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鎂鹽法脫除氧化鋅煙塵浸出液中的氟

文檔作者：劉國標1 單麗梅2 馬榮峰3 文檔來源： 1．四川南邡有色金屬有限公司 2．四川工程職業(yè)技術學院 3．寧波招寶磁業(yè)有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年10月05日
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上一篇：石油焦加壓堿浸脫硫試驗研究

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第30卷第1期(總第117期)
2011年3月
濕法冶金
Hydrometallurgy of China
V01．30 No．1(Sum．117)
Mar．2011
鎂鹽法脫除氧化鋅煙塵浸出液中的氟
劉國標1，單麗梅2，馬榮峰3
(1．四川南邡有色金屬有限公司，四川德陽618000；
2．四川工程職業(yè)技術學院，四川德陽618000；3．寧波招寶磁業(yè)有限公司，浙江寧波315200)
摘要：氧化鋅煙塵浸出液中氟含量較高，研究了分別采用MgCOa、MgSO．、Mg(OH)：及MgO以MgF2沉淀
法脫除氟，對比了4種含鎂化合物的脫氟效果．考察了以Mg(OH)z為除氟劑配加少量硫酸鋁時，溫度、時間、
酸度、用量對除氟效果的影響。結果表明：添加3 g／l。的Mg(OH)z，配以適量硫酸鋁，控制溫度在50～55℃、
時間2 h以上、pH=5．4條件下，氧化鋅浸出液中氟質(zhì)量濃度從0．736 g／L降至0．443 g／L。
關鍵詞：氧化鋅煙塵；氫氧化鎂；硫酸鋁；氟；去除
中圖分類號：TF803．25 文獻標志碼：A 文章編號：1009—2617(2011)01—0064—04
氟含量較高的氧化鋅煙塵是一種較難處理而
又極有回收價值的含鋅廢料，如果直接用于濕法
煉鋅，脫除煙塵中的氟至關重要。目前，多數(shù)企業(yè)
采取多膛爐揮發(fā)一火法或堿洗一濕法工藝，在鋅
浸出前脫氟，控制鋅浸出液中的F一質(zhì)量濃度[1。4]。
雖然直接從氧化鋅煙塵中脫氟工藝成熟，但生產(chǎn)
實踐中仍然存在一些問題：火法直接脫氟，設備投
資大，能耗高，污染重，運行成本較高，資金回收周
期長；濕法直接脫氟，氧化鋅煙塵成分復雜，洗滌
工藝難于控制，而且渣量較大，含氟廢水排放量
大。為此，對于從氧化鋅煙塵浸出液中除氟的研
究從未間斷，提出了多種方法，如減壓蒸發(fā)揮發(fā)
法‘5。，TBP溶劑萃取法‘6|，離子交換法‘71，
A12(P03F)。沉淀法[8|，K2SiF6沉淀法[9]。也有用
不同的吸附劑除去電解鋅溶液中氟的研究[1¨引。
為了實現(xiàn)節(jié)能減排，結合中小煉鋅企業(yè)的需求，針
對氧化鋅煙塵浸出液中氟含量高的問題進行了大
量研究，本試驗為采用MgF。沉淀法從氧化鋅煙
塵浸出液中除氟。
l 試驗部分
1．1 試驗原理
圖1為Mg—F—H：O體系的E-pH圖‘13。。可
以看出，MgFz穩(wěn)定區(qū)域較大，只有在強酸條件下
才能溶解。25℃下，K。。(MgF2)=7．43×10_11，
MgF：的溶度積較低，所以，可以采用MgFz沉淀
法脫除ZnS0。溶液中的F一。
a=0．1；實線f=60℃I虛線f一25℃
圈1 Mg-F一一HzO體系E-pH圈
1．2 試驗原料
主要試劑：MgC03、MgS0．、Mg(oH)z、MgO
及A12(SO。)。·7H：0均為工業(yè)級。
電解鋅廢液取自某公司電解鋅生產(chǎn)線，主要
組成為：p(Zn2+)一40．6 g／L．ID(H2SO．)一157．1
g／L，ID(F一)一O．207 g／L，ID(C1一)一0．29 g／L。
氧化鋅煙塵及其浸出液的化學組成見表l。
收稿日期：2010—05—04
作者簡介：劉國標(1979一)，男．江西贛州人，碩士．助理工程師，主要研究方向為含鋅廢料的綜合利用。
萬方數(shù)據(jù)
第30卷第1期劉國標．等：鎂鹽法脫除氧化鋅煙塵浸m液中的氟·65·
裹l 氧化鋅煙塵及其浸出液的主要組成
1．3 試驗設備和儀器
JJ一1型強力攪拌器，電爐，自制小型反應罐，
自制小型壓濾機，自制電沉積鋅試驗系統(tǒng)，721型
分光光度計，丹東TD-3000X射線衍射儀。
1．4 F一的測定
取2 mL待測溶液于100 mL容量瓶中，定容
后取2 mL于比色管中，加少量水，再加45 mg／L
的硝酸锫5 mL，0．1 g／L的二甲酚橙5 mL，搖
