CN103966443A

CN103966443A - 一种锌浸出液深度净化镍钴的方法

Info

Publication number: CN103966443A
Application number: CN201410219018.0A
Authority: CN
Inventors: 蒋开喜; 王海北; 刘三平; 邹小平; 张邦胜; 王玉芳; 赵磊; 蒋伟; 魏帮; 蒋应平; 汪胜东; 冯亚平
Original assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Current assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2014-08-06

Abstract

本发明涉及一种锌浸出液深度净化镍钴的方法，逆流净化过程分两段，第一段低温净化除铜、镉，第二段高温净化除镍钴。通过采用分段净化锌中浸液的方法，可以实现硫酸锌浸出液中Cu、Cd、Ni、Co四种元素的去除，第一段低温净化除铜、镉，得到锌净化液中Cu、Cd的含量均小于0.1mg/L，第二段高温净化除镍钴得到了锌净化中Ni、Co含量均小于0.1mg/L。通过两段逆流净化工序，可将高浓度含锌液中的钴离子(约50mg/L)及Cu、Cd、Ni的浓度降至0.1mg/L以下，获得了合格的电解锌液。

Description

一种锌浸出液深度净化镍钴的方法

技术领域

本发明属于锌冶金技术领域，涉及一种锌浸出液除铜、镉、镍和钴的方法，特别涉及一种锌浸出液深度净化镍钴的方法。

背景技术

硫酸锌溶液净化是湿法炼锌的关键性工序之一，溶液净化的质量直接影响锌电积的电流效率和电锌质量。湿法炼锌溶液净化的目的主要在于除去Cu、Cd、Ni、Co等杂质，为后续锌电积过程提供合格的新液。其中镍钴是硫酸锌溶液中最难除去的杂质，而锌电积对电积液中杂质的含量要求十分严格，如电积液中杂质含量超标，锌电积就不能正常进行，其中镍钴含量的控制尤为重要，要求净化后硫酸锌中镍钴含量尽可能的低(一般要求电积液中镍钴含量≤1mg/L)。

目前工业上应用的硫酸锌溶液的净化方法可分为两大类：第一类为加有机试剂(黄药、β-萘酚法)除钴；第二类为加锌粉(或合金锌粉)和特殊试剂(锑盐、砷盐)除镍钴。黄药净化法由于除镍钴效果差、需加入硫酸铜做活化剂及黄药臭味大，且残留的有机物对锌电积过程有不利影响等缺点逐渐被淘汰。β-萘酚法的净化效果虽好，但反应过剩的β-萘酚对电解的电流效率不利，必须用活性炭吸附残余的试剂，且试剂价格高也很少被厂家所使用。

合金锌粉法难以达到深度净化，且会产出一种含大量锌、小部分镉和少量钴、镍的净化渣，此渣目前在工业上很难用湿法处理，不少工厂只好将其堆存起来，既污染环境，也使大量有价资源积压浪费，因此此法很少被湿法炼锌厂家所使用。

砷盐净化法和锑盐净化法已成为硫酸锌溶液净化的主流方法。砷盐净化法虽能使浸出液中难以净化除去的钴、镍达到深度净化的程度，但会产生AsH₃毒性气体而必须在密闭容器内进行，对设备和操作要求严格。

目前，锑盐净化应用较为广泛，锑盐净化法目前存在锌粉消耗量较大，且净化渣中的钴易反溶等缺点。但锑盐净化法设备简单、操作环境较好，且锑盐消耗少，因此在生产上有具有较大优势。

鉴于不同厂家采用的流程和对净化条件的控制不一样，如印度Debrai电锌厂采用第一段加锌粉和锑盐先除钴、铜、镉，第二段除复溶镉，其锌粉消耗为35～40kg/t锌。瓦列菲尔德锌厂采用三段净化，第一段不加锌粉，而是加入第二段和第三段产出的含锌很高的铜镉渣，从而减少锌粉的消耗，但得到的是一种复杂的Cu-Cd-Co渣。增加了Cu-Cd-Co渣的浸出过程，以提高锌镉的回收率和渣中铜的含量。上述锑盐净化法有一个共同的特点是采用氧化锑和少量铜离子为除镍钴活化剂，且对温度、时间要求较高。

