一种硫酸锌溶液置换除杂的方法及其净化槽技术

本发明专利技术公开了一种硫酸锌溶液置换除杂的方法及其净化槽，属于湿法炼锌技术领域。所述净化槽包括进液管、净化槽槽壁、净化槽槽底、净化槽盖板、搅拌机、抽风管、出液管，还包括滤板，所述滤板设在所述净化槽槽体内部、所述搅拌桨的下方、所述出液管的上方，所述滤板上设有滤孔，所述滤板上装有锌片。所述硫酸锌溶液置换除杂的方法，是通过上述净化槽实现，即将待处理的硫酸锌溶液，在所述净化槽内进行置换除铜镉钴后，得到处理过的硫酸锌溶液和杂质。本发明专利技术不仅能够有效置换硫酸锌溶液中的铜镉钴杂质离子，且能够大幅度降低置换铜镉钴杂质消耗的锌片量，降低置换除杂成本，也能得到较高纯度的铜镉钴渣，还能改善生产现场环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种硫酸锌溶液置换除杂的方法及其净化槽，属于湿法炼锌

技术介绍
在金属锌锭产品的生产过程中，有85%左右的锌锭产品是采用湿法炼锌生产工艺流程。传统的湿法炼锌生产工艺主干流程有五个主要工艺过程，即锌精矿沸腾焙烧与烟气制酸、氧化锌浸出、硫酸锌溶液净化、硫酸锌净化液电解与锌片熔铸、浸出渣挥发处理。在锌精矿沸腾焙烧与烟气制酸过程中，精矿中的硫化锌被氧化为氧化锌和二氧化硫，二氧化硫进入烟气并经过烟气净化、二氧化硫转化、三氧化硫吸收后得到浓硫酸；氧化锌产物俗称锌焙砂，送入浸出过程。在浸出过程中，浸出剂为电解废液，并补充少量的硫酸，经过浸出后，焙砂中的氧化锌与硫酸反应，生成可溶解的硫酸锌，进入了溶液，为了确保锌的浸出率，浸出过程往往有两段，有的是三段或四段浸出，同时为了保证浸出液的质量，中性浸出是必不可少的，浸出得到的浸出渣送渣处理过程，在中性浸出得到的中性浸出液送到硫酸锌溶液净化过程。中性浸出液在净化过程中，净化剂主要是工业锌粉，通过锌粉净化后，硫酸锌溶液中的铜、镉、砷、锑、钴、镍等主要杂质被除去。除去铜、镉、砷、锑、钴、镍等主要杂质的硫酸锌净化液，送到电解过程，在直流电的作用下，硫酸锌溶液中的锌离子转变为锌金属从溶液中析出，得到电解锌片，电解锌片熔铸后得到锌锭产品。浸出过程得到的渣，配入煤或焦炭后，送到高温挥发设备如回转窑、烟化炉等设备处理，回收其中的锌金属。在浸出过程中，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，用于硫酸锌溶液净化(净化实质为置换反应，因此净化过程，也称置换过程)除铜镉钴的主要设备是传统净化槽。传统净化槽通常是圆筒型，外部为钢筋混凝土结构或钢结构，内部衬有防腐材料，有些净化槽底部有锥度，净化槽配有搅拌机，净化槽的上部有进液管，底部有出液管，某些净化槽从底部进液，从上侧部出液。传统净化槽用于硫酸锌溶液置换除铜镉钴时，置换剂为工业锌粉，锌粉的有效锌为80?93%，粒度0.025?0.150mm，锌粉从上部加入槽内，在搅拌机作用下，工业锌粉与溶液中的铜离子、镉离子、钴离子进行置换反应，锌粉中的锌金属转化为锌离子进入溶液，铜离子、镉离子、钴离子被置换，分别转化为金属铜小固体、金属镉小固体、金属钴小固体，从溶液中析出，经过压滤机进行固液分离后，实现溶液除去铜镉的目的。传统净化槽用于硫酸锌溶液置换除铜镉钴时，具有生产效率高的优点，在60?80°C的条件下，除铜镉的时间为60?90min。由于生产效率高，因此，设备投资省，占地小。但净化槽用于硫酸锌溶液置换除铜镉钴时，工业锌粉的消耗量很大，造成生产成本高，降低了经济效益。在除铜阶段，工业锌粉的消耗量至少为理论需要量的110%，而在除镉阶段，工业锌粉的消耗量至少为理论需要量的200%。如果要将溶液的镉置换很彻底，则锌粉的过剩值很大，通常超过理论需要量的300%，除钴时更大，达到理论值的30倍以上，导致实际消耗量大幅度超过理论需要量的原因有三个，一是工业锌粉的有效锌偏低，通常只有85%，锌粉活性较低，二是由于工业锌粉与置换得到的铜镉渣粒度差很小，不能及时将反应生成的铜镉渣固体物质进行分离，铜镉渣固体物质对锌粉形成局部包裹，又进一步降低了锌粉的反应活性，三是置换反应结束后，由于设备本身的缺陷，无法将没有参与反应的剩余锌粉与铜镉渣分离，使没有参与反应的剩余锌粉也进入了铜镉渣中，最终导致锌粉的消耗量很大，通常达到3?10kg/m3溶液。
技术实现思路
