专利名称：锌液净化中的除镉工艺及锌液净化方法
技术领域：
本发明涉及湿法炼锌中的硫酸锌溶液(下称锌液)净化工艺，具体涉及将中性浸出液中的杂质除至规定的限度以下，以满足电解沉积时对新液要求的过程。
背景技术：
现有的锌液净化方法大多是先将中性浸出液导入浓密机 中进行浓缩处理，然后再将浓缩处理后的上清液(即中上清)进行锌粉置换处理。比如，CN101994005A的附图I即示出了对上清液先后进行三段净化，第一段净化除铜，第二段净化除钴、镍，第三段净化除镉，且每一段净化后均通过固一液分离过滤得到除杂后的锌液的过程。也有的锌厂直接将中性浸出液进行锌粉置换处理。比如，“电解锌厂锌净液工艺设计，杨莲，工程设计与研究，总第119期，2006年6月”一文的流程图中即示出了对中性浸出液先后进行三段净化，第一段净化除铜、镉，第二段净化除钴、镍，第三段净化再次除镉，且每一段净化后均通过固一液分离过滤得到除杂后的锌液的过程。总之，从目前所反映出的对锌液净化工艺的研究趋势表明，人们对锌液净化工艺的改良往往集中于锌粉置换过程，而在置换反应开始前就对中性浸出液或是中性浸出液沉淀后得到的上清液进行处理的方面却很少涉及。即便如此，镉的深度净化问题始终没有彻底解决。其中，比较重要的原因在于现有的锌液净化过程基本上都采用滤布作为固一液分离过滤时的过滤元件，而一般滤布的过滤精度有限，容易导致镉穿滤；同时，置换出的镉又特别容易反溶。因此，上面给出的两篇参考文件均采取了三段净化工艺，并且最后一段净化都涉及除镉，可见其根本目的还是想要提高镉的净化水平。很显然，三段净化工艺的流程较长，并且要消耗大量锌粉。
发明内容
本发明旨在解决的技术问题首先是提供一种锌液净化中的除镉工艺，以达到较好的除镉效果。其次，本发明还要提供一种净化效果理想的锌液净化方法以及由该方法所得到的滤渣，该滤渣中纯度较高的固体锌，以便后续利用。首先，本发明锌液净化中的除镉工艺包括的步骤为1)对中性浸出液或由中性浸出液沉淀后得到的上清液进行除胶体处理，得到胶体含量为50mg/L以下的锌液；2)通过锌粉置换法在锌液中至少置换出镉；3)对含有杂质镉的锌液进行固-液分离过滤，其中，将过滤时间控制在60分钟以内，将过滤精度控制在10微米以下。中性浸出液或由中性浸出液沉淀后得到的上清液中的胶体主要为硅胶、铁胶等物质，这些胶体物质在锌液中以团聚的形态存在。一般中上清中的胶体含量约为lg/L左右，而中性浸出液中的胶体含量则更大。由于这些胶体物质的存在，一是降低了锌粉置换效果，二是阻碍固一液分离过滤，因而极大的影响了除镉的效果。有鉴于此，本发明创造性的采取了先对中性浸出液或上清液进行除胶体处理，然后再通过锌粉置换法加固一液分离过滤的方式，并对除胶体处理后锌液中的胶体含量以及固一液分离过滤时的过滤时间、过滤精度这些关键参数进行了选择搭配，确定了最终的除镉工艺。在本发明之前，为了除镉而通过锌粉置换法对中性浸出液或由中性浸出液沉淀后得到的上清液进行一段净化后，再通过固一液分离过滤所制得的锌液中的镉含量一般在20 50mg/L左右；试验表明，本发明中通过锌粉置换法对中性浸出液或由中性浸出液沉淀后得到的上清液进行一段净化后，再通过固一液分离过滤而制得的锌液中镉离子的含量为2mg/L以下。在本发明除镉工艺的步骤I)中，可通过不同方式实现除胶体处理。例如，可向锌液中加絮凝剂或电解质使胶体物质沉淀。但作为优选方案，该步骤I)是通过对中性浸出液或上清液进行膜过滤来实现的。膜过滤不仅可以除去锌液中的胶体物质，还可以除去ZnFeO2等固体杂质，使置换反应前的锌液品质更好，进一步提高锌液净化效 错流膜过滤来实现。错流过滤对除胶体有特殊的效果错流过滤的剪切力能够有效防止胶体附着在滤芯表面，从而减少滤饼层的厚度，保证过滤通量。上述步骤3)同样建议采用膜过滤。为便于实现快速过滤，其中最好采用终端膜过滤。