专利名称：砷盐净化钴渣晶种、净化方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种提高砷盐净化钴渣晶种活性的方法，利用该方法纯化得到的砷盐 净化钴渣晶种，以及该纯化后的晶种在湿法炼锌中净化硫酸锌溶液中的应用。
背景技术：
湿法炼锌过程中，钴是危害锌电解析出最主要的杂质之一。在由硫酸锌溶液电解 制备锌单质时，电解液中的钴含量达到一定程度，便在阴极析出，与锌组成微电池，使锌放 电进人溶液，不仅降低锌电解的电流效率，还使锌片上出现双圆孔状的“烧板”现象。锌电 解对电解液中杂质的含量要求十分严格，杂质超标，电解就不能正常进行，其中钴含量的控 制尤为重要，要求新液中的钴含量尽可能低。因此，在生产中需要采取措施将大部分钴在进 入电解工序之前从溶液中除去。
当前锌湿法冶炼过程中硫酸锌溶液的净化方法主要有黄药净化法、β -萘酚法、 砷盐净化法、锑盐净化法、合金锌粉法等。
砷盐净化除钴是在一定温度以及有铜离子存在的条件下，利用Cu-Si微电池电位 差大于Co-ai微电池电位差而使钴易于在Cu-ai微电池阴极上放电还原，形成Si-Cu-C0合 金的原理，通过向溶液中加入的三氧化二砷和锌粉以及返回的底流晶种的作用，在溶液中 形成稳定的As-Cu-C0 (-Zn)合金，从而使溶液中的Co2+以合金形式从溶液中沉淀分离出 来，使硫酸锌溶液中的钴降到适合电解的程度。
主要化学反应
2Co2++2As3++5Zn = 2CoAs I +5Zn2+............... (1)
2Ni2++2As3++5Zn = 2NiAs I +5Zn2+............ (2)
6Cu2++2As3++9Zn = 2Cu3As I +9Zn2+......... (3)
CoAs, NiAs和Cu3As并不是砷化物，而是钴、镍、铜与砷的合金。锗和锑也发生共 沉，进入滤渣。
现有的操作步骤为第一步，将三氧化二砷用氢氧化钠溶解，第二步，将溶解后的 氢氧化钠溶液、锌粉、返回的钴渣(底流)晶种与含钴的硫酸锌溶液混合，在搅拌状态下反 应，得到含不同成分的多种合金、固体化合物、残余锌粉、硫酸锌溶液等的混合物；第三步， 将硫酸锌溶液和渣的混合物用液固分离设备进行分离(如用压滤机或浓密机，或静置自然 分离)，合金、固体化合物、残余锌粉等沉淀进入渣中，得到砷盐净化钴渣，第四步，将适量钴 渣作为晶种返回第二步使用。
申请人在生产中发现，不同批次的砷盐净化钴渣(底流钴渣)在成分组成上有所 不同，因而在作为晶种引入到除钴体系中时其除钴的活性有所不同。另外，钴渣晶种在长时 间使用后，活性也存在下降的趋势。如果按照固定的操作程序驱除钴杂质，则处理后物料中 的钴含量不太稳定或者质量较差。
发明内容
为了解决目前存在的不同批次晶种成分组成不同的问题，本发明的目的在于提出 一种砷盐净化钴渣的纯化方法。
本发明提供的纯化方法包括以下步骤将砷盐净化钴渣晶种浆化，得到晶种浆化 液；将酸与晶种浆化液混合；以及进行固液分离。
进一步地，可以采用硫酸或者湿法炼锌过程中产生的电解废液与晶种浆化液混合。
进一步地，将水或硫酸锌溶液与所述砷盐净化钴渣晶种混合，得到晶种浆化液。
进一步地，晶种浆化液的液固比为0.5 1 10 1。
进一步地，酸与晶种浆化液混合后形成的体系pH值在0. 5 4. 5之间。
进一步地，酸与晶种浆化液混合后形成的体系pH值在3. 0 4. 5之间。
本发明的另一目的在于提供一种砷盐净化钴渣晶种，利用本发明提供的纯化方法 对砷盐净化钴渣晶种粗品进行处理，制备得到砷盐净化钴渣晶种。
本发明的还一个目的在于，将本发明提供的纯化后的砷盐净化钴渣晶种应用到湿 法炼锌中硫酸锌溶液的净化中。
本发明提供的砷盐净化钴渣晶种纯化方法，有效提高了砷盐净化钴渣晶种的活 性，并且操作过程简单，降低了生产成本，不增加废渣、废气、废水排放，无环境污染，最终提 升砷盐净化产品的质量，经济效益显著。
图1为根据本发明方法的一个示例性工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图1详细描述本发明的具体实施方式
。
本发明是通过添加无机酸的方法，与砷盐净化产生的钴渣晶种发生反应，生成新 的晶种，新晶种具有更高的活性。无机酸可以是硫酸、盐酸或者磷酸。这些酸可以是未经使 用的酸，也可以为工业废酸。作为优选，硫酸和硝酸是最合适的，因为硫酸具有很好的离子 强度，另外不会挥发，对作业工人没有毒害；而硝酸除了具有酸强度之外，还具有较高的氧 化性，处理效率会更高。在成本上考虑，优选使用工业废酸，例如含硫酸的冶炼副产物，或者 含硝酸的工业废酸。
