专利名称：离子膜同时电解热镀锌铝渣回收锌和铝的方法
技术领域：
本发明涉及有色金属冶金领域，具体地说是一种离子膜同时电解热镀锌铝渣回收 锌和铝的方法。
背景技术：
锌的冶炼有火法冶炼和湿法冶炼两种。湿法冶炼具有生产能力大、效率高、操作条 件好、环境污染小以及有价金属综合回收好等优点，已被广泛采用。但湿法炼锌中的锌电积 工序能耗巨大，约占湿法炼锌总能耗的80 %，其主要原因是高浓度硫酸电解液体系中一直 采用铅基合金阳极，其析氧过电位达到IV，由此增加无用电耗近1000kWh/t锌，约占锌电积 总能耗(约3200kWh/t锌)的30%。另外，铅基合金阳极密度大、强度低、易弯曲蠕变而造 成短路，降低电流效率，增加能耗；铅基合金阳极的二氧化铅钝化膜疏松多孔，易脱落形成 阳极泥，并污染阴极锌，降低产品质量。虽然SiCI2-NH3-NH4CI溶液电解体系中能耗有所降 低，但阳极依然使用惰性阳极，没有充分利用电能。改进和提高湿法炼锌的电积工艺能节能 降耗、降低生产成本。在热镀锌过程中，渣中锌和铝资源含量极其丰富。以热镀锌渣为电积锌阳极可以 扩大锌资源的使用寿命、降低生产能耗。资料显示，在从锌原生矿生产锌的总费用中，能源 费占了 20 %，若采用锌渣废料生产金属锌，其能耗比用原生锌矿生产锌金属的能耗降低约 60% 72%。同时，若用原生锌矿精炼锌，由于矿物原料品位低、成份复杂，因而工艺流程 长，生产技术复杂，生产中产生的“三废”多。有的锌渣中锌的含量高达85%以上，原料品位 较高，工艺流程较短，因而用锌渣直接生产金属锌可以减少对环境的污染，减少三废的排放 量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对锌的回收率低，电能消耗大，提出一种以热镀 锌铝渣为阳极，在阳极得到含锌离子和铝离子的电解液的同时在阴极得到金属锌的离子膜 同时电解热镀锌铝渣回收锌和铝的方法，本发明解决上述技术问题采用的技术方案是一种离子膜同时电解热镀锌铝渣回 收锌和铝的方法，使用离子交换膜将电解槽分隔为阳极室和阴极室，阳极与阴极、阳极液与 阴极液分别对应置于阳极室与阴极室中，阳极液为浓度10 80g/L的氯化铵溶液，阴极液 为含锌离子的氨性溶液，其组成为=Zn2+浓度30 150g/L，氨水调节pH为7. 5 10 ；在电 流密度为100 800A/m2时，通直流电电解，电解时电解液的温度为10 60°C，在阳极室得 到含锌离子和铝离子的电解液的同时，在阴极室得到金属锌；阳极主要反应为热镀锌铝渣 的电化学溶解反应，阴极主要反应为析出金属锌的电化学沉积反应。所述的离子交换膜为阴离子交换膜。所述的阳极为热镀锌铝渣熔铸板，阴极为不 锈钢板。所述的阴极与离子交换膜、阳极与离子交换膜的距离均为5 50mm，电极距离为 10 100mm。
本发明的优点是由于离子交换膜的使用，在阳极室得到含锌离子、铝离子的电解 液的同时，也可在阴极室得到高纯金属锌，降低电积金属锌的能耗。通过对不同电解液浓度 的调整，提高了热镀锌铝渣的溶解量和阳极电流效率，阳极室电解液经净化后可以制备氢 氧化铝，母液可以作为电积金属锌的电解液，达到了对热镀锌铝渣的综合回收利用。
具体实施例方式一种离子膜同时电解热镀锌铝渣回收锌和铝的方法，使用离子交换膜将电解槽分 隔为阳极室和阴极室，阳极与阴极、阳极液与阴极液分别对应置于阳极室与阴极室中，阳极 液为浓度10 80g/L的氯化铵溶液，阴极液为含锌离子的氨性溶液，其组成为 2+浓度 30 150g/L，氨水调节pH为7. 5 10 ；在电流密度为100 800A/m2时，通直流电电解，电 解时电解液的温度为10 60°C，在阳极室得到含锌离子和铝离子的电解液的同时，在阴极 室得到金属锌；阳极主要反应为热镀锌铝渣的电化学溶解反应，阴极主要反应为析出金属 锌的电化学沉积反应。下面结合实施例对本发明的技术内容做进一步的详细说明实施例1一种离子膜同时电解热镀锌铝渣回收锌和铝的方法阳极为热镀锌铝渣熔铸板， 阴极为不锈钢板；电解槽阴、阳两极均为板框式结构；电极隔膜为阴离子交换膜；电极距离 为60mm ；电流密度为300A/m2。量取500mL浓度为40g/L的氯化铵溶液为阳极液；另量取500mL Zn2+浓度为40g/ L的氨性溶液为阴极液，pH为9 ；在温度为25°C时电解lh，结果为电流效率99. 50%，平均 槽压1. 6V。