专利名称：一种高钴硫酸锌溶液净化除钴的工艺及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高钴硫酸锌溶液浄化除钴的エ艺及系统，更具体地，涉及ー种四段净化工艺，本发明还涉及ー种从高钴硫酸锌溶液浄化除钴的装置。
背景技术：
锌是我国优势矿产资源，虽然储量丰富，但可供规划利用的资源储量不多。随着工业的发展，有色金属产品需求量大幅度上升，有色金属产量也逐年増大，与此同时，带来的资源枯竭及环境问题也日益严重。这就需要提高产业技术，寻求资源的最优化利用。由于锌资源总量的递减，而锌产能的不断扩大，冶炼企业对锌精矿原料的选择性越来越小，各种复杂原料最終都投入到冶炼系统中。这种特点的原料，对冶炼企业提出了严峻的考验。巴彦淖尔紫金有色金属有限公司是ー个年产量为20万吨锌锭的大型有色金属冶炼企业，所用锌 精矿原料大多产自本地矿山(地处内蒙古中西部地区)。此锌精矿原料与其它产地原料具有很大的差异，所选出的锌精矿具有几个显著的特点ー是锌品位低，平均含量低于48% ；ニ是铁含量高，普遍含量在14%-20% (同行业锌精矿铁含量普遍低于10%以下)；三是钴含量高，达O. 05%左右(同行业一般低于O. 01 %以下，高出同行业的5倍)。中性浸出液的成分见表I
Zn FeCuCdCoSbAsNiGePH
—g/Ι_____mg/l _______
140-150 彡 20 SOO 1200 360 600 60 90 <0.15 彡 0.10 ミ 1.0 <0.04 5.2 5.4锌的冶炼エ艺分为火法和湿法，其中湿法炼锌自20世纪80年代以来占世界锌产量的80-85%以上。湿法炼锌(又称电解法炼锌)最早1915年由美国蒙大拿州的Anacond锌厂エ业化应用。由于其较之其他炼锌方法具有一系列的优点，如生产规模大、能耗低、劳动条件好、易于实现机械化和自动化等，自工业化以来，便得到了迅速发展。湿法炼锌较之火法炼锌虽有很大的优势，但仍然存在电耗高、伴生元素回收差等缺点。因此，湿法炼锌应朝着以下几个目标发展(I)创造无害エ厂，使エ厂的三废得到有效治理；(2)进ー步简化流程，并使之高度自动化；(3)进ー步提高金属的回收率，使能源和原材料的消耗大幅度減少。硫酸锌溶液净化工艺中的锑盐净化法具有安全、浄化效果好、エ艺成熟等优点，国内外多数冶炼厂普遍采用，常规净化工艺为一段低温(50 60°C )除铜、镉；ニ段高温(80°C以上)除钴、镍；三段中温(60 70°C)除残镉。此エ艺对于含钴较低(通常<30mg/I)的中性浸出硫酸锌溶液，锑盐净化工艺是成熟有效的，但对于含钴较高(>45mg/l)的硫酸锌溶液，该净化工艺存在一定的局限性，特别是含钴在90mg/l左右的硫酸锌溶液，常规的锑盐除钴エ艺根本无法满足エ艺的需要。国内申请CN1244589A公开了ー种湿法炼锌用低温锑盐除钴エ艺，其在铜、镉离子并存的条件下加入锌粉、锑白粉已获得最好的除钴效率，然而，其并不适用于高钴含量的硫酸锌净化工艺。本发明エ艺技术即两段高温除钴エ艺是一段浄化和ニ段浄化均采用高温，且同时除去Cu、Cd、Co、Ni等杂质离子。一段高温除钴中可除去几乎全部的Cu、Cd及45%的钴，在ニ段高温除钴中，将钴浓度降至允许范围之内，在三段和四段浄化中再加入少量锌粉扫除残余杂质，使系统处于动态稳定状态，其中本申请人发现通过四段浄化能够提高浄化率，与前述三段エ艺配合，获得所需的新液成分。
发明内容
·
