一种在氯化铵溶液体系中从氧化锌粉提取电积锌的方法
【专利摘要】本发明公开一种在氯化铵溶液体系中从氧化锌粉提取电积锌的方法，其中，包括步骤：A、将氯化铵固体溶于水中，同时通入NH3并不断搅拌，使制得的浸出前液的NH3浓度达到20~70g/l；B、取一定量的浸出前液，按液固比2~10：1的比例加入氧化锌粉，同时通入NH3并不断搅拌，进行浸出处理；C、在浸出后的过滤液中加入锌粉进行净化处理得到净化后溶液；D、净化后溶液通直流电进行电积处理，阳极采用石墨，阴极采用铝板。本发明的方法流程短，不需要预处理氧化锌中的氟氯，工艺过程也不需要专门的除氟氯工序，不会产生工艺废水，没有废渣需要堆存。所以既解决了环保问题，又符合循环经济的发展模式。
【专利说明】一种在氯化铵溶液体系中从氧化锌粉提取电积锌的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电积锌提取【技术领域】，尤其涉及一种在氯化铵溶液体系中从氧化锌粉提取电积锌的方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中，钢铁厂高炉烟尘和电弧炉烟尘是一种固体废弃物，含有锌、铅、铜等各种有价金属元素，具有极大的综合利用价值。例如，在钢铁厂含锌烟尘中配加40-50%的焦粉，然后在回转窑内高温下挥发锌、铅等金属后可得到挥发窑氧化锌粉。
[0003]湿法炼锌厂的浸出渣经过挥发窑处理所产生的氧化锌粉以及炼铅厂的含氧化锌的烟尘需要先脱除氟氯，在硫酸体系下浸出。
[0004]一般情况下这些次氧化锌粉含有大量的氟氯等杂质。所以，该富含氟氯杂质的氧化锌需要先进行多膛炉除氟氯，得到的氧化锌粉经过硫酸浸出、净化，通过电积才能得到电积锌。或者，也可以对富含高氟氯的氧化锌粉先进行碱洗除氟氯，再在硫酸体系下进行浸出、净化、电积，得到电积锌。
[0005]现已公开的一些文献中，也有提取电积锌的一些方法:
1、公知的文献I (陈鹏.氧化锌碱法脱氯工艺研究.中国有色冶金.2013)采用碳酸钠碱液法洗涤氧化锌粉 中的氟氯，工业生产时采用二段逆流工艺，氧化锌粉含锌量可以降低到0.03%以下，再用硫酸进行浸出。但是该方法存在含氟氯废水的处理问题，采用的是硫酸锌体系电积锌。
[0006]2、公知的文献2 (赵玉琴.低品位氧化锌粉生产电锌工业实践[J].江西有色金属，2008)采用碱洗、硫酸浸出、净化冶炼工艺生产电积锌。但是该方法也存在氟氯废水的处理问题，采用的是硫酸锌溶液电解体系。
[0007]3、公知的文献3 (曾子高；窦传龙等.氧化锌烟灰多膛炉脱卤焙烧的效果强化研究.矿冶工程.2007)研究了氧化锌烟灰多膛炉焙烧脱氟氯效果强化，但该工艺只进行了实验室的研究且除氟氯后的氧化锌粉需采用硫酸浸出提取电积锌。
[0008]4、公知的文献4 (安宁；邵戈；于红卫等.反射炉铅烟灰湿法碱洗除氟氯试验研究[J].湖南有色金属，2013)研究了湿法碱洗氧化锌烟尘去除氟氯，考察了去除氟氯的影响因素，但是该方法同样存在高氟氯废水的处理问题和需要硫酸锌溶液电积锌；
综上，现有技术的处理方法，都需要专门脱除氟氯，且会产生氟氯废水需要处理，工艺流程较长，成本高。
[0009]因此，现有技术还有待于改进和发展。
【发明内容】
[0010]鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种不需要专门设置氧化锌粉除氟氯工序而直接处理氧化锌粉生产电积锌的方法，旨在解决现有的电积锌提取方法工艺流程长、成本高以及产生氟氯废水的问题。[0011]本发明的技术方案如下:
