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湿法炼锌高压氧浸液中氯化亚铜沉淀法脱氯试验研究

文档作者：魏晓玲１汤学智２文档来源：１．甘肃白银矿冶职业技术学院２．甘肃华鹭铝业有限公司		点击数：	更新时间： 2025年05月27日
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上一篇：提高P﹢LC控制系统供电可靠性的研究与应用

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第３９ 卷第３ 期
２０１７ 年６ 月
甘　肃　冶　金
ＧＡＮＳＵ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．３
Ｊｕｎ．，２０１７
文章编号：１６７２-４４６１（２０１７）０３-０００９-０３
湿法炼锌高压氧浸液中氯化亚铜沉淀法脱氯试验研究
魏晓玲１， 汤学智２
（１．甘肃白银矿冶职业技术学院， 甘肃　白银　７３０９００；２．甘肃华鹭铝业有限公司，甘肃　白银　７３０９００）
摘　要：采用锌粉置换获得的铜粉从湿法炼锌高压氧浸液置换脱氯，对影响脱氯效果的各因素进行了研究。结果
表明，高压氧浸液除铁后再采用氯化亚铜沉淀法脱氯效果更好，脱氯最佳工艺条件为：溶液初始酸度为４ ｇ／Ｌ，初始
铜离子浓度２．５ ｇ／Ｌ，锌粉加入量１．３ ｇ／Ｌ，反应温度６０ ℃，反应时间１２０ ｍｉｎ。脱氯后溶液中氯离子浓度可以由
０．４８ ｇ／Ｌ降到０．２ ｇ／Ｌ 以下。
关键词：氯化亚铜沉淀法； 脱氯； 湿法炼锌
中图分类号：ＴＦ８１３ 　　　　　　文献标识码：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
锌冶炼工艺中的高压氧浸，与传统的工艺比较
有较大的优点：有价金属回收率高，硫利用灵活，元
素硫便于储存与运输，工艺流程简单，节省基建投
资，减少占地面积，可减少投资，渣率少，且９０％以
上的铅银富集其中。但高压氧浸时原料中的氯氟离
子全部进入浸出液中，浸出液在电解系统中不断循
环，氯离子将会不断的升高，如果不将其脱除，阳极
板会腐蚀严重，电锌质量下降，甚至导致生产无法进
行。
目前锌系统溶液氯离子的开路主要采用溶液浓
缩结晶生产硫酸锌、萃（淋）取脱氯以及氯化亚铜脱
氯工艺。溶液浓缩结晶生产硫酸锌在成本上不合
适，并且市场影响很大，市场接纳有限，经常出现低
价滞销情况；萃（淋）取脱氯，在反（淋）萃要大量的
含酸溶液，废水量大，环保上制约；而氯化亚铜脱氯
常用湿法炼锌过程中锌粉置换除铜镉得到的铜镉渣
经过回收锌、镉等处理得到的海绵铜渣作为除氯剂，
除氯效果良好，成本低，但除氯铜渣中氯的脱除与排
放以及铜渣循环使用仍存在很多问题。
2　实验方法
2．1　实验原料和主要试剂
实验用湿法炼锌系统中的氧压浸出液及其除铁
后液由某氧压电锌厂提供，主要成分见表１。氧压
浸出液的除铁后液ｐＨ 值为３．７４。
表１　实验用氧压浸出液各组分浓度／ｇ／Ｌ
元素Ｚｎ Ｃｌ Ｃｕ Ｆｅ
含量 １１９．４ ０．４８ ０．０３０ ９．０３ 万方数据
　　主要试剂：分析纯硫酸铜（ＣｕＳＯ４ · ５Ｈ２ Ｏ）；分
析纯硫酸；分析纯氧化锌粉；韶关冶炼厂产出的锌
粉。2．2　实验方法
取一定体积的实验溶液，加入一定量的硫酸铜
和锌粉，控制溶液ｐＨ 值及反应温度搅拌一定的时
间，反应结束后，真空过滤分离，分析获得的滤液中
氯离子含量。
3　实验原理分析
氯化亚铜法脱氯实质是向溶液中添加一价铜离
子，使氯与一价铜离子生成不溶的氯化亚铜，经液固
分离达到脱除溶液中氯离子的目的。
Ｃｕ＋在溶液中不稳定，易发生歧化反应：
２Ｃｕ＋＝Ｃｕ ＋Ｃｕ ２＋ ⑴
　　Ｋ２９８ ＝１．７×１０６
Ｃｕ＋只在形成配离子（如ＣｕＣｌ－２ 等）或不溶化合
物（如ＣｕＣｌ（ｓ）等）时才稳定。而形成ＣｕＣｌ（ｓ）的重