本发明的锌液净化方法，包括的步骤为1)对中性浸出液或由中性浸出液沉淀后得到的上清液进行除胶体处理，得到胶体含量为50mg/L以下的锌液；2)通过第一次锌粉置换法对锌液进行一段净化至少除铜、镉；3)对含有固体杂质铜、镉的锌液进行固一液分离过滤，其中，将过滤时间控制在60分钟以内，将过滤精度控制在10微米以下；4)对固一液分离过滤后的锌液进行二段净化至少除钴、镍；5)对含有固体杂质钴、镍的锌液进行固一液分离过滤，分别得到新液和滤渣。试验表明，由上述方法所得到的滤渣中铜、镉、钴三种固体物质分别与固体锌的重量比为 Cu :Cd :Co :Zn= (O. 01 O. 2):(0 O. 001):(0. 5 I. 5):100。可见，该滤渣中固体镉与固体锌的重量比小于IX 10_5，镉含量极低。上述锌液净化方法中，既可通过第二次锌粉置换法对锌液进行二段净化除钴、镍，也可加入黄药、萘酚除钴、镍。基于已陈述的理由，所述步骤I)是通过对中性浸出液或上清液进行膜过滤来实现的。基于已陈述的理由，所述步骤I)通过对中性浸出液或上清液进行错流膜过滤来实现。作为对上述锌液净化方法的进一步的改进，将步骤5)中所得的滤渣作为上述步骤中进行锌粉置换法所使用的锌粉原料。由于通过一段净化并对含有固体杂质铜、镉的锌液进行固一液分离过滤后，过滤出的锌液中镉离子的含量已极大地下降，因此，通过二段净化并对含有固体杂质钴、镍的锌液进行固一液分离过滤的滤渣中仅含有极少量的镉，在这种情况下，完全可以将该滤渣返回到前面的步骤中作为进行锌粉置换法所使用的锌粉原料，从而在几乎不对锌液净化过程造成任何不利影响(主要是几乎不会向锌液中引入杂质镉)的情况下显著地降低了锌粉的用量。以往，由于锌液净化后的滤渣中镉含量较高，因此本领域技术人员是不可能将该滤渣作为锌粉原料来使用的。其中，对于所述步骤3)和步骤4)，至少步骤3)中采用了膜过滤。其中，对于所述步骤3)和步骤4)，至少步骤3)中采用了终端膜过滤。
本发明所提供的一种锌液净化后所得滤渣，其中固体镉与固体锌的重量比小于1X10'该滤渣是作为锌液净化中使用锌粉置换法时所采用的锌粉原料。该滤渣由以下锌液净化方法所得到，该方法包括的步骤为1)对中性浸出液或由中性浸出液沉淀后得到的上清液进行除胶体处理，得到胶体含量为50mg/L以下的锌液；2)通过第一次锌粉置换法对锌液进行一段净化至少除铜、镉；3)对含有固体杂质铜、镉的锌液进行固一液分离过滤，其中，将过滤时间控制在60分钟以内，将过滤精度控制在10微米以下；4)对固一液分离过滤后的锌液进行二段净化至少除钴、镍；5)对含有固体杂质钴、镍的锌液进行固一液分离过滤，分别得到新液和滤渣。其中，所述步骤I)是通过对中性浸出液或上清液进行膜过滤来实现的。其中，所述步骤I)是通过对中性浸出液或上清液进行错流膜过滤来实现的。 进一步的是，所述步骤I)中通过对中性浸出液或上清液进行除胶体处理后得到胶体含量为10mg/L以下的锌液。其中，通过第二次锌粉置换法对锌液进行二段净化至少除钴、镍。其中，对于所述步骤3)和步骤4)，至少步骤3)中采用了膜过滤。其中，对于所述步骤3)和步骤4)，至少步骤3)中采用了终端膜过滤。上述锌液净化后所得滤渣的制备方法，包括的步骤为1)对中性浸出液或由中性浸出液沉淀后得到的上清液进行除胶体处理，得到胶体含量为50mg/L以下的锌液；2)通过第一次锌粉置换法对锌液进行一段净化至少除铜、镉；3)对含有固体杂质铜、镉的锌液进行固一液分离过滤，其中，将过滤时间控制在60分钟以内，将过滤精度控制在10微米以下；4)对固一液分离过滤后的锌液进行二段净化至少除钴、镍；5)对含有固体杂质钴、镍的锌液进行固-液分离过滤，分别得到新液和滤渣。
图I为本发明锌液净化方法具体实施方式
的工艺流程图。