一种在氯化铵溶液体系中从氧化锌粉提取电积锌的方法，其中，包括步骤:
A、将氯化铵固体溶于水中，同时通入NH3并不断搅拌，使制得的浸出前液的NH3浓度达到 20~70g/l ；
B、取一定量的浸出前液，按液固比2~10:1的比例加入氧化锌粉，同时通入NH3并不断搅拌，进行浸出处理；
C、在浸出后的过滤液中加入锌粉进行净化处理得到净化后溶液；
D、净化后溶液通直流电进行电积处理，阳极采用石墨，阴极采用铝板。
[0012]所述的在氯化铵溶液体系中从氧化锌粉提取电积锌的方法，其中，所述步骤A中，浸出前液的NH4+浓度为90~110 g/1。
[0013]所述的在氯化铵溶液体系中从氧化锌粉提取电积锌的方法，其中，所述步骤B中，浸出温度为2(T50°C，浸出时间为0.5~2小时。
[0014]所述的在氯化铵溶液体系中从氧化锌粉提取电积锌的方法，其中，所述步骤C中，净化温度为1(T50°C，净化时间为0.5~2.5小时。
[0015]所述的在氯化 铵溶液体系中从氧化锌粉提取电积锌的方法，其中，所述步骤C中，锌粉用量为浸出后的过滤液中铅、铜、镉及钴理论计算量的2~25倍。
[0016]所述的在氯化铵溶液体系中从氧化锌粉提取电积锌的方法，其中，所述步骤D中，电流密度25(T1000A/m2，电解温度2(T50°C，槽电压2.5~3.2伏特。
[0017]所述的在氯化铵溶液体系中从氧化锌粉提取电积锌的方法，其中，同极距70~90mmo
[0018]有益效果:
1、本发明采用氯化铵溶液作为浸出溶液，利用锌与氨容易络合的特点，通入NH3溶解固体氧化锌中的锌使其进入溶液，通过净化生产合格的电解溶液进行电积。本发明的方法流程短，不需要预处理氧化锌中的氟氯，工艺过程也不需要专门的除氟氯工序，不会产生工艺废水，没有废渣需要堆存。所以既解决了环保问题，又符合循环经济的发展模式。
[0019]2、氯化铵溶液体系可以处理低品位的氧化锌粉，也可以处理高氟氯杂质的氧化锌粉，原料适应性强，可以使资源利用达到最大化。
[0020]3、电解可以随时断电而不担心阴极锌返溶，解决了硫酸锌溶液体系下电解不能断电的问题。本发明的方法生产负荷可控，且槽电压低，比传统的硫酸锌溶液电解体系节能12%以上。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明一种在氯化铵溶液体系中从氧化锌粉提取电积锌的方法较佳实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0022]本发明提供一种在氯化铵溶液体系中从氧化锌粉提取电积锌的方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。[0023]本发明所提供的在氯化铵溶液体系中从氧化锌粉提取电积锌的方法，其主要包括步骤:
51、将氯化铵固体溶于水中，同时通入NH3并不断搅拌，使制得的浸出前液的NH3浓度达到 20~70g/l ；
52、取一定量的浸出前液，按液固比2~10:1的比例加入氧化锌粉，同时通入NH3并不断搅拌，进行浸出处理；
53、在浸出后的过滤液中加入锌粉进行净化处理得到净化后溶液；
54、净化后溶液通直流电进行电积处理，阳极采用石墨，阴极采用铝板。
[0024]本发明实施例中，提取电积锌的方法主要包括以下步骤:浸出前液的制备，氧化锌粉的调浆，氧化锌粉的浸出，浸出后过滤液的净化，以及从净化后溶液中电积锌的步骤。
[0025]具体来说，首先取一定量的水，并开动搅拌，然后加入氯化铵固体，氯化铵固体的加入比例是按照9(Tll0g/l的比例加入，即使最后的浸出前液中氯化铵浓度为9(Tll0g/l，同时不断通入NH3，使浸出前液中NH3浓度达到2(T70g/l时，这样就配制成了浸出前液。
