处理硫酸锌溶液的方法
【专利摘要】本发明公开一种处理硫酸锌溶液的方法，硫酸锌溶液中含有铜、镉、镍和钴的至少一种，包括：在存在氨气或二氧化碳的条件下，向硫酸锌溶液中加入锌粉，以便对硫酸锌溶液进行净化处理，获得净化后的硫酸锌溶液和固体杂质。根据本发明实施例的处理硫酸锌溶液的方法，能够有效解决现有技术中存在的硫酸锌溶液后续处理流程复杂、有价金属回收率低等技术难题，同时可以显著降低处理成本。
【专利说明】处理硫酸锌溶液的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化工领域，具体而言，本发明涉及处理硫酸锌溶液的方法。
【背景技术】
[0002]湿法炼锌过程中对硫酸锌溶液进行净化通常采用正锑盐或逆锑盐结合β -萘酚或黄药净化除杂的净化方法，一段净化除铜、镉，温度控制在40~70°C，二段净化除镍、钴，控制温度在80~95°C之间，三段采用β -萘酚或黄药净化除残钴。在实际生产过程中，高温净化后过滤时钴、镍较易复溶，采用β -萘酚或黄药净化除残钴需要控制作业温度在30~45°C，由于高温净化后液体温度较高，需要分级冷却降温。因此，净化过程能耗较高。若不进行降温，会使β_萘酚或黄药较快分解，对作业环境产生不利影响，增加净化作业安全运行的风险。
[0003]因此，处理硫酸锌溶液方法有待进一步改进。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出了一种工艺流程简单、设计巧妙且易于实施，能够显著降低处理成本的处理硫酸锌溶液的方法。
[0005]根据本发明的一个方面，本发明提出了一种处理硫酸锌溶液的方法，所述硫酸锌溶液中含有铜、镉、镍和钴的至少一种，包括:在存在氨气或二氧化碳的条件下，向所述硫酸锌溶液中加入锌粉，以便 对所述硫酸锌溶液进行净化处理，获得净化后的硫酸锌溶液和固体杂质。
[0006]根据本发明实施例的处理硫酸锌溶液的方法可以显著降低处理成本，避免作业环境的恶化。
[0007]另外，根据本发明上述实施例的处理硫酸锌溶液的方法还可以具有如下附加的技术特征:
[0008]在本发明的一些实施例中，所述净化处理是在10~30摄氏度的温度条件下进行的。以便进一步降低处理能耗。
[0009]在本发明的一些实施例中，所述净化处理是在0.01~0.1MPa的压力下进行的。以便提高硫酸锌溶液净化效率。
[0010]在本发明的一些实施例中，所述净化处理的时间为25~65分钟。以便保证硫酸锌溶液中杂质与锌充分反应。
[0011]在本发明的一些实施例中，所述锌粉的加入量为所述硫酸锌溶液中含有的所述铜、镉、镍和钴的总质量的6.5~8倍。由此可以提高硫酸锌溶液中的杂质转化率，以便进一步提高硫酸锌溶液的净化程度。
[0012]在本发明的一些实施例中，所述硫酸锌溶液为湿法炼锌的浸出液。
[0013]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【具体实施方式】
[0014]下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0015]现有技术中硫酸锌净化一般采用正锑盐或逆锑盐结合β -萘酚或黄药多段净化除杂方法，通常前段处理需要温度较高，而后段处理需要在稍低温度下进行，因此需要分级进行冷却降温才能进行后续净化处理，同时若不进行降温，会使β -萘酚或黄药较快分解，造成作业环境的恶化，增加净化作业安全运行的风险。
[0016]为此，在本发明的一个方面，本发明提出了处理硫酸锌溶液的方法，硫酸锌溶液中含有铜、镉、镍和钴的至少一种，根据本发明的实施例的处理硫酸锌溶液的方法包括:在存在氨气或二氧化碳的条件下，向硫酸锌溶液中加入锌粉，以便对硫酸锌溶液进行净化处理，获得净化后的硫酸锌溶液和固体杂质。
[0017]根据本发明实施例的处理硫酸锌溶液的方法对硫酸锌溶液进行净化处理可以实现硫酸锌溶液中各种杂质离子的脱除，从而控制硫酸锌溶液杂质含量在电解工艺要求范围以内。同时通过向密闭净化容器中通入氨气或二氧化碳可以排除密闭净化容器中的氧化性气体，可以避免加入的锌被氧化，节约锌用量，提高锌与硫酸锌溶液中的杂质元素的置换反应，进而提高硫酸锌的处理效率。发明人发现，氨气和二氧化碳化学性质较为稳定，只有在较高温度下(1420摄氏度)才会与金属锌发生反应，因此在氨气或二氧化碳环境下进行除杂，可以避免氨气和二氧化碳与硫酸锌溶液中的杂质元素反应生成具有氧化性的物质而影
