一種硫酸鋅溶液置換除雜的方法及其凈化槽技術

本發明專利技術公開了一種硫酸鋅溶液置換除雜的方法及其凈化槽，屬于濕法煉鋅技術領域。所述凈化槽包括進液管、凈化槽槽壁、凈化槽槽底、凈化槽蓋板、攪拌機、抽風管、出液管，還包括濾板，所述濾板設在所述凈化槽槽體內部、所述攪拌槳的下方、所述出液管的上方，所述濾板上設有濾孔，所述濾板上裝有鋅片。所述硫酸鋅溶液置換除雜的方法，是通過上述凈化槽實現，即將待處理的硫酸鋅溶液，在所述凈化槽內進行置換除銅鎘鈷后，得到處理過的硫酸鋅溶液和雜質。本發明專利技術不僅能夠有效置換硫酸鋅溶液中的銅鎘鈷雜質離子，且能夠大幅度降低置換銅鎘鈷雜質消耗的鋅片量，降低置換除雜成本，也能得到較高純度的銅鎘鈷渣，還能改善生產現場環境。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種硫酸鋅溶液置換除雜的方法及其凈化槽，屬于濕法煉鋅

技術介紹
在金屬鋅錠產品的生產過程中，有85%左右的鋅錠產品是采用濕法煉鋅生產工藝流程。傳統的濕法煉鋅生產工藝主干流程有五個主要工藝過程，即鋅精礦沸騰焙燒與煙氣制酸、氧化鋅浸出、硫酸鋅溶液凈化、硫酸鋅凈化液電解與鋅片熔鑄、浸出渣揮發處理。在鋅精礦沸騰焙燒與煙氣制酸過程中，精礦中的硫化鋅被氧化為氧化鋅和二氧化硫，二氧化硫進入煙氣并經過煙氣凈化、二氧化硫轉化、三氧化硫吸收后得到濃硫酸；氧化鋅產物俗稱鋅焙砂，送入浸出過程。在浸出過程中，浸出劑為電解廢液，并補充少量的硫酸，經過浸出后，焙砂中的氧化鋅與硫酸反應，生成可溶解的硫酸鋅，進入了溶液，為了確保鋅的浸出率，浸出過程往往有兩段，有的是三段或四段浸出，同時為了保證浸出液的質量，中性浸出是必不可少的，浸出得到的浸出渣送渣處理過程，在中性浸出得到的中性浸出液送到硫酸鋅溶液凈化過程。中性浸出液在凈化過程中，凈化劑主要是工業鋅粉，通過鋅粉凈化后，硫酸鋅溶液中的銅、鎘、砷、銻、鈷、鎳等主要雜質被除去。除去銅、鎘、砷、銻、鈷、鎳等主要雜質的硫酸鋅凈化液，送到電解過程，在直流電的作用下，硫酸鋅溶液中的鋅離子轉變為鋅金屬從溶液中析出，得到電解鋅片，電解鋅片熔鑄后得到鋅錠產品。浸出過程得到的渣，配入煤或焦炭后，送到高溫揮發設備如回轉窯、煙化爐等設備處理，回收其中的鋅金屬。在浸出過程中，得到的中上清溶液，通常含Cu0.2?2.0g/L、Cd0.2?2.0g/L、Co0.005?0.05g/L、Zn 120?180g/L、ρΗ5.0?5.4。目前，用于硫酸鋅溶液凈化(凈化實質為置換反應，因此凈化過程，也稱置換過程)除銅鎘鈷的主要設備是傳統凈化槽。傳統凈化槽通常是圓筒型，外部為鋼筋混凝土結構或鋼結構，內部襯有防腐材料，有些凈化槽底部有錐度，凈化槽配有攪拌機，凈化槽的上部有進液管，底部有出液管，某些凈化槽從底部進液，從上側部出液。傳統凈化槽用于硫酸鋅溶液置換除銅鎘鈷時，置換劑為工業鋅粉，鋅粉的有效鋅為80?93%，粒度0.025?0.150mm，鋅粉從上部加入槽內，在攪拌機作用下，工業鋅粉與溶液中的銅離子、鎘離子、鈷離子進行置換反應，鋅粉中的鋅金屬轉化為鋅離子進入溶液，銅離子、鎘離子、鈷離子被置換，分別轉化為金屬銅小固體、金屬鎘小固體、金屬鈷小固體，從溶液中析出，經過壓濾機進行固液分離后，實現溶液除去銅鎘的目的。