专利名称：一种硫酸锌溶液的净化方法
技术领域：
本发明涉及有色金属湿法冶金领域，特别是一种硫酸锌溶液的净化方法。
背景技术：
在常规的湿法炼锌工艺，其主干流程通常分为沸腾炉脱硫及烟气制酸、锌焙砂浸出、硫酸锌溶液净化、溶液电解与产品熔铸四个过程。针对不同的锌精矿原料，每个过程的具体控制方法和条件又有所不同，在沸腾炉脱硫及烟气制酸过程，高硅高铅精矿采用中温焙烧，低硅低铅精矿采用高温焙烧；在浸出过程，低铁锌焙砂采用中低二段浸出，而高铁锌焙砂采用中低高沉铁四段浸出；在净化过程， 低铜镉溶液采用高温低温二段逆温净化，高铜低镉溶液采用低温高温二段顺温净化，高镉低铜溶液采用低高中三段混合净化，高铜高镉溶液采用低低高中四段混合净化；在溶液电解过程，高质量溶液采用48小时的大极板电解，低质量溶液采用24小时的小极板电解。中国广西的丹池矿区产出的锌精矿，具有高铁高铟的特点，现有的湿法炼锌主干流程为沸腾炉中温焙烧脱硫、锌焙砂进行中低高及铁矾法沉铁的四段浸出、浸出溶液采用低高中低的四段混合净化、溶液电解为24小时的小极板电解。在浸出过程中，得到的中性上清溶液H值5.0 5.4、固体悬浮物800 2000mg/L、铜0.4 1.0g/L、镉0.4 1.2g/L、钴1.0 5.0mg/L的溶液,属于高含固、高铜、高镉溶液，目前，对这种中性PH上清溶液的净化采用以下过程进行四段净化处理:(I) 一段净化低温除铜镉。中性上清液送入一段净化槽，同时向净化槽加入锌粉，锌粉的加入量为3g/L溶液，在净化槽内的停留反应时间约为1.5h，反应温度为常温，即溶液本身的自然温度，通常为60 70°C，净化后的料浆用泵送压滤机进行固液分离，滤液进入二段净化槽，一段净化滤渣为即铜镉混合渣，送综合回收工序处理回收锌并产出铜渣和海绵铺广品。(2) 二段净化高温除钴镍。一段滤液加热到82 94°C后，送入二段净化槽，同时向净化槽加入锌粉，锌粉的加入量为1.5g/L溶液，同时按5mg/L溶液加入三氧化二锑，在净化槽内的停留反应时间约为1.0h，反应后的料浆用泵送压滤机进行固液分离，滤液进入三段净化槽，二段净化滤渣为即钴镍渣，进行外销售。(3)三段净化中温除残钴。二段滤液自然降温到70 80°C，送入三段净化槽，同时向净化槽加入锌粉，锌粉的加入量为1.0g/L溶液，在净化槽内的停留反应时间约为l.0h，反应后的料浆用泵送压滤机进行固液分离，滤液进入四段净化槽，三段净化滤渣为即钴镍残渣，进行外销售。(4)四段净化低温除残镉。三段滤液用空气冷却塔降温到55 65°C，送入四段净化槽，同时向净化槽加入锌粉，锌粉的加入量为1.0g/L溶液，在净化槽内的停留反应时间约为1.0h，反应后的料浆用泵送压滤机进行固液分离，滤液为电解新液，进入电解新液贮槽，四段净化滤渣为即残镉渣，与一段净化渣一起送综合回收工序处理回收锌金属。采用该净化方法，其优点是净化液质量稳定，Cu ( 0.2mg/L、Cd ( 0.8mg/L、Co的(0.5mg/L，达到电解新液的质量标准要求。采用该净化方法的缺点是:①中性上清溶液中的固体悬浮物没有得到有效回收，降低了原料的利用效率，②锌粉消耗量大，每净化I升溶液消耗锌粉总量为6.5克左右，生产成本高得到的一段净化渣还需要进行再处理才能产出铜渣和海绵镉产品，④设备投资大，占地多。
发明内容
本发明的目的是提供一种硫酸锌溶液的净化方法，能够使固体悬浮物得到有效回收、锌粉消耗低、直接产出铜渣和海绵镉产品，净化液质量稳定，并且能够较大幅度降低生产成本。