广西来宾冶炼厂锌冶炼系统年产电锌3万t,为 传统的湿法工艺流程,即:锌精矿-沸腾焙烧-焙砂 硫酸浸出*浸出液净化—净化液电积—电锌。2002 年3月开始技术改造扩建工程，使得电锌产量达到 了年产6万t,在技术改造过程中，最关键的净化工 艺拟采用三段连续净化取代改造前的两段间断净 化。因此，该工艺在生产中无论在设备上装置上还 是在工艺操作中都引入了许多先进高效和适用的技 术,有利于降低劳动强度、提高产率并实现生产过程 的自动化控制。
1净化过程基本原理
1.1净化方法
净化过程是根据硫酸锌浸出液中不同的杂质及 其含量，大多采用锌粉置换和加特殊试剂化学沉淀 的方法将溶液中杂质除去。工厂根据锌焙砂中性浸 出上清液的特点，选择釆用加锌粉置换的逆歸净化 方法。 1.2置换原理
置换是一种氧化还原反应，置换的热力学过程 可用金属活泼性的大小或电子得失的难易等来定性 描述，中性浸出上清液锌粉置换反应为：
MeSO4 + Zn = Z11SO4 + Me I
新金瓶酶2
置换过程中金属的平衡电位如表1所示。
表1置换过程中金属的平衡电位(298 K) V
电极反应 | E° | E平衡 |
Zn2* +2e=Zn | ■0.763 | -0.752(150 g/L) |
Cd2* +2e=Cd | -0.403 | -0.752(2xl0-7mg/L) |
Cu2+ +2e= Cu | + 0.337 | -0.752(3.18x 10-35 mg/L) |
Co2+ +2e=Co | -0.227 | -0.752(5 x IQ-12 mg/L) |
Ni2+ +2e=Ni | -0.250 | -0.752( 1.5x 10-17 mg/L) |
SbH3 = Sb+3H+ +3e | + 0.510 | + 0.752(pH = 4, Pgb% = 202.65 Pa) |
AsH3 = As+ 3H* +3e | + 0.600 | + 0.752(pH = 4,PA1h3 = 202.65 Pa) |
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置换的动力学过程的反应机理:加入的锌粉作 为微电池的阳极溶入液相,在那里发生水化作用，继 而向溶液深处扩散并参与溶液的对流运动。
2三段连续净化工艺
2.1 一段锌粉置换除铜镉
一段净化过程为锌粉置换除铜和镉，操作温度 在40 ~ 50Y,机械搅拌,反应原理为：
Zn + C11SO4 = Z11SO4 + Cu 寸
Zn + CdSOq = Z11SO4 + Cd 1
由表1可知，在理论上加锌粉置换除Cu、Cd是 可行的。但在实际生产中,一段除Cu、Cd后,置换下 来的Cd会有复溶现象产生，引起复溶的主要原因一 般认为有两个:其一是化学溶解，置换下来的金属与 溶解在溶液中的空气接触,导致了镉的氧化溶解，且 温度越高氧化溶解的速度越快，主要化学反应是：
2Cd + 02 = 2CdO
CdO + H2SO4 = CdSO4 + H20
其二是电化学溶解，溶液中具有比镉电极电位更正 的金属离子（如Cu、Fe）导致镉的电化学溶解，其主 要反应是：
Cd + Cu2+ = Cd2+ + Cu
Cd + 2Fe3+ =Cd2+ +2Fe2+
另外，在生产实践中,有的厂家在除Cu、Cd过程 中,需加入适当的CuS04,这是为了强化锌粉对镉的 置换作用，当溶液中[Cu2+]：[Cd2+] = l：3时，除镉 的效果最佳，经过一段净化除Cu、Cd后，新液的铜镉 含量基本可以达到电解的要求。
2.2二段铺盐高温除碑、锋、钻
除铜镉后的一段净化液含有碑、钟、钻等，需要 进一步处理除杂，即将溶液温度升至80 - 90 加 镣盐（锌粉活化剂Sb2（）3）,机械搅拌,反应原理为：
As + 3H+ +3e = AsH3 f Sb + 3H+ +3e=SbH3 f Zn + Co2+ = Zn2+ + Co I
