湿法炼锌过程中絮凝剂的应用研究

向 凤

(株洲冶炼集团股份有限公司,湖南株洲 412004)

湿法炼锌过程中絮凝剂的应用研究

向 凤

(株洲冶炼集团股份有限公司,湖南株洲 412004)

文章研究了絮凝剂在湿法炼锌过程中几种典型溶液中的使用情况,对比了传统3#絮凝剂与几种新型高分子絮凝剂在不同类型的硫酸锌矿浆的絮凝效果,并针对不同的溶液选择出了效果最佳的絮凝剂。

絮凝剂;上清;底流

絮凝剂又称沉降剂,是一类通过表面电荷中和双电层压缩而使胶体颗粒脱稳聚沉的物质。作为一种经济、便捷、高效的试剂,它被广泛应用于工业废水处理、石油工业、制浆、造纸及其产生的污水处理、采矿、化学品加工、各种溶液的过滤、澄清工序等各个领域。近年来,它广泛引起了企业界和学术界的高度重视,在探索与试验的基础上,人们成功地研发出了各种新型絮凝剂,如微生物絮凝剂、高分子复合絮凝剂、复配型高分子絮凝剂、淀粉类絮凝剂、聚硅硫酸锌絮凝剂等等。与传统的絮凝剂相比,新型絮凝剂具有高效、无毒、易降解、无二次污染、反应速度快,凝絮颗粒密实、沉降快、用途广泛等特点,是一种环境友好型的试剂。

大型湿法炼锌企业,在生产过程中,很多溶液都需要通过在浓密机中添加絮凝剂以达到液固分离的目的。大多数企业原来使用的是3#絮凝剂,即聚丙稀酰胺,此絮凝剂易产生二次污染,危害人的健康,且溶液的澄清性能较差,液固分离效果不明显,影响了下一步工序的进行。

本研究试验了多种絮凝剂,通过在不同类型的溶液中比较各种絮凝剂的絮凝效果,针对性地选择出不同溶液中最为适用的絮凝剂,为湿法炼锌过程提高溶液液固分离生产效率提供依据。

1 试验内容

1.1 絮凝剂的作用机理

絮凝作用是非常复杂的物理、化学过程。现在大多数人认为絮凝作用机理是凝聚和絮凝两种作用过程。凝聚过程是中和胶体和固体悬浮物颗粒表面电荷,使其克服胶体和固体悬浮物之间的静电排斥力,从而使颗粒脱稳并形成细小凝聚体的过程;絮凝过程是所形成的细小的凝聚体在絮凝剂的桥接下生产成大体积的絮凝物的过程。

絮凝剂通常由两种化学剂组成。首先是混凝剂,即能中和固体悬浮物表面负电性化学剂,如羟基铝、羟基铁、羟基锆等,它们可以在水中给出高价的多核羟桥络离子中和固体悬浮物表面的负电性;其次是助凝剂,即能桥接在固体悬浮物表面上,使它们迅速下沉的化学剂,如聚丙烯酰胺,羧甲基淀粉等。

1.2 试剂的配制

根据生产现场及溶液的性质需要,特配制了以下几种絮凝剂,其中3#为传统型絮凝剂,N-300、N -100、A-100HMW、155#、333#、351#、AN910SH、FA920VHM、FA920SH、AN905SH、851BC和 2540为新型高分子絮凝剂,所有絮凝剂均为外购。

3#絮凝剂:用水配制成0.1%的溶液,常温下存放20 h后使用。

N-300、N-100、A-100HMW:用水按0.1%配制,常温下存放20 h后使用。

155#、333#、351#:用水按0.025%配制,常温下存放20 h后使用。

AN910SH、FA920VHM、FA920SH、AN905SH、851BC和2540:按0.1%和0.2%浓度配制,常温下存放20 h后使用。

以上所有絮凝剂的浓度均为质量百分比。

1.3 试验方法

取1 L矿浆,将矿浆调配到试验需要的温度、酸度和含固量。添加一定量的絮凝剂,搅拌1 min后立即转移到量筒中,静置15 min,测量矿浆的上清和底流体积,观察上清沉清效果和絮团情况。

2 试验结果及分析

2.1 微酸性矿浆添加絮凝剂试验

矿浆温度75℃,pH=±3.5,含固量约20 g/L,试验结果如表1所示。

表1 微酸性矿浆絮凝试验结果

从表1可知,当加入絮凝剂量为干重500 g/t矿粉时,155#对含固量约20 g/L微酸性矿浆沉清效果沉清速度较好。但当加入絮凝剂量减为干重50 g/t矿粉时,155#、333#、351#三种沉清效果和沉降速度效果不佳,A-100HMW型号的絮凝剂对含固量约20 g/L微酸性矿浆沉清效果和沉清速度较好。