本专利技术的目的是弥补现有技术的不足，提供一种硫酸锌溶液置换除杂的方法及其净化槽。本专利技术适合处理硫酸锌溶液，使用锌片作为净化剂，能实现锌对硫酸锌溶液中的铜镉钴杂质离子高效置换，具有锌片消耗小、生产成本低、铜镉钴杂质置换彻底、现场环境好的优点。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下:一种硫酸锌溶液置换除杂的净化槽，包括进液管、净化槽槽壁、净化槽槽底、净化槽盖板、搅拌机、抽风管和出液管，所述净化槽槽壁、净化槽槽底和净化槽盖板组成净化槽槽体，所述搅拌机包括电机、支架、搅拌轴和搅拌桨，所述的电机和支架均居中位于净化槽盖板上，所述搅拌轴和搅拌桨均居中位于净化槽槽体的内部，所述进液管位于净化槽盖板的一侧，所述抽风管位于净化槽盖板与所述进液管相对的一侧，所述出液管位于净化槽槽壁的下部，还包括滤板，所述滤板设在所述净化槽槽体内部，且位于所述搅拌桨的下方、所述出液管的上方，所述滤板上设有滤孔，所述滤板上装有锌片。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述滤板上的滤孔均匀分布，滤孔数量为10000?50000个，滤孔孔径为4?20mm，相邻滤孔之间的间距为5?20mm。进一步，所述锌片的长度为20?200mm、宽度为10?50mm、厚度为I?3mm。—种硫酸锌溶液置换除杂的方法，该方法通过如上任一项所述的净化槽实现，包括以下步骤:将铜、镉、钴、锌质量浓度分别为0.2?2.0g/L,0.2?2.0g/L,0.005?0.050g/L、120?180g/L、pH值为5.0?5.4的待处理的硫酸锌溶液，在所述净化槽内进行置换除杂后，得到处理过的硫酸锌溶液和杂质。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述处理过的硫酸锌溶液中铜、镉、钴、锌的质量浓度分别为0.00005?0.0002g/L、0.0002 ?0.0005g/L、0.0003 ?0.0005g/L、120.4 ?184.2g/L，pH 值为 5.2 ?5.4，所述杂质为铜、镉、钴。进一步，在所述净化槽内进行置换除铜镉钴杂质的具体步骤为:待处理的硫酸锌溶液从所述进液管流入到所述净化槽槽体，启动搅拌机的电机，搅拌轴和搅拌桨开始运转，所述待处理的硫酸锌溶液与所述滤板上的锌片发生置换反应，所述待处理的硫酸锌溶液中的杂质从溶液中析出，且通过所述滤孔进出滤板，置换反应结束后，处理过的硫酸锌溶液和杂质的混合物通过所述出液管流出净化槽外，未参与反应的锌片残留物被滤板截留，继续停留在滤板上参与下一个除杂过程，硫酸锌溶液的水汽和反应产生的气体由所述抽风管抽走，最后将所述混合物进行固液分离，即分别得到处理过的硫酸锌溶液和杂质。进一步，所述置换反应的时间为I?3小时。进一步，所述除杂为一步除杂或分步除杂。进一步，所述一步除杂为同时除去铜、镉、钴；所述分步除杂为第一步除铜、第二步除镉、第三步除钴，或第一步除铜、镉，第二步除钴。进一步，所述反应产生的气体为氢气。进一步，所述反应产生的气体为氢气。上述反应过程为:Zn+2H+= Zn 2++Η2 ?本专利技术的净化槽，其工作原理如下:含有杂质铜、镉、钴金属离子的硫酸锌溶液从进液管流入净化槽体后，溶液在搅拌机的作用下在槽内运动，与净化槽内的锌片接触，在锌片表面发生了置换反应，溶液中的铜、镉、钴杂质离子被金属锌置换，参与了置换反应的金属锌转变为可溶性的锌离子进入溶液，铜、镉、钴杂质离子从溶液中析出，生成金属铜、镉、钴小固体，俗称铜镉钴渣；金属铜、镉、钴小固体，在搅拌机的搅动和运动溶液的双重冲击下，脱离锌片表面并随着溶液运动，随着搅拌的不断进行，置换反应也在不断进行中，溶液中的铜镉钴杂质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硫酸锌溶液置换除杂的净化槽，包括进液管(1)、净化槽槽壁(2)、净化槽槽底(3)、净化槽盖板(4)、搅拌机(5)、抽风管(7)和出液管(8)，所述净化槽槽壁(2)、净化槽槽底(3)和净化槽盖板(4)组成净化槽槽体，所述搅拌机(5)包括电机、支架、搅拌轴和搅拌桨，所述的电机和支架均居中位于净化槽盖板(4)上，所述搅拌轴和搅拌桨均居中位于净化槽槽体的内部，所述进液管(1)位于净化槽盖板(4)的一侧，所述抽风管(7)位于净化槽盖板(4)与所述进液管(1)相对的一侧，所述出液管(8)位于净化槽槽壁(2)的下部，其特征在于，还包括滤板(6)，所述滤板(6)设在所述净化槽槽体内部，且位于所述搅拌桨的下方、所述出液管(8)的上方，所述滤板(6)上设有滤孔，所述滤板(6)上装有锌片。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陶政修，覃宝桂，杨茂峰，韦克栋，潘久华，
申请(专利权)人：来宾华锡冶炼有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45