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濕法煉鋅高壓氧浸液中氯化亞銅沉淀法脫氯試驗研究

文檔作者：魏曉玲１湯學智２文檔來源：１．甘肅白銀礦冶職業技術學院２．甘肅華鷺鋁業有限公司		點擊數：	更新時間： 2025年05月27日
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上一篇：提高P﹢LC控制系統供電可靠性的研究與應用

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第３９ 卷第３ 期
２０１７ 年６ 月
甘　肅　冶　金
ＧＡＮＳＵ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．３
Ｊｕｎ．，２０１７
文章編號：１６７２-４４６１（２０１７）０３-０００９-０３
濕法煉鋅高壓氧浸液中氯化亞銅沉淀法脫氯試驗研究
魏曉玲１， 湯學智２
（１．甘肅白銀礦冶職業技術學院， 甘肅　白銀　７３０９００；２．甘肅華鷺鋁業有限公司，甘肅　白銀　７３０９００）
摘　要：采用鋅粉置換獲得的銅粉從濕法煉鋅高壓氧浸液置換脫氯，對影響脫氯效果的各因素進行了研究。結果
表明，高壓氧浸液除鐵后再采用氯化亞銅沉淀法脫氯效果更好，脫氯最佳工藝條件為：溶液初始酸度為４ ｇ／Ｌ，初始
銅離子濃度２．５ ｇ／Ｌ，鋅粉加入量１．３ ｇ／Ｌ，反應溫度６０ ℃，反應時間１２０ ｍｉｎ。脫氯后溶液中氯離子濃度可以由
０．４８ ｇ／Ｌ降到０．２ ｇ／Ｌ 以下。
關鍵詞：氯化亞銅沉淀法； 脫氯； 濕法煉鋅
中圖分類號：ＴＦ８１３ 　　　　　　文獻標識碼：Ａ
Study on Chloride Removing from High Pressure Leachate from Zinc
Hydro-metallurgical Process by Cupous Chloride Precipitation
ＷＥＩ Ｘｉａｏ-ｌｉｎｇ１，ＴＡＮＧ Ｘｕｅ-ｚｈｉ２
（１．Ｂａｉｙｉｎ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｓｔｉｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ＆Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｂａｉｙｉｎ ７３０９００，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｇａｎｓｕ Ｈｕａｌｕ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｃｏ．Ｌｔｄ．， Ｂａｉｙｉｎ ７３０９００，Ｃｈｉｎａ）
Absract：Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｒｅｍｏｖｉｎｇ ｆｒｏｍ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｌｅａｃｈａｔｅ ｆｒｏｍ ｚｉｎｃ Ｈｙｄｒｏ -ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｂｙ ｃｕｐｒｏｕｓ
ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｉｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ
ｄｅｉｒｏｎｉｎｇ ｉｓ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ ｔｏ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｒｅｍｏｖａｌ ｂｙ ｃｕｐｒｏｕｓ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ ｒｅｍｏｖｉｎｇ
ｃｈｌｏｒｉｄｅ ａｒｅ： ｉｎｉｔｉａｌ ａｃｉｄｉｔｙ ｏｆ ｓｏｌｕｔｉｏｎ， ４ ｇ／Ｌ； ｉｎｉｔｉａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ， ２．５ ｇ／Ｌ； ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｚｉｎｃ ｐｏｗｄｅｒ， １．３ ｇ／Ｌ；
ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ６０ ℃； ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ， １２０ ｍｉｎ．Ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｄｅｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｆｒｏｍ
０．４８ ｇ／Ｌ ｔｏ ａｂｏｕｔ ０．２ ｇ／Ｌ．
Key Words：ｃｕｐｒｏｕｓ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ； ｄｅｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎ； ｚｉｎｃ ｈｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ
1　引言
鋅冶煉工藝中的高壓氧浸，與傳統的工藝比較
有較大的優點：有價金屬回收率高，硫利用靈活，元
素硫便于儲存與運輸，工藝流程簡單，節省基建投
資，減少占地面積，可減少投資，渣率少，且９０％以
上的鉛銀富集其中。但高壓氧浸時原料中的氯氟離
子全部進入浸出液中，浸出液在電解系統中不斷循
環，氯離子將會不斷的升高，如果不將其脫除，陽極
板會腐蝕嚴重，電鋅質量下降，甚至導致生產無法進
行。
目前鋅系統溶液氯離子的開路主要采用溶液濃
縮結晶生產硫酸鋅、萃（淋）取脫氯以及氯化亞銅脫
氯工藝。溶液濃縮結晶生產硫酸鋅在成本上不合
適，并且市場影響很大，市場接納有限，經常出現低
價滯銷情況；萃（淋）取脫氯，在反（淋）萃要大量的
含酸溶液，廢水量大，環保上制約；而氯化亞銅脫氯
常用濕法煉鋅過程中鋅粉置換除銅鎘得到的銅鎘渣
經過回收鋅、鎘等處理得到的海綿銅渣作為除氯劑，
除氯效果良好，成本低，但除氯銅渣中氯的脫除與排
