一种环境友好和深度净化-节能锌电解工艺冷却方法与流程

本发明涉及一种环境友好和深度净化-节能锌电解工艺冷却方法，属于冶金和化工领域。

背景技术：

1、在湿法锌冶金电解过程中，溶液中杂质元素对电解经济技术指标影响较大，其中对于常规元素如cu、cd、co、ni等国内外已开展了大量的研究并且实现工业化应用。但对于变价元素如as、sb等，现有技术和文献报告多集中于水解吸附法。

2、在浸出过程中，通过控制溶液中fe的含量为as+sb的30倍以上，加入氧化剂使铁全部转变化为fe3+、as和sb转变为高价（+5）,然后调节溶液ph，使fe3+水解变为fe（oh）3胶体对溶液中的as、sb胶体吸附共沉淀去除溶液中的as、sb。

3、在实际生产过程中，水解吸附是在浸过程，由于浸出后液固分离过程不彻底及部分fe(oh)3胶体呈细微颗粒存在，使得溶液中存在有微量的as、sb。这种浸出液在锌粉净化过程中，随着fe(oh)3胶体细微颗粒被还原成fe2+，吸附在fe(oh)3胶体上as、sb进入溶液中，且会被还原成低价存在于溶液中，净化不彻底，电解时存在影响电解经济技术指标。浸出液中稀散元素由于含量低，在氧化铁时其低价氧化不完全，水解反应也就不彻底，还有部分残留于溶液中。残留于溶液中的as、sb及稀散元素，会对锌电解过程造成影响，严重时会导致锌电解过程返溶和“烧板”，致使锌电解过程中断。

4、在锌电解过程时，由于溶液、阴极板和阳极板、电解槽电路各接触点存在电阻，电解过程中溶液温度会升高。传统锌电解工艺，加入的净化合格硫酸锌溶液温度一般高于42℃，为了保证电解正常生产温度42℃以下，需要配置电解液冷却设备。目前工业化生产中采用空气冷却塔，需要将高温溶液从电解厂房0平面提升到冷却塔顶部（从厂房0平面计25~45m）喷洒与鼓入的空气逆流运动实现降温，将38~42℃的电解液降温到35~40℃返回电解生产。这种工艺由于冷却塔配置位置相对较高，冷却塔顶部距电解厂房0平面25m高以上，冷却过程能耗消耗较大。同时由于喷洒电解液与鼓入的空气逆流运动，空气易将电解液带出形成“酸雾”影响环境，电解冷却过程“酸雾”治理当前已成为一个热点问题，尚没有较为理想的治理方法。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种环境友好和深度净化-节能锌电解工艺冷却方法。

2、本发明通过向净化合格的硫酸锌溶液中加入氧化剂和絮凝剂，进一步在微量fe2+浓度（fe<30mg/l）条件下对fe2+、as3+、sb3+、稀散元素进行深度氧化，通过水膜蒸发装置将氧化溶液进行降温，从热力学上促进吸附絮凝增大fe、as、sb、稀散元素的脱出量。同时利用添加剂中的氧化成分对溶液中的有机物进行裂解和降低；

3、通过在地面（0平面）对净化合格的高温硫酸锌溶液降温，实现电解生产过程进入电解冷却塔电解液量的降低，降低电解冷却和减少冷却塔“酸雾”产生量，促进锌电解经济技术指标提升。本方法与主体锌电解工艺有机结合，作业时间短，能耗低，生产成本低。

4、与现有技术相比，本发明的有益效果是作业时间短，冷却效率高，溶液质量提升且稳定，减少锌电解过程进入冷却塔溶液量，降低冷却塔酸雾量和提升溶液进入冷却的能耗，且实现锌电解过程冷却能耗下降，与现有湿法锌冶炼电解生产工艺有机衔接，充分利用工艺过程溶液势能，生产成本低，效益好。

