一种硫酸锌溶液置换除铜镉的设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种硫酸锌溶液置换除铜镉的设备，属于湿法炼锌技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，硫酸锌溶液置换除铜镉的方法及其设备，主要方法是用锌粉作为净化剂，置换硫酸锌溶液的铜镉杂质，主要设备是净化槽。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。净化槽用于硫酸锌溶液置换除铜镉时，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、镉离子被置换，分别转化为金属铜小固体和海绵状金属镉固体，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。
[0003]净化槽用于硫酸锌溶液置换除铜镉时，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%。导致实际消耗量大幅度超过理论需要量的原因有两个，一是工业锌粉的有效锌偏低，通常只有85 %，二是在净化槽结构不合理，不能及时将反应生成的铜镉固体物质进行分离，铜镉固体物质对锌粉形成局部包裹，降低了锌粉的反应活性，导致锌粉的消耗量很大。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型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铜镉的设备。本实用新型适合处理硫酸锌溶液，能实现锌对铜镉的高效置换，具有锌粒或锌片消耗小、生产成本低、铜镉置换彻底、现场环境好的优点。
[0005]本实用新型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铜镉的设备，包括进液管、两块边板、进液端板、底板、溶液分配板、活动箱体、两块沉淀池边板、沉淀池底板、两块沉淀池端板、溶液粗滤板、出液端板和出液管，所述两块边板、进液端板、出液端板和底板组成设备主体，所述进液管位于进液端板的上部，所述出液管置于出液端板的上部，所述设备主体内部靠近进液管的一侧装有带孔的溶液分配板，所述溶液分配板、进液端板、两块边板和底板共同组成的空间为溶液分配池，所述设备主体内部靠近出液管的一侧装有带孔的溶液粗滤板，所述溶液粗滤板、出液端板、两块边板和底板共同组成的空间为溶液汇集池，所述溶液分配板和溶液粗滤板之间的空间为置换池，所述活动箱体位于所述置换池内，所述两块沉淀池边板、沉淀池底板和两块沉淀池端板组成沉淀池，所述沉淀池位于所述置换池的下部，所述底板上设有用于连通沉淀池和置换池的滤孔，所述溶液分配板上设有用于连通溶液分配池和置换池的滤孔，所述溶液粗滤板上设有用于连通置换池和溶液汇集池的滤孔。
[0006]在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
[0007]进一步，所述底板上的滤孔均匀分布，滤孔的个数为3458?26600个，孔径为10?5 0mm，相邻滤孔之间的间距为2 0?10 0mm。
[0008]进一步，所述溶液分配板上的滤孔均匀分布，滤孔的个数为200?12800个，孔径为5?10 0mm，相邻滤孔之间的间距为2 0?10 0mm。
[0009]进一步，所述溶液粗滤板上的滤孔均匀分布，滤孔的个数为80000?884450个，孔径为1?5mm，滤孔间距为2?5mm。
[0010]进一步，所述活动箱体的数量为6?20个，每个所述活动箱体均为顶部开口的长方体，每个所述活动箱体均由五块滤板组成，每个所述活动箱体内部装有锌片或锌粒。
[0011]—种硫酸锌溶液置换除铜镉的方法，该方法通过如上任一项所述的设备实现，包括以下步骤:将铜、镉、锌质量浓度分别为0.3?3.0g/L、0.2?2.0g/L、120?180g/L的待处理的硫酸锌溶液，在所述设备内进行置换除铜镉锌后，得到处理过的硫酸锌溶液和杂质。
[0012]在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
[0013]进一步，所述处理过的硫酸锌溶液中铜、镉、锌的质量浓度分别为0.00005?0.0002g/L、0.0001 ?0.0005g/L、120.4 ?184.2g/L，所述杂质为铜、镉。
[0014]进一步，所述在所述设备内进行置换除铜镉的具体步骤为:待处理的硫酸锌溶液从所述进液管流入到所述设备主体，处理过的硫酸锌溶液从所述出液管流出，处理得到的杂质集于所述沉淀池中，所述处理得到的杂质为铜、镉。
[0015]本实用新型所述的设备，其工作原理如下:当含有杂质铜镉的硫酸锌溶液从进液管流入溶液分配池后，经过溶液分配板的分配，使溶液较均匀流入到置换池，在置换池中，被装在活动箱体内的许许多多小块锌片置换，并在许许多多的小块锌片表面析出金属铜小固体和海绵状金属镉固体，金属铜小固体和海绵状金属镉固体，在溶液流动和重力的双重作用下，脱离锌粒或小块锌片表面并缓慢沉淀到沉淀池，锌粒或小块锌片由于粒度大于活动箱体的滤孔且比重较大，继续停留在活动箱体内；随着溶液不断流过置换池中的活动箱体，溶液中的铜镉杂质也不断被装在活动箱体内的许许多多锌粒或小块锌片置换，生成的金属铜小固体和海绵状金属镉固体也不断沉淀到沉淀池；当溶液流过最后一个活动箱体时，溶液中的铜镉杂质已经被彻底置换，达到了脱去杂质铜镉的目的。当某个活动箱体的锌片消耗完毕时，重新装入锌粒或锌片，也可以根据活动箱体的锌粒或锌片消耗情况，随时补充锌粒或锌片，置换得到的渣定期清理回收。