本发明主要解决了在传统湿法锌冶炼エ艺中，原料中的钴含量较高所造成的浄化困难的技术难题，以产出高品位锌锭；同时解决了浄化渣中钴含量较低造成的钴回收困难的问题，提高了资源的综合利用率。本发明公开了ー种从高钴硫酸锌溶液浄化除钴的エ艺，其中，该エ艺包括四段净化工艺步骤，其中前两段为高温除钴步骤，后两段为高温净化工艺。上述的从高钴硫酸锌溶液浄化除钴的エ艺，其中，该四段净化工艺步骤分别为一段高温除钴用锌粉置换溶液中Cu、Cd、Co、Ni。反应温度为75°C 78°C ;反应时间1. 5h 2h ;锌粉加入量3 4. 5kg/m3 ;铺盐加入量3 4. 5g/m3 ;中等強度搅拌。ニ段高温除钴用锌粉置换溶液中Cu、Cd、Co、Ni。反应温度为82°C 90°C ;反应时间2h 3h ;锌粉加入量3 5kg/m3 ;锑盐加入量3 4g/m3 ;硫酸铜加入量30 50g/m3 ;硫酸铅加入量28_32g/m3 ;中等強度搅拌；三段浄化用锌粉置換溶液中的残余杂质。反应温度为76°C 83°C ;反应时间0. 5h Ih ;锌粉加入量少量冲等强度搅拌。四段浄化用锌粉置換溶液中的残余杂质。反应温度为74°C 82V ;反应时间0. 5h Ih ;锌粉加入量少量冲等强度搅拌。上述的从高钴硫酸锌溶液浄化除钴的エ艺，其中，该四段净化工艺步骤分别为一段高温除钴用锌粉置换溶液中Cu、Cd、Co、Ni。反应温度为76°C,反应时间1. 6h ;锌粉加入量4. I kg/m3 ;铺盐加入量4. Ig/
m3;中等強度搅拌。ニ段高温除钴用锌粉置换溶液中Cu、Cd、Co、Ni。反应温度为89°C ;反应时间2. 5h ;锌粉加入量4kg/m3 ;锑盐加入量3. 5g/m3 ；硫酸铜加入量40g/m3 ;硫酸铅加入量30g/m3 ;中等強度搅拌。三段浄化用锌粉置換溶液中的残余杂质。反应温度为80°C ;反应时间0. 7h ;锌粉加入量少量；中等強度搅拌。
四段浄化用锌粉置換溶液中的残余杂质。反应温度为78°C ;反应时间0. 7h ;锌粉加入量少量；中等強度搅拌。上述的从高钴硫酸锌溶液浄化除钴的エ艺，其中，该四段净化工艺步骤分别包括一段净化中上清即硫酸锌溶液经螺旋板式换热器加热到75 78°C，通入一段高温除钴的反应槽，加入适量锌粉、废液、锑盐，反应后的液固混合物进入压滤机进行压滤，压滤后液送往ニ段高温除钴浄化槽，渣送往综合回收エ段回收有价金属，一段高温除钴浄化槽3台串联连续操作，通过调节锌粉和废液的加入量控制反应槽的PH值为4 4. 4，控制反应时间为
I.5h 2h ;—段高温除钴压滤后液Co彡35mg/l。ニ段净化一段高温除钴压滤后液经螺旋板式换热器加热到82 90°C，通入ニ段高温除钴的反应槽，加入适量锌粉及辅助剂锑盐、硫酸铜、硫酸铅，反应后的液固混合物进入压滤机进行压滤，压滤后液送往三段浄化槽，渣送往综合回收エ段回收有价金属，ニ段高温除钴净化槽4台串联连续操作，保持反应槽的PH值为4. 5 5，控制反应时间为2h 3h ;ニ段高温除钴压滤后液 Co ( O. 3mg/l ；Cd ( O. 5mg/l。三段净化ニ段高温除钴压滤后液经泵打入三段浄化的反应槽，加入少量锌粉，反应后的液固混合物进入压滤机进行压滤，压滤后液送往四段浄化，渣送往综合回收エ段回收有价金属。三段浄化槽2台串联连续操作，控制反应时间为O. 5 Ih ;三段高温除钴压滤后液Co ^ O. 3mg/l ；Cd ^ O. 5mg/l。四段净化三段浄化压滤后液经泵打入四段浄化的反应槽，加入少量锌粉，反应后的液固混合物进入压滤机进行压滤，压滤后液送往电解エ段，渣送往综合回收エ段回收有价金属。四段浄化槽2台串联连续操作，控制反应时间为O. 5 lh。上述的从高钴硫酸锌溶液浄化除钴的エ艺，其中，经四段高温除钴，压滤后液中Co彡O. 3mg/l ；Cd彡O. 5mg/l。一种电积新液，其能够满足电解24小时及48小时的电解要求，其中，利用上述的净化除钴エ艺生产得到，其中Co ^ O. 3mg/l ；Cd ^ O. 5mg/l。