本发明涉及锌冶炼领域，尤其涉及一种利用铜渣脱氯的方法及装置。
背景技术：
湿法炼锌过程中，氯是一种有害的杂质元素，当锌冶炼系统中氯的质量浓度较高时（>300mg/l)，将严重腐蚀pb-ag阳极板，增加电解能耗，恶化槽面环境，同时还会降低阴极锌片质量。
目前，锌冶炼系统常用的氯脱除方法有火法和湿法两种，火法主要是采用多膛炉焙烧来脱除含锌烟尘中的氯，其存在焙烧过程中所产生的气体对环境造成污染的问题，湿法段氯的脱除方法有银盐法、氯化亚铜等方法，其存在银盐法试剂成本高、银回收率低的问题。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现要素：
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用铜渣脱氯的方法及装置，旨在解决现有湿法炼锌生产中，氯脱除方法操作复杂，成本较高以及脱氯效果差的问题。
本发明的技术方案如下：
一种利用铜渣脱氯的方法，包括步骤：
a、将含氯硫酸锌溶液和初始铜渣加入第一反应槽中得到混合液，在预定温度下向所述混合液中鼓入空气并调节ph至2~3，反应得到槽矿浆；
b、将所述槽矿浆转移到密封的第二反应槽，在50~80℃的条件下进行脱氯反应，再将脱氯后的槽矿浆进行固液分离，得到脱氯硫酸锌溶液以及氯化亚铜铜渣。
所述的利用铜渣脱氯的方法，其中，所述步骤b之后还包括步骤：
c、对所述氯化亚铜铜渣中氯的含量进行检测，当所述氯化亚铜铜渣中氯的含量占比小于7%时，则将所述氯化亚铜铜渣加入到装有含氯硫酸锌溶液的第一反应槽中，重复步骤a-步骤b对所述含氯硫酸锌溶液进行脱氯；
d、当所述氯化亚铜铜渣中氯的含量占比大于等于7%时，则将所述氯化亚铜铜渣依次进行水洗、碱洗处理，得到含氯碱洗后液和碱洗后铜渣。
所述的利用铜渣脱氯的方法，其中，所述步骤d之后还包括步骤：
e、当所述含氯碱洗后液中氯的质量浓度小于20g/l时，则将所述含氯碱洗后液转入含氯碱洗后液储槽中，用于碱洗处理；
f、当所述含氯碱洗后液中氯的质量浓度大于等于20g/l时，则将所述含氯碱洗后液取出。
所述的利用铜渣脱氯的方法，其中，所述步骤d中所述水洗处理具体包括：
d1、向水洗槽中加入一定量的水，接着将一定量的所述氯化亚铜铜渣加入到水洗槽中进行调浆，得到第一矿浆；
d2、将所述第一矿浆进行固液分离，得到水洗后液以及水洗后铜渣。
所述的利用铜渣脱氯的方法，其中，所述步骤d中碱洗处理包括：
d3、将水洗后的氯化亚铜铜渣加入到碱洗槽中，向碱洗槽中加入一定量的水进行调浆；接着向碱洗槽中加入氢氧化钠或碳酸钠并调节ph至8~9.5，得到第二矿浆；
d4、将所述第二矿浆进行固液分离，得到碱洗后液以及碱洗后铜渣。
所述的利用铜渣脱氯的方法，其中，所述步骤a中所述初始铜渣中单质铜的含量大于30%。
所述的利用铜渣脱氯的方法，其中，所述步骤a中所述槽矿浆中含二价铜离子的质量浓度为2~3g/l。
所述的利用铜渣脱氯的方法，其中，所述步骤a中所述第一反应槽中加入的含氯硫酸锌溶液与初始铜渣液固比为3:1~8:1。
所述的利用铜渣脱氯的方法，其中，所述步骤d1中加入的水与氯化亚铜铜渣液固比为5:1~8:1。
一种利用铜渣脱氯的装置，其中，包括：第一反应槽，与所述第一反应槽连接的废液高位槽、铜渣高位槽、第二反应槽，所述废液高位槽、铜渣高位槽位于所述第一反应槽的上方；与所述第二反应槽连接的脱氯浓密机，与所述脱氯浓密机上部连接的脱氯后液储槽，与所述脱氯浓密机下部连接的高氯铜渣板框压滤机；所述高氯铜渣板框压滤机的出液口与所述脱氯后液储槽连接；