由表1同样可知，在理论上加锌粉置换除As、Sb 是可行的,但在除Co时，有文献表明，因为Co属于 过渡元素中的铁元素，它在溶液中析出时有超电压 现象发生,而且温度越低，相应的析出超电压越大； 同时，在pH = 5~5.4的中性溶液中，氢在钻上的析 出电位约为山药种植开沟机-0.5-0.6 V,由于I碇I v I砖I,将 使C°2,置换无法进行;当加入锌粉时，置换反应发 生在锌和氢之间，即锌粉进行简单的溶解。因而，要 使置换除钻正常进行，就需要加入特殊的试剂 SbzCh，当加入Sb2O3禅盐时，锌粉将更正的歸离子 置换出来,此时歸与钻之间形成一系列金属化合物， 如CoSb.CoSbz等。由于氢在镑上的超电压较高，从 而抑制了氢离子放电，这些金属化合物与锌粉颗粒 组成微电池，钻将得到电子而析出。
温度和离子浓度对Ezn和Ec•的影响列于表2。 由表膨胀反应2可知，随着温度的升高,IEZnl和IEsI都减 少，且IE/I减少的比例远大于lEz」减少的比例, 使lEznl与lEcJ的差值随温度的升高而增大，有利 于锌粉除C。,所以应该保持高温。另外，随离子浓 度的降低I Ezn I与I Eco I的值都增加,所以当中上清 中的锌离子愈高，而要达到深度净化除钻，这个过程 就会愈难进行。因此，综合溶液的温度、离子浓度和 形成微电池的阴极金属对析出电位的影响，除Co必 须在高温（80 Y以上）和添加锌粉活化剂的反应过 程中,才能使溶液达到深度净化。
表2温度和离子浓度对Ezn和E&的影响
电极 | 离子浓度 /g'L-1 | E/N |
25 r | 50 r | 75 Y |
| 2.9 | -0.769 | -0.750 | -0.730激光点云数据处理 |
Zn /Zn | 1.53 | -0.800 | -0.780 | -0.747 |
| 0.5 | -0.510 | -0.420 | -0.346 |
Co2*/Co | 3.4 x | -0.75 | —0.58 ~ | -0.45 - |
| IO4 | 以上 | -0.52 | -0.40 |
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2.3三段适温除残镉
经过一段和二段净化后,溶液中Cu、Cd、As、Sb、 Co已经基本达到新液的要求,但为了进一步消除镉 对新液质量的影响，第三段可以采取适温加锌粉除 复溶镉，反应原理为：
Zn + CdS（）4 = Z11SO4 + Cd I
3来宾冶炼厂工艺
3.1中上清含貴
来宾冶炼厂中上清含量情况列于表30
表:3中上清含量
金属离子[Zn2+]/g・LT [Cu2t]/mg-L-' [Cd2pigg* ]/mg-L'1 [As3* J/mg-L-' [Sb3t ]/mg-L-' [Co2+l/mg-L'1 [Fe3* ]/mg-L-' |
含量 130 ~ 150 | 500 ~ 600 | 600 -800 | 1.0-1.0 0.4~1.0 1.0-2.5 3.5-15 |
3.2新液要求 | | 表4 | 来宾冶炼厂对新液的要求情况列于表40 新液要求 |
金属离子 [Zn2+]/g・L-】 | [Cu2* ]/mg,L~, | [C/r/mgl-l | [A/*]/mg・L-' [Sb5+]/mg>L^ [Co1+J/mg-f1 [Fe3* ]/mg-L-1 |
含量 130 ~ 150 | 《0.2推力反向器 | W0.8 | W0.08 wO.05 W0.8 ^10 |
3.3工艺流程 工厂工艺流程图如图1所示。 4结束语 1.目前来宾冶炼厂对采用三段连续净化工艺已 经明确，但对各段的工艺控制条件仍有所选择，即在 | 采用低-高-中还是高-中-低的问题，最后经过 反复论证和借鉴国内外成熟厂家的生产经验，决定 釆用低-高-中的三段净化工艺。 2.采用低-高-中的三段净化方法就是逆信盐 净化方法:即第一段是低温，第二段是高温,第三段 是适温。该工艺有如下优点：（1）不需要加铜，在第 |
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