具体实施例方式某锌厂的中性浸出液沉淀后得到的上清液中铜、镉、钴离子的含量分别为400mg/L、550mg/L、25mg/L，经测，该溶液中的胶体含量约为lg/L。该锌厂目前采用三段净化工艺，首先，通过第一次锌粉置换法对上清液进行一段净化至少除铜、镉；然后，对含有固体杂质铜、镉的锌液进行固一液分离过滤，过滤时采用板框过滤机，该板框过滤机中滤布的过滤精度为40-50微米,过滤时间为60分钟；此后,通过第二次锌粉置换法对锌液进行二段净化至少除钴、镍；然后，对含有固体杂质钴、镍的锌液进行固一液分离过滤，过滤时采用相同的板框过滤机，过滤时间为40分钟；此后，再通过第三次锌粉置换法对锌液进行三段净化至少除镉；然后采用相同的板框过滤机对含有固体杂质镉的锌液进行固一液分离过滤，分别得到新液和滤渣。经测，经一段净化并过滤后锌液中铜、镉、钴离子的含量分别为12mg/L、50mg/L、20mg/L ;二段净化并过滤后锌液中铜、镉、钴离子的含量分别为O. 4mg/L、2. Omg/L、I. 5mg/L ;三段净化并过滤后锌液中铜、镉、钴离子的含量分别为O. Img/L、0. 8mg/L、l. Omg/L0
如图I所示，本发明针对同样的上清液采用了以下方法，其步骤为1)采用了错流膜过滤对上清液进行除胶体处理，得到胶体含量为50mg/L以下的锌液；2)通过第一次锌粉置换法(采用现有锌粉置换法除铜、镉的工艺条件)对锌液进行一段净化至少除铜、镉；3)采用了终端膜过滤对含有固体杂质铜、镉的锌液进行固一液分离过滤，其中，将过滤时间控制在60分钟以内，将过滤精度控制在10微米以下；4)通过第二次锌粉置换法(采用现有锌粉置换法除钴、镍的工艺条件)对固一液分离过滤后的锌液进行二段净化至少除钴、镍；5)采用了终端膜过滤对含有固体杂质钴、镍的锌液进行固一液分离过滤，分别得到新液和滤渣；该滤渣作为上述步骤中进行锌粉置换法所使用的锌粉原料从而返回到一段净化和二段净化工序；整个锌液净化过程中过滤产生的渣通过第一次终端膜过滤出口排放。以下通过5组实施例(编号I 5)对本发明锌液净化方法做具体说明，详细情况见表I。另外，经测，上述5组实施例在二段净化工序后的滤渣中铜、镉、钴三种固体物质分别与固体锌的重量比为 Cu Cd Co Zn= (O. 01 O. 2):(0 O. 001):(0. 5 I. 5):100,即滤渣中固体镉与固体锌的重量比均小于IX 10_5，镉含量极低。 特别说明I、上述术语“过滤时间”是指特定量的锌液从开始过滤到全部过滤完成的时间。2、对锌液的胶体含量可采用浊度测定中的重量法、分光光度法等方法测定。表I
~除胶体后溶液一&净化Si的过二段;1 化后的过- '段净化并过滤后溶液屮部—段净化并过滤后溶液
号屮肢体含域油姐滤参数分金W离了-含拭屮部分金《离-T含域
铜(nig/L): 2 铜(mg/L): O. I 过滤时间6Omiη 过滤时间60min ------
150mg/L镉(mg/L); 2.0镉(mg/L): 1.2
过滤秸丨i: IOum 过滤精度IOiim__
钴(mg/L): 25钴(mg/L): 1.0
铜(mg/L)； 2 铜(rng/L): O. I 过滤时间；150miri 过滤吋60min__
23Omg I(mg/L)； 1.69镉(mg/L) I. O
过滤精度IOum 过滤精度IOum__
钴(ffig/L): 23钴(mg/L): 1.0
银(mg/L) 2 铜(mg/L): O. I 过滤时间GOmin 过滤时同60min--
3IOmg/ .银(mg/f,) I. O摇(mg/L) 0.7
过濾精度IOum 过滤精度IOum__
钴 img/L): 18钴(mg/L): I. O
■ (mg/L) I- 5 铜(mg/L): O. I过逾吋间SOrain 过滤时间30min ----------
4镉(mg/L):无波镉(mg/L):无波
8iug/L过滤精[Si IOum 滤精度IOum--
钻(rag/L): 20钴(mg/L)； I. O
铜(mg/L) I. 2 铜(mg/L): O. I过滤时间30min 过滤吋_: 30min ---------
