一种采用铝酸钠在锌溶液中除氟的新方法与流程

本发明属于锌湿法冶金领域，具体地说，涉及一种采用铝酸钠在锌溶液中除氟的新方法。

背景技术：

在湿法炼锌过程中，氟含量积累达一定值后会加大电解阴阳极消耗，使作业环境恶化。特别是在硫酸锌电积过程中，氟离子能破坏阴极铝板表面的氧化铝膜，使析出锌与铝板新鲜表面形成锌铝合金，导致锌皮难于剥离，阴极铝板消耗增加，质量下降，使得后续电解过程无法正常进行。因此国内外对硫酸锌电解液中的氟含量要求小于50 mg/L。目前常用的除氟方法主要有吸附法、化学沉淀法和离子交换法等。

吸附法是目前水溶液除氟应用最广泛的方法，主要应用于低浓度含氟溶液。近年来，逐渐应用到硫酸锌溶液中氟的脱除。目前应用较广的吸附剂种类有活性金属氧化物类、硅胶、稀土类、泥土类和工业废弃物类等。采用吸附法脱除硫酸锌溶液中的氟离子时，一次脱除率仅有8%～20%，效果不稳定，而且吸附剂损失率较高，因此该法仍处于研究阶段，尚未有工业应用。

化学沉淀法是在高浓度含氟溶液预处理中应用尤为普遍。沉淀法系加化学品处理，形成氟化物沉淀物或氟化物在生成的沉淀物上共沉淀，其处理效率取决于固液分离的效果。常用的化学品有石灰、电石渣、磷酸钙盐、白云石或明矾等。但锌冶炼厂过滤氟化钙沉淀一般是采用板框或箱式压滤机，过滤效果较差，并且湿法系统溶液呈酸性，不利于氟化钙沉淀的生成及过滤

国内曾进行过201#和291#树脂的脱氟试验，但交换能力弱，再生费用大，尚未有工业化实例。

技术实现要素：

为克服背景技术中的技术不足，本发明提出了一种采用铝酸钠在锌溶液中除氟的新方法，采用化学试剂铝酸钠，在相对温和条件下，即可将溶液氟含量降到50 mg/L以下，实现锌溶液中氟的深度净化，从而有效简化了工艺并降低生产成本，是一种经济且简便的从锌溶液中除氟的方法。

为达到上述目的，本发明是按如下技术方案实施的：

一种采用铝酸钠在锌溶液中除氟的新方法，具体的操作步骤如下：

1）将工业级铝酸钠粉末与水混合，配制成混合溶液后，充分搅拌待用；

2）将铝酸钠溶液逐渐加入含氟锌溶液中，充分搅拌，进行除氟；

3）步骤2）反应结束后，经固液分离得到除氟后锌溶液和除氟渣。

进一步地，步骤1）中，所述的混合溶液浓度为5%～50%。

进一步地，步骤1）中，充分搅拌后，混合溶液无明显团聚现象。

进一步地，步骤2）中，除氟的温度控制在15℃～50℃。

进一步地，步骤2）中，除氟的时间为0.5～2h。

进一步地，步骤2）中，所述的含氟锌溶液中的含氟量为100～600 mg/L。

本发明的有益效果：本发明首次采用工业级铝酸钠粉末应用于锌溶液除氟工艺；降低了除氟渣量，改善了除氟后液的过滤性能；工业级铝酸钠粉末，原料易得，净化温度低，时间短，简化了除氟工艺，提高企业的经济效益。

具体实施方式

一种采用铝酸钠在锌溶液中除氟的新方法，具体的操作步骤如下：1）将工业级铝酸钠粉末与水混合，配制成混合溶液，浓度为5%～50%，充分搅拌待用，充分搅拌后，混合溶液无明显团聚现象；2）将铝酸钠溶液逐渐加入含氟锌溶液（含氟量为100～600 mg/L）中，充分搅拌，进行除氟，除氟的温度控制在15℃～50℃，除氟的时间为0.5～2h；3）步骤2）反应结束后，经固液分离得到除氟后锌溶液和除氟渣。