所述利用铜渣脱氯的装置还包括：水洗反应槽，与所述水洗反应槽连接的水洗板框压滤机，与所述水洗板框压滤机出液口连接的水洗后液储槽，所述水洗后液储槽与所述水洗槽连接；碱洗反应槽，与所述碱洗反应槽连接的碱洗板框压滤机，与所述碱洗板框压滤机出液口连接的碱洗后液储槽，所述碱洗后液储槽与所述碱洗槽连接；碱洗铜渣调浆槽，所述碱洗铜渣调浆槽与所述铜渣高位槽连接。
有益效果：本发明采用湿法炼锌一段净化铜镉渣预处理后得到的含单质铜的铜渣，与系统含氯的硫酸锌溶液，加入硫酸将溶液ph控制在预定值，将铜渣中的少量铜进行浸出，得到cu2+，cu2+再与铜渣中的单质铜形成cu+，cu+与cl-反应得到cu2cl2沉淀，进行脱氯。该方法具有生产成本低、操作简单、工艺控制难度小、脱氯效果好等优点。
附图说明
图1为本发明所述利用铜渣脱氯的方法较佳实施例的流程图。
图2为本发明所述利用铜渣脱氯的装置示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种利用铜渣脱氯的方法及装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1为本发明一种利用铜渣脱氯的方法的流程图，如图所示，包括步骤：
s1、将含氯硫酸锌溶液和初始铜渣加入第一反应槽中得到混合液，在预定温度下向所述混合液中鼓入空气并调节ph至2~3，反应得到槽矿浆；
具体来说，将湿法炼锌一段净化铜镉渣预处理后得到的铜渣（含30%的单质铜），与湿法炼锌系统中含氯的硫酸锌溶液，按照液固比3:1~8:1（如4:1）加入到带有鼓风盘管的第一反应槽内，形成混合液，加入硫酸将混合液的ph值调节至2.0~3.0，控制第一反应槽内温度在50~80℃（如75℃），向槽内鼓入新鲜空气，氧化浸出铜渣中的单质铜，使溶液中cu2+浓度达到2~3g/l，过程中不断补充硫酸，保持反应槽内ph值在2.0~3.0，并根据第一反应槽出口cu2+浓度调节鼓风量大小，得到槽矿浆。
s2、将所述槽矿浆转移到密封的第二反应槽，在50~80℃的条件下进行脱氯反应，再将脱氯后的槽矿浆进行固液分离，得到脱氯硫酸锌溶液以及氯化亚铜铜渣。
具体来说，将所述步骤s1中第一反应槽中的槽矿浆溢流至第二反应槽中进行脱氯反应，反应过程中控制温度在50~80℃（如70℃），ph2.0~3.0，反应时间为20~35min（如30min），在反应结束后，再将脱氯后的槽矿浆溢流至一个容积100m3的浓密机进行固液分离，脱氯硫酸锌溶液以及氯化亚铜铜渣。
本发明所涉及的反应原理：
向第一反应槽中鼓入空气，并调节酸度，控制温度，利用空气氧化浸出铜渣中的单质铜，形成cu2+，在第二反应槽中cu2+与单质铜反应生成cu+，cu+与含氯硫酸锌溶液中的cl-反应产生cu2cl2沉淀。
cu+h++o2=cu2++h2o
cu2++cu=cu+
2cu++2cl-=cu2cl2
优选地，本发明所述步骤s2之后还包括步骤：
s3、对所述氯化亚铜铜渣中氯的含量进行检测，当所述氯化亚铜铜渣中氯的含量占比小于7%时，则将所述氯化亚铜铜渣加入到装有含氯硫酸锌溶液的第一反应槽中，重复步骤a-步骤b对所述含氯硫酸锌溶液进行脱氯；
s4、当所述氯化亚铜铜渣中氯的含量占比大于等于7%时，则将所述氯化亚铜铜渣依次进行水洗、碱洗处理，得到含氯碱洗后液和碱洗后铜渣。
具体地，在所述步骤s2之后，对得到的氯化亚铜铜渣中氯的含量进行检测，根据氯化亚铜铜渣中氯的含量来判断，是否对其进行循环利用，当所述氯化亚铜铜渣中氯的含量占比小于7%时，则将所述氯化亚铜铜渣加入到装有含氯硫酸锌溶液的第一反应槽中，重复步骤s1-步骤s2对所述含氯硫酸锌溶液进行脱氯，实现了对铜渣的内部循环使用，减少铜渣压滤次数，降低了生产成本。
