CN102676819A - 一种用于湿法炼锌净化除钴的合金锌粉及其制备方法 - Google Patents

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唐爱勇
唐亦秋
董觉
向凤
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Abstract

本发明提供了一种用于湿法炼锌净化除钴的合金锌粉，以合金锌粉的总质量为基准，所述合金锌粉中含有0.5～1.2wt%的铅、0.1～0.8wt%的锡，余量为锌。本发明还提供了所述合金锌粉的制备方法。本发明提供的合金锌粉，锌粉消耗量少，除钴效率高且效果稳定，成本较低。

Description

一种用于湿法炼锌净化除钴的合金锌粉及其制备方法
技术领域
本发明属于湿法炼锌领域，具体涉及一种用于湿法炼锌净化除钴的合金锌粉及其制备方法。
背景技术
湿法炼锌中锌液净化一般是指除去硫酸锌溶液中的Cu、Cd、Co等杂质，以满足锌电积的要求。其中净化除钴，较多的公司认为硫酸锌溶液中钴离子的含量应低于1.0mg/L，也有少数公司根据其生产经验，将硫酸锌溶液中钴离子的含量控制标准定为1.5mg/L。而大量的统计研究表明，实际生产中，要达到稳定生产0#电锌，硫酸锌溶液中的钴离子含量应低于0.5mg/L，才能防止钴离子与其他痕量杂质发生交互作用而引起电积烧板。
目前普遍使用的净化除钴方法有黄药除钴法、砷盐除钴法和锑盐除钴法三种。这三种方法各有其优缺点，例如黄药净化除钴深度适中、除钴效果稳定，操作简便，但劳动条件恶劣；砷盐除钴深度高、除钴效果稳定、锌粉消耗量少，但能耗高，并且需要使用剧毒的砷盐，对环境造成二次污染；锑盐除钴深度适中、除钴效果稳定，但其能耗较高、锌粉消耗量比前面两种方法都大，成本较高，但由于采用低毒的锑盐，对环境污染相对较小，因此仍有较多企业运用此法。
上述三种方法除钴的机理有多种文献进行了阐述。文献中认为，黄药除钴是利用乙基磺酸钠中的功能基团与硫酸锌溶液中的三价钴离子形成溶度极低的磺酸钴而使钴离子与硫酸锌溶液分离；而添加As、Sb或Sn的化合物用锌粉置换除钴，其机理则是为了在锌粉表面形成合金电极，提高电极电位，降低Co2+的析出超电压来除去Co。在锌粉中添加铅，是为了防止析出的Co复溶。
CN03119136.3中公开了一种用于除钴的湿法合成的含Pb-Sb合金锌粉，通过将锌粉（为1#或0#纯锌经电炉蒸发或喷吹所得锌粉，）、黄丹（PbO）、工业锑白（Sb2O3）、碱（NaOH）按100:1～2:0.05～0.1:2～4的重量比混合，再用水浆化，液固比为3～8，温度为60～90℃，反应1h，即可得到活性合金锌粉，其中Pb含量1～2%，Sb含量0.04～0.1%，Sb、Co=0.1～0.3。但该活性合金锌粉的制取是利用氧化铅和氧化锑在碱性溶液中少量溶解并经锌粉置换所得，锌粉活性的稳定性较差，工业上应用很难控制加入，采用该活性合金锌粉对Co 9.02mg/L的除钴原液进行净化除钴，除钴后液中的钴含量为0.95mg/L，锌粉加入量为钴含量的200倍以上，即该合金锌粉的除钴效率较低，且该合金锌粉的制备工艺复杂。
发明内容
本发明解决了现有技术中存在净化除钴时成本高、除钴效率低且工艺复杂的技术问题。
本发明提供了一种用于湿法炼锌净化除钴的合金锌粉，以合金锌粉的总质量为基准，所述合金锌粉中含有0.5～1.2wt%的铅、0.1～0.8wt%的锡，余量为锌。
本发明还提供了所述合金锌粉的制备方法，包括以下步骤：将锌锭置于熔炼设备中，升温至锌锭完全融化成锌液，按比例加入金属铅和锡，继续升温使合金化，搅拌均匀后倒入雾化器漏包进行雾化，得到所述合金锌粉。
本发明提供的湿法炼锌净化除钴的合金锌粉，通过对合金锌粉的组成进行适当选择，如添加锡，当锡的添加量达到规定范围时，才能显现出理想的除钴效果，而铅的作用可减少钴复溶，保持良好的除钴效果，并将铅锡的含量控制在一定范围以下，以提高锌粉的利用率，保持较高的反应效率。本发明优势在于在锌粉消耗量减少的前提下，仍具有较高的除钴效率，且除钴效果稳定。
本发明提供的合金锌粉的制备方法，生产效率高，工艺简化，成本低，且能得到颗粒形貌和粒度分布良好的合金锌粉，避免合金粉雾化成团。
具体实施方式
本发明提供了一种用于湿法炼锌净化除钴的合金锌粉，以合金锌粉的总质量为基准，所述合金锌粉中含有0.5～1.2wt%的铅、0.1～0.8wt%的锡，余量为锌。
作为本发明的一种优选实施方式，所述合金锌粉中含有0.58wt%的铅、0.66wt%的锡，余量为锌。
作为本发明的另一种优选实施方式，所述合金锌粉中含有1.09wt%的铅、0.71wt%的锡，余量为锌。
作为本发明的第三种优选实施方式，所述合金锌粉中含有0.87wt%的铅、0.3wt%的锡，余量为锌。
本发明中，优选情况下，所述合金锌粉的粒径为20～200目。
本发明还提供了所述合金锌粉的制备方法，包括以下步骤：将锌锭置于熔炼设备内，升温至锌锭完全融化成锌液，按比例加入金属铅和锡，继续升温使合金化，搅拌均匀后倒入雾化器漏包进行雾化，得到所述合金锌粉。
本发明中，为保证铅、锡与锌形成合金，所述合金化的温度为675～700℃。搅拌的时间为5～32分钟。搅拌完成后趁热转入雾化器中进行雾化。
本发明提供的合金锌粉的制备方法生产效率高，能得到颗粒形貌、粒度分布良好的合金锌粉。优选情况下，为保证该合金锌粉具有较高的除钴效率，还包括雾化完成后对粉末粒径进行筛选的步骤。具体地，筛选剔除粒径大于20目和小于200目的颗粒，即得到本发明优选粒径的合金锌粉。
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。实施例及对比例中所采用原料均通过商购得到。
实施例1
将1000g锌锭置于中频感应炉的坩埚内，将中频感应炉升温待锌锭完全熔化，加入80g金属锡和65g金属铅，并继续升温到700℃，利用电磁搅拌5分钟使铅和锡与锌合金化，然后趁热均匀浇入雾化器漏包，用压缩空气雾化成粉末，然后通过金属筛筛分掉大于20目和小于200目的粉末，得到本实施例的合金锌粉S1，其成分为：Sn 0.66wt%、Pb 0.58wt%，余量为锌。
采用锑盐除钴法对湿法炼锌中锌液净化，按常规方法进行操作，其中所加的合金锌粉为此合金锌粉S1，按常规步骤将此合金锌粉S1及锑盐加入到含钴20mg/L除钴原液中，其净化条件是：温度为85℃，锌粉添加量为3g/L，锑盐添加量为5mg/L，净化时间为2小时，净化后溶液含钴0.33mg/L。
实施例2
将1000g锌锭置于中频感应炉的坩埚内，将中频感应炉升温待锌锭完全熔化，加入80g金属锡和115g金属铅，并继续升温到685℃，利用电磁搅拌15分钟使铅和锡与锌合金化，然后趁热均匀浇入雾化器漏包，用压缩空气雾化成粉末，然后通过金属筛筛分掉大于20目和小于200目的粉末，得到本实施例的合金锌粉S2，其成分为：Sn 0.71wt%、Pb 1.09wt%，余量为锌。
采用锑盐除钴法对湿法炼锌中锌液净化，按常规方法进行操作，其中所加的合金锌粉为此合金锌粉S2，按常规步骤将此合金锌粉S2及锑盐加入到含钴20mg/L除钴原液中，净化条件是：温度为85℃，锌粉添加量为3g/L，锑盐添加量为5mg/L，净化时间为2小时，净化后溶液含钴0.14mg/L。
实施例3
将1000g锌锭置于中频感应炉的坩埚内，将中频感应炉升温待锌锭完全熔化，加入80g锡和95g铅，并继续升温到675℃，利用电磁搅拌32分钟使铅和锡与锌合金化，然后趁热均匀浇入雾化器漏包，用压缩空气雾化成粉末，然后通过金属筛筛分掉大于20目和小于200目的粉末，得到本实施例的合金锌粉S3，其成分为：Sn 0.3wt%、Pb 0.87wt%，余量为锌。
采用锑盐除钴法对湿法炼锌中锌液净化，按常规方法进行操作，其中所加的合金锌粉为此合金锌粉S3，按常规步骤将此合金锌粉S3及锑盐加入到含钴20mg/L除钴原液中，净化条件是：温度为85℃，锌粉添加量为3g/L，锑盐添加量为5mg/L，净化时间为2小时，净化后溶液含钴0.25mg/L。
对比例1
采用西北铅锌冶炼厂电炉锌粉制备的活性合金锌粉DS1，其成分为：Pb 1.5wt%，Sb 0.06wt%，余量为Zn。采用该合金锌粉DS1对Co 9.02mg/L的除钴原液进行净化除钴，净化温度为90℃，锌粉添加量为2g，过量比例超过200倍，反应1小时，除钴后液含Co量仍为0.95mg/L。
以上实施例仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，所作出的若干改进，也应视为本发明的保护范围。 

