CN102628100B - 酸循环利用进行酸浸萃取锌的装置及其方法 - Google Patents

酸循环利用进行酸浸萃取锌的装置及其方法 Download PDF

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Abstract

酸循环利用进行酸浸萃取锌的装置，设三个酸浸槽、一个萃取槽和一个反萃槽，所述酸浸槽一、酸浸槽二或酸浸槽三的出料管分别与萃取槽的进料口相连通，所述萃取槽的萃余液管分别与酸浸槽一、酸浸槽二或酸浸槽三的进料口相连接，所述萃取槽的有机相出液管与反萃槽相连接。本发明只需在工作起始加入一定量的硫酸，以后含锌粉料的酸浸过程所需的酸液均利用萃取后生成的酸液，且萃取过程不使用碱性中和剂，大幅减少了酸和碱的耗用量，工艺过程节能环保，设置三个以上酸浸槽按酸浸、沉清和上清液抽取过程时间安排生产节拍，提高萃取槽的利用率，生产效率大幅提高，生产成本大幅降低，经济效益显著。

Description

酸循环利用进行酸浸萃取锌的装置及其方法
技术领域
本发明涉及湿法冶金的一种酸浸、萃取的方法，特别涉及酸循环利用的酸浸萃取锌的方法。
背景技术
在湿法冶金上，由于萃取具有一般化学、物理处理难以达到分离效果，常被用作金属提纯、浓缩的有效手段。锌萃取常采用酸性萃取，其酸浸与萃取的化学反应过程如下，其中（s）、（l）、（O）分别表示固相、水相或油相。
酸浸：金属氧化物（MeO）与氢离子（H+）发生化学反应，生成金属离子（Me2+）
和水，其反应式为：
MeO（s）+H+ （l）→Me2+（l）+H2O（l）
萃取：金属离子（Me2+）与萃取剂（H-R）发生化学反应，生成金属聚合物（Me-R2）和氢离子（H+），其反应式为：
Me2+ （l）+H-R（O） →Me-R2（O）+H+（l）
从上面的反应式中可以看出，酸浸过程是一个消耗酸的过程，酸消耗量等于浸出锌当量数。萃取过程中萃取多少的锌会释放出当量的酸，而且金属的萃取率与溶液中的PH值相关，PH值越高萃取反应进行越彻底，为提高萃取率，需在萃取时，添加碱性中和剂，中和萃取反应释放的H+，以稳定水相溶液的介质条件，提高体系的PH值，以加强萃取过程的进行深度。因此，整个酸浸与萃取过程，需耗用较大量的酸和碱性中和剂，生产成本增加；且工艺过程需添加酸和碱，生产过程会造成环境污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述存在问题提出一种循环利用酸液的酸浸萃取锌的装置和方法，以达到酸耗量少，不需中和剂，生产过程环保、经济效益好的目的。
本发明所采取的技术解决方案是：
酸循环利用进行酸浸萃取锌的装置，其特征在于：至少设二个酸浸槽、一个萃取槽和一个反萃槽，所述二个酸浸槽的出料管与萃取槽进料口相连通，萃取槽的萃余液管分别与酸浸槽二或酸浸槽一进料口相连接，所述萃取槽的有机相出液管与所述反萃槽相连接。
酸循环利用进行酸浸萃取锌的方法，其特征包括以下步骤：
a）、酸浸，酸浸槽一中按锌料：水为1：2的重量比加入含锌粉料和水，搅拌成浆，再加50g/L浓度的硫酸进行搅拌酸浸，当浸液pH5～5.5，Zn2+浓度为15～20g/L时，沉清1～2小时到明显分离为二层；
酸浸槽二中按锌料：水为1：2的重量比加入锌粉料和水，搅拌成浆料备用； 
