本發(fā)明涉及濕法冶金領(lǐng)域，具體涉及濕法制鋅工藝硫酸鋅溶液凈化階段的一種凈化除銅、鎳、鈷等新工藝。

背景技術(shù)：

金屬鋅以其優(yōu)異的物理化學(xué)性能成為繼鋼鐵、鋁和銅之后世界上使用最廣泛的金屬。2019年世界精煉鋅的生產(chǎn)達(dá)到1380萬噸，中國鋅總產(chǎn)量近600萬噸，約占世界產(chǎn)量的43％。由于鋅行業(yè)消費(fèi)量的增長，預(yù)計(jì)未來幾年世界對鋅的需求將會(huì)繼續(xù)保持強(qiáng)勁。目前鋅的生產(chǎn)主要采用“濕法冶金”工藝，濕法冶金工藝生產(chǎn)的鋅約占世界產(chǎn)量90-95％。濕法煉鋅的主要工序包括焙燒、浸出、凈化和電積。在鋅焙砂浸出過程中通過控制終點(diǎn)酸度使fe3+完全水解沉淀，同時(shí)也部分去除砷、銻等雜質(zhì)；但是依然許有多雜質(zhì)也進(jìn)入了電解液。雜質(zhì)離子不僅影響電積鋅的電流效率，而且還影響電積鋅質(zhì)量。特別銅、鍺、鈷、鎳會(huì)在陰極鋅與發(fā)生共沉積，這些共沉積下來的正電性雜質(zhì)會(huì)降低氫的過電位，并使已經(jīng)沉積的鋅返溶。我國的鋅冶煉廠主要采用鋅粉置換法進(jìn)行電解液凈化，同時(shí)輔助加入添加劑，包括鋅粉-砷鹽法、鋅粉-銻鹽法、合金鋅粉法等凈化方法。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，根據(jù)脫除各種雜質(zhì)元素對溫度的敏感性不同，分成兩段或兩段以上等凈化工藝。鋅粉置換法進(jìn)行硫酸鋅電解液除雜凈化過程中存在投放用于除雜的鋅粉量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出理論用量、凈化過程溫度高、凈化階段能耗大、凈化深度低以及凈化渣中含鋅量高等問題。其中重要的問題就是除雜鋅粉耗量巨大(投入除雜的鋅粉約為產(chǎn)量的10-20％)，雖然其中有部分鋅離子進(jìn)入電解液進(jìn)行回收，但是渣中鋅粉損失和引入的鋅離子造成的電能消耗給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。很多學(xué)者提出鋅粉過量的主要原因是由于除雜劑鋅粉被置換產(chǎn)物層的包覆、以及鋅粉表面生成堿式硫酸鋅和氫氧化鋅包覆，使鋅粉表面鈍化，阻斷了鋅粉置換反應(yīng)的進(jìn)行。提高鋅粉利用率的重要手段是剝離鋅粉表面包覆產(chǎn)物，使鋅粉在除雜反應(yīng)中始終保持與電解液接觸。本發(fā)明針對鋅粉除雜過程中鋅粉用量大的問題提出了一個(gè)解決方案，在鋅粉和惰性磨料一同加入待凈化電解液中，攪拌過程中磨料會(huì)與鋅粉發(fā)生碰撞，從而剝離鋅粉表面的反應(yīng)產(chǎn)物，將鋅粉表面暴露在電解液中，提高鋅粉的利用率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于針對目前鋅粉在凈化階段中被產(chǎn)物層包覆失活的問題，通過剝離包覆層提高鋅粉利用率，減少硫酸鋅溶液凈化階段鋅粉的用量。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

(1)一種硫酸鋅溶液凈化除銅、鎳和鈷的新方法，該方法包括將鋅粉混合惰性磨料投入到到硫酸鋅電解液中以達(dá)到剝離包覆物的效果。

(2)硫酸鋅溶液溫度為55-60℃，電解液的ph為3-6。

(3)除雜過程的攪拌強(qiáng)度為200-300r/min。

(4)同時(shí)向反應(yīng)體系投入除雜劑鋅粉和惰性磨料二氧化硅，利用惰性磨料和機(jī)械攪拌所產(chǎn)生的摩擦與磨蝕剝離鋅粉的包覆層，得到充分的利用。