傳統凈化槽用于硫酸鋅溶液置換除銅鎘鈷時，具有生產效率高的優點，在60?80°C的條件下，除銅鎘的時間為60?90min。由于生產效率高，因此，設備投資省，占地小。但凈化槽用于硫酸鋅溶液置換除銅鎘鈷時，工業鋅粉的消耗量很大，造成生產成本高，降低了經濟效益。在除銅階段，工業鋅粉的消耗量至少為理論需要量的110%，而在除鎘階段，工業鋅粉的消耗量至少為理論需要量的200%。如果要將溶液的鎘置換很徹底，則鋅粉的過剩值很大，通常超過理論需要量的300%，除鈷時更大，達到理論值的30倍以上，導致實際消耗量大幅度超過理論需要量的原因有三個，一是工業鋅粉的有效鋅偏低，通常只有85%，鋅粉活性較低，二是由于工業鋅粉與置換得到的銅鎘渣粒度差很小，不能及時將反應生成的銅鎘渣固體物質進行分離，銅鎘渣固體物質對鋅粉形成局部包裹，又進一步降低了鋅粉的反應活性，三是置換反應結束后，由于設備本身的缺陷，無法將沒有參與反應的剩余鋅粉與銅鎘渣分離，使沒有參與反應的剩余鋅粉也進入了銅鎘渣中，最終導致鋅粉的消耗量很大，通常達到3?10kg/m3溶液。
技術實現思路
本專利技術的目的是彌補現有技術的不足，提供一種硫酸鋅溶液置換除雜的方法及其凈化槽。本專利技術適合處理硫酸鋅溶液，使用鋅片作為凈化劑，能實現鋅對硫酸鋅溶液中的銅鎘鈷雜質離子高效置換，具有鋅片消耗小、生產成本低、銅鎘鈷雜質置換徹底、現場環境好的優點。本專利技術解決上述技術問題的技術方案如下:一種硫酸鋅溶液置換除雜的凈化槽，包括進液管、凈化槽槽壁、凈化槽槽底、凈化槽蓋板、攪拌機、抽風管和出液管，所述凈化槽槽壁、凈化槽槽底和凈化槽蓋板組成凈化槽槽體，所述攪拌機包括電機、支架、攪拌軸和攪拌槳，所述的電機和支架均居中位于凈化槽蓋板上，所述攪拌軸和攪拌槳均居中位于凈化槽槽體的內部，所述進液管位于凈化槽蓋板的一側，所述抽風管位于凈化槽蓋板與所述進液管相對的一側，所述出液管位于凈化槽槽壁的下部，還包括濾板，所述濾板設在所述凈化槽槽體內部，且位于所述攪拌槳的下方、所述出液管的上方，所述濾板上設有濾孔，所述濾板上裝有鋅片。在上述技術方案的基礎上，本專利技術還可以做如下改進。進一步，所述濾板上的濾孔均勻分布，濾孔數量為10000?50000個，濾孔孔徑為4?20mm，相鄰濾孔之間的間距為5?20mm。進一步，所述鋅片的長度為20?200mm、寬度為10?50mm、厚度為I?3mm?！N硫酸鋅溶液置換除雜的方法，該方法通過如上任一項所述的凈化槽實現，包括以下步驟:將銅、鎘、鈷、鋅質量濃度分別為0.2?2.0g/L,0.2?2.0g/L,0.005?0.050g/L、120?180g/L、pH值為5.0?5.4的待處理的硫酸鋅溶液，在所述凈化槽內進行置換除雜后，得到處理過的硫酸鋅溶液和雜質。在上述技術方案的基礎上，本專利技術還可以做如下改進。