b）、萃取，将酸浸槽一上清液抽至萃取槽，按体积比为1：1加入酸性萃取剂搅拌10～30分钟，反应生成含锌离子有机相液和萃余液，萃余液pH值为1～1.5，静置沉清至有机相液和萃余液明显分层后，将萃余液通过萃余液管抽至酸浸槽二中与已成浆料搅拌酸浸，已萃取的含锌离子有机相液通过有机相出液管排至反萃槽中；
将酸浸槽二中的上清液抽至萃取槽，按体积比为1：1加入酸性萃取剂，搅拌10～30分钟，反应生成含锌离子有机相液和萃余液，萃余液pH值为1～1.5，静置沉清至有机相液和萃余液明显分层后，将萃余液通过萃余液管抽至酸浸槽一中，已萃取的含锌离子有机相液通过有机相出液管排至反萃槽中；
c）、酸液已进行二次循环利用，循环多次后，加硫酸或水调节pH值至1～1.5继续循环利用。
酸循环利用进行酸浸萃取锌的装置，其特征在于设三个酸浸槽、一个萃取槽和一个反萃槽，所述酸浸槽一、酸浸槽二或酸浸槽三的出料管分别与萃取槽的进料口相连通，所述萃取槽的萃余液管分别与酸浸槽一、酸浸槽二或酸浸槽三的进料口相连接，所述萃取槽的有机相出液管与反萃槽相连接。
设三个或三个以上酸浸槽时酸循环利用进行酸浸萃取锌的方法：
a）、酸浸：酸浸槽一中按锌料：水为1：2的重量比加入含锌粉料和水，搅拌成浆料，再加50g/L浓度的硫酸进行搅拌酸浸，当浸液pH为5～5.5，Zn2+浓度为15～20g/L时停止搅拌，沉清1～2小时到明显分离为二层；
酸浸槽二中按锌料：水为1：2的重量比加入含锌粉料和水，搅拌成浆，再加50g/L浓度的硫酸进行搅拌酸浸，当浸液pH为5～5.5，Zn2+浓度为15～20g/L时停止搅拌，沉清1～2小时到明显分离为二层；
酸浸槽三中按锌料：水比为1：2的重量比例加入含锌粉料和水，搅拌成浆备用；
b）、萃取，从酸浸槽一中抽取上清液至萃取槽中，按体积比为1：1加入酸性萃取剂，搅拌10～30分钟，反应生成含锌离子有机相液和萃余液，萃余液pH值为1～1.5，静置沉清至有机相液和萃余液明显分层后，将萃余液通过萃余液管抽至酸浸槽三，已萃取的含锌离子有机相液通过有机相出液管排至反萃槽中；
从酸浸槽二中抽取上清液至萃取槽中，按体积比为1：1加入酸性萃取剂，搅拌10～30分钟，反应生成含锌离子有机相液和萃余液，萃余液pH值为1～1.5，静置沉清至有机相液和萃余液明显分层后，将萃余液通过萃余液管抽至酸浸槽一，已萃取的含锌离子有机相液通过有机相出液管排至反萃槽中；
从酸浸槽三中抽取上清液至萃取槽中，按体积比为1：1加入酸性萃取剂，搅拌10～30分钟，反应生成含锌离子有机相液和萃余液，萃余液pH值为1～1.5，静置沉清至有机相液和萃余液明显分层后，将萃余液通过萃余液管抽至酸浸槽二，已萃取的含锌离子有机相液通过有机相出液管排至反萃槽中； 
c）、酸溶液已进行三次循环利用，循环多次后，加硫酸或水调节pH值至1～1.5继续循环利用。
所述酸性萃取剂为含20～30%重量的磷酸二异辛酯和余量为煤油或磺化煤油。
本发明只需在工作起始加入一定量的硫酸，以后含锌粉料的酸浸过程所需的酸液均利用萃取后生成的酸液，且萃取过程不使用碱性中和剂，大幅减少了酸和碱的耗用量，工艺过程节能环保，设置三个以上酸浸槽按酸浸、沉清和上清液抽取过程时间安排生产节拍，提高萃取槽的利用率，生产效率大幅提高，生产成本大幅降低，经济效益显著。