响后续还原反应的进行,相比较而言,氮气容易发生2N2+8C+Ch+2H2oi 4HCN+4CO,生
成具有一定氧化性的气体，导致净化效果差。因此向密闭净化容器中通入氨气或二氧化碳可以保证后续还原反应的顺利进行，该工艺流程简单、设计巧妙且易于实施，有效解决了现有技术中存在的硫酸锌溶液后续流`程复杂、有价金属回收率低等技术难题，同时显著降低了加工能耗。
[0018]根据本发明的一个实施例，净化处理的温度并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，该净化处理可以是在10~30摄氏度的温度条件下进行的，温度低于10摄氏度，未能达到净化过程所需动力学条件要求，使净化不能进行，若温度高于30摄氏度容易使净化后的硫酸锌容液中的杂质离子复溶，同样达不到净化的目的。由此选择净化处理温度在10~30摄氏度范围内，可以使得净化过程顺利进行，并显著提高除杂率。
[0019]根据本发明的一个实施例，净化处理的压力并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，该净化处理可以是在0.01~0.1MPa压力条件下进行的。净化压力过低或常压条件容易使密闭净化容器中充满氧化性气体，而硫酸锌溶液净化是一个置换反应的过程，氧化性气氛容易导致净化剂锌粉失效，进而降低净化效率。若净化压力过高则容易导致净化温度上升过快，对净化设备要求提高、净化成本增大等。根据本发明的一个实施例，通过控制净化处理在低温低压下进行，可以进一步提高锌粉的还原效果，相对于现有技术中采用正锑盐或逆锑盐结合β-萘酚或黄药多段净化除杂方法可以显著降低能耗。
[0020]根据本发明的一个实施例，净化处理的时间并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，该净化处理的时间可以为25~65分钟，若净化时间低于25分钟，净化后的硫酸锌溶液中依然含有浓度高达1.5mg/L的杂质元素，因此净化处理时间过低容易导致净化率低。若净化时间超过65分钟，随着净化剂锌粉净化能力的减弱容易导致部分杂质离子镉、钴、镍复溶，影响净化除杂的效果，除杂效率反而降低，同时净化时间过长降低了除杂效率。因此控制净化处理的时间为25~65分钟可以在保证除杂率的同时提高除杂效率。
[0021]根据本发明的一个实施例，净化处理过程中锌粉的加入量并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，该净化处理过程中锌粉加入量可以为硫酸锌溶液中含有铜、镉、镍和钴的总质量的6.5~8倍。由此在硫酸锌溶液中加入过量的锌粉，可以提高硫酸锌溶液中的杂质被还原为单质的还原率，以便进一步提高硫酸锌溶液净化处理效率。
[0022]根据本发明的一个实施例，净化处理的硫酸锌溶液来源并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，该净化处理的硫酸锌溶液可以为湿法炼锌的浸出液。湿法炼锌浸出液中的硫酸锌溶液中含有较高浓度的杂质离子，若不除去必将对后期硫酸锌电解工艺造成影响。由此可以通过控制净化温度和压力来实现将硫酸锌溶液净化，以便控制杂质含量在电解工艺要求范围内。
[0023]下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
[0024]实施例1
[0025]将硫酸锌溶液(溶液成分为:Zn:120.57 ~150g/L，Fe:7.11 ~18g/L，N1:0.65 ~
1.4g/L，Co:0.31~1.2g/L，Cu:0.25~0.98g/L)输送到密闭净化容器中，控制输送量为45m3/h，输送压力为0.02~0.15MPa ;开启密闭净化容器搅拌装置，控制搅拌转速为120r/min ;以气体流量为30m3/min的速度向密闭净化容器中通入氨气，以便置换密闭净化容器中的空气；然后往密闭净化容器内设置的冷却系统内通入冷却液将密闭净化容器内的硫酸锌溶液冷却至10°C，控制冷却液流量为30m3/h，冷却液回流到储存槽循环使用；同时调节密闭净化容器内的压力使其达到0.0lMPa ;通过锌粉给料装置向密闭净化容器中加入锌粉进行置换净化除杂，控制锌粉加入量为硫酸锌溶液中铜、镉、镍和钴含量总和的6.5倍，控制净化时间为25min，净化后液经过液固分离后得到电解新液(溶液成分为:Zn:125.57g/L，Fe:8.5mg/L, N1:0.36mg/L, Co:0.9mg/L, Cu:0.0036mg/L, Fe、N1、Co 的脱除率均在 99% 以上)。