進一步，所述處理過的硫酸鋅溶液中銅、鎘、鈷、鋅的質量濃度分別為0.00005?0.0002g/L、0.0002 ?0.0005g/L、0.0003 ?0.0005g/L、120.4 ?184.2g/L，pH 值為 5.2 ?5.4，所述雜質為銅、鎘、鈷。進一步，在所述凈化槽內進行置換除銅鎘鈷雜質的具體步驟為:待處理的硫酸鋅溶液從所述進液管流入到所述凈化槽槽體，啟動攪拌機的電機，攪拌軸和攪拌槳開始運轉，所述待處理的硫酸鋅溶液與所述濾板上的鋅片發生置換反應，所述待處理的硫酸鋅溶液中的雜質從溶液中析出，且通過所述濾孔進出濾板，置換反應結束后，處理過的硫酸鋅溶液和雜質的混合物通過所述出液管流出凈化槽外，未參與反應的鋅片殘留物被濾板截留，繼續停留在濾板上參與下一個除雜過程，硫酸鋅溶液的水汽和反應產生的氣體由所述抽風管抽走，最后將所述混合物進行固液分離，即分別得到處理過的硫酸鋅溶液和雜質。進一步，所述置換反應的時間為I?3小時。進一步，所述除雜為一步除雜或分步除雜。進一步，所述一步除雜為同時除去銅、鎘、鈷；所述分步除雜為第一步除銅、第二步除鎘、第三步除鈷，或第一步除銅、鎘，第二步除鈷。進一步，所述反應產生的氣體為氫氣。進一步，所述反應產生的氣體為氫氣。上述反應過程為:Zn+2H+= Zn 2++Η2 ?本專利技術的凈化槽，其工作原理如下:含有雜質銅、鎘、鈷金屬離子的硫酸鋅溶液從進液管流入凈化槽體后，溶液在攪拌機的作用下在槽內運動，與凈化槽內的鋅片接觸，在鋅片表面發生了置換反應，溶液中的銅、鎘、鈷雜質離子被金屬鋅置換，參與了置換反應的金屬鋅轉變為可溶性的鋅離子進入溶液，銅、鎘、鈷雜質離子從溶液中析出，生成金屬銅、鎘、鈷小固體，俗稱銅鎘鈷渣；金屬銅、鎘、鈷小固體，在攪拌機的攪動和運動溶液的雙重沖擊下，脫離鋅片表面并隨著溶液運動，隨著攪拌的不斷進行，置換反應也在不斷進行中，溶液中的銅鎘鈷雜質本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種硫酸鋅溶液置換除雜的凈化槽，包括進液管(1)、凈化槽槽壁(2)、凈化槽槽底(3)、凈化槽蓋板(4)、攪拌機(5)、抽風管(7)和出液管(8)，所述凈化槽槽壁(2)、凈化槽槽底(3)和凈化槽蓋板(4)組成凈化槽槽體，所述攪拌機(5)包括電機、支架、攪拌軸和攪拌槳，所述的電機和支架均居中位于凈化槽蓋板(4)上，所述攪拌軸和攪拌槳均居中位于凈化槽槽體的內部，所述進液管(1)位于凈化槽蓋板(4)的一側，所述抽風管(7)位于凈化槽蓋板(4)與所述進液管(1)相對的一側，所述出液管(8)位于凈化槽槽壁(2)的下部，其特征在于，還包括濾板(6)，所述濾板(6)設在所述凈化槽槽體內部，且位于所述攪拌槳的下方、所述出液管(8)的上方，所述濾板(6)上設有濾孔，所述濾板(6)上裝有鋅片。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陶政修，覃寶桂，楊茂峰，韋克棟，潘久華，
申請(專利權)人：來賓華錫冶煉有限公司，
類型：發明
國別省市：廣西;45