附图说明
图1为酸循环利用的一种实施例结构和循环单元。
图2为酸循环利用的另一种实施例结构和循环单元。
图中未描出设在各反应槽中的搅拌器和管道中的阀门及抽提泵，其中，实线箭头表示第一次循环，虚线箭头表示第二次循环，点划线箭头表示第三次循环。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明酸循环利用的基本设备和循环方法作进一步说明。
参看图1所示，本发明的基本设置包括酸浸槽一1、酸浸槽二2、萃取槽5和反萃槽6，从反应流程上看只设一个酸浸槽也可循环利用酸液，但酸浸与沉清的时间比萃取和反萃时间长得多，设二或二个以上酸浸槽可提高设备利用率，节约成本。如图1所示，加设酸浸槽2和上清液管20与萃余液管11，生产效率提高1倍，节省酸消耗高。其基本循环为：从酸浸槽一1经沉清分层的上清液由管道10进入萃取槽5，经过萃取反应，萃余液从管道11抽至酸浸槽二2，经与锌料浆酸浸反应，沉清分层的上清液由管道20进入萃取槽5，经过萃取反应后，萃余液从管道21抽回酸浸槽一，进行二次循环利用，循环多次后，酸液会损失减少，加硫酸或水调节pH值至1～1.5，仍可循环使用。
参看图2所示，只在图1基础上增设酸浸槽三3和上清液出管30及萃余液管31，在酸浸槽一1中加入含锌粉料，按粉料与水为 1：2重量比加水搅拌，使之成为浆料，然后在浆料中边搅拌边加入50g/l浓度的硫酸，对含锌料进行酸浸。当测得溶液的pH值在5～5.5，锌离子浓度15-20g/l时停止搅拌。然后将酸浸后的固液混合物静置沉清，静置1～2小时明显分为二层。在酸浸槽一1进行静置沉清时，在酸浸槽二2中加入含锌粉料，按粉料与水为1：2重量比加入水，搅拌成浆料，然后在浆料中加入50g/L浓度的硫酸进行酸浸反应，当pH值为5～5.5，锌离子浓度15～20g/L时停止搅拌，静置1～2小时明显分为二层。待酸浸槽二进行静置沉清时，在酸浸槽三中加入含锌粉料，并按粉料与水为1：2重量比加水搅拌，使之成为浆料备用。此时酸浸槽一内静置固液分离完成，将带有锌离子的上清液从酸浸槽一1中抽取出来，通过管道10送入萃取槽5中，将沉淀的浆料从酸浸槽一中排出。在酸浸槽一1排空后，再按粉料与水为1：2的重量比加入含锌粉料，并加水搅拌，使之成为浆料备用。在萃取槽5中按溶液与萃取剂体积比1：1的比例加入酸性萃取剂，含锌离子的溶液与萃取剂发生反应，搅拌10～30分钟，生成含锌离子有机相液和萃余液，萃余液的pH值为1-1.5；静置沉清至含锌离子有机相液和萃余液明显分层。萃取完成后，将浮在上面的带锌离子的有机相液分离出来送到下一反萃槽6，将萃余液由管道31抽回到浸取槽三3中，对酸浸槽三中已预备好的浆料进行搅拌酸浸。这时，酸浸槽二2固液静置分离完成，上清液通过管道20抽至萃取槽5完成萃取反应后，将浮在上面的带锌离子有机相液分离出来送到下一反萃槽6，将萃余液从管道21抽回到酸浸槽一1中，对第二批次浆料进行酸浸。这时，酸浸槽三固液分离完成，上清液从管道30抽回萃取槽5完成萃取反应后，将浮在上面的带锌离子有机相液分离出来送到下一反萃槽6，将萃余液通过管道11抽回到酸浸槽二2中，对浆料进行搅拌酸浸。如此循环往复地进行酸浸和萃取过程，在多次循环利用后，酸液会损失减少，加适量硫酸或水调节pH值1～1.5后继续循环使用。

