一种使碱法生产锌粉粒度变小的方法技术

本发明专利技术涉及一种使碱法生产锌粉粒度变小的方法,以含锌废物为原料，在碱法工艺中利用强碱溶液浸出并净化浸出液；在净化液中加入聚乙二醇和吐温；对上述溶液进行锌的电解；停止电解后，立即取出锌粉，利用无水乙醇和去离子水先后清洗至清洗液pH呈中性，真空干燥后即得高纯细颗粒锌粉，其中的添加物对电解过程没有不利影响，电流效率依然高达97％以上，操作简单，所得产品粒径小，质量稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于含锌废物中锌的高值化回收领域，涉及一种利用含锌废物制备细锌粉 的方法，具体为。
技术介绍
伴随着过去三十多年我国经济所取得的举世瞩目的成就，各种矿物的大规模开采 不仅造成了我国矿产资源不同程度的枯竭趋势，而且还引发了越来越受到关注的环境问 题。据报道，我国目前锌储量的静态保证年限仅约8. 8年，而且富矿越来越少，开采难度越 来越大。因此二次锌资源的回收利用就显得愈发重要。二次锌资源主要来自于矿山开采、 锌冶炼、电镀、电池、炼钢、炼铜等工业过程中产生大量的含锌尾矿、烟尘、泥、废渣等，含有 一定品位的锌且数量巨大。目前，已经有利用硫化物基分离剂实现碱液电解工艺中铅锌的选择性定量分离的 方法，使碱法电解锌粉工艺充分发挥碱法优势实现了锌粉的工业化生产，但是此流程利用 含锌废物生产出的锌粉粒径偏大，粒径小于150 μπι(过100目筛）的锌粉所占比例只有 10% -30%，比表面积相对较小，活性低，市场上粒径大于150 μ m的锌粉价格低，需要进一 步经磨细加工出售，成本变大，严重制约了利用该工艺高值化回收二次锌资源。
技术实现思路
本专利技术为了解决在实际生产中，碱法工艺利用含锌废物电解制备所得锌粉粒度较 粗的问题，提供了，该方法工艺简单，所得产品质量稳 定。 本专利技术是通过以下技术方案实现的：，其工 艺步骤为： 1)以含锌废物为原料，在碱法工艺中利用强碱溶液浸出并净化浸出液； 2)在净化液中加入聚乙二醇和吐温； 3)对上述溶液进行锌的电解，在溶液中插入电极，正、负极板间距1~10cm，温度 0~70°C，通直流电电解，电流密度为800~1500A/m2; 4)停止电解后，立即取出锌粉，利用无水乙醇和去离子水先后清洗至清洗液pH呈 中性，真空干燥后即得高纯细颗粒锌粉。 所述聚乙二醇为液态时，其添加量为体积分数0. 002%~0. 015%，所述聚乙二醇 为固态时，其添加量为l〇mg/L~150mg/L。 所述吐温的体积分数为0· 002 %~0· 015 %。 所述电极板的阳极是不锈钢板，阴极是含镁铝的合金板。 所述电解时间为2min~60min。 按照经典结晶成核理论，锌结晶过程包括锌晶核的形成和锌晶核的长大，锌的结 晶成核过程属于瞬时成核，电沉积在刚开始一段时间内，离子还原成核可以由以下关系式 表不： N = N〇 式中：N-分布在单位电极表面上瞬时成核位点数目； N。一对应其中活性位点的数目密度； A-单个成核位点稳态成核的速度常数； t-结晶时间； 结合该公式，在实验过程中，电解液中加入聚乙二醇和吐温后，拟合曲线峰宽加 大，成核速率更快，这说明低浓度的聚乙二醇和吐温联用能够活化碱锌离子，改变电极表面 附近的电位分布，降低碱锌溶液中电极反应离子的成核表面能，使碱锌离子在电极表面成 核更容易，对应活性位点的数目密度N。增大，即电极表面活性成核位点N增大，成核速率加 快，远远大于晶核的生长速率，最终使得成熟锌结晶颗粒变小变细。 利用本专利技术所述的方法制得锌粉粒径小于150 μπι的比例不低于80%，最高达到 了 99. 82%，极大的细化了锌粉粒径，增大了直接电解所得锌粉的比表面积和活性，提高了 直接电解所得锌粉的价值，免除了进一步机械磨细步骤；其中粒径小于45 μπι(过325目 筛）的锌粉所占比例最高达到了 52. 94%，筛分后可以直接满足国家标准一级品要求。 本专利技术的有益效果是：，其中的添加物对电 解过程没有不利影响，电流效率依然高达97%以上，操作简单，所得产品粒径小，质量稳定。【附图说明】 下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。 附图1为本专利技术所得锌粉与市售优级纯锌粉的比较图。 附图2为本专利技术实施例1的粒度分布图。 