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从锌电解阳极泥中回收锌锰并富集铅银的试验研究

文档作者：周冲冲，牛勤学，白宇峰，寇文利，尚涛涛，周保民文档来源：陕西锌业有限公司		点击数：	更新时间： 2024年08月08日
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2017年8月第4期周冲冲等：从锌电解阳极泥中回收锌锰并富集铅银的试验研究·69·
从锌电解阳极泥中回收锌锰并富集铅银的试验研究
周冲冲，牛勤学，白宇峰，寇文利，尚涛涛，周保民
(陕西锌业有限公司，陕西商洛726007)
[摘要] 试验研究了一种从锌电解阳极泥中回收锰并富集铅银的新工艺，该工艺处理成本低，可脱
除50％的钙镁；锰锌有价金属可高效回收，回收率大于95％，且锰以符合标准的碳酸锰产品回收；铅银
可富集4倍以上，利于后续工序的处理。
[关键词] 锌电解阳极泥；合成碳酸锰；铅银富集；除钙镁
[中图分类号]TF813；X756 [文献标志码] B [文章编号] 1672—6103(2017)04—0069—04
U 日IJ吾
湿法炼锌企业处理锌电解阳极泥的传统方法是
将阳极泥球磨后返回浸出系统，用阳极泥中的MnO：
氧化酸浸液中的二价铁，再通过中浸将铁除去，同时
给系统补充Mn“。随着锌精矿日益紧缺，锌精矿成
分越来越复杂，阳极泥球磨回用后，系统中钙镁结晶
日益加剧，很多湿法炼锌企业为了降低系统中钙镁
杂质，将阳极泥堆存外售或送回转窑处理，使大量的
锌锰损失，很不经济。
针对湿法炼锌电解阳极泥难以回用问题，经过
试验研究，探索出锌电解阳极泥脱除钙镁、回收锌
锰、富集铅银工艺，为湿法炼锌企业有效回收利用锌
电解阳极泥开辟了新的途径。
1 试验部分
1．1 试验原理及工艺流程
在硫酸体系并有还原剂的情况下，锌阳极泥中
的二氧化锰还原为二价锰，并浸出转入到溶液中，锌
阳极泥中的铅银得到富集‘1。。根据金属离子不同
化合物其溶度积不同，通过调节pH值和加入沉降
[作者简介]周冲冲(1987一)，男，陕西商洛人，本科学历，助理工程
师，从事有色金属冶炼工作。
[收稿日期]2017—03—14[修订日期]2017—04—28
剂，以除去溶液中的钙镁等杂质。2 o。除杂后的净化
液送锌冶炼系统补充Mn“，或加人工业碳铵，通过
复分解反应，生成难溶的碳酸锰沉淀，烘干后形成碳
酸锰产品。主要反应为：
MnO，+s2一+4H+一Mn2++s l+2H，0 (1)
Mn02+so； +2H+一Mns04+H20 (2)
3CaS04+2Na3P04一Ca3(P04)2 0+3Na2S04
(3)
3Mg(OH)2+2Na3P04一M93(P04)2 J，+6NaOH
(4)
MnS04+2NH4HC03一MnC03 l+(NH4)2s04
+CO，T+H，0 (5)
工艺流程见图1。
1．2原料组成
试验原料由某公司阳极泥取样后的残余样品混
合而成，主要成分见表1。
1．3试验方法
(1)水洗。阳极泥与水按液固比4：1加入，3．6
L水中加入900 g阳极泥，常温搅拌1 h后抽滤，滤
饼即为水洗渣。水洗的目的是洗去阳极泥中锌等可
溶性杂质并回收洗液，主要是金属硫酸盐。
(2)两段逆流还原浸出。水洗渣与水按液固比
(重量比)5：1配罐，首罐采用4 L水(循环后为二段
还原浸出液补水至4 L)中搅拌加入一定量浓硫酸，
万方数据
．70． 中国有色冶金B研究开发篇·试验研究
阳极泥
滤渣
些坠
图1工艺流程图
回收锌)
送污水站
表1 阳极泥的主要成分％ 该操作的目的是使溶液中的钙镁等杂质有效沉
加水洗渣800 g左右，并加入一定量还原剂硫化钠
(或亚硫酸钠)，过程温度控制在80～85℃，搅拌4 h
后过滤，终点酸度控制在15 g／L左右，同时做两组。
二段还原浸出为4 L水中搅拌加入一定量浓硫
酸，加入两组一段还原浸出渣，加入一定量硫化钠
(或亚硫酸钠)，搅拌加入一定量浓硫酸，过程温度
控制在80～85℃，搅拌4 h后过滤，终酸控制在30
g／L左右。
还原浸出的目的是将阳极泥中的二氧化锰尽可
能地还原成二价锰离子，使锰转入到溶液中。
(3)净化。还原浸出液加氨水调pH至3．5～
4．0，加入理论量6～15倍的磷酸三钠或草酸钠，在
常温下搅拌1 h后过滤，滤前加入2 mL／L的3。絮
凝剂。
淀除去，为制取碳酸锰产品提供合格的溶液。
(4)合成。净化后液加一定量的碳酸氢铵，常