Claims (5)

1.酸循环利用进行酸浸萃取锌的方法，其特征包括以下步骤：
a）、酸浸槽一中按锌料：水为1：2的重量比加入含锌粉料和水，搅拌成浆，再加50g/L浓度的硫酸进行搅拌酸浸，当浸液pH为5～5.5，Zn2+浓度为15～20g/L时，沉清1～2小时到明显分离为二层；
酸浸槽二中按锌料：水为1：2的重量比加入含锌粉料和水,搅拌成浆料备用； 
b）、萃取，将酸浸槽一上清液抽至萃取槽，按体积比为1：1加入酸性萃取剂，搅拌10～30分钟，反应生成含锌离子有机相液和萃余液，萃余液pH值为1～1.5，静置沉清至有机相液和萃余液明显分层后，将萃余液通过萃余液管抽至酸浸槽二中与已成浆料搅拌酸浸，已萃取的含锌离子有机相液通过有机相出液管排至反萃槽中；
将酸浸槽二中的上清液抽至萃取槽，按体积比为1：1加入酸性萃取剂，搅拌10～30分钟，反应生成含锌离子有机相液和萃余液，萃余液pH值为1～1.5，静置沉清至有机相液和萃余液明显分层后，将萃余液通过萃余液管抽至酸浸槽一中，已萃取的含锌离子有机相液通过有机相出液管排至反萃槽中；
c）、酸液已进行二次循环利用，循环多次后，加硫酸或水调节pH值至1～1.5继续循环利用。
2.根据权利要求1所述酸循环利用进行酸浸萃取锌的方法，其特征在于设三个或三个以上酸浸槽时酸循环利用进行酸浸萃取锌的方法：
a）、酸浸：酸浸槽一中按锌料：水为1：2的重量比加入含锌粉料和水，搅拌成浆料，再加50g/L浓度的硫酸进行搅拌酸浸，当浸液pH为5～5.5，Zn2+浓度为15～20g/L时停止搅拌，沉清1～2小时到明显分离为二层；
酸浸槽二中按锌料：水为1：2的重量比加入含锌粉料和水，搅拌成浆，再加50g/L浓度的硫酸进行搅拌酸浸，当酸液pH为5～5.5，Zn2+浓度为15～20g/L时停止搅拌，沉清1～2小时到明显分离为二层；
酸浸槽三中按锌料：水为1：2的重量比加入含锌粉料和水，搅拌成浆备用；
b）、萃取，从酸浸槽一中抽取上清液至萃取槽中，按体积比为1：1加入酸性萃取剂，搅拌10～30分钟，反应生成含锌离子有机相液和萃余液，萃余液pH值为1～1.5，静置沉清至有机相液和萃余液明显分层后，将萃余液通过萃余液管抽至酸浸槽三，已萃取的含锌离子有机相液通过有机相出液管排至反萃槽中；
从酸浸槽二中抽取上清液至萃取槽中，按体积比为1：1加入酸性萃取剂，搅拌10～30分钟，反应生成含锌离子有机相液和萃余液，萃余液pH值为1～1.5，静置沉清至有机相液和萃余液明显分层后，将萃余液通过萃余液管抽至酸浸槽一，已萃取的含锌离子有机相液通过有机相出液管排至反萃槽中；
从酸浸槽三中抽取上清液至萃取槽中，按体积比为1：1加入酸性萃取剂，搅拌10～30分钟，反应生成含锌离子有机相液和萃余液，萃余液pH值为1～1.5，静置沉清至有机相液和萃余液明显分层后，将萃余液通过萃余液管抽至酸浸槽二，已萃取的含锌离子有机相液通过有机相出液管排至反萃槽中； 
c）、酸液已进行三次循环利用，循环多次后，加硫酸或水调节pH值至1～1.5继续循环利用。
3.根据权利要求1或2所述酸循环利用进行酸浸萃取锌的方法，其特征是所述酸性萃取剂含20～30%重量的磷酸二异辛酯，余量为煤油或磺化煤油。
4.应用于权利要求1所述酸循环利用进行酸浸萃取锌方法的装置，其特征在于：至少设二个酸浸槽、一个萃取槽和一个反萃槽，所述二个酸浸槽的出料管与萃取槽进料口相连通，萃取槽的萃余液管分别与酸浸槽二、酸浸槽一进料口相连接，所述萃取槽的有机相出液管与所述反萃槽相连接。
5.应用于权利要求2所述的酸循环利用进行酸浸萃取锌方法的装置，其特征在于设三个酸浸槽、一个萃取槽和一个反萃槽，所述酸浸槽一、酸浸槽二、酸浸槽三的出料管分别与萃取槽的进料口相连通，所述萃取槽的萃余液管分别与酸浸槽一、酸浸槽二、酸浸槽三的进料口相连接，所述萃取槽的有机相出液管与反萃槽相连接。
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