本发明通过以下技术方案实现上述目的:一种硫酸锌溶液的净化方法，包括如下步骤:(I)中性上清溶液脱除悬浮物:在常温下，采用西恩过滤器对硫酸锌中性上清溶液进行精确过滤，使精确过滤后的溶液悬浮物含量小于50mg/L ；(2) 一段净化除铜:西恩过滤器过滤后的溶液，按120%的铜金属重量加入锌粉，在常温下搅拌90分钟除铜，并用压滤机过滤，进行固液分离，得到Cu品位高于50%的铜渣及一段净化过滤溶液；(3) 二段净化除镉:按一段净化溶液镉金属重量的120 150%加入锌粉，在常温下搅拌60分钟除镉，并用压滤机过滤，进行固液分离，得到Cd品位高于50%的海绵镉产品及二段净化过滤溶液；(4)三段净化除钴:将二段净化过滤溶液，升温到82 94°C，按lg/L溶液加入锌粉，同时按5mg/L溶液加入三氧化二锑，搅拌50 70分钟，脱除钴、镍，并用压滤机过滤，进行固液分离，得到钴、镍渣及三段净化过滤溶液；(5)精确过滤脱 除透滤渣:用西恩过滤器对三段净化过滤溶液精确过滤，精确过滤后的溶液悬浮物含量小于10mg/L。所述的硫酸锌溶液为SS800 2000mg/L、Cu0.4 1.0g/L、Cd0.4 1.2g/L、Col.0 ~ 5.0mg/L、pH 值 5.0 5.4 的溶液。所述的西恩过滤器为上海西恩科技有限公司生产的CN液体过滤器，产品专利号为 ZL992402255。本发明的突出优点在于:采用本发明能够使固体悬浮物得到有效回收、锌粉消耗低、直接产出铜渣和海绵镉产品、净化液质量稳定，较大幅度降低生产成本。在常温下，采用西恩过滤器对硫酸锌中性上清溶液进行精确过滤，使溶液中的固体悬浮物由过滤前的800 2000毫克降低到过滤后的50mg/L，平均降低了 1350mg/L，按每年产锌锭6万吨计，处理溶液量为60万立方米，共回收固体悬浮物810吨，固体悬浮物平均含锌25%、平均含铟0.14%，相当于每年回收了 202.5吨锌金属原料和1.134吨铟金属原料；另外，由于大幅度降低了溶液的固体悬浮物，有效消除了固体悬浮物细粒对锌粉活度的不利影响，为降低净化过程的锌粉消耗量创造了有利前提条件；还有，由于在精确过滤时，除去的固体悬浮物有相当部分是新生成的高价锡、锑、砷、锗氢氧化物沉淀，有效消除这些高价锡、锑、砷、锗氢氧化物沉淀对电解过程的不利影响，对电解过程提高电流效率创造有利条件。精确过滤后的溶液，同时含有铜离子和镉离子，在加入锌粉时，锌粉将优先置换还原电位较正的铜离子，使铜离子从溶液中析出变为金属态的铜，同时由于锌粉的加入量为120%的铜金属重量，加入锌粉有限，仅够除铜，因此，溶液中的镉离子没有被锌粉置换，依然保存在溶液中。用压滤机过滤，进行固液分离后，得到的过滤渣Cd和Zn都很低，Cu很高，Cd ( 5%, Zn ( 10%, Cu≥50%，可以作为铜渣产品销售，得到的过滤液Cu ( 20mg/L,除铜效率≥95%。除铜后的溶液，在加入锌粉时，锌粉将置换溶液的镉离子，使镉离子从溶液中析出变为金属态的海绵镉，由于锌粉的加入量为120 150%的镉金属重量，锌粉加入量约为理论量的2倍，既能保证将镉离子置换较完全，又可以使锌粉的过剩量不大，因此，用压滤机过滤，进行固液分离后，得到的过滤渣Cd较高，含Cu、Zn很低，Cd ^ 50%, Cu ( 2%，含锌≤30%，可以作为海绵镉产品销售，得到的过滤液Cd ( 15mg/L、Cu ( lmg/L,除镉效率≥96%、除铜总效率≥99.5%。除铜、除镉后的溶液，铜、镉、钴三种离子的总含量小于20mg/L，在82 94°C条件下，按lg/L溶液在加入锌粉和按5mg/L溶液加入三氧化二锑时，锌粉将溶液的铜离子、镉离子、钴离子进行置换，使铜离子、镉离子、钴离子从溶液中析出变为金属态的铜、镉、钴，由于锌粉的过剩量很大，过剩系数超过50倍，因此，置换比较完全彻底，用压滤机过滤，进行固液分离后，得到的过滤渣含锌较高，Cu、Cd很低，Zn彡50%,Cu ( l%，Cd ( 1%，可以返回一段净化除铜，得到的过滤液Cd ( 0.8mg/L、Cu ( 0.2mg/L、Co ( 0.6mg/L,除镉总效率彡99.8%、除铜总效率彡99.95%。经过第三段净化高温除钴后，得到的过滤溶液已经达到了电解新液的质量标准要求，但由于在生产过程中采用压滤机过滤，有少量的Cd滤渣透过压滤机的滤布，进入到净化过滤液中，当净化过滤液放置时间较长时，滤渣中的镉金属很容易重新溶解到滤液中，造成净化过滤液中的镉超标，达不到电解新液的质量标准要求。将净化过滤液及时用西恩过滤器进行精确过滤，脱除少量的透滤渣，从根源上消除滤渣中的镉金属溶解到滤液中，从而确保了净化过滤溶液能够长时间满足新液的质量标准要求。