本发明以酒石酸锑钾和硫酸铅及锌粉用于锑盐净化除镍钴，此工艺既能用于锑盐净化除钴，也能用于除镍，净化除镍钴后含镍钴量稳定在0.1mg/L以下，所得新液质量高。本发明具有原料易得，净化所需温度低，时间短，锌粉耗量少，新液质量高，实用性广等优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在温和的温度下，锌浸出液除铜、镉、镍和钴的方法，特别能够深度净化镍钴的方法。

为实现本发明的目的，技术方案如下。

一种锌浸出液深度净化镍钴的方法，其特征在于，包括下列两段净化：

(1)一段净化除铜、镉，在不断搅拌的条件下，往锌浸出液中加入锌粉和硫酸铅，控制温度50～55℃，时间35～45分钟，得到净化后液；

(2)二段净化除镍、钴，在不断搅拌的条件下，往一段净化后液加入锌粉、硫酸铅、胆矾和酒石酸锑钾，控制温度80～85℃，时间60～90分钟，搅拌过滤后得到的新液送去回收电解锌。

进一步地，一段净化除铜、镉所加入的锌粉为喷吹锌粉，其锌含量大于98％，活性金属锌含量大于95％，粒径为150～250微米。

进一步地，二段净化除镍、钴所加入的锌粉为喷吹锌粉，其锌含量大于98％,活性金属锌含量大于95％，粒径为65～75微米。在实验过程中发现，锌粉的粒径越细，其活性越强，反应也更充分。

进一步地，一段净化除铜、镉的锌粉加入量为理论质量的1.1～2倍，硫酸铅加入量为锌粉量的1～5％。

进一步地，二段净化除镍、钴的锌粉加入量为理论质量的10～100倍，硫酸铅加入量为锌粉量的1～5％，胆矾加入量为钴带入量的3～5倍，酒石酸锑钾加入量为钴带入量的8-20％。

本发明中除另有说明的以外，比例、百分比、倍数均为质量比。

按两段净化处理锌浸出液后，所得的硫酸锌溶液净化新液杂质成分含量为：Co0.023～0.077mg/L，Ni0.019～0.021mg/L，Cu0.05～0.06mg/L，Cd0.02～0.04mg/L。沉淀渣中成分含量为：Zn65.6～83.6％，Co0.58～0.87％，Ni＜0.1％。

本发明的原理是：

(1)除铜、镉原理：除铜是利用锌的标准电极电位比铜的标准电极电位负的性质，通过向溶液中添加锌粉把溶液中的铜置换出来，最终主要以氧化亚铜的形式沉淀下来从而达到净化硫酸锌溶液的目的。除镉也是通过锌粉置换将溶液中的镉沉淀下来，但镉在40～50℃存在同素异形体的转变点，当温度过高时，镉会返溶，所以反应温度不能高。主要的反应式如下：

Zn+CuSO₄＝ZnSO₄+Cu↓ (1)

CuSO₄+Cu+H₂O→H₂SO₄+Cu₂O (2)

Zn+CdSO₄→ZnSO₄+Cd (3)

(2)除镍钴原理：

硫酸铜与锌粉反应，利用金属Zn与Co的电位差将Co²⁺从溶液中置换出来，随着反应的进行，在锌粉表面沉积铜，形成Cu-Zn微电池，由于微电池的电位差比Co-Zn微电池的电位差大，因而使钴易于在Cu-Zn微电池阴极上还原，形成Zn-Cu-Co合金。而这时的钴仍不稳定，易于复溶，需要添加锑盐作活化剂，可知锑盐的水溶物种为HSbO₂与SbO₂ ^-，有锌粉存在时，HSbO₂与SbO₂ ^-被置换成金属锑，使Sb与Co形成多元合金化合物，加速置换反应的进行。在有大量铜沉淀的同时，钴(镍)形成了独立的MeSb相形成的沉淀物锑化钴(镍)。反应式如下：

Co²⁺+SbO₂ ^-+4H⁺+Zn+3e＝CoSb+Zn²⁺+2H₂O (4)

Co²⁺+HSbO₂+3H⁺+5/2Zn＝CoSb+5/2Zn²⁺+2H₂O (5)

利用锑盐净化除镍也是基于以上原理，铅盐的加入可以抑制钴的返溶，从而保证除镍钴沉淀效率。因此第二段净化中加入铅盐、锑盐作为活化剂，具有降低钴析出电位，抑制返溶等多重作用，使除钴能力大大提高，从而在净化除镍钴方面具有广泛的应用前景。