勻，放置2----3 min后，在570 nm處測定消光值，
采用下式計算F一的質(zhì)量濃度：
』D(F一)=(A空一A榫)×230÷1 000X 100÷4。
1．5 試驗方法
采用自制的浸出和過濾設備，用硫酸浸出氧
化鋅煙塵，獲得約200 L浸出液。每次用燒杯取
2 L浸出液，調(diào)pH值，控制溫度，加除氟試劑，攪
拌，過濾得到除氟后液。
2 結果與討論
2．1 鎂化合物的除氟效果
取4份ZnSO。浸出液，溫度控制在50～55
℃，pH=5．4，分別添加5 g／L的MgC03、
MgSO．、Mg(oH)2、MgO溶液．攪拌2 h后過濾，
測定濾液中F一的質(zhì)量濃度。結果見表2。
裹2 不同鑊化合物的除氟效果
從表2看出：4種鎂化合物在該條件下都沒有
除氟作用。這可能是在中性條件下。r容易與溶液
中的Mn2+及Zn2+形成MnF葉及ZnF斗配離子【l引，使
溶液中F_濃度太低無法形成MgF2沉淀的緣故。
2．2 同時添加硫酸鋁與鎂化合物的除氟效果
取4份ZnS04浸出液，溫度控制在50～55℃，
pH----5．4，分別添加5 g／[。的A12(SO,)。·7H。O溶
液，攪拌10 min，pH值下降至3．5～4．0后，分別
添加5 g／L的MgC03、MgS04、Mg(OH)2、MgO
溶液，攪拌30 min。添加適量堿液調(diào)節(jié)PH值至
5．4，攪拌2 h，測定濾液中F一的質(zhì)量濃度。結果
見表3。可以看出：添加Al：(SO。)。·7H20后，4
種鎂化合物都可以除氟，其中Mg(OH)。和MgO
的除氟效果更明顯。這是因為溶液PH值下降為
3．5----4．0時，其中的F一與Al”形成絡離子，當
pH升高到5．2～5．4時，Al¨水解釋放出F一，造
成局域微區(qū)內(nèi)F一質(zhì)量濃度較高，有助于MgF：沉
淀物的形成。但是溶液中的Mn2+及Zn2+與F一
形成MnF+及ZnF+配離子的能力較強，導致
A13+水解釋放出的F一沒能完全生成MgF：沉淀．
所以溶液中的F一質(zhì)量濃度仍然較高。
衷3 同時添加硫酸鋁與鎂化合物的除氟效果
2．3 同時添加硫酸鋁與Mg(OH)：生成的沉淀
物的XRD表征
為了生成更多的MgF2．在ZnS04浸出液中額
外添加NaF，使ZnSO,浸出液中的F一質(zhì)量濃度達
1．6 g／L。取2份溶液，溫度控制在50～55℃，調(diào)
pH值為5．4，一份直接添加5 g／[。的Mg(OH)。溶
液。攪拌2 h后測定濾液中F一質(zhì)量濃度，結果為
1．593 g／i。；另一份添加5 g／L的A12(S(^)3·7H20
溶液，攪拌10 rain，待pH值下降為3．5～4．0后再
添加5 g／i。的Mg(OH)。溶液。攪拌2 h后測定濾
液中F一質(zhì)量濃度．結果為0．483 g／Ll濾渣用蒸餾
水沖洗，干燥后進行X一射線衍射分析，結果如圖2
所示?？梢钥闯?。MgF2的特征衍射峰非常明顯。
萬方數(shù)據(jù)
．66． 濕法冶金2011年3月
20 30 40 50 60 70 80 90
2 0／(。)
p
0
●
3＼
k
、一
臣
p(Mg(or[)。)／(g·L1)
圖2 同時添加硫酸鋁和Mg[OH)2生成的圖4 MgtOn)：用量對除氟效果的影響
沉淀物的XRD圖
2．4 硫酸鋁用量對除氟效果的影響
取4份ZnSO。浸出液，溫度控制在50～55
℃，調(diào)pH值為5．4，分別添加不同質(zhì)量濃度的
A12(SO。)3·7H20溶液，攪拌10 rain，待pH值下
降為3．5～4．0后分別添加5 g／l。的Mg(oH)2
溶液，攪拌30 rain，用適量堿液調(diào)pH值至5．4，
攪拌2 h后測定濾液中F一的質(zhì)量濃度，結果如圖
3所示?？梢钥闯?，AI。(SO。)。·7Hz()用量對除
氟效果影響不大。
0．50
0．45
0．40
O．35
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
p(Al：(SO．)，·7H20)／(g·L1)
圖3 硫酸鋁用■對除氟效果的影響
2．5 Mg(OH)：用■對除氟效果的影響
取5份ZnSO。浸出液，分別添加5 g／L的
A12(SO．)3·7H20溶液，攪拌10 rain，pH值下降
為3．5～4．0，然后對其中2份分別添加1，2 g／L
的Mg(OH)。溶液，攪拌，溶液pH值上升至5．0
后加適量堿液調(diào)pH至5．4；其他3份，溶液pH
上升至5．4，攪拌2 h后測定濾液中F一質(zhì)量濃度，