图1为本发明所述的硫酸锌溶液的净化方法的工艺流程图。
具体实施例方式以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。实施例1本实施例为本发明所述的硫酸锌溶液的净化方法的第一实例，包括如下步骤:(1)中性上清溶液脱除悬浮物:采用Φ 2600mm西恩过滤器以40m3/h的速度对固体县浮物 800mg/L、Cu0.4g/L、Cd0.4g/L、Col.0mg/L、温度 55°C、PH 值 5.0 的硫酸锌中性上清溶液进行精确过滤，过滤后的溶液悬浮物含量为12mg/L ；(2) 一段净化除铜:将西恩过滤器过滤后的溶液70m3，泵入SOm3的一段净化槽，加入锌粉33.6kg，在温度55°C搅拌90分钟，然后用压滤机过滤，进行固液分离，得到含Cu59.3%的铜渣46kg，含Cul0.5mg/L的一段净化过滤溶液70m3 ；(3) 二段净化除镉:将一段净化过滤溶液70m3泵入80m3的二段净化槽，加入锌粉33.6kg，在温度50°C搅拌60分钟，然后用压滤机过滤，进行固液分离，得到含Cd55.7%、Cul.3%、Zn25.6% 的海绵镉渣 49kg，含 Cdl2mg/L、Cu0.5mg/L 的二段净化过滤溶液 70m3 ；
(4)三段净化除钴:将二段净化过滤溶液70m3泵入80m3的三段净化槽，升温到82°C，加入锌粉70kg，加入三氧化二锑0.35kg，搅拌50分钟，然后用压滤机过滤，进行固液分离，得到含Cd0.56mg/L、Cu0.15mg/L、Co0.52mg/L的三段净化过滤溶液70m3，含Cd0.7%、Cu0.1%、Ζη60.5%的三段净化渣104kg，返回一段净化除铜；(5)精确过滤脱除透滤渣:用西恩过滤器对三段净化过滤溶液70m3精确过滤，精确过滤后的溶液悬浮物含量为3.2mg/L。实施例2本实施例为本发明所述的硫酸锌溶液的净化方法的第二实例，包括如下步骤:(I)中性上清溶液脱除悬浮物:采用Φ 2600mm西恩过滤器以40m3/h的速度对固体县浮物 1400mg/L、Cu0.7g/L、Cd0.8g/L、Co3.0mg/L、温度 60°C、PH 值 5.2 的硫酸锌中性上清溶液进行精确过滤，过滤后的溶液悬浮物含量为16mg/L ；(2) 一段净化除铜:将西恩过滤器过滤后的溶液70m3，泵入SOm3的一段净化槽，加入锌粉58.8kg，在温度60°C搅拌90分钟，然后用压滤机过滤，进行固液分离，得到含Cu60.1%的铜渣81kg，含Cul2.3mg/L的一段净化过滤溶液70m3 ；(3) 二段净化除镉:将一段净化过滤溶液70m3泵入80m3的二段净化槽，加入锌粉72.8kg，在温度55°C搅拌60分钟，然后用压滤机过滤，进行固液分离，得到含Cd58.9%、Cu0.8%、Zn24.5% 的海绵镉渣 101kg，含 Cd9mg/L、Cu0.4mg/L 的二段净化过滤溶液 70m3 ；(4)三段净化除钴:将二段净化过滤溶液70m3泵入80m3的三段净化槽，升温到90°C，加入锌粉70kg，加入三氧化二锑0.35kg，搅拌60分钟，然后用压滤机过滤，进行固液分离，得到含 Cd0.48mg/L、Cu0.1 lmg/L,Co0.46mg/L 的三段净化过滤溶液 70m3，含 Cd0.51%、Cu0.08%、Zn58.9%的三段净化渣102kg，返回一段净化除铜；(5)精确过滤脱除透滤渣:用西恩过滤器对三段净化过滤溶液70m3精确过滤，精确过滤后的溶液悬浮物含量为4.2mg/L。