一種新型脫氟劑在工業(yè)硫酸鋅溶液中的實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用

邱文庭

（深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司丹霞冶煉廠，廣東 韶關(guān) 512325）

國內(nèi)某廠采用鋅氧壓浸出工藝浸出鋅精礦，由于焙燒車間的酸解液在使用本廠氧化鋅或外購高氟氯物料做中和劑時(shí)含氟多在200mg/l~500mg/l，造成系統(tǒng)流程中氟的不斷積累，對(duì)后續(xù)的電解過程造成影響，對(duì)電極腐蝕。該廠目前采用的是碳酸鈰進(jìn)行除鐵硫酸鋅溶液脫氟，脫除后系統(tǒng)中氟離子含量基本可以滿足鋅電解穩(wěn)定生產(chǎn)的要求，但是脫除效果及成本消耗并不理想。因此，尋找一種既經(jīng)濟(jì)又有效的方法對(duì)含氟高的除鐵硫酸鋅溶液進(jìn)行脫氟處理，對(duì)后端工序鋅電解的生產(chǎn)穩(wěn)定以及經(jīng)濟(jì)效益十分重要。

目前，國內(nèi)外的脫氟方法主要有沉淀法、離子交換法[1]、吸附法[2，3]、膜分離法[4]等。在濕法煉鋅生產(chǎn)過程中需要加入中和劑，中和劑生產(chǎn)原料比較混雜，導(dǎo)致產(chǎn)品中氟含量普遍偏高。所以濕法煉鋅過程中除鐵硫酸鋅溶液的氟含量往往非常高，可達(dá)200mg/l~500mg/l，采用離子交換法、吸附法以及膜分離法在除鐵硫酸鋅溶液中脫去這樣高濃度的氟是不現(xiàn)實(shí)的，只有沉淀法才有可能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

沉淀法是選擇不同的物質(zhì)，與氟形成沉淀物，從而進(jìn)行過濾洗滌分離。從而找到符合工藝要求的脫氟物質(zhì)，以除去除鐵硫酸鋅溶液中絕大部分氟化物，最終將除鐵硫酸鋅溶液中氟離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在最小的范圍內(nèi)，從而達(dá)到脫氟的目的。

綜上所述，本文對(duì)含氟量高的除鐵硫酸鋅溶液先用新型脫氟劑進(jìn)行化學(xué)沉淀使大部分的氟離子形成沉淀物，然后使用NaOH溶液對(duì)沉淀物進(jìn)行洗滌，從而脫氟劑得以再生，洗滌后液使用石灰沉氟，以此達(dá)到經(jīng)濟(jì)、有效地脫氟目的。

1 實(shí)驗(yàn)原料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

（1）除鐵硫酸鋅溶液：從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)取除鐵硫酸鋅溶液作為原料液，其成分分析如表1。

表1 除鐵硫酸鋅溶液的主要化學(xué)成分分析

（2）脫氟劑：國內(nèi)某公司提供的新型脫氟劑，由硅、鋁、鈦、鋯、鉿的氧化物及其水合物組成。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

以除鐵硫酸鋅溶液作為原料液，用NaOH溶液為負(fù)載脫氟劑的再生液，對(duì)國內(nèi)某公司提供的新型脫氟劑的脫氟性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

循環(huán)脫氟實(shí)驗(yàn)過程為，取除鐵硫酸鋅溶液1200mL，攪拌加硫酸調(diào)pH至預(yù)定值備用，調(diào)pH后的料液中含F(xiàn)為229mg/L。第一次取料液100 mL，攪拌加入新型脫氟劑1.0g，室溫(~30℃)攪拌1h，過濾得脫氟后液和脫氟渣，脫氟后液取樣分析F含量，脫氟渣按固液比1:10g/mL加入1mol/L的NaOH溶液中，室溫?cái)嚢?h解吸再生，過濾、洗滌后得再生脫氟劑，所得再生脫氟劑返回繼續(xù)用于除鐵硫酸鋅溶液脫氟。按上述操作，以后每次取料液100 mL，攪拌加入上一循環(huán)得到的再生脫氟劑脫氟、過濾、脫氟渣再生，再生脫氟劑循環(huán)使用10次，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2。

