本发明涉及锌冶炼领域，尤其涉及一种电位控制锌粉置换沉镉的方法。
背景技术：
湿法炼锌净化过程焙矿中的镉与锌一起进入浸出液，经过净化工序后，溶液中的镉作为湿法炼锌的中间产物，以铜镉渣的形式富集起来，含镉5%~20%左右。通常情况下，铜镉渣经酸性浸出后，镉被浸出到溶液当中，铜则留在浸出渣，针对铜镉渣浸出后的高镉溶液，一般采用锌粉置换的方法提取海绵镉。国内某锌厂海绵镉置换过程采用锌粉二次置换工艺，先对置换前液镉浓度进行分析，一次置换锌粉加入量为溶液中总镉量的80%~90%，海绵镉含镉80%以上；二次置换锌粉加入量为余镉量的2.5~3倍，可将镉降到0.01g/l以下，二次置换海绵镉经氧化后重新浸出。该工艺不仅锌粉单耗高，二次置换产出的海绵镉还需要再次浸出，工艺流程复杂，锌粉利用率低，而且一次置换产出的海绵镉含镉只能达到80%左右。云南某厂海绵镉置换工艺，锌粉用量为理论量的1.2倍，海绵镉含镉仅能达到78.7%。由此可见，虽然锌粉置换沉镉工艺使用广泛，操作相对简单，但是该工艺依然存在一些问题：1、锌粉利用率低、锌粉单耗较高，生产成本相对较高；2、海绵镉品位仅能达到80%左右。
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电位控制锌粉置换沉镉的方法，旨在解决现有工艺锌粉单耗高、锌粉利用率低、生产成本高、海绵镉含镉低等问题。
本发明的技术方案如下：
一种电位控制锌粉置换沉镉的方法，其中，包括步骤：
a、将铜镉渣进行酸性浸出，得到置换前液；
b、向置换前液中加入锌粉进行一次置换，得到海绵镉与一次置换后液；其中，利用电位控制一次置换过程锌粉加入量；
c、向一次置换后液中加入锌粉进行二次置换，得到二次置换渣与贫镉液；其中，利用电位控制二次置换过程锌粉加入量。
所述的电位控制锌粉置换沉镉的方法，其中，步骤b中，一次置换控制反应终点电位为700~900mv。
所述的电位控制锌粉置换沉镉的方法，其中，步骤c中，二次置换控制反应终点电位为900~1000mv。
所述的电位控制锌粉置换沉镉的方法，其中，步骤b具体包括：控制一次置换温度50~80℃，调节ph为2~4，向置换前液中均匀加入锌粉，并搅拌，控制反应终点电位为700~900mv，待终点电位保持10min不变后停搅拌，静置3min后放槽，得到海绵镉与一次置换后液。
所述的电位控制锌粉置换沉镉的方法，其中，步骤c具体包括：控制二次置换温度50~80℃，调节ph在2~4，向一次置换后液中均匀加入锌粉，并搅拌，控制反应终点电位为900~1000mv，待终点电位保持10min不变后停搅拌，静置3min后放槽，得到二次置换渣与贫镉液。
所述的电位控制锌粉置换沉镉的方法，其中，还包括步骤：将二次置换渣返回一次置换。
有益效果：本发明提供的电位控制锌粉置换沉镉的方法，采用分步置换，利用电位控制实现了置换过程的实时监控、准确控制，避免了锌粉过量加入，这主要是利用了电化学原理，根据金属的标准电极电位控制置换反应终点。本工艺过程控制直观简便，无需对置换前液镉浓度进行分析后计算锌粉加入量，有效降低了锌粉单耗，提高锌粉利用率，提高了海绵镉含镉。
具体实施方式
本发明提供一种电位控制锌粉置换沉镉的方法，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。
本发明实施例提供一种电位控制锌粉置换沉镉的方法，其中，包括步骤：
a、将铜镉渣进行酸性浸出，得到置换前液；
b、向置换前液中加入锌粉进行一次置换，得到海绵镉与一次置换后液；其中，利用电位控制一次置换过程锌粉加入量；
c、向一次置换后液中加入锌粉进行二次置换，得到二次置换渣与贫镉液；其中，利用电位控制二次置换过程锌粉加入量。
本实施例中，针对置换前液利用电位控制一次置换过程锌粉加入量，得到海绵镉与一次置换后液；针对一次置换后液利用电位控制二次置换过程锌粉加入量，得到二次置换渣与贫镉液。本实施例提供的电位控制锌粉置换沉镉的方法，采用分步置换，利用电位控制实现了置换过程的实时监控、准确控制，避免了锌粉过量加入，这主要是利用了电化学原理，根据金属的标准电极电位控制置换反应终点。本工艺过程控制直观简便，无需对置换前液镉浓度进行分析后计算锌粉加入量，有效降低了锌粉单耗，提高锌粉利用率，提高了海绵镉含镉。