进一步，当所述氯化亚铜铜渣中氯的含量占比大于等于7%（如9%）时，便停止循环使用，因为氯化亚铜的铜渣底流中氯含量增高会影响到脱氯的效果。此时，对所述氯化亚铜的铜渣依次经过水洗和碱洗，得到氧化亚铜和氯。
优选地，本发明所述步骤s4之后还包括步骤：
s5、当所述含氯碱洗后液中氯的质量浓度小于20g/l时，则将所述含氯碱洗后液转入含氯碱洗后液储槽中，用于碱洗处理；
s6、当所述含氯碱洗后液中氯的质量浓度大于等于20g/l时，则将所述含氯碱洗后液取出。
具体地，在碱洗结束后得到含氯碱洗后液和碱洗后铜渣，对所述含氯碱洗后液中氯的质量浓度进行检测，当所述含氯碱洗后液中氯的质量浓度小于20g/l时，则将所述含氯碱洗后液转入含氯碱洗后液储槽中，用于碱洗处理，实现对碱洗后液的循环利用，减少碱洗时水的使用量。当所述含氯碱洗后液中氯的质量浓度大于等于20g/l时，停止循环使用将所述含氯碱洗后液取出。
优选地，所述步骤s4其中，所述水洗处理具体为将所述氯化亚铜铜渣和水加入到水洗槽进行调浆，得到第一矿浆，控制调浆液固比在5:1~8:1，搅拌均匀使第一矿浆无结块，将所述第一矿浆打入压滤机中进行固液分离，所得到的板框液即水洗后液流进水洗后液储槽，可作为下一次水洗调浆用水，循环利用；所得到的渣（含氯化亚铜的铜渣），转入到碱洗槽中，加入一定量的水进行调浆，控制调浆液固比在5:1~8:1，搅拌均匀，然后加入naoh或na2co3，根据碱洗终点ph8.0~9.5来控制naoh或na2co3加入量。待碱洗终点ph稳定在8.0~9.5后，得到第二矿浆，将所述第二矿浆打入压滤机进行固液分离，得到含氯碱洗后液以及碱洗铜渣。
上述碱洗过程中所涉及到的化学反应式如下：
cu2cl2+oh-=cu2o+cl-+h2o
本发明利用湿法炼锌一段净化铜镉渣预处理后产生的铜渣与含氯的硫酸锌溶液，通过控制一定的温度和酸度，鼓入空气进行氧化浸出得到cu2+，由于生成了cu2+离子，因此在脱氯反应过程中不需额外加入硫酸铜。脱氯过程中用浓密机实现脱氯铜渣内部循环使用，达到富集铜渣含氯的效果，减少铜渣压滤次数和碱洗次数，减少了试剂消耗量，降低了生产成本，具有显著的经济效益。
本发明还提供了一种利用铜渣脱氯的装置，其包括：第一反应槽3，与所述第一反应槽连接的废液高位槽2、铜渣高位槽1、第二反应槽4，所述废液高位槽、铜渣高位槽位于所述第一反应槽的上方；与所述第二反应槽连接的脱氯浓密机5，与所述脱氯浓密机上部连接的脱氯后液储槽11，与所述脱氯浓密机下部连接的高氯铜渣板框压滤机6；所述高氯铜渣板框压滤机的出液口与所述脱氯后液储槽连接；
所述利用铜渣脱氯的装置还包括：水洗反应槽7，与所述水洗反应槽连接的水洗板框压滤机8，与所述水洗板框压滤机出液口连接的水洗后液储槽12，所述水洗后液储槽与所述水洗槽连接；碱洗反应槽9，与所述碱洗反应槽连接的碱洗板框压滤机10，与所述碱洗板框压滤机出液口连接的碱洗后液储槽13，所述碱洗后液储槽与所述碱洗槽连接；碱洗铜渣调浆槽14，所述碱洗铜渣调浆槽与所述铜渣高位槽连接。
下面通过具体实施例对本发明一种利用铜渣脱氯的方法及装置进行解释说明：
实施例1
将含氯500mg/l的硫酸锌溶液连续打入带有鼓风盘管的有效容积30m3的第一反应槽中，控制溶液流量10m3/h；向第一反应槽中连续加入初始铜渣（铜渣为含30%单质铜的新鲜铜渣），其中，所述硫酸锌溶液与所述铜渣按液固比为3:1的比例进行添加；加入硫酸调节ph2.0，温度50℃，向槽内鼓风，氧化浸出铜渣中的单质铜，生成槽矿浆，同时使溶液中cu2+浓度达到2g/l，鼓风过程中不断补充硫酸，保持反应槽内ph维持在2.0，并根据第一反应槽出口cu2+浓度调节风量大小；将第一反应槽槽矿浆溢流至无鼓风盘管的容积30m3的第二反应槽，控制温度在50℃，ph2.0，进行脱氯反应；将脱氯后的槽矿浆溢流至一个容积100m3的浓密机进行浓密分离（即固液分离），脱氯后的上清液返回锌焙矿中浸系统，含cu2cl2的铜渣底流连续打入第一反应槽中，进行循环富集渣含氯；