放以及銅渣循環使用仍存在很多問題。
2　實驗方法
2．1　實驗原料和主要試劑
實驗用濕法煉鋅系統中的氧壓浸出液及其除鐵
后液由某氧壓電鋅廠提供，主要成分見表１。氧壓
浸出液的除鐵后液ｐＨ 值為３．７４。
表１　實驗用氧壓浸出液各組分濃度／ｇ／Ｌ
元素Ｚｎ Ｃｌ Ｃｕ Ｆｅ
含量 １１９．４ ０．４８ ０．０３０ ９．０３ 萬方數據
　　主要試劑：分析純硫酸銅（ＣｕＳＯ４ · ５Ｈ２ Ｏ）；分
析純硫酸；分析純氧化鋅粉；韶關冶煉廠產出的鋅
粉。2．2　實驗方法
取一定體積的實驗溶液，加入一定量的硫酸銅
和鋅粉，控制溶液ｐＨ 值及反應溫度攪拌一定的時
間，反應結束后，真空過濾分離，分析獲得的濾液中
氯離子含量。
3　實驗原理分析
氯化亞銅法脫氯實質是向溶液中添加一價銅離
子，使氯與一價銅離子生成不溶的氯化亞銅，經液固
分離達到脫除溶液中氯離子的目的。
Ｃｕ＋在溶液中不穩定，易發生歧化反應：
２Ｃｕ＋＝Ｃｕ ＋Ｃｕ ２＋ ⑴
　　Ｋ２９８ ＝１．７×１０６
Ｃｕ＋只在形成配離子（如ＣｕＣｌ－２ 等）或不溶化合
物（如ＣｕＣｌ（ｓ）等）時才穩定。而形成ＣｕＣｌ（ｓ）的重
要條件是體系中需有還原性金屬銅及Ｃｌ－存在：
Ｃｕ２＋＋Ｃｕ ＋２Ｃｌ－＝ＣｕＣｌ（ｓ） ⑵
　　Ｋ２９８ ＝５．８５×１０６
ＣｕＣｌ（ｓ）的形成除與溫度、壓力有關外，還與溶
液的電極電位、ｐＨ 及Ｃｌ-、Ｃｕ２＋、Ｃｕ＋等離子濃度有
關。在標準狀態下，當ａ（Ｃｌ-）＝１ ｍｏｌ／Ｌ，ａ（Ｃｕ２＋） ＝１
ｍｏｌ／Ｌ 時，ＣｕＣｌ（ｓ）穩定區域的電極電位是０．１３７～
０．５３７ Ｖ，ｐＨ 為０～５．６５。隨Ｃｕ２＋、Ｃｌ-濃度的增加，穩
定區域在一定范圍內有所擴大。堿性介質中，
ＣｕＣｌ（ｓ）不可能形成。
硫酸銅與鋅粉反應新生成的銅活性遠大于海綿
銅渣中的銅，可以促進銅的歧化反應。
4　實驗結果與討論
4．1　鐵對氯化亞銅沉淀法脫氯效果的影響
分別以氧壓浸出液及其除鐵后液為原料液進行
了氯化亞銅沉淀法脫氯研究。分別取１ ０００ ｍＬ 氧
壓浸出液和除鐵后液，加入３ ｇ 鋅粉，在４５ ℃下攪
拌反應一定時間后過濾，分析濾液成分。結果如
表２。
表２　氧壓浸出液氯化亞銅沉淀法脫氯后濾液分析結果
反應時間
／ｍｉｎ
氧壓浸出液脫氯濾液成分／ｇ／Ｌ 除鐵后液脫氯濾液成分／ｇ／Ｌ
Ｚｎ Ｃｕ Ｃ ｌ Ｚｎ Ｃｕ Ｃ ｌ
６０ １２９．５ １．１９ ０．３６ １４７．０ １．６３ ０．２０ １２０ １２９．３ １．４７ ０．４８ １４８．３ １．５８ ０．１８ １８０ １２４．６ １．４１ ０．４８ １４８．１ １．５３ ０．１７ 　　由表２ 可以看出，溶液中Ｆｅ 的存在對脫氯不
利，可能是因為鐵為變價元素，Ｆｅ２＋和Ｆｅ３＋發生轉
化，氯化亞銅會被氧化溶于溶液中。
考慮實際生產，氧壓浸出液的脫氯在除鐵后進
行。實驗用除鐵后液化學成分見表３。
表３　實驗用除鐵后液化學成分／ｇ／Ｌ
元素Ｚｎ Ｃｌ Ｃｕ Ｆｅ
含量 １４５．６ ０．４８ ０．０３０ ０．０３４ 4．2　反應時間對氯化亞銅沉淀法脫氯效果的影響
取１ ５００ ｍＬ 除鐵后液，加入鋅粉２ ｇ， Ｈ２ ＳＯ４ ２
ｍＬ，升溫到６０ ℃，攪拌反應一定時間后過濾，分析
濾液成分（表４）。
表４　不同反應時間脫氯后濾液分析結果
