一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在湿法炼锌过程中将溶液中镁离子和有机物高效脱除的方法，属于有色冶金领域，具体公开了一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的方法及其装置。
【背景技术】
[0002]在湿法炼锌过程中，如果镁离子一直在高位运行，就会对整个生产过程带来了很大的负面影响，导致新液含锌无法提高至正常水平，电解锌片产量也无法达到高水平，如何长期排镁是业界一直关注的问题。
[0003]国外有些湿法炼锌厂，当硫化锌精矿含镁高于0.6%时，采用稀硫酸洗涤法除去镁，使镁以硫酸镁进入到洗涤液中排出。这种方法能有效地去除硫化锌精矿中的镁。但由于增加了一个工艺过程，仍然会带来金属的损耗，如果硫化锌精矿含有氧化锌、碳酸锌时，这部分锌也在酸洗时进入到酸洗液中，造成回收困难。
[0004]工业生产中，多采用鼓风式空气冷却塔，冷却经净化后的新液，新液从50°C以上，在冷却塔内降至40?45°C时放置在大型的新液储槽内，自然缓慢冷却，镁盐生成结晶，在储槽内壁和槽底沉积，随着时间的增加，储槽内壁四周和槽底形成块状的结晶物。定期清除结晶物，以达到除去钙镁的目的。也有的将新液与废液混合加入到空气冷却塔共同冷却，硫酸镁结晶在冷却塔内或在塔底集液池中析出。还有的厂用部分废液生产硫酸锌，从而镁通过硫酸锌副产品部分开路。但这些方法除钙镁都不彻底，也有采用膜渗析法将阴、阳离子分开，仍然无法将镁与锌有效分离。
[0005]比较彻底的是中和法排镁，包括电解废液排镁以及弱酸浸渣水洗液排镁，但是电解废液排镁由于电解废液含酸高、含锌低、且有价金属含量低，导致中和排镁过程中石灰粉耗量大，渣处理的费用高；弱酸浸渣水洗液排镁的方法有一定量的铜、镉有价金属，在排镁过程中损失掉，需增加的设备也较多，也不宜推广使用。
[0006]在湿法锌冶金过程中，溶液中的有机物过高会影响溶液净化电解生产过程，造成电解电流效率降低、直流能耗增加，整体生产成本增加。而现有的脱除硫酸锌溶液中有机物的方法是需要加入吸附剂或其它添加剂，吸附剂或添加剂综合循环利用、回收难度大，整体生产成本高。
【发明内容】
[0007]为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的方法及其装置，在不改变现有湿法炼锌流程的情况下，通过加压雾化和强化搅拌，使硫酸锌溶液中的有机物分解生成0)2与H2，提高硫酸锌溶液中有机物分解脱除率，降低生产成本，并通过对脱除有机物溶液进行加压和浓缩沉降，将溶液中镁离子高效脱除，避免产生沉锌渣，且脱除有机物和镁离子之后的硫酸锌溶液质量稳定。
[0008]为了达到上述目的，本发明提出如下技术方案:
一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的方法，具体步骤为:
1)将湿法冶金过程中产生的有机物含量COD值为300-850mg/L、Mg2+浓度为12-65g/L、PH值为2.5—5.4的硫酸锌溶液，利用加压装置将压强提高至0.5-4.5MPa，同时，利用加热装置将硫酸锌溶液温度提高到120-250°C ；
2)将经过加压加热处理的硫酸锌溶液加入到加压雾化脱除硫酸锌溶液中有机物的装置内，首先，利用装置中的雾化器6将硫酸锌溶液进行雾化，使硫酸锌溶液分散成颗粒状和细线状；
3)雾化后的硫酸锌溶液在装置的雾化区2内与氧气充分反应凝结成液体颗粒后，沉降到雾化区2底部的溶液分配筛3进行切割分配；
4)硫酸锌溶液经切割分配后，进入到装置的搅拌区4，对硫酸锌溶液进行强化搅拌，力口速溶液中有机物的分解反应；
5)保持装置内的气体循环，并不断补入氧气，控制装置内氧分压为0.5-4.5 MPa，循环气体从循环气体入口 10进入溶液底部，实现气-液反应，循环气体与搅拌区4的溶液充分反应后进入装置上部空间，再与雾化的溶液接触反应，实现气-汽反应，同时，控制硫酸锌溶液温度在120-250°C ；