温搅拌1 h后过滤，滤渣用2 L水进行水洗。
该过程将溶液中锰离子合成为碳酸锰，水洗操
作是为了洗去过量的碳酸氢铵，以提高碳酸锰的
品位。
2结果与讨论
2．1 水洗
按液固比4：1向锌电解阳极泥中加入水，反应1
h后抽滤，水洗液中锰含量小于0．3 g／L，95％的锌
都进入水洗液中，同时洗去了约20％的钙及40％的
镁等杂质。该条件下可水洗除去阳极泥中绝大部分
的锌及部分钙镁杂质。
2．2两段还原浸出
在液固比5：1、浸出温度80～85℃、一浸终酸
15 g／L、二浸终酸30 g／L的条件下，分别采用亚硫酸
万方数据
2017年8月第4期周冲冲等：从锌电解阳极泥中回收锌锰并富集铅银的试验研究·71·
钠和硫化钠作为还原剂进行试验，各还原剂加入量
对锰浸出率的影响见表2。
表2还原剂加入量对锰浸出率的影响
硫化钠
54．64 7．84 2．88 96．5
58．22 8 27 O．32 99．7
61．27 6．03 0．29 99．8
62．82 5 36 O．20 99．9
由表2可见，用亚硫酸钠作还原剂浸出阳极泥
水洗后渣，亚硫酸钠用量为理论量两倍时，二段浸出
渣含锰仍在6．64％，锰浸出率仅为93．2％，且还原
浸出后液有大量硫酸钠结晶；用硫化钠作还原剂浸
出阳极泥水洗后渣，采用1．2倍理论量的加入量时，
二次渣含锰已降至0．32％，锰浸出率高达99．7％。
故还原浸出过程采用硫化钠做还原剂，加入量选择
1．2倍理论量最适宜。
2．3 净化
先用草酸钠进行净化试验，结果草酸钠对钙、镁
等杂质的脱除几乎无效果。又采用磷酸三钠进行试
验，还原浸出液加氨水调pH至3．5～4．0，加入一定
量磷酸三钠在常温下搅拌1 h后过滤，滤前加入2
mL／L 3 8剂。磷酸三钠除钙镁等杂质的效果见表3。
表3磷酸三钠除钙镁的效果
由表3可见，净化过程中，随着磷酸三钠试剂加
入量的增大，钙锰的脱除率逐渐升高，但渣带走的锰
增多，锰损耗率也逐渐变大。因此磷酸三钠加入量
采用9倍理论量，该条件下锰损耗率为2．2％，净化
后液体含钙由0．54 g／L降至0．27 g／L，含镁由
0．044 g／L降至0．019 g／L，钙脱除率达50％，镁脱除
率达56．8％。
2．4 合成
净化后液加1倍理论量的碳酸氢铵，常温搅拌
1 h后过滤，滤渣用2 L蒸馏水洗涤。合成渣组成见
表4。
表4合成渣成分％
由表4可见，净化后液经用碳酸氢铵合成后，合
成渣主品位锰为42．18％，氯为0．015％，符合碳酸
锰产品标准要求。合成后液含锰0．46 g／L，锰直收
率为99．18％。
另外，净化后溶液较清亮，合成渣颜色较好，呈
白色或淡粉色。进行的还原浸出液直接合成小型试
验，合成渣含锰41．2％，主品位锰未达标准，且合成
渣颜色呈暗黄色。
2．5成本估算
该方法辅材单位成本分析见表5。
表5生产1 t碳酸锰的辅材成本
由表5可见，每产出1 t碳酸锰所需辅材的成本
万方数据
．72． 中国：6-色冶金B研究开发篇·试验研究
约为2 686元，经济性较好。另外，还原浸出后铅银
富集率较高，铅银回收率将大幅度提高，该工艺的经
济性进一步提高。
3 结论
(1)采用全湿法工艺流程对锌阳极泥进行综
合回收，经过水洗、两段还原浸出、净化除钙镁、碳
酸氢铵合成等，可制得合格的碳酸锰产品；渣率
低，渣含铅、银分别为32．89％、2 930．68 g／t，较原
料分别富集了6倍、4倍，有利于铅银金属的进一
步回收。
(2)还原浸出过程采用硫化钠作还原剂，加入
量为1．2倍理论量，二段浸出后锰浸出率高达
99．7％．
(3)用磷酸三钠作净化剂对浸出液进行净化，
能脱除50％的钙和56．8％的镁，钙镁脱除率虽不是
很高，但能够合成符合标准且品相较好的碳酸锰
产品。
(4)该工艺成本低，且浸出渣铅银富集4倍以
上，后续铅银回收处理成本大幅下降，经济性高。
(5)硫化钠作还原剂，还原浸出过程有少量硫
化氢气体产生；用磷酸三钠作为净化剂，锰有2．2％
的损耗。
[参考文献]
[1] 徐军．从锌阳极泥中综合回收锌锰并富集铅银的研究[J]．湖
南有色金属，2003，(2)：23—26．
[2]《铅锌冶金学》编委会．铅锌冶金学[M]．北京：科学出版社，
2003．183—185
Experimental study on recovery of manganese from zinc
anode slime and enrichment of lead and silver