本发明的有益效果是：

解决了锌浸出液中高浓度钴难处理的问题，有效去除锌浸出液中的铜、镉杂质，尤其是镍、钴杂质得到深度净化，同时具有原料易得、净化所需温度低、时间短、锌粉耗量少、新液质量高、实用性广等优点。

附图说明

附图是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

以下给出本发明的实施例。

实施例1

取2L硫酸锌中浸液(Cu0.69g/L，Cd0.74g/L,Co0.052g/L，Ni0.0087g/L，Zn141.00g/L，Mn30.23g/L，Fe<0.010g/L，Sb<0.00010g/L),中浸液pH约为4.75，密度为1.41g/L。实验采用两段净化的方法，进行净化除杂。

一段低温净化：温度55℃，锌粉加入量7.314g，硫酸铅0.3g，时间60min；

一段净化后，溶液中Cu0.063mg/L，Cd1.61mg/L；一段净化渣Cu12.9％，Cd14.4％；

二段高温净化：取一段净化后液1L，温度80℃，锌粉加入量3.634g，硫酸铅0.0363g，酒石酸锑钾0.0044g，五水硫酸铜0.172g，时间180min；

二段净化后，溶液中Cu0.05mg/L，Cd0.03mg/L，Co0.05mg/L，Ni0.019mg/L；二段净化渣Zn69％，Cu0.85％，Co0.62％，Ni0.06％，Cd不存在。

实施例2

取2L硫酸锌中浸液(Cu0.69g/L，Cd0.74g/L,Co0.052g/L，Ni0.0087g/L，Zn141g/L，Mn30.23g/L，Fe<0.01g/L，Sb<0.0001g/L)，浸出液中pH约为4.75，密度为1.41g/L。实验采用两段净化的方法，进行净化除杂。

一段低温净化：温度50℃，锌粉加入量4.876g，硫酸铅0.2g，时间30min；

一段净化后，溶液中Cu0.24mg/L,Cd1.79mg/L；一段净化渣Cu17.8％，Cd17.7％；

二段高温净化：取一段净化后液1L，温度90℃，锌粉加入量4.990g，硫酸铅0.0499g,，酒石酸锑钾0.0044g，五水硫酸铜0.172g，时间120min；

二段净化后，溶液中Cu0.05mg/L，Cd不存在，Co0.03mg/L，Ni0.021mg/L；二段净化渣Zn81.6％，Cu0.83％，Co0.79％，Ni0.08％，Cd<0.05％。

实施例3

取2L硫酸锌中浸出液(Cu0.69g/L，Cd0.74g/L，Co0.052g/L，Ni0.0087g/L，Zn141g/L，Mn30.23g/L，Fe<0.01g/L，Sb<0.0001g/L)，中浸液pH约为4.75，密度为1.41g/L。实验采用两段净化的方法，进行净化除杂。

一段低温净化：温度55℃，锌粉加入量8.5313g，硫酸铅0.3498g，时间90min；

二段高温净化：取一段净化后液1L，温度95℃，锌粉加入量9.98g，硫酸铅0.0998g,，酒石酸锑钾0.0088g，五水硫酸铜0.26g，时间60min；

二段净化后，溶液中Cu0.05mg/L，Cd0.039mg/L，Co0.043mg/L，Ni0.021mg/L；二段净化渣Zn79.6％，Cu0.70％，Co0.72％，Ni0.06％，Cd<0.05％。

Claims

1.一种锌浸出液深度净化镍钴的方法，其特征在于，包括下列两段净化：

2.按照权利要求1所述的方法，一段净化除铜、镉所加入的锌粉为喷吹锌粉，其锌含量大于98％,活性金属锌含量大于95％，粒径为150～250微米。

3.按照权利要求1所述的方法，二段净化除镍、钴所加入的锌粉为喷吹锌粉，其锌含量大于98％,活性金属锌含量大于95％，粒径为65～75微米。

4.按照权利要求1所述的方法，一段净化除铜、镉的锌粉加入量为理论质量的1.1～2倍，硫酸铅加入量为锌粉量的1～5％。

5.按照权利要求1所述的方法，二段净化除镍、钴的锌粉加入量为理论质量的10～100倍，硫酸铅加入量为锌粉量的1～5％，胆矾加入量为钴带入量的3～5倍，酒石酸锑钾加入量为钴带入量的8-20％。