CN1046761A - 湿法炼锌 - Google Patents

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Abstract

本发明是用NH4Cl热溶液浸取含氧化锌，氢氧化锌或碳酸锌的矿物或工业废渣使锌与NH4Cl络合溶解，所得溶液用锌粉置换除铅，铜，镉等杂质，通入含氧气体氧化除铁，净化后即可进行电解，阴极析出锌，阳极放出氧气。

Description

本发明是湿法炼锌工艺，进一步说是将含锌矿或含锌工业废渣通过转化后进行电解的工艺。
目前，湿法炼锌世界各国均采用闪锌矿先经脱硫焙烧，后用硫酸浸取制成硫酸锌溶液，后者经净化后方可进行电解，该法流程长，制成的硫酸锌溶液杂质多，其中的铁，铜，镉，钴，砷，锑等杂质对电解十分有害净化这些杂质需分3-4步进行，如：中和氧化除铁，生成的Fe（OH）3沉淀可同时吸附砷，锑一起除去，再用锌粉置换除铜，镉，黄药或锌粉-锑盐除钴等，操作十分麻烦。此外电解硫酸锌溶液耗电较高，槽电压在3.1-3.5伏，电流效率在85-90%，耗直流电3100-3500度/吨阴极锌。
为克服目前湿法炼锌的上述缺点，本发明提出一种采用NH4Cl溶液浸取含锌矿或工业废渣制成锌盐的络合物溶液，然后电解的湿法炼锌工艺。
本发明是用NH4Cl热溶液浸取含氧化锌，氢氧化锌或碳酸锌的矿物或工业废渣，使锌与NH4Cl络合溶解，所得溶液用锌粉置换净化除铅，铜 镉，若含有铁，砷，锑可通入含氧气体或氧化剂除之，净化后即可进行电解，阴极析出锌，阳极放出氧气。
根据我国的闪锌矿和菱锌矿的品位和工业废渣一般的含锌量来看本发明认为NH4Cl溶液的浓度一般要求在20-30%，液固比为5-10∶1即可浸取温度在60-100℃，浸取时间在0.5-5小时，浸出率可达80%以上。
用NH4Cl热溶液浸取，溶液的PH值在5-6范围内，基本是中性浸取，因此很多杂质不会进入溶液或只少量进入溶液。在用闪锌矿的焙烧矿或菱锌矿等不含FeO的原料时，只有能与NH3络合和与Cl-反应的铅，铜，镉等杂质较易进入溶液。这些杂质可用锌粉置换即可除去。在与浸取相同的条件下加入锌粉，经过充分搅拌，铅，铜，镉等杂质即可除去，以沉淀形式析出而除之。对于用含FeO和砷，锑的矿物或工业废渣为原料时亚铁是能够进入浸取液的，可通入含氧气体如空气使之氧化为Fe（OH）3沉淀析出除之，也可加入H2O2，KMnO4等氧化剂氧化除去。
本发明已经发现，锌与NH4Cl反应的生成物为Zn（NH3）2Cl2的络合物。在浸取闪锌矿的焙烧矿或含氧化锌的工业废渣时，反应为：
在浸取菱锌矿时，反应为：
本发明则是利用这一络合物在NH4Cl溶液中进行电解。实验证明，阴极析出锌，阳极放出氧气，故反应是如下进行：
在电解液温度50-95℃，PH值4-6，含锌40g/l至100g/l的条件下，用钛或铝板为阴极，石墨为阳极，控制电流密度200-800A/m2，槽电压2.6-3.1V，电流效率即可达到94%以上，锌产品纯度可达99%以上。
本发明使用的NH4Cl热溶液浸取含锌矿物或工业废渣，浸取液中杂质品种及含量少，因而净化工艺简单，本发明是在NH4Cl溶液中进行电解，NH4Cl是强电解质，因而有利于导电，使槽电压降低。同时电解基本在中性溶液中进行，因此没有锌复溶现象发生，使电流效率高，耗电少，每吨阴极锌仅耗电2300-2700度。本发明用NH4Cl溶液浸取闪锌矿的焙烧矿和烟尘，含氧化锌的冶炼废渣，废触媒及浸取菱锌矿，溶液经净化后电解，均获得纯度在99%以上的阴极锌。
实例1
闪锌矿的焙烧矿50克，含锌24.3克，加120克NH4Cl和400毫升水，90-95℃浸取2.5小时，得含锌50g/l的浸出液430毫升，锌浸出率88.5%。浸出液在同样温度下加锌粉2克，置换铅，铜，镉等杂质，过滤得净化液。将净化液进行电解，槽电压2.7-2.9V，温度90℃，阴极电流密度700A/m2，电解液完成液含锌27g/l，此时电流效率99%，所得阴极锌纯度99%。
实例2
含锌32%的菱锌矿80克，加NH4Cl120克，水400毫升，95C浸取1.5小时后过滤，滤渣又加NH Cl120克，水400毫升进行第二次浸取，两次浸出率共83%。浸出液含锌30g/l，加锌粉2克置换后进行电解。
取上述净化液250毫升电解，条件为：温度90℃，槽电压2.7V，电流密度200A/m2，电解完成液含锌18g/l，电流效率96%，产品锌纯度99.2%。
取同样净化液250毫升，电解温度60℃，槽电压2.9V，其他条件同上，电流效率95.6%，锌纯度99.21%。
实例3
含锌32%的菱锌矿的焙烧矿64克，加水500毫升，NH Cl150克，90C浸取3小时，锌浸出率85%，浸出液加锌粉2克置换后得含锌55g/l净化液在90℃，电流密度600A/m2，槽电压2.8V下进行电解，电解完成液含锌18g/l，电流效率98%，锌产品纯度99.3%。
实例4
冶炼废渣50克，含锌16克（其中氧化锌90%，锌铜合金10%），加水300毫升，NH4C1175克，90C浸取2小时过滤，滤渣再加NH4Cl75克，水300毫升浸取2小时，两次总锌浸出率86.7%（以氧化锌计为96%）。将浸出液通空气氧化2小时过滤，滤液加锌粉1克置换铜后得含锌30g/l净化液，然后电解。电解条件为温度90℃，槽电压2.7V，电流密度200A/m2，电解完成液含锌16g/l，其电流效率95%，锌产品纯度99.1%。

Claims (1)

  1. 一种湿法炼锌的工艺方法，包括浸取含氧化锌，氢氧化锌或碳酸锌的矿物或工业废渣，浸取液用锌粉置换除铅，铜，镉，通入含氧气体或氧化剂氧化除铁，砷，锑，以钛板或铝板为阴极，石墨为阳极进行电解，其特征是用20-30%的温度为60-100℃的NH4Cl溶液浸取0.5-5小时，液固比为5-10∶1，净化后，电解液即浸取液浓度40-100g/l，在50-95℃电流密度200-800A/m2，槽电压2.6-3.1V的条件下进行电解。
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