要条件是体系中需有还原性金属铜及Ｃｌ－存在：
Ｃｕ２＋＋Ｃｕ ＋２Ｃｌ－＝ＣｕＣｌ（ｓ） ⑵
　　Ｋ２９８ ＝５．８５×１０６
ＣｕＣｌ（ｓ）的形成除与温度、压力有关外，还与溶
液的电极电位、ｐＨ 及Ｃｌ-、Ｃｕ２＋、Ｃｕ＋等离子浓度有
关。在标准状态下，当ａ（Ｃｌ-）＝１ ｍｏｌ／Ｌ，ａ（Ｃｕ２＋） ＝１
ｍｏｌ／Ｌ 时，ＣｕＣｌ（ｓ）稳定区域的电极电位是０．１３７～
０．５３７ Ｖ，ｐＨ 为０～５．６５。随Ｃｕ２＋、Ｃｌ-浓度的增加，稳
定区域在一定范围内有所扩大。碱性介质中，
ＣｕＣｌ（ｓ）不可能形成。
硫酸铜与锌粉反应新生成的铜活性远大于海绵
铜渣中的铜，可以促进铜的歧化反应。
4　实验结果与讨论
4．1　铁对氯化亚铜沉淀法脱氯效果的影响
分别以氧压浸出液及其除铁后液为原料液进行
了氯化亚铜沉淀法脱氯研究。分别取１ ０００ ｍＬ 氧
压浸出液和除铁后液，加入３ ｇ 锌粉，在４５ ℃下搅
拌反应一定时间后过滤，分析滤液成分。结果如
表２。
表２　氧压浸出液氯化亚铜沉淀法脱氯后滤液分析结果
反应时间
／ｍｉｎ
氧压浸出液脱氯滤液成分／ｇ／Ｌ 除铁后液脱氯滤液成分／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 的存在对脱氯不
利，可能是因为铁为变价元素，Ｆｅ２＋和Ｆｅ３＋发生转
化，氯化亚铜会被氧化溶于溶液中。
考虑实际生产，氧压浸出液的脱氯在除铁后进
行。实验用除铁后液化学成分见表３。
表３　实验用除铁后液化学成分／ｇ／Ｌ
元素Ｚｎ Ｃｌ Ｃｕ Ｆｅ
含量 １４５．６ ０．４８ ０．０３０ ０．０３４ 4．2　反应时间对氯化亚铜沉淀法脱氯效果的影响
取１ ５００ ｍＬ 除铁后液，加入锌粉２ ｇ， Ｈ２ ＳＯ４ ２
ｍＬ，升温到６０ ℃，搅拌反应一定时间后过滤，分析
滤液成分（表４）。
表４　不同反应时间脱氯后滤液分析结果
反应时间／ｍｉｎ 脱氯滤液成分／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 可见，在反应时间超过６０ ｍｉｎ 时，Ｃｌ 离
子含量可以降到０．３ ｇ／Ｌ 以下，反应１８０～２４０ ｍｉｎ
时，Ｃｌ 离子含量降至最低０．２１ ｇ／Ｌ，随着时间的继续
增加，Ｃｌ 离子含量有所上升，其原因是氯化亚铜出
现了反溶，因此时间延长反而不利于沉淀脱氯。综
合考虑实验条件及结果，后续实验反应时间确定为
１２０ ｍｉｎ。4．3　铜离子浓度对氯化亚铜沉淀法脱氯效果的影
响
取１ ５００ ｍｌ 除铁后液，以硫酸铜调整铜离子初
始浓度，加入锌粉２ ｇ 及Ｈ２ＳＯ４ ２ ｍｌ，升温到６０ ℃搅
拌反应１２０ ｍｉｎ 后过滤，分析滤液成分（表５）。
表５　不同铜离子初始浓度脱氯后滤液分析结果
铜离子初始浓度
／ｇ／Ｌ
脱氯滤液成分／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 可见，随着铜离子初始浓度的增大，溶液
中铜离子总浓度增大，滤液中氯离子含量减小，除氯
效果更好。根据实验结果，后续实验的铜离子初始
浓度控制在２．５ ｇ／Ｌ。
１０ 　　　　　　　　　甘　肃　冶　金　　　　　　　　　　　　　　　　第３９ 卷
万方数据
4．4　初始酸度对氯化亚铜沉淀法脱氯效果的影响
取１ ５００ ｍＬ 除铁后液，以硫酸铜调整铜离子初
始浓度为２．５ ｇ／Ｌ，以硫酸调整溶液初始酸度，加入
锌粉２ ｇ，升温到６０ ℃搅拌反应１２０ ｍｉｎ 后过滤，分
析滤液成分（表６）。
表６　不同初始酸度脱氯后滤液分析结果
初始酸度
／ｇ／Ｌ
脱氯滤液成分／ｇ／Ｌ
Ｚｎ Ｃｕ Ｃ ｌ
反应终点酸度
／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，脱氯效果越差，这
是因为在高酸性溶液中，部分锌粉溶解，与硫酸铜反
应生成的铜减少，导致滤液中氯离子含量增大，脱氯