附图3为本专利技术实施例1所得锌粉的扫描电镜图。 附图4为本专利技术实施例2的粒度分布图。 附图5为本专利技术实施例2所得锌粉的扫描电镜图。 附图6为本专利技术实施例3的粒度分布图。 附图7为本专利技术实施例3所得锌粉的扫描电镜图。【具体实施方式】 实施例一 以江苏某钢铁厂含锌烟尘为对象，经强碱浸取并净化后，然后按照本专利技术在净化 液中加入体积分数为0. 005%液态聚乙二醇和体积分数为0. 005%的吐温，极板间距3cm， 温度25°C，通直流电电解，电流密度为800A/m2。电解时间lOmin，立即取出锌粉，利用无水 乙醇和去离子水先后清洗至清洗液pH呈中性，真空干燥后即得高纯细颗粒锌粉，其中锌粉 粒径小于150 μ m的比例为（99. 82% )，小于45 μ m的比例为（52. 94% )。 实施例二 以河北某钢铁厂含锌烟尘为对象，经强碱浸取并净化后，然后按照本专利技术在净化 液中加入体积分数为50mg/L固态聚乙二醇和体积分数为0. 015%的吐温，极板间距3cm，温 度60°C，通直流电电解，电流密度为ΙΟΟΟΑ/m2。电解时间20min，立即取出锌粉，利用无水乙 醇和去离子水先后清洗至清洗液pH呈中性，真空干燥后即得高纯细颗粒锌粉，其中锌粉粒 径小于150 μ m的比例为（82. 44% )，小于45 μ m的比例为（35. 62% )。 实施例三 以河北某钢铁厂含锌烟尘为对象，经强碱浸取并净化后，然后按照本专利技术在净化 液中加入体积分数为l〇〇mg/L固态聚乙二醇和体积分数为0. 010%的吐温，极板间距5cm， 温度25°C，通直流电电解，电流密度为1000A/m2。电解时间30min，立即取出锌粉，利用无水 乙醇和去离子水清洗至清洗液pH呈中性，真空干燥后即得高纯细颗粒锌粉，其中锌粉粒径 小于150 μ m的比例为（97. 44% )，小于45 μ m的比例为（37. 33% )。 将本专利技术实例、原生产现状直接制得锌粉与市售优级纯球状锌粉、片状锌粉国家 标准一级品参数进行比对可以看出：通过本专利技术极大提高了细锌粉颗粒在产品中的百分比 含量，降低了高附加值细锌粉的生产成本，同时大大提高了锌粉的比表面积，同等粒度条件 下大约是市售优级纯球状锌粉比表面积的10倍，产品反应活性增强，全锌含量、金属锌含 量和松装密度均满足片状锌粉国标要求，本工艺全程没有油脂参与，也没有油脂生成，因此 产品中不含油脂，添加剂的加入没有降低生产过程的电解效率（参见表一）。【主权项】1. ，其特征在于，其工艺步骤为： 1) 以含锌废物为原料，在碱法工艺中利用强碱溶液浸出并净化浸出液； 2) 在净化液中加入聚乙二醇和吐温； 3) 对上述溶液进行锌的电解，在溶液中插入电极，正、负极板间距1~10cm，温度0~ 70°C，通直流电电解，电流密度为800~1500A/m2; 4) 停止电解后，立即取出锌粉，利用无水乙醇和去离子水先后清洗至清洗液pH呈中 性，真空干燥后即得高纯细颗粒锌粉。2. 根据权利要求1所述的，其特征在于，所述聚 乙二醇为液态时，其添加量为体积分数0.002%~0.015%，所述聚乙二醇为固态时，其添 加量为 l〇mg/L ~150mg/L。3. 根据权利要求1所述的，其特征在于，所述吐 温的体积分数为〇. 002 %~0. 015%。4. 根据权利要求1所述的，其特征在于，所述电 极板的阳极是不锈钢板，阴极是含镁铝的合金板。5. 根据权利要求1所述的，其特征在于，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使碱法生产锌粉粒度变小的方法，其特征在于，其工艺步骤为：1)以含锌废物为原料，在碱法工艺中利用强碱溶液浸出并净化浸出液；2)在净化液中加入聚乙二醇和吐温；3)对上述溶液进行锌的电解，在溶液中插入电极，正、负极板间距1～10cm，温度0～70℃，通直流电电解，电流密度为800～1500A/m2；4)停止电解后，立即取出锌粉，利用无水乙醇和去离子水先后清洗至清洗液pH呈中性，真空干燥后即得高纯细颗粒锌粉。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋家超，商晓甫，田源，赵由才，李强，易天晟，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32