当浓密机底流铜渣含氯富集到7%时，将富集cu2cl2铜渣打入高氯铜渣板框压滤机进行固液分离，液体返回锌焙矿中浸系统，对富集cu2cl2铜渣进行水洗，可事先在水洗槽中加入5m3水，将富集cu2cl2铜渣加入水洗槽中进行调浆，得到第一矿浆，控制调浆液固比5:1，搅拌至矿浆均匀无结块，将第一矿浆打入水洗板框压滤机中进行固液分离，板框液（即水洗后液）进水洗后液储槽，循环使用，富集cu2cl2铜渣进入碱洗槽中；可事先在碱洗槽中加入5m3水，将富集cu2cl2铜渣加入碱洗槽中进行调浆，控制调浆液固比5:1，搅拌至矿浆均匀无结块，然后加入naoh，根据碱洗终点ph8.0来控制naoh加入量。待终点ph稳定在8.0后，得到第二矿浆，将所述第二矿浆打入碱洗板框压滤机进行固液分离。板框液（即含氯碱洗后液）进后液储槽循环使用，富集氯，碱洗后液中氯浓度达到20g/l后，将液体开路。碱洗后渣浸渣调浆槽中，用含氯硫酸锌溶液调浆后打入第一反应槽中，循环使用。
实施例2
将含氯1000mg/l的硫酸锌溶液，连续打入带有鼓风盘管的有效容积30m3的第一反应槽中，控制溶液流量20m3/h；向第一反应槽中连续加入初始铜渣（铜渣为含30%单质铜的新鲜铜渣，浓密机底流含氯铜渣及碱洗后的铜渣），其中，所述硫酸锌溶液与所述铜渣按液固比为8:1的比例进行添加；加入硫酸调节ph3.0，温度80℃，向槽内鼓风，氧化浸出铜渣中的单质铜，生成槽矿浆，同时使溶液中cu2+浓度达到3g/l，鼓风过程中不断补充硫酸，使反应槽内ph维持在3.0，并根据第一反应槽出口cu2+浓度调节风量大小；将第一反应槽槽矿浆溢流至无鼓风盘管的容积30m3的第二反应槽，控制温度在80℃，ph3.0，进行脱氯反应；将脱氯后的槽矿浆溢流至一个容积100m3的浓密机进行浓密分离（即固液分离），脱氯后的上清液返回锌焙矿中浸系统，含cu2cl2的铜渣底流连续打入第一反应槽中，进行循环富集渣含氯；
当浓密机底流铜渣含氯富集到10%时，将富集cu2cl2铜渣打入高氯铜渣板框压滤机进行固液分离，液体返回锌焙矿中浸系统，对富集cu2cl2铜渣进行水洗，可事先在水洗槽中加入5m3水，将富集cu2cl2铜渣加入水洗槽中进行调浆，得到第一矿浆，控制调浆液固比8:1，搅拌至矿浆均匀无结块，将第一矿浆打入水洗板框压滤机中进行固液分离，板框液（水洗后液）进水洗后液储槽，循环使用，富集cu2cl2铜渣进入碱洗槽中；可事先在碱洗槽中加入5m3水，将富集cu2cl2铜渣加入碱洗槽中进行调浆，控制调浆液固比8:1，搅拌至矿浆均匀无结块，然后加入na2co3，根据碱洗终点ph9.5来控制na2co3加入量。待终点ph稳定在8.0后，得到第二矿浆，将所述第二矿浆打入碱洗板框压滤机进行固液分离。板框液进后液储槽循环使用，富集氯，碱洗后液氯浓度达到20g/l后，将液体开路。碱洗后渣浸渣调浆槽中，用含氯硫酸锌溶液调浆后打入第一反应槽中，循环使用。
综上所述，本发明利用湿法炼锌一段净化铜镉渣预处理后产生的铜渣与湿法炼锌系统中含氯的硫酸锌溶液，通过控制一定的温度和酸度，鼓入空气进行氧化浸出得到cu2+，提供了cu2+离子，不需额外加入硫酸铜。脱氯过程中用浓密机、压滤机实现脱氯铜渣及板框液内部循环使用，达到富集铜渣含氯的效果，减少铜渣压滤次数和碱洗次数，减少了试剂消耗量，降低了生产成本，具有显著的经济效益。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。