效果较差。根据实验结果，后续实验取初始酸度为
４ ｇ／Ｌ。4．5　初始氯离子浓度对氯化亚铜沉淀法脱氯效果
的影响
取１ ５００ ｍＬ 除铁后液，以硫酸铜调整铜离子初
始浓度为２．５ ｇ／Ｌ，以硫酸调整溶液初始酸度为
４ ｇ／Ｌ，加入锌粉２ ｇ，调整初始氯离子浓度，升温到
６０ ℃搅拌反应１２０ ｍｉｎ 后过滤，分析滤液成分。结
果如表７。
表７　不同初始氯离子浓度脱氯后滤液分析结果
初始氯离子浓度
／ｇ／Ｌ
脱氯滤液成分／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 　　实验结果表明初始氯离子浓度对脱氯效果影响
较小。实验用除铁后液中氯离子含量为０．４８ ｇ／Ｌ，
脱氯后滤液中氯离子含量可降至约０．２ ｇ／Ｌ。4．6　反应温度对氯化亚铜沉淀法脱氯效果的影响
取１ ５００ ｍＬ 除铁后液，以硫酸铜调整铜离子初
始浓度为２．５ ｇ／Ｌ，以硫酸调整溶液初始酸度为
４ ｇ／Ｌ，加入锌粉２ ｇ，调整初始氯离子浓度为０．４８ ｇ／
Ｌ，升温到一定温度，搅拌反应１２０ ｍｉｎ 后过滤，分析
滤液成分。结果如表８。
表８　不同反应温度下脱氯后滤液分析结果
反应温度
／℃
脱氯滤液成分／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 　　实验结果反应表明温度对脱氯效果影响较小。
生产实际中除铁后液温度达到６０ ℃。4．7　扩大试验
根据上述实验结果，高压氧浸液除铁后溶液采
用氯化亚铜沉淀法脱氯的适宜条件为：溶液初始酸
度为４ ｇ／Ｌ，初始铜离子浓度２．５ ｇ／Ｌ，反应温度６０
℃，锌粉加入量１．３ ｇ／Ｌ，反应时间１２０ ｍｉｎ。为了进
一步验证条件试验，取５ ０００ ｍＬ 除铁后液的进行了
扩大验证试验。实验结果见表９。
表９　扩大试验脱氯后滤液分析结果
反应时间
／ｍｉｎ
脱氯滤液成分／（ｇ／Ｌ）
Ｚｎ Ｃｕ Ｃｌ
反应终点酸度
／ｇ／Ｌ
６０ １６３．２４ １．１０ ０．１９ ２．１０ １２０ １５９．３９ １．１２ ０．１７ ２．１２ 反应 １２０ ｍｉｎ 后放置 ２４ ｈ １６５．３６ １．１５ ０．１９ ２．１５ 　　结果表明，扩大试验获得的脱氯后滤液中氯离
子可以降到０．２ ｇ／Ｌ 以下，搅拌反应结束后，放置２４
ｈ，滤液中氯离子含量变化很小，说明氯化亚铁基本
没有反溶。
5　结语
⑴在锌溶液电解锌工艺中，高压氧浸液用氯化
亚铜沉淀法脱氯是可行的。研究表明，溶液中的铁
对脱氯效果影响很大，高压氧浸液除铁后再采用氯
化亚铜沉淀法脱氯效果更好。
⑵高压氧浸液除铁后溶液采用氯化亚铜沉淀法
脱氯的最佳工艺条件为：溶液初始酸度为４ ｇ／Ｌ，初
始铜离子浓度２．５ ｇ／Ｌ，反应温度６０ ℃，锌粉加入量
１．３ ｇ／Ｌ，反应时间１２０ ｍｉｎ。脱氯后滤液中氯离子
可以降到０．２ ｇ／Ｌ 以下。
⑶氯化亚铜沉淀法脱氯工艺在湿法炼锌主流程
中顺畅，没有新的污染产生，适合现在冶炼要求。
参考文献：
［１］　徐家振，李　岚，贺家齐，等．氯化亚铜脱氯影响因素的
研究［Ｊ］．有色金属（冶炼部分）， １９９８（６）：９-１１．
［２］　李　春，李自强．氯化亚铜沉淀脱氯反应平衡的研究
［Ｊ］．湿法冶金，２００１（３）： ４１-４４．
［３］　杨建军，牛皓．湿法炼锌体系铜渣脱氯试验及产业化
研究［Ｊ］．云南冶金，２０１０（６）：２３-２７．
［４］　俞　娟，杨洪英，李林波．全湿法炼锌系统中氟氯的影
响及脱除方法［Ｊ］．有色金属（冶炼部分）， ２０１４（６）：１７-２４．
收稿日期：２０１７-０４-１０
作者简介：魏晓玲，１９９４ 年毕业于中南大学冶金系。担任冶金专业
课教学至今。
第３ 期　　　　　　　 　魏晓玲，等：湿法炼锌高压氧浸液中氯化亚铜沉淀法脱氯试验研究　　　 １１

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