在一种优选的实施方式中，步骤b中，一次置换控制反应终点电位为700~900mv。
进一步在一种优选的实施方式中，步骤b具体包括：控制一次置换温度50~80℃，调节ph为2~4，向置换前液中均匀缓慢加入锌粉，并搅拌，控制反应终点电位为700~900mv，待终点电位保持10min不变后停搅拌，静置3min后放槽，得到被锌粉置换出来含镉量较高的海绵镉与残留少量镉的一次置换后液。在本实施例上述置换条件下，得到的海绵镉含镉90%左右，具体反应如下：
zn（s）+cd2+=zn2++cd（s）
本实施例中，向置换前液中加入锌粉进行一次置换，利用锌粉将溶液中的镉置换出来形成高质量的海绵镉并得到残留少量镉的一次置换后液；其中，一次置换过程无需对置换前液镉浓度进行分析，不必根据镉置换量提前计算锌粉添加量，而是根据电位变化判断置换过程反应情况，利用电位变化更加直观地控制一次置换过程锌粉加入量，从而避免分析误差与人为主观判断对置换过程与海绵镉质量的影响。
在一种优选的实施方式中，其中，步骤c中，二次置换控制反应终点电位为900~1000mv。
进一步在一种优选的实施方式中，步骤c具体包括：控制二次置换温度50~80℃，调节ph在2~4，向一次置换后液中均匀缓慢加入锌粉，并搅拌，控制反应终点电位为900~1000mv，待终点电位保持10min不变后停搅拌，静置3min后放槽，得到镉含量较低的二次置换渣与镉浓度较低的贫镉液。本实施例中，得到的二次置换渣可返回一次置换，贫镉液含镉小于50mg/l。
本实施例中，向一次置换后液中加入锌粉进行二次置换，利用锌粉将溶液中残留的镉置换出来，形成含镉较低的二次置换渣，并得到镉浓度较低的贫镉液；其中，二次置换过程无需对置换前液镉浓度进行分析，不必根据镉置换量提前计算锌粉添加量，而是根据电位变化判断置换过程反应情况，利用电位变化更加直观地控制二次置换过程锌粉加入量，从而避免分析误差与人为主观判断造成二次置换过程锌粉加入过量造成的成本增加或锌粉加量不足导致的贫镉液镉浓度高的问题。
本实施例中，置换过程锌粉添加由传统的干加锌粉优化改造为调浆后湿加，不仅极大地改善了作业过程中锌粉飞扬带来的环境与职业健康问题，更避免了锌粉干加时，锌粉容易漂浮于溶液表面，造成锌粉利用率低的问题。
下面通过实施例对本发明进一步说明。
实施例1
针对置换前液利用电位控制置换过程锌粉加入量，得到海绵镉与一次置换后液；
针对一次置换后液利用电位控制置换过程锌粉加入量，得到二次置换渣与贫镉液；
一次置换温度60℃，调节ph为2.5，均匀缓慢加入锌粉，控制反应终点电位780mv，待终点电位保持10min不变后停搅拌，静置3min后放槽得到海绵镉与一次置换后液。
二次置换过程温度55℃，调节ph在2.5，均匀缓慢加入锌粉，控制反应终点电位930mv，待终点电位保持10min不变后停搅拌，静置3min后放槽得到二次置换渣与贫镉液，二次置换渣返回一次置换。
置换过程锌粉单耗0.84kg锌粉/kg镉，海绵镉含镉89%，贫镉液含镉30.6mg/l。
实施例2
针对置换前液利用电位控制置换过程锌粉加入量，得到海绵镉与一次置换后液；
针对一次置换后液利用电位控制置换过程锌粉加入量，得到二次置换渣与贫镉液；
一次置换温度60℃，调节ph为2.5，均匀缓慢加入锌粉，控制反应终点电位750mv，待终点电位保持10min不变后停搅拌，静置3min后放槽得到海绵镉与一次置换后液。
二次置换过程温度55℃，调节ph在2.5，均匀缓慢加入锌粉，控制反应终点电位939mv，待终点电位保持10min不变后停搅拌，静置3min后放槽得到二次置换渣与贫镉液，二次置换渣返回一次置换。
置换过程锌粉单耗0.81kg锌粉/kg镉，海绵镉含镉90.3%，贫镉液含镉20.47mg/l。
上述的实施例中，锌粉单耗低，海绵镉含镉高，相对于现有技术有较大的提高。
综上所述，本发明采用电位控制锌粉置换海绵镉的方法，置换过程锌粉利用率高，锌粉单耗低，海绵镉含镉高，贫镉液含镉较低，置换过程简便易控，极大降低了控制难度，提高了海绵镉压团性能，降低生产成本。
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。