6)保持氧分压和硫酸锌溶液温度不变，将装置内的溶液不断循环雾化，反应时间为30-180分钟，实现硫酸锌溶液中有机物的有效脱出；
7)脱除有机物后的硫酸锌溶液由溶液出口8通过导管23和浓缩罐体19上的溶液入口27加入到浓缩罐体19内；利用加压装置将压强提高至0.5- 4.5MPa ；
8)把硫酸锌溶液加压到0.5- 4.5Mpa后，通过加温装置将硫酸溶液温度提高到120-250°C,由浓缩装置的晶种加入口 26加入硫酸盐晶种，保持温度在120_250°C，进行浓缩沉降0.5-6小时；
9)浓缩沉降完成后，将合格的硫酸锌溶液从装置的合格溶液出口24排出，再送到下一工序进行处理，同时，溶液循环系统不断补入新的待处理溶液，实现连续生产作业；
10)浓缩底流由底流排放口21放出进行过滤，滤液返回到加压装置再次处理，滤渣采用反火法系统进行处理。
[0009]作为优选，加压保温条件下进行沉降析出，保持溶液150_250°C的温度使硫酸锌溶液中的Mg2+沉降。
[0010]作为优选，浓缩沉降过程中加入硫酸镁晶种，促进溶液中镁离子的析出沉降。
[0011]以上所述的联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的装置主要由压力罐体1、雾化区2、溶液分配筛3、搅拌区4、溶液搅拌机5、雾化器6、搅拌区隔板7、溶液出口 8、循环液出口 9、循环气体入口 10、循环气体出口 11、雾化区隔板12、硫酸锌溶液入口 13、循环液入口14、循环风机15、输送泵16、循环泵17、供氧口 18、浓缩罐体19、圆锥沉降槽20、底流排放口21、支架22、导管23、合格溶液排放口 24、排气口 25、晶种加入口 26、溶液入口 27组成；所述的压力罐体I为密闭罐，压力罐体I顶部设有硫酸锌溶液入口 13和循环液入口 14，压力罐体I内部设有溶液分配筛3，溶液分配筛3将压力罐体I分为雾化区2和搅拌区4，溶液分配筛3上部的雾化区2内设有雾化区隔板12和雾化器6，硫酸锌溶液入口 13和循环液入口 14分别与雾化器6相连通，溶液分配筛3下部的搅拌区4内设有搅拌区隔板7，所述的溶液搅拌机5固定在压力罐体I上并伸入到搅拌区4内，压力罐体I的底部设有循环液出口 9和循环气体入口 10，所述的循环液出口 9与循环液入口 14通过循环泵17和输送管道构成循环，所述的循环气体出口 11与循环气体入口 10通过循环风机15和输送管道构成循环，硫酸锌溶液入口 13通过输送管道与输送泵16相连，供氧口 18通过输氧管道与循环气体入口 10相连，所述的溶液出口 8设置在压力罐体I的中部，溶液出口 8通过导管23与溶液入口 27连接，所述的浓缩罐体19为密闭罐，下方设置有圆锥沉降槽20，溶液入口 27位于浓缩罐体19的上部，晶种加入口 26和排气口 25设置在浓缩罐体19的顶部，合格溶液排放口 24位于浓缩罐体19的中下部，底流排放口 21设置在圆锥沉降槽20的底部，支架22设置在浓缩罐体19的底部。
[0012]作为优选，所述的合格溶液排放口 24位于浓缩罐体19中下部的三分之一处。
[0013]作为优选，所述的圆锥沉降槽20的沉降槽锥体角度为40-55°。
[0014]本发明的有益效果:
在不改变现有湿法炼锌流程的情况下，通过加压雾化和强化搅拌，使硫酸锌溶液中的有机物分解生成0)2与H 2，提高硫酸锌溶液中有机物分解脱除率，降低生产成本，并通过对脱除有机物的溶液进行加压和浓缩沉降，将溶液中镁离子高效脱除，避免产生沉锌渣，且脱除有机物和镁离子之后的硫酸锌溶液质量稳定。
【附图说明】
[0015]图1为本发明一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子装置结构图。
[0016]图中，1-压力罐体、2-雾化区、3-溶液分配筛、4-搅拌区、5-溶液搅拌机、6_雾化器、7-搅拌区隔板、8-溶液出口、9_循环液出口、10-循环气体入口、11-循环气体出口、12-雾化区隔板、13-硫酸锌溶液入口、14-循环液入口、15-循环风机、16-输送泵、17-循环泵、18-