Claims (9)

1.一种用于湿法炼锌净化除钴的合金锌粉，其特征在于，以合金锌粉的总质量为基准，所述合金锌粉中含有0.5～1.2wt%的铅、0.1～0.8wt%的锡，余量为锌。
2.根据权利要求1所述的合金锌粉，其特征在于，所述合金锌粉中含有0.58wt%的铅、0.66wt%的锡，余量为锌。
3.根据权利要求1所述的合金锌粉，其特征在于，所述合金锌粉中含有1.09wt%的铅、0.71wt%的锡，余量为锌。
4.根据权利要求1所述的合金锌粉，其特征在于，所述合金锌粉中含有0.87wt%的铅、0.3wt%的锡，余量为锌。
5.根据权利要求1所述的合金锌粉，其特征在于，所述合金锌粉的粒径为20～200目。
6.一种如权利要求1所述的合金锌粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将锌锭置于熔炼设备中，升温至锌锭完全融化成锌液，按比例加入金属铅和锡，继续升温使合金化，搅拌均匀后倒入雾化器漏包进行雾化，得到所述合金锌粉。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，合金化的温度为675～700℃，搅拌的时间为5～32分钟。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，还包括雾化完成后对粉末粒径进行筛选的步骤。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述熔炼设备为中频感应炉。
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