2.2 中性矿浆添加絮凝剂试验

矿浆温度75℃,pH=±5.0,含固量约100 g/L。试验结果如表2所示。

表2 中性矿浆絮凝试验结果

从表2可知,155#、A-100HMW型和普通3#絮凝剂对含固量约100 g/L中性矿浆沉清效果和沉清速度较好。在这三种絮凝剂中,上清液和絮团效果最好的絮凝剂为A-100HMW剂、沉清速度较快的试剂为3#剂。

2.3 酸性矿浆添加絮凝剂试验

按试验要求,对比生产实际情况,调配的酸性矿浆的参数如表3所示。

表3 低酸、高酸浸出矿浆的工艺参数

2.3.1 高酸浸出矿浆1絮凝试验

高比重高酸性矿浆絮凝试验结果如表4所示。

表4 高酸浸出矿浆1絮凝试验结果

从表4可知,由于矿浆含固量高达385 g/L左右,各种絮凝剂的沉清效果和沉清分离速度都不理想。其中851BC絮凝剂添加量达到65 mg/L时上清较清亮,但沉清时间需45 min以上,上清体积只有185 mL,占总体积的18.5%。

2.3.2 高酸浸出矿浆2絮凝试验

低比重高酸性矿浆絮凝试验结果如表5所示。

表5 高酸浸出矿浆2絮凝试验结果

从表5可知,矿浆不添加絮凝剂时,有一定的分离速度,但沉清分离效果很不理想。在添加同等计量下(用量为10 mg/L),FA920VHM、AN905SH两种型号絮凝剂沉清效果最好,且FA920VHM型号沉清分离速度较快;而851BC和2540两种型号的絮凝剂沉清分离速度较慢,2540型号的絮凝剂沉清效果较差。

2.3.3 低酸浸出矿浆1絮凝试验

低锌离子浓度低酸矿浆絮凝试验结果如表6所示。

从表6可知,矿浆不添加絮凝剂时,矿浆液放置20 min,出现分层现象,但上层仍浑浊。当絮凝剂用量为50 mg/L时,FA920SH型号絮凝剂沉清效果最好,但沉清分离速度比3#、AN910SH、FA920VHM和AN905SH稍慢,但比851BC、2540分离速度较快,而AN910SH型号沉清分离速度较快但上清不清亮。当絮凝剂用量为25 mg/L时,3#、AN910SH、FA920VHM、AN905SH、FA920SH絮凝剂沉清效果都好,其中FA920SH细小颗粒稍少,但沉清分离速度稍慢;而851BC、2540两种絮凝剂沉清分离速度和沉清效果均较差。

综上,FA920SH型号的絮凝剂对此矿浆沉清分离效果最好。

2.3.4 低酸浸出矿浆2絮凝试验

高锌离子浓度酸性矿浆絮凝试验结果如表7所示。

表6 低酸浸出矿浆1絮凝试验结果

表7 低酸浸出矿浆2絮凝试验结果

从表7可知,当矿浆不添加絮凝剂时,仍有沉降现象,但分离效果不理想。在添加同等剂量下(用量为10 mg/L),AN910SH絮凝剂沉清分离速度和沉清效果均较好;而851BC、2540两种絮凝剂沉清分离速度和沉清效果均较差。

3 结 论

1.在微酸性矿浆中,同等剂量155#对含固量约20 g/L沉铟液浆料沉清效果和沉清速度较好。

2.在中性矿浆中,同等剂量时 155#型、A-100HMW型和普通3#絮凝剂对含固量约100 g/L中性矿浆沉清效果和沉清速度较好。在这三种型号中上清液和絮团效果最好的试剂为A-100HMW剂、沉清速度快的试剂为3#剂。

3.在酸性矿浆中,同等剂量条件下,高比重高酸矿浆中所有絮凝剂的絮凝效果都不理想;FA920VHM型号的絮凝剂对低比重高酸矿浆沉清分离效果最好;FA920SH型号的絮凝剂对低锌离子浓度低酸矿浆沉清分离效果较好;AN910SH型号的絮凝剂对高锌离子浓度低酸矿浆沉清分离效果最好。

[1] 徐晓军 .化学絮凝剂作用原理[M].北京科学出版社, 2005.212-215.

[2] 张莉,李本高.水处理絮凝剂的研究进展[J].工业用水与废水,2001,32(3):5-7.

The Application Research of Flocculat in Zinc Hydrometallurgy Process

XIANGFeng
(Zhuzhou S melter Group Co.Ltd,Zhuzhou412004,China)

This paper studies the use of flocculating agent of several typical solutions in zinc hydrometallurgy process,and picks out the best effective flocculating agent from several flocculants by comparing the effect of traditional 3#flocculation with some new high-molecular flocculants in different kinds of zinc sulphate pulp.

flocculat;overflow;underflow

TF803.2

A

1003-5540(2011)02-0027-04

向 凤(1984-),女,助理工程师,主要从事有色金属冶炼工艺工作。

2011-01-15