ZHOU Chong—chong，NIU Qin—xue，BAI Yu—feng，KOU Wen—li，SHANG Tao·tao，ZHOU Bao—min
Abstract：The paper studies a new process to recover manganese and enrich lead and silver from anode slime of
zinc electrolysis，which features lower treatment cost and removing 50％calcium and magnesium．Valuable metals
such as manganese and zinc can be effectively recovered with min．recovery of 95％．Manganese is recovered in
form of manganese carbonate product in compliance with standards．Four times or even more of lead and silver can
be enriched，which is beneficiary for follow—up treatment．
Key words：zinc electrolysis anode slime；synthetic manganese carbonate；lead and silver enrichment；calcium
and magnesium removal
，驴移护舻、驴、驴，护，护、驴抄、驴、驴、驴，驴、驴、护、驴、护、驴、驴、西》、驴、驴、护、驴，护，护，驴，痧，驴护，护，驴舻驴，驴，驴，驴、驴、驴，驴，驴，驴移、驴舻、驴、护驴
(上接第54页)
Model experiment and numerical simulation of anode
roasting furnace for aluminum electrolysis
KANG Zhi·qiang，DONG Jian—nan，YANG Guang-hua，CHEN Wen—zhong
Abstract：To reduce the cost and difficulty of the anode roasting furnace test，experimental platform of roasting fur．
nace model was built．And temperature rise curve of anode and flue in the furnaee model were achieved through ex．
periment．As is shown in the result，the temperature of flue is distributed from high to low along the furnace body，
and at the same time the temperature rising speed rises at first and then drops．And CFD numerical simulation was
used to simulate the temperature field inside the furnace，and the temperature rise curves of four monitoring points
were obtained．The results of model experiment and numerical simulation were compared．which showed the result
of numerical simulation is basically in accordance with the exact process of temperature rising．Therefore，the algo—
rithm model can be applied in practice．
Key words：anode roasting furnace；model experiment；numerical simulation；temperature rise curve

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