5、为了达到上述目的，本发明提出如下技术方案：

6、一种环境友好和深度净化-节能锌电解工艺冷却方法,具体步骤为：

7、1）将净化合格的硫酸锌溶液加入添加剂；

8、2）将加入添加剂的硫酸锌溶液加入冷却装置；

9、3）启动冷却装置，维持水量和鼓入搅拌空气进行爆气和冷却；

10、4）控制硫酸锌溶液温度下降到要求温度；

11、5）将冷却温度合格的溶液进行压滤，所得溶液送电解，滤渣返回火法综合回收利用。

12、作为优选，在步骤1）中，所述催化剂首选过氧化钙，其次过硫酸钠，最后高锰酸钾。

13、作为优选，在步骤1）中，氧化剂用量为50~80mg/l。

14、作为优选，在步骤1）中，絮凝剂用量首选明胶，其次是骨胶。

15、作为优选，在步骤1）中，絮凝剂用量为4~6mg/l。

16、作为优选，在步骤2）中，换热器材质首先铝材，其次是钢材。

17、作为优选，在步骤2）中，水膜水量为0.2~0.3l/m2。

18、作为优选，在步骤2）中，空气用量为0.5~0.7m3/m3。

19、作为优选，在步骤4）中，时间30~60min。

20、作为优选，在步骤4）中，冷却后溶液为32~35℃。

21、本发明的有益效果：

22、加入电解过程的高温硫酸锌溶液不需要提升至25cm以上高度，冷却过程能耗低；空气冷却塔冷却含酸硫酸溶液量下降，冷却塔风机豉用量下降，产生酸雾量降低；在冷却硫酸锌溶液的同时，实现了质量的提升，提高电解经济技术指标，工艺和设备简单，溶液质量稳定并且与主体工艺有机结合，生产成本低。

技术特征：

1.一种环境友好和深度净化-节能锌电解工艺冷却方法，其特征在于，具体步骤为：

2.据权利要求1所述一种环境友好和深度净化-节能锌电解工艺冷却方法，其特征在于：在步骤1）中，向溶液中加入添加剂，添加剂在ph5.0~5.2条件的氧化电位e>1.229v；且添加剂对锌电解工艺无影响。

3.据权利要求1所述一种环境友好和深度净化-锌电解工艺冷却方法，其特征在于：在步骤1)中，向溶液中加入添加剂，添加剂在ph5.0~5.2可将溶液中氧化产生的细小胶体微粒及其它杂质胶体絮凝，而且不会被电位高于1.229v的氧化剂氧化分解。

4.据权利要求1所述一种环境友好和深度净化-节能锌电解工艺冷却方法，其特征在于：在步骤1)中，所述的净化合格硫酸锌溶液为湿法锌冶金过程净化后的合格的锌溶液，zn100~180g/l。

5.根据权利要求1所述的一种环境友好和深度净化-节能锌电解工艺冷却方法，其特征在于：步骤2）中所述的冷却装置也是硫酸锌溶液贮液槽，其可为方形、圆形无需要顶盖的容器，容器为高热传导系数材料，在容器壁上部设有水膜分配器。

6.根据权利要求1所述的一种环境友好和深度净化-节能锌电解工艺冷却方法，其特征在于：步骤2）在所述的冷却装置为水膜蒸发器，水膜位于冷却装置的外部，在冷却装置的外壁形成水膜与冷却装置内的硫酸锌溶液进行换热。

7.根据权利要求1所述的一种环境友好和深度净化-节能锌电解工艺冷却方法，其特征在于：步骤2）为强化所述的冷却装置的效率，换热器（容器）内部加装与换热壁相连接同材质的吸热片，增加硫酸溶液与冷却壁的接触面积，通过吸片将硫酸溶液的热量传导至蒸发壁上。

8.根据权利要求1所述的一种环境友好和深度净化-节能锌电解工艺冷却方法，其特征在于：步骤3）中通过控制向冷却装置内部鼓入分散空气，对溶液进行搅动，促进氧化反应和絮凝反应，同时保持溶液内温度均匀，但不会破坏胶体物质的凝聚。

9.根据权利要求1所述的一种环境友好和深度净化-节能锌电解工艺冷却方法，其特征在于：步骤3）中通入的压缩冷却气体具有冷却、搅拌、气浮溶液中胶体杂质的作用。

10.根据权利要求1所述的一种环境友好和深度净化-节能锌电解工艺冷却方法，其特征在于：步骤1）中添加剂是过硫酸钠（钾）、过氧化氢、过氧化钙等与骨胶、明胶等配合应。

技术总结
本发明公开一种环境友好和深度净化‑节能锌电解工艺冷却方法，属于冶金和化工领域，所述的境友好和深度净化‑锌电解工艺冷却方法，1）将净化合格的硫酸溶液加入添加剂；2）将加入添加剂的硫酸锌溶液加入冷却装置；3）启动冷却装置，维持水量和鼓入搅拌空气进行爆气和冷却；4）控制硫酸锌溶液温度下降到要求温度；5）将冷却温度合格的溶液进行压滤，所得溶液送电解，滤渣返回火法综合回收利用。本发明通过向净化合格的硫酸锌溶液中加入氧化剂和絮凝剂，将硫酸锌溶液中低价态的变价稀散元素氧化为高价态水解，冷却效率高。

技术研发人员：罗永光,马海卫,李昆,马海路,何云龙,周春武,蒋汶倩,马立琛,傅裕,马世杰,罗友春,马子彪,车小钱,赛旭
受保护的技术使用者：云南振兴实业集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15