[0026]实施例2
[0027]待处理的硫酸锌溶液同实施例1，将硫酸锌溶液输送到密闭净化容器中，控制输送量为45m3/h，输送压力为0.02~0.15MPa ;开启密闭净化容器搅拌装置，控制搅拌转速为120r/min ;以气体流量为30m3/min的速度向密闭净化容器中通入氨气，以便置换密闭净化容器中的空气；然后往密闭净化容器内设置的冷却系统内通入冷却液将密闭净化容器内的硫酸锌溶液冷却至30°C，控制冷却液流量为30m3/h，冷却液回流到储存槽循环使用；同时调节密闭净化容器内的压力使其达到0.1MPa ;通过锌粉给料装置向密闭净化容器中加入锌粉进行置换净化除杂，控制锌粉加入量为硫酸锌溶液中铜、镉、镍和钴含量总和的8倍，控制净化时间为65min，净化后液经过液固分离后得到电解新液(溶液成分为:Zn:127.68g/L, Fe:7.3mg/L, N1:0.31mg/L, Co:0.62mg/L, Cu:0.0031mg/L, Fe、N1、Co 的脱除率均在 99%以上)。
[0028]实施例3
[0029]待处理的硫酸锌溶液同实施例1，将硫酸锌溶液输送到密闭净化容器中，控制输送量为45m3/h，输送压力为0.02~0.15MPa ;开启密闭净化容器搅拌装置，控制搅拌转速为120r/min ;以气体流量为30m3/min的速度向密闭净化容器中通入二氧化碳，以便置换密闭净化容器中的空气；然后往密闭净化容器内设置的冷却系统内通入冷却液将密闭净化容器内的硫酸锌溶液冷却至10°C，控制冷却液流量为30m3/h，冷却液回流到储存槽循环使用；同时调节密闭净化容器内的压力使其达到0.0lMPa ;通过锌粉给料装置向密闭净化容器中加入锌粉进行置换净化除杂，控制锌粉加入量为硫酸锌溶液中铜、镉、镍和钴含量总和的
6.5倍，控制净化时间为25min，净化后液经过液固分离后得到电解新液(溶液成分为:Zn:
124.36g/L, Fe:8.9mg/L, N1:0.5mg/L, Co:0.9mg/L, Cu:0.0025mg/L, Fe、N1、Co 的脱除率均在99%以上)。
[0030]实施例4
[0031]待处理的硫酸锌溶液同实施例1，将硫酸锌溶液输送到密闭净化容器中，控制输送量为45m3/h，输送压力为0.02~0.15MPa ;开启密闭净化容器搅拌装置，控制搅拌转速为120r/min ;以气体流量为30m3/min的速度向密闭净化容器中通入二氧化碳，以便置换密闭净化容器中的空气；然后往密闭净化容器内设置的冷却系统内通入冷却液将密闭净化容器内的硫酸锌溶液冷却至30°C，控制冷却液流量为30m3/h，冷却液回流到储存槽循环使用；同时调节密闭净化容器内的压力使其达到0.1MPa ;通过锌粉给料装置向密闭净化容器中加入锌粉进行置换净化除杂，控制锌粉加入量为硫酸锌溶液中铜、镉、镍和钴含量总和的8倍，控制净化时间为65min，净化后液经过液固分离后得到电解新液(溶液成分为:Zn:127.33g/L, Fe:3.85mg/L, N1:0.15mg/L, Co:0.3mg/L, Cu:0.0024mg/L, Fe、N1、Co 的脱除率均在99%以上)。
[0032]实施例5
[0033]待处理的硫酸锌溶液同实施例1，将硫酸锌溶液输送到密闭净化容器中，控制输送量为45m3/h，输送压力为 0.02~0.15MPa ;开启密闭净化容器搅拌装置，控制搅拌转速为120r/min ;以气体流量为30m3/min的速度向密闭净化容器中通入二氧化碳，以便置换密闭净化容器中的空气；然后往密闭净化容器内设置的冷却系统内通入冷却液将密闭净化容器内的硫酸锌溶液冷却至20°C，控制冷却液流量为30m3/h，冷却液回流到储存槽循环使用；同时调节密闭净化容器内的压力使其达到0.05MPa ;通过锌粉给料装置向密闭净化容器中加入锌粉进行置换净化除杂，控制锌粉加入量为硫酸锌溶液中铜、镉、镍和钴含量总和的7倍，控制净化时间为40min，净化后液经过液固分离后得到电解新液(溶液成分为:Zn:126.42g/L, Fe:8.57mg/L, N1:0.93mg/L, Co:1.0mg/L, Cu:0.0039mg/L, Fe、N1、Co 的脱除率均在99%以上)。