反應時間／ｍｉｎ 脫氯濾液成分／ｇ／Ｌ
Ｚｎ Ｃｕ Ｃ ｌ
６０ １４１．３ ０．９４ ０．２４ １２０ １３９．６ １．０９ ０．２５ １８０ １３９．６ １．４２ ０．２４ ３００ １３０．５ １．５４ ０．２７ ３６０ １２８．４ １．８４ ０．２９ 　　由表４ 可見，在反應時間超過６０ ｍｉｎ 時，Ｃｌ 離
子含量可以降到０．３ ｇ／Ｌ 以下，反應１８０～２４０ ｍｉｎ
時，Ｃｌ 離子含量降至最低０．２１ ｇ／Ｌ，隨著時間的繼續
增加，Ｃｌ 離子含量有所上升，其原因是氯化亞銅出
現了反溶，因此時間延長反而不利于沉淀脫氯。綜
合考慮實驗條件及結果，后續實驗反應時間確定為
１２０ ｍｉｎ。4．3　銅離子濃度對氯化亞銅沉淀法脫氯效果的影
響
取１ ５００ ｍｌ 除鐵后液，以硫酸銅調整銅離子初
始濃度，加入鋅粉２ ｇ 及Ｈ２ＳＯ４ ２ ｍｌ，升溫到６０ ℃攪
拌反應１２０ ｍｉｎ 后過濾，分析濾液成分（表５）。
表５　不同銅離子初始濃度脫氯后濾液分析結果
銅離子初始濃度
／ｇ／Ｌ
脫氯濾液成分／ｇ／Ｌ
Ｚｎ Ｃｕ Ｃｌ
１．４８ １４６．０ ０．６２ ０．４３ １．６１ １４９．１ ０．７１ ０．３４ ２．３８ １３９．６ １．０９ ０．２５ ２．５０ １４２．５ １．６６ ０．１７ ２．９２ １４８．５ １．８２ ０．１７ 　　由表５ 可見，隨著銅離子初始濃度的增大，溶液
中銅離子總濃度增大，濾液中氯離子含量減小，除氯
效果更好。根據實驗結果，后續實驗的銅離子初始
濃度控制在２．５ ｇ／Ｌ。
１０ 　　　　　　　　　甘　肅　冶　金　　　　　　　　　　　　　　　　第３９ 卷
萬方數據
4．4　初始酸度對氯化亞銅沉淀法脫氯效果的影響
取１ ５００ ｍＬ 除鐵后液，以硫酸銅調整銅離子初
始濃度為２．５ ｇ／Ｌ，以硫酸調整溶液初始酸度，加入
鋅粉２ ｇ，升溫到６０ ℃攪拌反應１２０ ｍｉｎ 后過濾，分
析濾液成分（表６）。
表６　不同初始酸度脫氯后濾液分析結果
初始酸度
／ｇ／Ｌ
脫氯濾液成分／ｇ／Ｌ
Ｚｎ Ｃｕ Ｃ ｌ
反應終點酸度
／ｇ／Ｌ
９．１４ １４６．０ １．８２ ０．４３ ７．６７ ５．２６ １４９．１ １．６３ ０．２６ ３．４７ ４．００ １４３．８ １．５８ ０．１７ ２．５５ ３．８２ １３９．６ １．５３ ０．１８ １．５１ 　　由表６ 可知，初始酸度越高，脫氯效果越差，這
是因為在高酸性溶液中，部分鋅粉溶解，與硫酸銅反
應生成的銅減少，導致濾液中氯離子含量增大，脫氯
效果較差。根據實驗結果，后續實驗取初始酸度為
４ ｇ／Ｌ。4．5　初始氯離子濃度對氯化亞銅沉淀法脫氯效果
的影響
取１ ５００ ｍＬ 除鐵后液，以硫酸銅調整銅離子初
始濃度為２．５ ｇ／Ｌ，以硫酸調整溶液初始酸度為
４ ｇ／Ｌ，加入鋅粉２ ｇ，調整初始氯離子濃度，升溫到
６０ ℃攪拌反應１２０ ｍｉｎ 后過濾，分析濾液成分。結
果如表７。
表７　不同初始氯離子濃度脫氯后濾液分析結果
初始氯離子濃度
／ｇ／Ｌ
脫氯濾液成分／ｇ／Ｌ
Ｚｎ Ｃｕ Ｃｌ
１．２１ １４８．０ １．８２ ０．２１ ０．８６ １４９．１ １．６３ ０．１６ ０．４５ １４７．６ １．５３ ０．２３ ０．４８ １４６．１ １．４５ ０．２０ 　　實驗結果表明初始氯離子濃度對脫氯效果影響