—种从高钴硫酸锌溶液浄化除钴的装置，其中，该装置利用了上述的エ艺进行生产，该装置包括一净换热器，与一净换热器相连的一段高温除钴浄化槽，与一段高温除钴净化槽相连的一净压滤机，与一净压滤机相连的ー净浆化槽和ー净后液贮槽；与ー净后液贮槽相连的ニ净换热器，与ニ净换热器相连的ニ段高温除钴浄化槽，与ニ段高温除钴浄化槽相连的ニ净压滤机，与ニ净压滤机相连的ニ净浆化槽和ニ净后液贮槽；与ニ净后液贮槽相连的三段浄化槽，与三段浄化槽相连的三净压滤机，与三净压滤机相连的三净浆化槽和三净后液贮槽；与三净后液贮槽相连的四段浄化槽，与四段浄化槽相连的四净压滤机，与四净压滤机相连的四净浆化槽和新液贮槽。本文所述的中等强度搅拌，參数为65-75r\min，优选为69. 7r\min，三段净化加入的少量锌粉，量为O. 3-0. Sg/r1,优选为O. 4§/1-\四段浄化加入的少量锌粉，量为O. 2-0. 4g/じ1，优选为 O. Sg/Γ1我公司所采购的锌精矿原料中钴含量在O. 03% O. 05%左右，经浸出エ序所得到的中上清溶液中含钴量在60 90mg/l之间，通过该技术的应用，可以将钴除到O. 3mg/l以下的电积新液，其它溶液杂质也达 到深度净化钴的目的，满足电解24小时及48小时电解要求。与现有エ艺相比，本发明的エ艺具有突出三个优点ー是可以将钴含量由60 90mg/l降至O. 3mg/l以下，以满足24小时、48小时电解要求；ニ是四段净化工艺真正达到了深度浄化的目的，通过添加辅助剂显著提高了除钴去杂效果；三是有利于回收有价金属，延伸了产业链，提高了资源的综合利用水平。
图I 一段高温除钴净化工艺流程2 ニ段高温除钴净化工艺流程3三段净化工艺流程4四段净化工艺流程5本发明总エ艺流程6为本发明从高钴硫酸锌溶液浄化除钴的装置的连接结构图
具体实施例方式本发明的具体实施方式
如下所述，本领域技术人员应该可以理解，该エ艺仅为示意性说明，本领域技术人员通过下面给出的本发明的具体实施方式
可以进一歩清楚的了解本发明，但是它们并不是对本发明的限定。本发明两段高温除钴エ艺的原理是用锌粉置換硫酸锌溶液中的铜、镉、钴、镍等杂质离子，使含量将之允许范围之内。铜、镉的标准电极电位较锌正，所以在净化过程中较易除去，溶液中的Co、Ni，按照标准电极电位(如表I所示)仍然较锌正，但Co在锌表面析出时，有超电位(如表2所示)的原因，导致很难析出，所以必须添加辅助剂以降低Co的超电位，辅助剂选用锑盐和铜盐，并辅加铅盐，加铅盐的目的是减缓Co的复溶，但不能完全阻止Co的复溶，只是延缓复溶的时间，因此，尽量缩短渣液分离时间可获得良好的效果。表I金属的标准电极电位V
权利要求
1.ー种从高钴硫酸锌溶液浄化除钴的エ艺，其特征在干，该エ艺包括四段净化工艺步骤，其中前两段为高温除钴步骤，后两段为高温浄化步骤。
2.如权利要求I所述的从高钴硫酸锌溶液浄化除钴的エ艺，其特征在于，该四段浄化エ艺步骤分别为 步骤I、一段高温除钴用锌粉置换溶液中Cu、Cd、Co、Ni， 反应温度为75-78°C;反应时间1. 5h 2h ;锌粉加入量3 4. 5kg/m3 ;锑盐加入量.3 4. 5g/m3 ;中等强度搅拌； 步骤2、ニ段高温除钴用锌粉置换溶液中Cu、Cd、Co、Ni， 反应温度为82°C 90°C ;反应时间2h 3h ;锌粉加入量3 5kg/m3 ;锑盐加入量.3 4g/m3 ;硫酸铜加入量30 50g/m3 ;硫酸铅加入量28_32g/m3 ;中等强度搅拌； 步骤3、三段浄化用锌粉置換溶液中的残余杂质， 反应温度为76°C 83°C ;反应时间0. 5h Ih ;锌粉加入量少量；中等強度搅拌； 步骤4、四段浄化用锌粉置換溶液中的残余杂质， 反应温度为74°C 82°C ;反应时间0. 5h Ih ;锌粉加入量少量；中等強度搅拌。
