专家谈：湿法炼锌电解液除镁关键技术研发及产业化应用【SMM铅锌峰会】

在SMM主办的2024 SMM第十九届铅锌大会暨铅锌技术创新论坛——铅锌技术论坛上，昆明理工大学教授李兴彬介绍了“湿法炼锌电解液除镁关键技术研发及产业化应用”的相关话题。

镁的危害及高复杂锌精矿利用现状

湿法炼锌镁的危害

湿法炼锌过程中，镁没有合适的开路途径，不断循环富集对液固分离、净化、电积等工序都带来很大的危害，国内外锌冶炼厂不同程度的受到了镁离子危害和镁渣处置的困扰。

电积：槽电压升高，电耗增大。导致局部电阻过大，短路现象增加促进阴极析氢反应的进行，导致电流效率降低；

液固分离：增加溶液粘度和密度，矿浆液固分离和过滤困难；

净化：高浓度镁盐降低锌粉的反应活性，增加锌粉消耗；

溶液输送：在管道、溜槽、容器壁形成致密的结晶，堵塞管道、损坏设备。

镁离子降低新液中锌离子浓度，增大湿法炼锌系统溶液循环量、增大能耗

受总硫酸盐浓度控制，镁离子浓度升高，新液中锌离子浓度降低。例如Mg离子浓度由15g/L升高至26~28g/L，新液中锌离子浓度由150g/L降低至120g/L，吨锌溶液循环量由10m3/t-Zn升高至13~14m3/t-Zn，溶液循环量增大40%，能耗同比增大。

已有的研究结果表明溶液中Mg2+由5.2g/L增加到40.2g/L，48小时锌电积电效由91.83%下降到80.26%；槽电压由3.24V上升到3.61V；直流电单耗由2893Kw·h/t片增加到3688Kw·h/t片。

镁离子的富集：增加溶液粘度、密度，管道堵塞，降低电流效率、增加电耗

高镁复杂锌精矿的处理是湿法炼锌行业面临的共性难题

高镁复杂硫化锌矿储量大，广泛分布于云南、贵州、四川、新疆等地的大型、超大型铅锌矿，金属锌储量超过1800万吨，占我国锌资源储量的60%以上，冶炼难度大。锌精矿中的镁主要以白云石和硅酸盐矿物存在，以连生、包裹和细脉浸染等形式为主，浮选难以分离。锌精矿精焙烧、浸出以硫酸镁形式进入湿法炼锌溶液。

湿法炼锌除镁国内外技术现状

硫化锌精矿酸洗除镁

在锌精矿焙烧前，采用稀酸对锌精矿进行浸出预处理，使精矿中镁以MgSO4形态进入溶液，进行过滤分离。用于处理含Mg过高的硫化锌精矿。

国外有些湿法炼锌厂，当硫化锌精矿含镁高于0.6%时，采用稀硫酸洗涤除去镁。但该方法带来有价金属的损耗，特别是锌精矿中含有ZnO、ZnCO3时，这一部分锌在酸洗时也将进入酸洗液中，增加回收工序，造成回收困难。

石灰中和除镁

当溶液中镁累积到一定程度后再抽取部分废电解液进行开路排镁。采用石灰乳、氨等试剂中和废电解液，沉淀出氢氧化锌，实现锌镁分离。

简单易行，但是运行成本高，生产的石膏渣量大，外销困难，堆存会带来很大的环保压力，产出的大量的石膏渣处理是带来的新难题，难以达到新环保法的要求。同时在成锌和硫酸的大量损失。

国内外除镁技术存在问题

冷冻结晶除镁新技术及产业化应用

昆明理工大学研发的湿法炼锌溶液物理法除镁专利技术及产业化应用

结晶除镁过程不添加化学试剂，清洁高效，经济效益明显。镁可以资源化利用或无害化处置，可与现有湿法炼锌工艺完全衔接。

关键技术及设备集成

研发了湿法炼锌电解液低温结晶除镁关键设备(约100m³/d)，实现核心工艺参数和除镁目的，并相互验证。

工业化应用结晶母液及产物指标分析

结晶母液中杂质含量低，可返回湿法炼锌系统；结晶产物为锌镁硫酸盐混合物，通过火法处理实现锌镁的分离回收。

工业化应用能耗指标分析

成本结构分析：

综合经济效益=（吨锌除镁后电解工序节约成本+吨锌除镁后节约的动力成本-吨锌除镁成本）×电锌产量=（87.38元/吨锌+42.75元/吨锌-75.81元/吨锌）×10.1万吨/年=550.22万元/年

结晶除镁工艺应用后，电解工序节约成本883.20万元/年，动力电耗节约成本431.99万元/年，扣除除镁成本764.97万元/年，综合经济效益为550.22万元/年。

结晶产物处置及镁资源化利用

结晶产物处置及镁资源化利用

镁资源化利用

镁分离产物可用于制备高纯氧化镁、氢氧化镁、碱式碳酸镁等精细镁盐化工产品，碳酸镁晶须应用于汽车、冶金、涂料、国防、航空航天等领域。

总结与展望

高镁锌精矿的清洁利用是湿法炼锌生产过程面临的共性难题。

电解液选择性结晶除镁技术是高镁复杂锌精矿湿法炼锌除镁和实现镁资源化利用经济可行的技术路径。

电解液物理法结晶除镁及结晶产物处置工艺流程：电解液经过结晶母液预冷、冷冻结晶、离心分离得到硫酸镁结晶产物。再将结晶产物利用湿法炼锌工厂现有锌浸出渣还原挥发系统进行处置，分别获得水淬渣、氧化锌烟尘和硫酸3种产品，实现湿法炼锌过程中锌、镁和硫的分离和资源化利用。

结晶除镁过程不添加化学试剂，清洁高效，设备投入较小，经济效益明显。镁可以资源化利用或无害化处置，可与现有湿法炼锌工艺衔接。

来源：SMM