較小。實驗用除鐵后液中氯離子含量為０．４８ ｇ／Ｌ，
脫氯后濾液中氯離子含量可降至約０．２ ｇ／Ｌ。4．6　反應溫度對氯化亞銅沉淀法脫氯效果的影響
取１ ５００ ｍＬ 除鐵后液，以硫酸銅調整銅離子初
始濃度為２．５ ｇ／Ｌ，以硫酸調整溶液初始酸度為
４ ｇ／Ｌ，加入鋅粉２ ｇ，調整初始氯離子濃度為０．４８ ｇ／
Ｌ，升溫到一定溫度，攪拌反應１２０ ｍｉｎ 后過濾，分析
濾液成分。結果如表８。
表８　不同反應溫度下脫氯后濾液分析結果
反應溫度
／℃
脫氯濾液成分／ｇ／Ｌ
Ｚｎ Ｃｕ Ｃｌ
４０ １４６．０ １．６６ ０．２１ ５０ １４７．０ １．６３ ０．１６ ６０ １４８．３ １．５８ ０．１８ ７０ １４８．０ １．５３ ０．２３ 　　實驗結果反應表明溫度對脫氯效果影響較小。
生產實際中除鐵后液溫度達到６０ ℃。4．7　擴大試驗
根據上述實驗結果，高壓氧浸液除鐵后溶液采
用氯化亞銅沉淀法脫氯的適宜條件為：溶液初始酸
度為４ ｇ／Ｌ，初始銅離子濃度２．５ ｇ／Ｌ，反應溫度６０
℃，鋅粉加入量１．３ ｇ／Ｌ，反應時間１２０ ｍｉｎ。為了進
一步驗證條件試驗，取５ ０００ ｍＬ 除鐵后液的進行了
擴大驗證試驗。實驗結果見表９。
表９　擴大試驗脫氯后濾液分析結果
反應時間
／ｍｉｎ
脫氯濾液成分／（ｇ／Ｌ）
Ｚｎ Ｃｕ Ｃｌ
反應終點酸度
／ｇ／Ｌ
６０ １６３．２４ １．１０ ０．１９ ２．１０ １２０ １５９．３９ １．１２ ０．１７ ２．１２ 反應 １２０ ｍｉｎ 后放置 ２４ ｈ １６５．３６ １．１５ ０．１９ ２．１５ 　　結果表明，擴大試驗獲得的脫氯后濾液中氯離
子可以降到０．２ ｇ／Ｌ 以下，攪拌反應結束后，放置２４
ｈ，濾液中氯離子含量變化很小，說明氯化亞鐵基本
沒有反溶。
5　結語
⑴在鋅溶液電解鋅工藝中，高壓氧浸液用氯化
亞銅沉淀法脫氯是可行的。研究表明，溶液中的鐵
對脫氯效果影響很大，高壓氧浸液除鐵后再采用氯
化亞銅沉淀法脫氯效果更好。
⑵高壓氧浸液除鐵后溶液采用氯化亞銅沉淀法
脫氯的最佳工藝條件為：溶液初始酸度為４ ｇ／Ｌ，初
始銅離子濃度２．５ ｇ／Ｌ，反應溫度６０ ℃，鋅粉加入量
１．３ ｇ／Ｌ，反應時間１２０ ｍｉｎ。脫氯后濾液中氯離子
可以降到０．２ ｇ／Ｌ 以下。
⑶氯化亞銅沉淀法脫氯工藝在濕法煉鋅主流程
中順暢，沒有新的污染產生，適合現在冶煉要求。
參考文獻：
［１］　徐家振，李　嵐，賀家齊，等．氯化亞銅脫氯影響因素的
研究［Ｊ］．有色金屬（冶煉部分）， １９９８（６）：９-１１．
［２］　李　春，李自強．氯化亞銅沉淀脫氯反應平衡的研究
［Ｊ］．濕法冶金，２００１（３）： ４１-４４．
［３］　楊建軍，牛皓．濕法煉鋅體系銅渣脫氯試驗及產業化
研究［Ｊ］．云南冶金，２０１０（６）：２３-２７．
［４］　俞　娟，楊洪英，李林波．全濕法煉鋅系統中氟氯的影
響及脫除方法［Ｊ］．有色金屬（冶煉部分）， ２０１４（６）：１７-２４．
收稿日期：２０１７-０４-１０
作者簡介：魏曉玲，１９９４ 年畢業于中南大學冶金系。擔任冶金專業
課教學至今。
第３ 期　　　　　　　 　魏曉玲，等：濕法煉鋅高壓氧浸液中氯化亞銅沉淀法脫氯試驗研究　　　 １１

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