(5)根據(jù)上述所述方式，所述鋅粉的加入量為硫酸鋅溶液中去除的金屬雜質(zhì)理論用量的1.2-1.5倍，所述鋅粉的目數(shù)約為350目。

(6)根據(jù)上述所述方式，所述加入的惰性磨料二氧化硅目數(shù)為25-50目，優(yōu)選為35目左右，凈化電解液與惰性磨料的液固比為(5-10)∶1。

(7)反應(yīng)時(shí)間為30-60min，優(yōu)選為40-50min。

(8)待反應(yīng)結(jié)束后將得到的渣相進(jìn)行分離，回收金屬渣相和二氧化硅；得到的硫酸鋅溶液進(jìn)入電積流程。

附圖說明

圖1是加入固體磨料與不加磨料下的鋅電解液除雜效果對比圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于所列的實(shí)施案例。

實(shí)施案例1

濕法煉鋅凈化階段的硫酸鋅溶液1l，溶液ph為4.5，主要成分為鋅離子150g/l，銅離子1000mg/l。電解液溫度55℃。向反應(yīng)體系中同時(shí)投入雜質(zhì)質(zhì)量的1倍鋅粉(350目)和液固比為5∶1的惰性磨料二氧化硅，在攪拌速度為250r/min的速度下，進(jìn)行除雜實(shí)驗(yàn)40分鐘，經(jīng)液固分離后得到凈化浸出液和渣相。

經(jīng)測試并計(jì)算，上述除雜過程中，凈化液中銅離子的溶度為0.44mg/l，除銅率為99.95％。

對比案例1

濕法煉鋅凈化階段的硫酸鋅溶液1l，溶液ph為4.5，主要成分為鋅離子150g/l，銅離子1000mg/l。電解液溫度為55℃。向反應(yīng)體系中投入雜質(zhì)質(zhì)量的1倍鋅粉(350目)，在攪拌速度為250r/min的速度下，進(jìn)行除雜實(shí)驗(yàn)40分鐘，經(jīng)液固分離后得到凈化浸出液和渣相。

經(jīng)測試并計(jì)算，上述除雜過程中，凈化液中銅離子的溶度為11.04mg/l，除銅率為98.89％。

實(shí)施案例2

濕法煉鋅凈化階段的硫酸鋅溶液1l，溶液ph為4.5，主要成分為鋅離子150g/l，銅離子1000mg/l。電解液溫度55℃。向反應(yīng)體系中同時(shí)投入雜質(zhì)質(zhì)量的1.2倍鋅粉(350目)和液固比為5∶1的惰性磨料二氧化硅，在攪拌速度為250r/min的速度下，進(jìn)行除雜實(shí)驗(yàn)40分鐘，經(jīng)液固分離后得到凈化浸出液和渣相。

經(jīng)測試并計(jì)算，上述除雜過程中，凈化液中銅離子的溶度為0.194mg/l，除銅率為99.98％。

對比案例2

濕法煉鋅凈化階段的硫酸鋅溶液1l，溶液ph為4.5，主要成分為鋅離子150g/l，銅離子1000mg/l。電解液溫度為55℃。向反應(yīng)體系中投入雜質(zhì)質(zhì)量的1.2倍鋅粉(350目)，在攪拌速度為250r/min的速度下，進(jìn)行除雜實(shí)驗(yàn)40分鐘，經(jīng)液固分離后得到凈化浸出液和渣相。

經(jīng)測試并計(jì)算，上述除雜過程中，凈化液中銅離子的溶度為8.62mg/l，除銅率為99.14％。

實(shí)施案例3

濕法煉鋅凈化階段的硫酸鋅溶液1l，溶液ph為4.5，主要成分為鋅離子150g/l，銅離子1000mg/l。電解液溫度60℃。向反應(yīng)體系中同時(shí)投入雜質(zhì)質(zhì)量的1.5倍鋅粉(350目)和液固比為5∶1的惰性磨料二氧化硅，在攪拌速度為250r/min的速度下，進(jìn)行除雜實(shí)驗(yàn)40分鐘，經(jīng)液固分離后得到凈化浸出液和渣相。

經(jīng)測試并計(jì)算，上述除雜過程中，凈化液中銅離子的溶度為0.088mg/l，除銅率為99.99％。

對比案例3

濕法煉鋅凈化階段的硫酸鋅溶液1l，溶液ph為4.5，主要成分為鋅離子150g/l，銅離子1000mg/l。電解液溫度為60℃。向反應(yīng)體系中投入雜質(zhì)質(zhì)量的1.5倍鋅粉(350目)，在攪拌速度為250r/min的速度下，進(jìn)行除雜實(shí)驗(yàn)40分鐘，經(jīng)液固分離后得到凈化浸出液和渣相。