实施例2一种离子膜同时电解回收热镀锌铝渣的方法，电解槽结构、电极隔膜、电极距离同 实施例1，电流密度为400A/m2。量取500mL浓度为60g/L的氯化铵溶液为阳极液；另量取500mL Zn2+浓度为60g/ L的氨性溶液为阴极液，pH为8 ；在温度为25°C时电解2h，结果为电流效率99. 18%，平均 槽压1. 35V。实施例3一种离子膜同时电解回收热镀锌铝渣的方法，电解槽结构、电极隔膜、电极距离同 实施例1，电流密度为600A/m2。量取500mL浓度为60g/L的氯化铵溶液为阳极液；另量取500mL Zn2+浓度为60g/ L的氨性溶液为阴极液，pH为9 ；在温度为25°C时电解8h，结果为电流效率99.观％，平均 槽压1. 55V。实施例4一种离子膜同时电解回收热镀锌铝渣的方法，电解槽结构、电极隔膜、电极距离同 实施例1，电流密度为400A/m2。量取500mL浓度为60g/L的氯化铵溶液为阳极液；另量取500mL Zn2+浓度为80g/ L的氨性溶液为阴极液，pH为9 ；在温度为25°C时电解4h，结果为电流效率99. 16%，平均 槽压1. 45V。
实施例5一种离子膜同时电解回收热镀锌铝渣的方法，电解槽结构、电极隔膜同实施例1， 电极距离为80mm，电流密度为500A/m2。量取500mL浓度为80g/L的氯化铵溶液为阳极液；另量取500mL Zn2+浓度为60g/ L的氨性溶液为阴极液，pH为8 ；在温度为25°C时电解4h，结果为电流效率99. 10%，平均 槽压1. 45V。实施例6一种离子膜同时电解回收热镀锌铝渣的方法，电解槽结构、电极隔膜、电极距离同 实施例1，电流密度500A/m2。量取500mL浓度为60g/L的氯化铵溶液为阳极液；另量取500mL Zn2+浓度为60g/ L的氨性溶液为阴极液，pH为8 ；在温度为40°C时电解4h，结果为电流效率99. 50%，平均 槽压1. 41V。实施例7一种离子膜同时电解回收热镀锌铝渣的方法，电解槽结构、电极隔膜同实施例1， 电极距离60mm，电流密度500A/m2。量取500mL浓度为60g/L的氯化铵溶液为阳极液；另量取500mL Zn2+浓度为60g/ L的氨性溶液为阴极液，pH为9 ；在温度为50°C时电解4h，结果为电流效率99. 05%，平均 槽压1. 44V。
权利要求
1.一种离子膜同时电解热镀锌铝渣回收锌和铝的方法，其特征是使用离子交换膜将 电解槽分隔为阳极室和阴极室，阳极与阴极、阳极液与阴极液分别对应置于阳极室与阴极 室中，阳极液为浓度10 80g/L的氯化铵溶液，阴极液为含锌离子的氨性溶液，其组成为 Zn2+浓度30 150g/L，氨水调节pH为7. 5 10 ；在电流密度为100 800A/m2时，通直流 电电解，电解时电解液的温度为10 60°C，在阳极室得到含锌离子和铝离子的电解液的同 时，在阴极室得到金属锌；阳极主要反应为热镀锌铝渣的电化学溶解反应，阴极主要反应为 析出金属锌的电化学沉积反应。
2.根据权利要求1所述的一种离子膜同时电解热镀锌铝渣回收锌和铝的方法，其特征 在于离子交换膜为阴离子交换膜。
3.根据权利要求1所述的一种离子膜同时电解热镀锌铝渣回收锌和铝的方法，其特征 在于阳极是热镀锌铝渣熔铸板，阴极为不锈钢板。
4.根据权利要求1所述的一种离子膜同时电解热镀锌铝渣回收锌和铝的方法，其特 征在于阴极与离子交换膜、阳极与离子交换膜的距离均为5 50mm，电极距离为10 IOOmm0
全文摘要
本发明涉及一种离子膜同时电解热镀锌铝渣回收锌和铝的方法。电解用阳极为热镀锌铝渣的熔铸板，阴极为不锈钢板。电解槽隔膜为阴离子交换膜。阳极液为氯化铵溶液，阴极液为含锌离子的氨性溶液。电解时电流密度范围为100～800A·m-2，电解槽电压范围0.5～5V。阳极与阴极电流效率可达99％。其优点是在阳极室得到含锌离子、铝离子的电解液。在阳极室得到含锌离子、铝离子的电解液的同时，也可在阴极得到高纯金属锌，降低电积锌的能耗。阳极室电解液经净化后可制备氢氧化铝，母液可作为电积锌的电解液，达到了对热镀锌铝渣的综合回收利用。
文档编号C25C1/16GK102108519SQ201010605260
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者任秀莲, 胡素荣, 魏琦峰 申请人:哈尔滨工业大学(威海)