5Smg/L镉(mg/L):无波镉(rag/L):无波
过滤精度7um 过滤精度Tum__
钴(mg/L): 18姑(mg/L)； I. O注“无波”指通过极谱仪检测不到该元素。
权利要求
1.锌液净化中的除镉工艺，包括的步骤为1)对中性浸出液或由中性浸出液沉淀后得到的上清液进行除胶体处理，得到胶体含量为50mg/L以下的锌液；2)通过锌粉置换法在锌液中至少置换出镉；3)对含有固体杂质镉的锌液进行固一液分离过滤，其中，将过滤时间控制在60分钟以内，将过滤精度控制在10微米以下。
2.如权利要求I所述的锌液净化中的除镉工艺，其特征是所述步骤I)是通过对中性浸出液或上清液进行膜过滤来实现的。
3.如权利要求2所述的锌液净化中的除镉工艺，其特征是所述步骤I)是通过对中性浸出液或上清液进行错流膜过滤来实现的。
4.如权利要求I所述的锌液净化中的除镉工艺，其特征是所述步骤I)中通过对中性浸出液或上清液进行除胶体处理后得到胶体含量为10mg/L以下的锌液。
5.如权利要求I所述的锌液净化中的除镉工艺，其特征是所述步骤3)中采用膜过滤。
6.如权利要求5所述的锌液净化中的除镉工艺，其特征是所述步骤3)中采用终端膜过滤。
7.—种经除镉处理后的锌液，该锌液是通过锌粉置换法对中性浸出液或由中性浸出液沉淀后得到的上清液进行一段净化后，再通过固一液分离过滤所制得，其特征是所述锌液中镉尚子的含量为2mg/L以下。
8.锌液净化方法，包括的步骤为1)对中性浸出液或由中性浸出液沉淀后得到的上清液进行除胶体处理，得到胶体含量为50mg/L以下的锌液；2)通过第一次锌粉置换法对锌液进行一段净化至少除铜、镉；3)对含有固体杂质铜、镉的锌液进行固一液分离过滤，其中，将过滤时间控制在60分钟以内，将过滤精度控制在10微米以下；4)对固一液分离过滤后的锌液进行二段净化至少除钴、镍；5)对含有固体杂质钴、镍的锌液进行固一液分离过滤，分别得到新液和滤渣。
9.如权利要求8所述的锌液净化方法，其特征是所述步骤I)是通过对中性浸出液或上清液进行膜过滤来实现的。
10.如权利要求9所述的锌液净化方法，其特征是所述步骤I)是通过对中性浸出液或上清液进行错流膜过滤来实现的。
11.如权利要求8所述的锌液净化方法，其特征是所述步骤I)中通过对中性浸出液或上清液进行除胶体处理后得到胶体含量为10mg/L以下的锌液。
12.如权利要求8所述的锌液净化方法，其特征是将步骤5)中所得的滤渣作为上述步骤中进行锌粉置换法所使用的锌粉原料。
13.如权利要求8所述的锌液净化方法，其特征是通过第二次锌粉置换法对锌液进行二段净化至少除钴、镍。
14.如权利要求8所述的锌液净化方法，其特征是对于所述步骤3)和步骤4)，至少步骤3)中采用了膜过滤。
15.如权利要求14所述的锌液净化方法，其特征是对于所述步骤3)和步骤4)，至少步骤3)中采用了终端膜过滤。
全文摘要
本发明公开了一种锌液净化中的除镉工艺，达到较好的除镉效果。本发明还公开了一种净化效果理想的锌液净化方法。本发明锌液净化中的除镉工艺包括的步骤为1)对中性浸出液或由中性浸出液沉淀后得到的上清液进行除胶体处理，得到胶体含量为50mg/L以下的锌液；2)通过锌粉置换法在锌液中至少置换出镉；3)对含有杂质镉的锌液进行固－液分离过滤，其中，将过滤时间控制在60分钟以内,将过滤精度控制在10微米以下。本发明创造性的采取了先对中性浸出液或上清液进行除胶体处理，然后再通过锌粉置换法加固－液分离过滤的方式，并对除胶体处理后锌液中的胶体含量以及固－液分离过滤时的过滤时间、过滤精度这些关键参数进行了选择搭配，确定了最终的除镉工艺。
文档编号C22B3/22GK102808083SQ20121013790
公开日2012年12月5日 申请日期2012年5月7日 优先权日2012年5月7日
发明者高麟, 汪涛, 张祥剑, 郑其灵 申请人:成都易态科技有限公司