經(jīng)測試并計(jì)算，上述除雜過程中，凈化液中銅離子的溶度為1.77mg/l，除銅率為99.82％。

實(shí)施案例4

濕法煉鋅凈化階段的硫酸鋅溶液1l，溶液ph為4.5，主要成分為鋅離子150g/l，銅離子1000mg/l。電解液溫度60℃。向反應(yīng)體系中同時(shí)投入雜質(zhì)質(zhì)量的2倍鋅粉(350目)和液固比為5∶1的惰性磨料二氧化硅，在攪拌速度為250r/min的速度下，進(jìn)行除雜實(shí)驗(yàn)40分鐘，經(jīng)液固分離后得到凈化浸出液和渣相。

經(jīng)測試并計(jì)算，上述除雜過程中，凈化液中銅離子的溶度為0.018mg/l，除銅率為99.99％。

對比案例4

濕法煉鋅凈化階段的硫酸鋅溶液1l，溶液ph為4.5，主要成分為鋅離子150g/l，銅離子1000mg/l。電解液溫度為60℃。向反應(yīng)體系中投入雜質(zhì)質(zhì)量的2倍鋅粉(350目)，在攪拌速度為250r/min的速度下，進(jìn)行除雜實(shí)驗(yàn)40分鐘，經(jīng)液固分離后得到凈化浸出液和渣相。

經(jīng)測試并計(jì)算，上述除雜過程中，凈化液中銅離子的溶度為1.09mg/l，除銅率為99.89％。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制；對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

1.一種硫酸鋅電解液凈化除雜新方法，屬于濕法煉鋅領(lǐng)域。該方法通過硫酸鋅溶液凈化過程引入惰性磨料來剝離鋅粉表面的包覆物，從而降低凈化過程中的鋅粉消耗量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于：除雜過程分三段進(jìn)行；首先將硫酸鋅電解液加熱到最適宜除雜的溫度，控制溶液ph值；然后加入除雜反應(yīng)所需鋅粉和惰性磨料，在機(jī)械攪拌的條件下除去電解液中的雜質(zhì)；最后待除雜反應(yīng)結(jié)束，液固分離，凈化電解液送電積流程。

3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的新方法，其特征在于將待凈化的硫酸鋅電解液攪拌加熱至除雜質(zhì)離子的適宜溫度55-60℃，ph控制在3-6左右。

4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的新方法，其特征在于除雜反應(yīng)過程攪拌速度200-300r/min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的新方法，其特征在于除雜過程需要將除雜劑鋅粉和惰性磨料共同投入反應(yīng)體系，所用除雜鋅粉目數(shù)約為350目左右，鋅粉量約為理論除雜用量的1.2-1.5倍，惰性磨料二氧化硅的目數(shù)為25-50目，磨料與待凈化電解液的液固比約為(5-10)∶1，反應(yīng)時(shí)間為40-60min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的新方法，其特征在于，凈化后的電解液送去電積系統(tǒng)，將渣相進(jìn)行分離，且惰性磨料不參與反應(yīng)易分離，可多次回收利用。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提供了一種濕法煉鋅中硫酸鋅電解液凈化的新工藝，主要鋅粉在凈化中耗量巨大的問題。硫酸鋅凈化階段，投入的除雜劑鋅粉因置換反應(yīng)產(chǎn)物和副產(chǎn)物的包裹，造成鋅粉失活，降低了鋅粉有效利用率。本工藝通過剝離鋅粉包覆物以解決鋅粉失活，主要包括：首先，控制適當(dāng)溫度；其次加入鋅粉和惰性磨料二氧化硅，施加攪拌；最后，進(jìn)行液固分離。其優(yōu)勢在于：在電解液攪拌過程中惰性磨料與鋅粉之間會(huì)產(chǎn)生摩擦和磨蝕的作用，從而及時(shí)帶走鋅粉表面產(chǎn)物，使鋅粉在除雜反應(yīng)中保持活性；另外此工藝操作簡單，只需在反應(yīng)中引入惰性磨料，不需額外的復(fù)雜操作；且除雜效果明顯、鋅粉實(shí)際利用率高、磨料易分離回收、磨料可多次利用等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：陳皆通;許茜;孫晨藤;陶文;程紅偉;鄒星禮;魯雄剛

受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2020.11.16

技術(shù)公布日：2021.03.16