在取得較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，在現(xiàn)有脫氟生產(chǎn)線上進(jìn)行新型脫氟劑工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用結(jié)果

2.1 新型脫氟劑循環(huán)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表2可以看出，新型脫氟劑的脫氟性能很好，脫氟后液氟的平均濃度＜20mg/L，循環(huán)使用后脫氟性能無衰減跡象，且脫氟率平均達(dá)到90%以上。

表2 新型脫氟劑循環(huán)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2 新型脫氟劑循環(huán)工業(yè)應(yīng)用

依據(jù)新型脫氟劑循環(huán)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及工廠提供的氟氯聯(lián)脫工藝流程，制定出以下脫氟工藝操作規(guī)程進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程圖

2.2.1 工藝流程

2.2.2 操作規(guī)程

（1）進(jìn)液：每次往脫氟攪拌槽泵入除鐵硫酸鋅溶液80m3。

（2）調(diào)pH：往脫氟攪拌槽內(nèi)定量加入廢液(鋅電積后液)調(diào)溶液pH至預(yù)定值，并確保溶液pH值的誤差≤±0.2。

（3）脫氟：往調(diào)pH后的溶液中加入新型脫氟劑，新型脫氟劑按10kg/m3的劑量攪拌加入，25-50℃繼續(xù)攪拌1h，過濾。

（4）脫氟過濾：脫氟后的除鐵硫酸鋅溶液泵入四用壓濾機(jī)進(jìn)行液固分離，壓干后脫氟渣轉(zhuǎn)至三用洗滌槽，按固液比1:4~8g/mL加水室溫?cái)嚢柘礈?.5~1h，過濾，重復(fù)洗滌兩次后，所得脫氟渣用于解吸再生，所得脫氟后液和洗水送脫氟后液槽；

（5）解吸再生：洗滌后的脫氟渣按固液比1:4~8g/mL攪拌加入1.5mol/L~2.0mol/L的NaOH溶液（脫氯堿液）中，在三用洗滌槽中室溫?cái)嚢?.0~1.5h，過濾得含堿再生脫氟劑和再生后液，含堿再生脫氟劑返回三用洗滌槽，按固液比1:4~8g/mL加水室溫?cái)嚢柘礈?.5~1h，過濾得再生脫氟劑和堿洗水，所得再生脫氟劑返回脫氟工序循環(huán)使用，再生后液和堿洗水加石灰沉氟；

（6）石灰沉氟：按再生后液中的F轉(zhuǎn)化成CaF2理論量的1.2~1.5倍加入Ca(OH)2或CaO，室溫?cái)嚢?.0~1.5h，過濾得除氟后液和含氟化鈣濾渣，除氟后液返回解吸再生工序循環(huán)使用或送廢水凈化，含氟化鈣濾渣收集用作氟化鈉的生產(chǎn)原料或作含氟物料出售；堿洗水按其中的F轉(zhuǎn)化成CaF2理論量的3~5倍加入Ca(OH)2或CaO除氟，或直接送廢水凈化。

根據(jù)以上工藝流程控制試驗(yàn)，所得試驗(yàn)結(jié)果如表3。

表3 新型脫氟劑循環(huán)試驗(yàn)結(jié)果

從表3可以看出，新型脫氟劑的脫氟性能很好，脫氟后液氟的平均濃度＜30mg/L，循環(huán)使用后脫氟性能衰減緩慢，且脫氟率平均達(dá)到87%以上，可以用于工業(yè)生產(chǎn)。

3 結(jié)論

采用國內(nèi)某公司提供的新型脫氟劑可有效脫除除鐵硫酸鋅溶液中的氟。新型脫氟劑具有脫氟性能強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好、液固分離性能好且能再生等特點(diǎn)，脫氟后液氟的平均濃度＜30mg/L，循環(huán)使用后脫氟性能衰減緩慢，且脫氟率平均達(dá)到87%以上。