[0026]然后取出一定量 的浸出前液，开动搅拌，加入氧化锌粉，加入比例为按照液固比2~10:1的比例，此比例是指浸出前液与氧化锌粉的质量比，例如浸出前夜为28m3(吨)，取液固比7:1，则氧化锌粉的量为4吨，同时不断通入NH3,以进行浸出反应，浸出反应的原理是:
Zn0+2NH4C1+ (i_2) NH3 = Zn (NH3) iCl2+H20
Me0+2NH4C1+ (j-2) NH3 =Me (NH3) fl2+ H2O
式中Me代表Cu、Cd、Co、Ni等杂质。
[0027]在进行浸出处理后，过滤得到过滤液，浸出渣可出售，在过滤液中加入锌粉进行净化处理，除掉铅、铜、镉、钴及镍等杂质，净化处理的温度为1(T50°C，净化处理的时间为
0.5^2.5小时，锌粉用量为锌粉按浸出液(浸出后的过滤液)中铅、铜、镉、钴的总理论计算量的2~25倍加入。净化反应的原理是:
Zn + Me (NH3) /+ = Zn (NH3)广 + Me + (j-1) NH3
Zn + Pb2+ + ?ΝΗ3 = Pb + Zn (NH3) i2+
最后，将含锌的净化后溶液通直流电进行电积，阳极可采用廉价的石墨，阴极可采用铝板，同极距7(T90mm，电流密度25(T1000A/m2，电解温度2(T50°C，槽电压2.5~3.2伏特。电解反应的原理是:
阴极反应:Zn (NH3) i2+ + 2e = Zn + iNH3 ；
阳极反应 6CF + 8NH3 — 6e = N2 + 6NH4C1。
[0028]如图1所示，在本发明的实施例中，首先利用制备好的浸出前液对氧化锌粉进行浸出处理，然后将过滤处理，将过滤后的浸出渣出售，然后加入锌粉进行净化处理，将净化渣也出售，最后电解、熔铸制成锌锭出售。
[0029]下面通过多个具体实施例来对本发明进行更详细的说明。
[0030]实施例1
以炼铁高炉灰经挥发窑挥发产生的氧化锌粉为原料，成分(本发明中的物料除特殊说明外，均为质量百分比 %):Zn53.3，Fe3.7，Cl 9.2，F0.5，Pb7.6 ；
采用氯化铵溶液体系，制备浸出前液使其成分达到NH4+90g/l，NH345g/l ；
浸出:向浸出槽中加28m3浸出前液，对应的加4.7吨氧化锌粉，浸出温度为35 °C，浸出时间为0.5小时，锌浸出率93.1%，浸出后的过滤液(即浸出液，g/1)中:Zn82.7, Pb0.53，Cu0.004 ；
净化:锌粉按浸出液中铅、铜、镉及钴的总理论计算量的2倍(3g/l-浸出液，即11浸出液加入3g锌粉)加入，净化时间为2.5小时，净化温度为40°C，净化后溶液杂质成分(m/l):Pb0.63，Cu0.04，Cd0.05，Co0.07 ；
电积:石墨做阳极，同极距75mm，电流密度430A/m2，电解温度30°C，槽电压2.97伏，废液含锌11.2g/l，电流效率91.3%，析出锌直流电耗2667Kwh/t-析出锌。
[0031]析出锌熔铸成锌锭，符合GB/T 470-2008《锌锭》质量要求。
[0032]实施例2
以铅冶炼烟化炉挥发产生的氧化锌粉为原料，成分(％):Zn61.6，Fe4.7, Cl 0.71，Cu0.035，Pbl0.3。
[0033]配制浸出前液，使其成分达到NH4+110g/l，NH350g/l ；
浸出:向浸出槽中加28m3浸出前液，对应的加4吨氧化锌粉，浸出温度为40°C，浸出时间为2小时。锌浸出率92.1%，浸出后的过滤液成分(g/1):Zn81.1，Pb0.0053，Cu0.0032，Cd0.0062 ；