[0034]对比例I
[0035]待处理的硫酸锌溶液同实施例1，将硫酸锌溶液输送到密闭净化容器中，控制输送量为45m3/h，输送压力为0.02~0.15MPa ;开启密闭净化容器搅拌装置，控制搅拌转速为120r/min ;以气体流量为30m3/min的速度向密闭净化容器中通入氨气或二氧化碳，以便置换密闭净化容器中的空气；然后往密闭净化容器内设置的冷却系统内通入冷却液将密闭净化容器内的硫酸锌溶液冷却至5°C，控制冷却液流量为30m3/h，冷却液回流到储存槽循环使用；同时调节密闭净化容器内的压力使其达到0.005MPa ;通过锌粉给料装置向密闭净化容器中加入锌粉进行置换净化除杂，控制锌粉加入量为硫酸锌溶液中铜、镉、镍和钴含量总和的6倍，控制净化时间为20min，净化后液经过液固分离后得到电解新液(溶液成分为:Zn:
125.57g/L, Fe:9.5mg/L, N1:1.lmg/L, Co:1.lmg/L, Cu:0.0048mg/L, Fe、N1、Co 的脱除率均在98%以上)。
[0036]对比例2
[0037]待处理的硫酸锌溶液同实施例1，将硫酸锌溶液输送到密闭净化容器中，控制输送量为45m3/h，输送压力为0.02~0.15MPa ; 开启密闭净化容器搅拌装置，控制搅拌转速为120r/min ;以气体流量为30m3/min的速度向密闭净化容器中通入氨气或二氧化碳，以便置换密闭净化容器中的空气；然后往密闭净化容器内设置的冷却系统内通入冷却液将密闭净化容器内的硫酸锌溶液冷却至35 V，控制冷却液流量为30m3/h，冷却液回流到储存槽循环使用；同时调节密闭净化容器内的压力使其达到0.2MPa ;通过锌粉给料装置向密闭净化容器中加入锌粉进行置换净化除杂，控制锌粉加入量为硫酸锌溶液中铜、镉、镍和钴含量总和的8.5倍，控制净化时间为70min，净化后液经过液固分离后得到电解新液(溶液成分为:Zn:129.87g/L, Fe:9.2mg/L, N1:1.5g/L, Co:1.2mg/L, Cu:0.005mg/L, Fe、N1、Co 的脱除率均在97%以上)。
[0038]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0039]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【权利要求】
1.一种处理硫酸锌溶液的方法，所述硫酸锌溶液中含有铜、镉、镍和钴的至少一种，其特征在于，包括: 在存在氨气或二氧化碳的条件下，向所述硫酸锌溶液中加入锌粉，以便对所述硫酸锌溶液进行净化处理，获得净化后的硫酸锌溶液和固体杂质。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述净化处理是在10~30摄氏度的温度条件下进行的。
3.根据权利要求1或2任一项所述的方法，其特征在于，所述净化处理是在0.01~0.1MPa的压力下进行的。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述净化处理的时间为25~65分钟。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述锌粉的加入量为所述硫酸锌溶液中含有的所述铜、镉、镍和钴的总质量的6.5~8倍。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述硫酸锌溶液为湿法炼锌的浸出液。
【文档编号】C22B3/46GK103468953SQ201310445190
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】何光深, 王吉坤, 钱建波, 朱国邦, 匡志恩, 张志军, 李祖梅, 周先超, 王家焕, 姜自林, 李永连, 汤绍鹏, 王伦顺, 朱国清, 李碧科 申请人:云南永昌铅锌股份有限公司