3.如权利要求1-2任一项所述的从高钴硫酸锌溶液浄化除钴的エ艺，其特征在于，该四段净化工艺步骤分别包括 一段净化 中上清即硫酸锌溶液经螺旋板式换热器加热到75 78°C，通入一段高温除钴的反应槽，加入适量锌粉、废液、锑盐，反应后的液固混合物进入压滤机进行压滤，压滤后液送往ニ段高温除钴浄化槽，渣送往综合回收エ段回收有价金属，一段高温除钴浄化槽3台串联连续操作，通过调节锌粉和废液的加入量控制反应槽的PH值为4 4. 4，控制反应时间为I. 5h 2h ; ニ段净化 一段高温除钴压滤后液经螺旋板式换热器加热到82 90°C，通入ニ段高温除钴的反应槽，加入适量锌粉及辅助剂锑盐、硫酸铜、硫酸铅，反应后的液固混合物进入压滤机进行压滤，压滤后液送往三段浄化槽，渣送往综合回收エ段回收有价金属，ニ段高温除钴浄化槽4台串联连续操作，保持反应槽的PH值为4. 5 5，控制反应时间为2h 3h ; ニ段净化 ニ段高温除钴压滤后液经泵打入三段浄化的反应槽，加入少量锌粉，反应后的液固混合物进入压滤机进行压滤，压滤后液送往四段浄化，渣送往综合回收エ段回收有价金属，三段浄化槽2台串联连续操作，控制反应时间为O. 5 Ih ; 四段浄化 三段浄化压滤后液经泵打入四段浄化的反应槽，加入少量锌粉，反应后的液固混合物进入压滤机进行压滤，压滤后液送往电解エ段，渣送往综合回收エ段回收有价金属，四段净化槽2台串联连续操作，控制反应时间为O. 5 lh。
4.如权利要求1-3任一项所述的从高钴硫酸锌溶液浄化除钴的エ艺，其特征在干， 经四段高温除钴，压滤后液中Co彡O. 3mg/l ；Cd彡O. 5mg/l。
5.如权利要求1-4任一项所述的从高钴硫酸锌溶液浄化除钴的エ艺，其特征在于 用于净化中的原料成分是锌粉=Zn彡95%，锑盐=Sb2O3彡99. 8%。
6.一种电积新液，其能够满足电解24小时及48小时的电解要求，其特征在于，利用权利要求1-5任一项所述的浄化除钴エ艺生产得到，经四段高温除钴，压滤后液中Co ^ O. 3mg/l ；Cd ^ O. 5mg/l。
7.ー种从高钴硫酸锌溶液浄化除钴的装置，其特征在于，该装置利用了权利要求1-5任一项所述的エ艺进行生产，该装置包括一净换热器，与一净换热器相连的一段高温除钴浄化槽，与一段高温除钴浄化槽相连的ー净压滤机，与一净压滤机相连的ー净浆化槽和ー净后液贮槽；与ー净后液贮槽相连的ニ净换热器，与ニ净换热器相连的ニ段高温除钴净化槽，与ニ段高温除钴浄化槽相连的ニ净压滤机，与ニ净压滤机相连的ニ净浆化槽和ニ净后液贮槽；与ニ净后液贮槽相连的三段浄化槽，与三段浄化槽相连的三净压滤机，与三净压滤机相连的三净浆化槽和三净后液贮槽；与三净后液贮槽相连的四段浄化槽，与四段浄化槽相连的四净压滤机，与四净压滤机相连的四净浆化槽和新液贮槽。
全文摘要
本发明涉及一种从高钴硫酸锌溶液净化除钴的工艺及系统，该工艺包括四段净化工艺步骤，其中前两段为高温除钴步骤，后两段为高温净化步骤。本发明主要解决了在传统湿法锌冶炼工艺中，原料中的钴含量较高所造成的净化困难的技术难题，以产出高品位锌锭；同时解决了净化渣中钴含量较低造成的钴回收困难的问题，提高了资源的综合利用率。
文档编号C22B3/46GK102839284SQ201210280978
公开日2012年12月26日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者沙涛, 刘德祥, 孙明生 申请人:巴彦淖尔紫金有色金属有限公司