[0016]本实用新型的有益效果是:
[0017]1.锌金属消耗量小。本实用新型采用的置换剂为锌粒或锌片，锌粒或锌片是纯度很高的金属锌，有效锌含量接近100% ;在置换过程中，反应生成的小固体金属铜和海绵状金属镉固体，在溶液流动和重力的双重作用下，能够及时从锌粒或小块锌片表面分离，缓慢沉淀到沉淀池，而锌粒或小块锌片的粒度大于活动箱体的滤孔且比重较大，继续停留在活动箱体内，这样置换物中只有小固体金属铜和海绵状金属镉固体，没有带走任何的锌粒或锌片，没有造成锌粒或锌片的任何浪费，锌粒或锌片的消耗全部用于置换反应，因此锌粒或锌片的消耗很小，几乎接近理论消耗量。另外，由于锌粒或锌片没有进入到置换渣中，因此，得到的置换渣纯度很高，简单处理后，就可以形成粗产品。
[0018]2.除铜镉彻底。在置换过程中，反应生成的小固体金属铜和海绵状金属镉固体，在溶液流动和重力的双重作用下，能够及时从锌粒或小块锌片表面分离，使锌粒或小块锌片表面始终与溶液接触，确保了锌粒或锌片的活性，有效保证了锌粒或锌片对铜镉的置换能力；另外，还可以通过控制溶液的流量和活动箱体的数量，来实现对溶液与锌粒或小块锌片接触时间的精确控制，从而达到对除去溶液中铜镉的精确控制，确保能够除去溶液中的铜锦杂质。
[0019]3.本实用新型的设备的制造方法简单、应用范围广泛。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的硫酸锌溶液置换除铜镉的设备的正视图。
[0021]图2为本实用新型的硫酸锌溶液置换除铜镉的设备的侧视图。
[0022]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0023]1、进液管，2、边板，3、进液端板，4、底板，5、溶液分配板，6、活动箱体，7、沉淀池边板，8、沉淀池底板，9、沉淀池端板，10、溶液粗滤板，11、出液端板，12、出液管。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
[0025]实施例1
[0026]如图1、图2所示，一种硫酸锌溶液置换除铜镉的设备，包括进液管1、两块边板2、进液端板3、底板4、溶液分配板5、活动箱体6、两块沉淀池边板7、沉淀池底板8、两块沉淀池端板9、溶液粗滤板10、出液端板11和出液管12，所述两块边板2、进液端板3、出液端板11和底板4组成设备主体，所述设备主体由厚度20mm的塑料焊接而成，内部尺寸为长7.5m、宽4m、高
2m ο
[0027]所述进液管1位于进液端板3的上部，所述出液管12置于出液端板11的上部，所述进液管1和出液管12均为Φ 169 X 10mm的塑料管。
[0028]所述设备主体内部靠近进液管1的一侧装有带孔的溶液分配板5，所述溶液分配板5上设有用于连通溶液分配池和置换池的滤孔，所述溶液分配板5为厚度12mm的塑料板，溶液分配板5上的滤孔均匀分布，滤孔的个数为200个，孔径为100mm，相邻滤孔之间的间距为100mmο
[0029]所述溶液分配板5、进液端板3、两块边板2和底板4共同组成的空间为溶液分配池，所述溶液分配池的尺寸为长4m、宽0.6m、高2m，与主体连接，所述底板4上设有用于连通沉淀池和置换池的滤孔，所述底板4上的滤孔均匀分布，滤孔的个数为26600个，孔径为10mm，相邻滤孔之间的间距为20mm。
[0030]所述设备主体内部靠近出液管12的一侧装有带孔的溶液粗滤板10，所述溶液粗滤板10上设有用于连通置换池和溶液汇集池的滤孔，所述溶液粗滤板10上的滤孔均匀分布，滤孔的个数为80000个，孔径为5mm，相邻滤孔之间的间距为5mm。
[0031]所述溶液粗滤板10、出液端板11、两块边板2和底板4共同组成的空间为溶液汇集池，所述溶液汇集池的尺寸为长4m、宽0.6m、高2m。
[0032]所述溶液分配板5和溶液粗滤板10之间的空间为置换池，所述活动箱体6位于所述置换池内，所述活动箱体6的数量为6个，每个所述活动箱体6均为顶部开口的长方体，每个所述活动箱体6由五块厚度均为12mm的塑料滤板焊接组成，每个所述活动箱体的内部尺寸为长4m、宽0.8m、高1.8m，总容积为6.12m3,每块滤板上的滤孔孔径为2mm，滤孔间距为5mm，每个所述活动箱体6内部装有10t平均厚度为5mm的锌片。
[0033]所述两块沉淀池边板7、沉淀池底板8和两块沉淀池端板9组成沉淀池，所述沉淀池位于所述置换池的下部，所述沉淀池用五块厚度均为20mm的塑料板与主体焊接，沉淀池的尺寸为长6m、宽4m、高lm。
[0034]—种硫酸锌溶液置换除铜镉的方法，该方法通过如上所述的设备实现，包括以下步骤:将含铜0.3g/L、镉0.2g/L、锌100g/L、pH5.1的待处理的硫酸锌溶液，以10m3/h的速度从所述进液管1流入到所述设备主体，待处理的硫酸锌溶液依次缓慢流过溶液