料中Zn、Pb、Ge的回收率分别在87%.95%和90%以上。试验还表明,二次酸浸渣加水浆化洗涤的效果不明显,故生产上可暂不设置二次酸浸渣的洗涤工序。

1.3试验样品质量
试验制得的一水硫酸锌样品成分列于表2。
由表可知,试验样品质量完全符合饲料级一水硫酸锌化工标准，并优于某厂生产样。

2生产实践
2.1主要生产设备
       试生产中对原系统回转烘干窑等设备进行了改造和调整,使流程各环节的生产能力尽可能趋于匹配,并减少硫酸锌飞扬损失,域轻劳动强度和节能降耗,最终达到降低生产运行成本的目的。
次氧化锌粉制取一水硫酸锌的主要生产设备见表

2.2试生产概况

以锌业公司自产的次氧化锌粉为原料试生产一个多月，累计产出饲料级一水硫酸锌近百t。经检测,其平均含Zn34.7%,含Bb.Cd.As等有害杂质指标均合格。产品销往四川成都地区的多家饲料厂,用户表示满意。
2.3问题分析与措施
       (1)原料锌浸出率不高,流程锌总回收率低。
       试产期间,流程锌总回收率仅约70%左右。
就其原因,除生产上应加强操作条件控制和减少系统“跑冒滴漏”外,主要是因为锌业公司锌挥发窑正处于试生产阶段,产出的次氧化锌粉总体质量不高。以2004年8月2日生产数据为例,原料含锌59.5%,但锌可溶率只有81.68%,从而导致浸出渣量大(约为30~40%),浸出渣含锌高(约为16~23%)。为此曾开展添加氧化剂的强化浸出试验,对提高原料锌的没出率有显著效果,但这无疑会增大后续净化工序成本而未在生产上应用。所以,生产上不但应加强操作管理,更重要的是应使用高质量的次氧化锌粉原料,以确保获得好的技术经济指标。

(2)除铁渣量大,压滤困难,铁渣含锌较高。

生产中除铁前液一般含Fe2+在3. 0g/L以上，采用KMnO4法除铁后,铁渣呈Fe(OH)3胶体形式,铁渣数量大又难于过滤,渣不易压千而带走较多水分(即水容锌),使渣含锌偏高(实际含锌20~23%,Zn水11%)。对此,通过适当调整除铁前液含铁量、改用石灰粉作中和剂、提高溶液压滤温度、增加铁渣浆化水洗等措施，来降低铁渣含锌。另外,生产上有必要尝试使用针铁矿法除铁与氧化法除铁并行,以利用针铁矿渣易过滤的特性来改善除铁渣的过滤性能。
    (3)硫酸锌含锌量不稳定,有时偏低。
    硫酸锌含锌量受到溶液中Cd、K、Mn .Ca、Mg等杂质含量高低以及结晶条件影响。对于镉的控制,生产中须把握好除镉操作条件,做到深度除镉,同时尽量缩短压滤时间并及时清理贮槽镉渣，减少“镉复溶”发生。钾、锰杂质由KMnO.除铁时带人,改用双氧水(30%H2O2)替代KMNO,作氧化剂,完全可消除钾、锰的不良影响。钙、镁杂质则主要随原辅料进人系统,通过定期清理贮罐内沉淀和结垢,将其开路生产农用硫酸锌,可有效保证一水硫酸锌产品的含锌量。此外，操作中对结晶条件的控制也不容忽视,生产上应确保瘩液在温度大于75C、浓度66* Be~ 68"Be时结品,以使产品全为一水硫酸锌。
     (4)系统综合回收及开工不足,整体效益不理想。

目前锌业公司硫酸生产系统只回收了次氧化锌粉中的Zn.Pb、Cu.Cd有价金属,还未开通沉锗工序,原料中In也仅随浸出渣计价销售,显示出系统综合回收不足。加之受原料价格、流程设备、生产管理以及外部供电等影响,系统只间断作业，一水硫酸锌实际产量较低，单位产品摊消费用增大,整体效益不理想。为此,需进一步调整和优化流程,完善综合回收,加强系统管理,实现均衡高效生产,努力提高系统效率与效益。
3结语
       研究和生产实践表明,用次氧化锌粉制取一水硫酸锌的工艺流程完全是适宜和可行的,该流程不仅可制得优质何料级一水硫酸锌;而且可制得含Pb大于50%的铅渣和含Ge大于13.6%的锗精矿,它们均可作为产品直接对外销售。尽管试生产中尚存在一些问题,但通过采取有效措施，这些问题都可以得到解决。显然,生产上以试验研究结果为指导,通过及时摸索总结实践经验,进一步调整和优化流程,完善系统综合回收,不断加强生产管理,实现均衡高效生产和达到好的技术经济指标。这样,就能够充分发挥出处理次氧化锌粉原料的优势,获得更理想的生产效益。