实施例3本实施例为本发明所述的硫酸锌溶液的净化方法的第三实例，包括如下步骤:(I)中性上清溶液脱除悬浮物:采用Φ 2600mm西恩过滤器以40m3/h的速度对固体县浮物 2000mg/L、Cul.0g/L、Cdl.2g/L、Co5.0mg/L、温度 65°C、PH 值 5.4 的硫酸锌中性上清溶液进行精确过滤，过滤后的溶液悬浮物含量为24mg/L ；(2) 一段净化除铜:将西恩过滤器过滤后的溶液70m3，泵入SOm3的一段净化槽，力口入锌粉84kg，在温度65°C搅拌90分钟，然后用压滤机过滤，进行固液分离，得到含Cu59.0%的铜洛118kg和Cu5.5mg/L的一段净化过滤液70m3 ；(3) 二段净化除镉:将一段净化过滤溶液70m3泵入80m3的二段净化槽，加入锌粉126kg，在温度60°C搅拌60分钟，然后用压滤机过滤，进行固液分离，得到含Cd61.8%、Cu0.3%、Zn28.6% 的海绵镉渣 135kg，含 Cd3.6mg/L、Cu0.3mg/L 的二段净化过滤溶液 70m3 ；(4)三段净化除钴:将二段净化过滤溶液70m3泵入80m3的三段净化槽，升温到94°C，加入锌粉70kg，加入三氧化二锑0.35kg，搅拌70分钟，然后用压滤机过滤，进行固液分离，得到含Cd0.38mg/L、Cu0.05mg/L、Co0.37mg/L的三段净化过滤溶液70m3，含Cd0.5%、Cu0.1%、Ζη60.1%的三段净化渣103kg，返回一段净化除铜；(5)精确过滤脱除透滤渣:用西恩过滤器对三段净化过滤溶液70m3精确过滤，精确过滤后的溶液悬浮物含量 为5.8mg/L。
权利要求
1.一种硫酸锌溶液的净化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: (1)中性上清溶液脱除固体悬浮物:在常温下，采用西恩过滤器对硫酸锌中性上清溶液进行精确过滤，使精确过滤后的溶液固体悬浮物含量小于50mg/L ； (2)一段净化除铜:西恩过滤器过滤后的溶液，按120%的铜金属重量加入锌粉，在常温下搅拌90分钟除铜，并用压滤机过滤，进行固液分离，得到Cu品位高于50%的铜渣及一段净化过滤溶液； (3)二段净化除镉:按一段净化溶液镉金属重量的120 150%加入锌粉，在常温下搅拌60分钟除镉，并用压滤机过滤，进行固液分离，得到Cd品位高于50%的海绵镉产品及二段净化过滤溶液； (4)三段净化除钴:将二段净化过滤溶液，升温到82 94°C，按lg/L溶液加入锌粉，同时按5mg/L溶液加入三氧化二锑，搅拌50 70分钟，脱除钴、镍，并用压滤机过滤，进行固液分离，得到钴、镍渣及三段净化过滤溶液； (5)精确过滤脱除透滤渣:用西恩过滤器对三段净化过滤溶液精确过滤，精确过滤后的溶液悬浮物含量小于10mg/L。
2.根据权利要求1所述的硫酸锌溶液的净化方法，其特征在于，所述的硫酸锌溶液为固体悬浮物 800 2000mg/L、Cu0.4 1.0g/L、Cd0.4 1.2g/L、Col.0 5.0mg/L、pH 值.5.0 5.4的 溶液。
全文摘要
一种硫酸锌溶液的净化方法，包括如下步骤采用西恩过滤器在常温下对硫酸锌溶液脱除固体悬浮物；然后，按120%的溶液铜金属重量加入锌粉，在常温下搅拌90分钟除铜并过滤；接着，按120～150%的溶液镉金属重量加入锌粉，在常温下搅拌60分钟除镉并过滤；紧接着，将溶液温度升到82～94℃，按1g/L溶液加入锌粉，同时加入少量的三氧化二锑，搅拌50～70分钟，脱除钴、镍杂质并过滤；最后，再用西恩过滤器对过滤溶液脱除少量固体悬浮物。采用本发明能够直接产出铜渣和海绵镉产品，且溶液不需要再加入锌粉除残镉就可以达到电解新液的质量标准要求，有效降低了锌粉消耗。
文档编号C22B19/00GK103194600SQ20131014143
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月23日 优先权日2013年4月23日
发明者吴鋆 申请人:吴鋆