原理：铝酸钠除氟的原理就是利用锌电解液中氟离子与铝酸钠反应，生成微溶于水的冰晶石，也就是六氟铝酸钠（Na₃AlF₆），从而达到深度净化除氟的目的。反应式如下：

6F^-+6H⁺+ Na₃AlO₃= Na₃AlF₆↓+3H₂O

实施例1

取锌溶液1L（溶液pH值5.24，Zn²⁺： 132.94 g/L，Cu²⁺<0.1 mg/L，Cd²⁺ ：1.5mg/L，Co²⁺<0.5 mg/L，Ni²⁺<0.5 mg/L，F^- ：104.9 mg/L，Cl^- ：649.4mg/L），取10g铝酸钠，配成浓度50%的矿浆，缓慢加入锌溶液中，控制反应温度为30℃，搅拌速度350 r/min，反应60min后，取样过滤，得到除氟后锌溶液（溶液pH值5.52，Zn²⁺ ：130.23 g/L，Cu²⁺<0.1 mg/L，Cd²⁺<0.1 mg/L，Co²⁺<0.5 mg/L，Ni²⁺<0.5 mg/L，F^- ：42.4 mg/L，Cl^- ：584.7 mg/L），除氟率达到59.58%，完全达到了锌溶液对氟离子的要求。

实施例2

取锌溶液1L（溶液pH值5.24，Zn²⁺ ：132.94 g/L，Cu²⁺<0.1 mg/L，Cd²⁺1.5 mg/L，Co²⁺<0.5 mg/L，Ni²⁺<0.5 mg/L，F^-：104.9 mg/L，Cl^-：649.4 mg/L），取15g铝酸钠，配成浓度50%的矿浆，缓慢加入锌溶液中，控制反应温度为50℃，搅拌速度350 r/min，反应90min后，取样过滤，得到除氟后锌溶液（溶液pH值5.69，Zn²⁺ ：128.14 g/L，Cu²⁺<0.1 mg/L，Cd²⁺<0.1 mg/L，Co²⁺<0.5 mg/L，Ni²⁺<0.1 mg/L，F^- ：21.13 mg/L，Cl^- ：579.2 mg/L），除氟率达到79.86%，完全达到了锌溶液对氟离子的要求。

实施例3

取锌溶液1L（溶液pH值5.24，Zn²⁺ ：132.94g/L，Cu²⁺<0.1 mg/L，Cd²⁺1.5 mg/L，Co²⁺<0.5 mg/L，Ni²⁺<0.5 mg/L，F^- ：104.9 mg/L，Cl^- ：649.4 mg/L），取20g铝酸钠，配成浓度50%的矿浆，缓慢加入锌溶液中，控制反应温度为70℃，搅拌速度350 r/min，反应30min后，取样过滤，得到除氟后锌溶液（溶液pH值5.78，Zn²⁺ ：125.14 g/L，Cu²⁺<0.1 mg/L，Cd²⁺<0.1 mg/L，Co²⁺<0.5 mg/L，Ni²⁺<0.1 mg/L，F^- ：25.7 mg/L，Cl^- ：572.4 mg/L），除氟率达到75.5%，完全达到了锌溶液对氟离子的要求。

实施例4

取锌溶液1L（溶液pH值5.24，Zn²⁺ ：132.94 g/L，Cu²⁺<0.1 mg/L，Cd²⁺1.5 mg/L，Co²⁺<0.5 mg/L，Ni²⁺<0.5 mg/L，F^- ：104.9 mg/L，Cl^- ：649.4 mg/L），取15g铝酸钠，配成浓度50%的矿浆，缓慢加入锌溶液中，控制反应温度为60℃，搅拌速度350 r/min，反应120min后，取样过滤，得到除氟后锌溶液（溶液pH值5.82，Zn²⁺：126.34 g/L，Cu²⁺<0.1 mg/L，Cd²⁺<0.1 mg/L，Co²⁺<0.5 mg/L，Ni²⁺<0.1 mg/L，F^-：18.4 mg/L，Cl^-：561.7 mg/L），除氟率达到82.46%，完全达到了锌溶液对氟离子的要求。

实施例5

取锌溶液1L（溶液pH值5.24，Zn²⁺：132.94 g/L，Cu²⁺<0.1 mg/L，Cd²⁺1.5 mg/L，Co²⁺<0.5 mg/L，Ni²⁺<0.5 mg/L，F^-：104.9 mg/L，Cl^-：649.4 mg/L），取25g铝酸钠，配成浓度50%的矿浆，缓慢加入锌溶液中，控制反应温度为60℃，搅拌速度350 r/min，反应120min后，取样过滤，得到除氟后锌溶液（溶液pH值5.71，Zn²⁺：126.34 g/L，Cu²⁺<0.1 mg/L，Cd²⁺<0.1 mg/L，Co²⁺<0.5 mg/L，Ni²⁺<0.1 mg/L，F^-：11.3 mg/L，Cl^-：576.4 mg/L），除氟率达到89.23%，完全达到了锌溶液对氟离子的要求。

本发明首次采用工业级铝酸钠粉末应用于锌溶液除氟工艺；降低了除氟渣量，改善了除氟后液的过滤性能；工业级铝酸钠粉末，原料易得，净化温度低，时间短，简化了除氟工艺，提高企业的经济效益。

最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。