在本发明中，用酸调节后的钴渣晶种浆化液的pH值适宜在0. 5 4. 5之间。浓度 过高则不利于过程的控制，也不利于其作为新晶种返回后对系统的控制；浓度过低，则反应 速度太慢。该PH值优选在3. 0 4. 5之间，发明人发现，在pH范围内，处理得到的新晶种 成份合理，利于系统控制。将酸处理体系中的酸浓度控制在此范围最为合适，可以在较短的 时间内完成处理操作。
酸处理的时间通常在0. 1 1小时，该时间可以根据酸浓度的大小作相应调整。
在本发明的一种有利的实施方式中，采用湿法炼锌过程中产生的电解废液作为酸 源，与砷盐净化钴渣晶种反应，以活化该钴渣晶种。该电解废液通常由锌电解工序提供，亦 即硫酸锌溶液经过电解后，锌离子析出成为析出锌片，并放出氧气，最后的溶液含酸和残余 锌离子等，此时硫酸含量140 210g/l。
由于砷盐净化除钴终点酸度很低，在钴渣晶种表面形成大量各式各样的沉积物， 作为晶种返回时，各种沉积物阻碍了晶种有效成分与溶液中杂质离子的接触，降低了晶种 的活性。在经过硫酸处理后，钴渣晶种中的沉积物及较活泼金属(锌)的一部分溶解到溶 液中，这样一来，晶种中的各有效成份裸露出来，有利于与溶液中杂质离子(主要为钴)的 接触，以达到将其除去的目。
本发明所采用的砷盐净化钴渣化学成分以重量百分比计分别为Co 0. 1 10%、 Cu 5 70%、Zn 3 45%、As 3 40%，还有少量的 Cd、Sb、Ge、Au、Ag、Bi、Ni、Mn 等。在酸处理之后，金属锌含量比例上升，锌离子含量比例下降，因为锌离子更容易溶于酸。锌离 子的溶解，导致更多金属锌和合金裸露，所以具有高活性。
图1示出本发明的一种典型实施方式，具体步骤为第一步，将砷盐净化钴渣用硫 酸锌溶液或者水浆化，使其成为易于输送的浆状物，并使下一步酸洗反应易于进行。这里使 用的硫酸锌溶液可以是来自湿法炼锌除钴后液或锌电解之前的新液。在用水进行浆化的情 况下，浆化后的液固比为0.5 1 10 1。第二步，将浆化好的砷盐净化钴渣与酸混合， 开启搅拌机搅拌，反应0. 2 8小时，得到含新晶种、含多杂质的硫酸锌溶液等的混合物；第 三步，将硫酸锌溶液和渣的混合物用液固分离设备进行分离(如用压滤机或浓密机，或静 置自然分离)，固体物为得到的新晶种。滤液则进入下一步以回收锌。
下面介绍几种具体实施例。
实施例1
砷盐净化钴·晶种化学成分=Co1. 54%,Zn 25. 36%,Cu 25. 10%,As 7. 23%，生 产工艺条件见表1
表1 提高砷盐净化钴渣晶种质量的工艺条件
权利要求
1.一种砷盐净化钴渣晶种的纯化方法，其特征在于，所述纯化方法包括将所述砷盐净化钴渣晶种浆化，得到晶种浆化液；将酸与所述晶种浆化液混合；以及进行固液分离。
2.根据权利要求1所述的纯化方法，其特征在于，所述酸为硫酸或者是湿法炼锌过程 中产生的电解废液。
3.根据权利要求1所述的纯化方法，其特征在于，将水或硫酸锌溶液与所述砷盐净化 钴渣晶种混合，得到所述晶种浆化液。
4.根据权利要求1所述的纯化方法，其中，所述晶种浆化液的液固比为0.5 1 10 1。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的纯化方法，其特征在于，所述酸与晶种浆化液混 合后形成的体系PH值在0. 5 4. 5之间。
6.根据权利要求5所述的纯化方法，其特征在于，所述酸与晶种浆化液混合后形成的 体系PH值在3.0 4. 5之间。
7.—种砷盐净化钴渣晶种，其特征在于，利用权利要求1-6中任一项所述的纯化方法 对砷盐净化钴渣晶种粗品进行处理，制备而成所述砷盐净化钴渣晶种。
8.权利要求7所述的砷盐净化钴渣晶种在湿法炼锌中净化硫酸锌溶液中的应用。
全文摘要
本发明提供了一种砷盐净化钴渣晶种的纯化方法，利用该方法纯化得到的砷盐净化钴渣晶种，以及该纯化后的晶种在湿法炼锌中净化硫酸锌溶液中的应用。该纯化方法包括将砷盐净化钴渣晶种浆化，得到晶种浆化液；将酸与所述晶种浆化液混合；以及进行固液分离。该纯化方法能有效提高湿法炼锌过程中产生的砷盐净化钴渣晶种的活性，操作过程简单，降低了生产成本，不增加废渣、废气、废水排放，无环境污染，最终提升砷盐净化产品质量，经济效益显著。
文档编号C22B19/00GK102031370SQ20101062098
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者刘懿, 尹华光, 林文军, 苗华磊, 阳雄魁, 陈爱国 申请人:株洲冶炼集团股份有限公司