湿法炼锌净化除钴技术探讨

李敬炜 曲巍巍

摘要：湿法炼锌工艺现在已经比较成熟，尤其是在技术水平不断提高的情况下，湿法炼锌的产量在不断的增加。就湿法炼锌工艺进行分析，必须要做好钴的深度脱除，这不仅关系着锌电解系统是否能够正常运转，同时也是降低生产成本的重要条件。本次结合湿法炼锌工艺特点，对净化除钴技术进行了简单分析。

关键词：湿法炼锌；净化除钴；技术要点

湿法炼锌是目前炼锌产业所应用的最主要方法，分为焙烧、浸出、净液、电积以及熔铸共五道工序，为保证较高的产量和质量，除了要做好每道工序的控制以外，还要注意净化除钴的重要性。目前我国湿法炼锌所应用的净化除钴技术主要为锑盐净化法，但是因为需要较多的锌粉作为支持，导致生产成本增加，还需要结合国外成功经验，针对净化除钴技术做进一步的研究。

一、湿法炼锌常用净化除钴技术

1.锌粉置换法

1.1砷盐净化法

一般情况下，选择应用砷盐净化法可以分为两个周期作业：第一阶段主要针对铜与钴等杂质，在80~90℃条件下添加适量的锌粉作用进行去除；第二阶段，便是在低温条件下添加适量的锌粉，清除返溶残镉。通过前后两个周期的处理，可以达到比较理想的杂质去除效果。但是在实际操作中因为第一阶段的工艺操作比较复杂，再加上净化过程中有极大的可能会产生有毒气体，对生产人员的人身安全威胁比较大，以及残渣中的砷还会造成二次污染，因此应用比较少^[1]。

1.2锑盐净化法

锑盐净化法与砷盐净化法原理相似，只是选择锑盐为原材料。在净化处理的第一个阶段，需要在低温条件下添加适量的锌粉，去除铜、镉等杂质；第二阶段则是在高温条件下，添加适量的锌粉与锑盐，去除钴与镍等杂志。在实际操作中，受湿法炼锌工艺条件影响，所需要的锑盐数量不同，可进行灵活调节。相比砷盐净化法，锑盐净化法操作流程更加简单，具有较高的安全性，且不会对环境造成污染，是目前国内应用最为广泛的一种净化去钴的方法。

2.β-萘酚净化除钴法

β-萘酚净化除钴法属于有机试剂除钴法，处理时是将适量的β-萘酚溶液添加到去除铜与镉的溶液内，进行大约10min的搅拌后，继续向内加入废电积液，待溶液温度达到65~75℃时，继续添加酸度为0.5g/L的硫酸，继续搅拌60min，观察发现溶液内有蓬松状红褐色络合物沉淀析出。该种方法比较易操作，反应速度快，并且具有非常高的除钴率，反应后产生的残渣也比较少。但是因为试剂成本较高，对于不同的炼锌企业来讲适用性较低^[2]。

3.黄药净化除钴法

黄药为一种有机试剂，在湿法炼锌净化除钴工艺中比较常见的是黄原酸钾与黄原酸钠，可以达到良好的净化效果。结合实践经验来看，乙基钠黄药净化除钴工艺效果显著，对于含有硫酸铜的溶液，向其中添加适量的乙基钠黄药，会有磺酸钴析出沉淀，达到良好的净化效果。正常情况下，在酸性溶液中黄药反应明显，当反应温度达到50℃条件时，会表现出分解状态，导致黄药的耗量增加，同时除钴效果会降低，因此应合理控制反应温度在45~50℃为宜。另外，黄药价格昂贵，选择此种方法进行净化除钴会导致生产成本增加，以及净化处理过程中还会伴有强烈的恶臭气体产生，为生产人员的身体健康有着一定威胁，因此在实际生产中应用受限。

二、湿法炼锌净化除钴技术研究

1.试验方法

1.1试验条件

原料：两种含钴溶液，生产系统溶液与自配模拟液；高锰合金粉、锑白、硫酸铜等。

设备：电炉、搅拌机、水环真空泵、干燥箱等。

1.2试验原理

选择高锰合金粉作为净化剂，利用置换方法促使钴以金属钴的形式析出，达到净化脱除的效果。相比合金锌粉高锰合金粉的反应活动更高，因此可以达到更高的净化效果。结合以往研究结果，选择高锰合金粉为净化剂，可以更简单的做到钴的深度净化，系统中的钴可以降到0.3m/L以下。另外，在保证除钴效率的同时，高锰合金粉的用量更少，更便于后续的净化回收。

1.3试验流程

准确量取含钴溶液800mL，将其置于到提前准备好的1L烧杯内并进行搅拌，待溶液温度达到90℃后，向溶液中添加适量的锑白与净化剂。持续反应60min后，过滤收集滤液与滤渣，分别取样分析溶液内钴的浓度，对除钴效率进行计算。

2.结果与讨论

2.1高钴液中脱钴效果

通过对贫镉液净化渣浸出处理，可产生高钴液，含钴1g/L左右，含镉2~10g/L。控制反应温度在85~90℃，持续反应60min。根据试验结果可以得知，在增加净化剂用量的同时，高钴液中钴的浓度迅速降低，待添加量达到5g/L时，钴浓度降低为10m/L，镉浓度降低为50mg/L^[3]。并且，高钴液净化渣量与净化剂用量保持在2.5:1的状态。

2.2贫镉液中脱钴效果

随着净化机添加量的增多，贫镉液内钴与镉浓度逐渐降低，但是效果并不理想，考虑是镉浓度过低原因。在净化剂除钴过程中镉可起到活化剂的作用，浓度过低便会影响反应效率，而浓度过高则会增加净化剂的用量。结合试验结果可知，200mg/L的含钴液，镉浓度以400~800mg/L为最佳，同时净化剂用量在1.5~2g/L，脱钴效果可以达到30mg/L以下。

结束语：

湿法炼锌净化除钴是提高生产效率与质量的必要研究课题，对于目前所应用的除钴方法，以锑盐净化法的适用性最强，为了进一步提高除钴效率以及降低成本，还应在现有基础上做更深层次的研究。选择高锰合金粉作为净化剂可以达到良好的除钴效果，同时通过对反应条件的灵活控制，还可以减少净化剂用量，以及实现锌的有效回收。

参考文献：

[1] 刘建平.刍议湿法炼锌净化除钴技术[J].世界有色金属,2020(11):1-2.

[2] 杨腾蛟,张文科,张向阳,孔金焕.湿法炼锌净化除钴新技术的研究[J].中国有色冶金,2018,47(03):25-28.

[3] 刘永帅,张旭.湿法炼锌净化除钴工艺现状及发展趋势[J].矿冶,2012,21(03):65-69.