結果如圖4所示?？梢钥闯觯弘SMg(OH)：用量
增加，溶液中F一質(zhì)量濃度下降迅速，但降至0．44
g／L左右后，再增大Mg(OH)。用量，F(xiàn)一質(zhì)量濃
度也不再進一步降低。
2．6溫度對除氟效果的影響
取4份ZnS04浸出液，控制溫度，調(diào)pH值為
5．4，分別添加5∥L的AI。(姒)。·7HzO溶液，攪
拌10 min，待溶液pH下降為3．5～4．0后，分別
添加5 g／L的Mg(OH)2溶液，攪拌，pH上升至
5．4后再攪拌2 h，測定F一質(zhì)量濃度，結果如圖5
所示。可以看出，溫度對Mg(OH)：除氟效果影
響不大。
圖5溫度對除氟效果的影響
2．7終點pH值對除氟效果的影響
取4份ZnSO。浸出液，控制溫度在50～55
℃，pH為5．4，分別添加5 g／L的舢2(SQ)3·7H：0
溶液，攪拌10 rain，待pH下降為3．5---4．0后，分
別添加5 g／L的Mg(OH)：溶液。攪拌，pH上升
為5．4后，再加適量電鋅廢液調(diào)節(jié)pH為3．0、4．0、
5．0、5．4，攪拌2 h后測定F一質(zhì)量濃度，結果如圖
6所示?？梢钥闯觯簆H≤5．0時。溶液中F一質(zhì)量
濃度沒有降低；pH升高到5．4，溶液中F一質(zhì)量濃
度降低至0．44 g／L左右。這是因為，pH≤5．0
時，溶液中A13+沒有水解，F(xiàn)一與A13+形成絡合離
子；而當pH升高到5．2～5．4范圍時，A13+水解
釋放出F一，與Mg(OH)：生成MgF2沉淀。
萬方數(shù)據(jù)
第30卷第1期劉國標，等：鎂鹽法脫除氧化鋅煙塵浸出液中的氟· 67 ·
，
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＼
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pH
田6終點pH值對除氟效果的影響
2．8電解沉積鋅試驗
氧化鋅煙塵浸出液經(jīng)過Mg(OH)：與硫酸鋁
除氟和后續(xù)凈化工序后，進入自制電解槽電解沉
積鋅。采用酒石酸銻鉀與水刷板配合法‘引，沉積
的鋅片容易剝離。
3 結論
1)高氟氧化鋅煙塵浸出液除氟，單獨以
MgCO。、MgSOt、Mg(OH)2和MgO為除氟劑，
沒有除氟效果；配以適量的硫酸鋁，則效果較好。
2)對高氟氧化鋅煙塵浸出液，添加3 g／L的
Mg(0H)。溶液，配以適量的硫酸鋁，則溶液中的
氟質(zhì)量濃度可以從0．736 g／L降至0．443 g／L。
參考文獻：
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Removal of F—From Zinc Sulfate Leaching Solution of
Zinc Oxide Dust by MgF2 Precipitation Method
LIU Guo—bia02，SHAN Li—meil，MA Rong—fen93
(1．Sichuan Nanfang Non—ferrous Metals Co．，Lid，Deyang，Sichuan 618000，China‘
2．Sichuan Engineering Technical College，Deyang，Sichuan 618000，China；
3．Ningbo Zhaobao Magnet Co．，Ltd，Ningbo，Zhejiang 315200，China)
Abstract：Removal of fluorinion from zinc sulfate solution leached from zinc oxide dust using MgC03，
MgSO¨Mg(OH)2 and MgO respectively was investigated．The effects of temperature，time，
concentration of sulfuric acid．dosage of additives on defluorination were determined．The experimental
results showed that the content of fluoride could be reduced from 0．736 g／L to 0．443 g／L under the
optimum conditions．
Key words

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