净化:按浸出液中铅铜镉钴计算的总理论量的18倍加入锌粉(0.2g/l-浸出液)，净化时间为1.5小时，净化温度为35 °C，净化液杂质成分(mg/1):Pb0.051，Cu0.03，Cd0.02，Co0.23 ；
电积:石墨做阳极，同极距75mm，电流密度420A/m2，电解温度42°C，槽电压3.1伏，废液含锌12.4g/l，电流效率92.5%，析出锌直流电耗2748Kwh/t-析出锌。
[0034]析出锌熔铸成锌锭，符合GB/T 470-2008《锌锭》质量要求。
[0035]实施例3
以锌冶炼工频炉产的锌浮渣为原料，成分(％):Zn73.3，Fe2.1，Cl 4.2，Cu0.8，Pb3.7 ； 配制浸出前液，使其成分达到NH4+95g/l，NH345g/l ；
浸出:向浸出槽中加28m3浸出前液，对应的加4吨锌浮渣，浸出温度为30°C，浸出时间为4小时。锌浸出率95.1%，浸出后的过滤液成分(g/1):Zn99.5，Pb0.005，Cu0.0Ol，Cd0.001 ；
净化:按浸出液中铅、铜、镉及钴的总理论计算量的25倍加入锌粉，净化时间为0.5小时，净化温度为 30°C，净化液杂质成分(mg/1):Pb0.03，Cu0.01，Cd0.02，Co0.08 ；
电积:石墨做阳极，同极距75mm，电流密度400A/m2，电解温度36°C，槽电压3.02伏，废液含锌10.5g/l，电流效率93.3%，析出锌直流电耗2654Kwh/t-析出锌。
[0036]析出锌熔铸成锌锭，符合GB/T 470-2008《锌锭》质量要求。
[0037]应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种在氯化铵溶液体系中从氧化锌粉提取电积锌的方法，其特征在于，包括步骤: A、将氯化铵固体溶于水中，同时通入NH3并不断搅拌，使制得的浸出前液的NH3浓度达到 20~70g/l ； B、取一定量的浸出前液，按液固比2~10:1的比例加入氧化锌粉，同时通入NH3并不断搅拌，进行浸出处理； C、在浸出后的过滤液中加入锌粉进行净化处理得到净化后溶液； D、净化后溶液通直流电进行电积处理，阳极采用石墨，阴极采用铝板。
2.根据权利要求1所述的在氯化铵溶液体系中从氧化锌粉提取电积锌的方法，其特征在于，所述步骤A中，浸出前液的NH4+浓度为9(TllO g/1。
3.根据权利要求1所述的在氯化铵溶液体系中从氧化锌粉提取电积锌的方法，其特征在于，所述步骤B中，浸出温度为2(T50°C，浸出时间为0.5^2小时。
4.根据权利要求1所述的在氯化铵溶液体系中从氧化锌粉提取电积锌的方法，其特征在于，所述步骤C中，净化温度为1(T50°C，净化时间为0.5^2.5小时。
5.根据权利要求1所述的在氯化铵溶液体系中从氧化锌粉提取电积锌的方法，其特征在于，所述步骤C中，锌粉用量为浸出后的过滤液中铅、铜、镉及钴理论计算量的2~25倍。
6.根据权利要求1所述的在氯化铵溶液体系中从氧化锌粉提取电积锌的方法，其特征在于，所述步骤D中，电流密度25(T1000A/m2，电解温度2(T50°C，槽电压2.5~3.2伏特。
7.根据权利要求6所述的在氯化铵溶液体系中从氧化锌粉提取电积锌的方法，其特征在于，同极距70~90mm。
【文档编号】C22B3/14GK104005051SQ201410176251
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】戴兴征 申请人:戴兴征