CN105838879A - 从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的方法和装置，所述从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的方法包括以下步骤：向所述沉铟后液中加入无水硫酸钙晶种和一水硫酸镁晶种；和在120℃‑200℃的条件下，利用赤铁矿除铁法去除所述沉铟后液中的铁，同时使所述沉铟后液中的钙和镁结晶析出，以便得到除铁钙镁后液，其中所述沉铟后液中的钙以无水硫酸钙的形式结晶析出，所述沉铟后液中的镁以一水硫酸镁的形式结晶析出。通过利用根据本发明实施例的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的方法，可以有效地去除该沉铟后液中的钙和镁。

Description

从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的方法和装置

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体而言，涉及从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的方法以及从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的装置。

背景技术

在锌湿法冶金工艺中，除杂质是必需的工序，钙镁杂质由于其较特殊，去除的难度较大。

在现有的锌湿法冶炼工艺中，硫化锌精矿经沸腾炉焙烧得到锌焙砂，钙镁以氧化物存在于锌焙砂中，浸出锌焙砂时，钙、镁进入中性浸出液，中性浸出液经锌粉置换净化除杂工艺，得到净化后液。净化后液的温度通常在85℃左右。净化后液(沉铟后液)经储槽、溜槽送至电积车间电解过程中，随着温度不断降低，钙、镁硫酸盐溶解度的减小，钙、镁无序结晶，导致溶液通道结垢，严重时需要停产检修。

目前，除钙最普遍的方法为“空气冷却塔降温除钙法”，这种方法通常以85℃左右的净化后液为处理对象，将净化后液从85℃左右降低至42℃或由42℃左右降低至34℃左右。随着温度的降低，硫酸钙溶解度减小而结晶析出。但是，由于硫酸钙在降温区的变化不大，降温除钙的实际效果较差。在实际生产过程中，钙离子在硫酸锌溶液循环系统中长期积累、硫酸钙晶体无序沉积，进一步导致堵塞硫酸锌溶液储槽和通道，大幅度降低空气冷却塔的冷却能力，清垢频繁，最终导致电积锌产量下降。

为了补充降温除钙镁的效果，有人提出了改进方案，将经冷却塔溶液降温至42℃的硫酸锌泵入浓密机中，旨在使硫酸钙、镁的晶体长大后沉积，从而进一步分离硫酸钙、硫酸镁。但硫酸钙、硫酸镁在此过程中，溶解度仍然较大，结晶缓慢，钙、镁在净化后液中的含量仍然很高。

申请号为CN200610031895.0的专利申请公开了一种脱除硫酸锌溶液中钙离子的方法。该方法在浓密机中导入超声波，以超声波为起晶器，促进净化液中的硫酸钙由离子态转变为结晶态，缩短了结晶时间。但对溶液中残留的钙含量无明显改善，同时还由于设备的增加导致成本增加。

申请号为CN02806244.2的专利申请公开了一种由锌处理硫酸盐溶液中脱除钙的方法。在净化液处于85℃的条件下，加入无水硫酸钙晶种，并缓慢搅拌，使硫酸钙在此条件下，以无水硫酸钙的形式结晶析出、沉积。此方法在加晶种的前提下，将钙离子转化为溶解度更小、性质更稳定的无水硫酸钙，除钙后液钙浓度降低400mg/L-500mg/L。但钙浓度仍然较高，同时，增加了镁的溶解度，不能起到脱除镁的目的。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的方法，该方法可以有效地去除沉铟后液中的钙和镁的。

本发明还提出一种从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的装置。

根据本发明第一方面实施例的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的方法包括以下步骤：向所述沉铟后液中加入无水硫酸钙晶种和一水硫酸镁晶种；和在120℃-200℃的条件下，利用赤铁矿除铁法去除所述沉铟后液中的铁，同时使所述沉铟后液中的钙和镁结晶析出，以便得到除铁钙镁后液，其中所述沉铟后液中的钙以无水硫酸钙的形式结晶析出，所述沉铟后液中的镁以一水硫酸镁的形式结晶析出。

通过利用根据本发明实施例的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的方法，可以有效地去除该沉铟后液中的钙和镁。

另外，根据本发明上述实施例的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述沉铟后液通过以下步骤得到：对锌焙砂进行中性浸出，以便得到中性液和锌浸出渣，其中所述锌焙砂包含0.2wt％-0.3wt％的钙和0.2wt％-0.5wt％的镁；对所述锌浸出渣进行还原浸出，以便得到含有Fe²⁺的硫酸锌还原液；向所述硫酸锌还原液内加入铁粉，以便去除所述硫酸锌还原液中的铜并得到沉铜后液和沉铜渣；对所述沉铜后液进行预中和，以便得到预中和后液；和向所述预中和后液中加入锌粉，以便去除所述预中和后液中的铟并得到所述沉铟后液。

根据本发明的一个实施例，所述无水硫酸钙晶种的加入量为0.1g/L-2.0g/L，所述一水硫酸镁晶种的加入量为0.1g/L-2.0g/L。

根据本发明的一个实施例，所述除铁钙镁后液中的钙的浓度小于100mg/L，所述除铁钙镁后液中的镁的浓度小于10g/L。

根据本发明的一个实施例，所述沉铟后液中的钙和镁结晶析出的反应时间为1小时-5小时。

根据本发明的一个实施例，所述沉铟后液为钙饱和溶液，所述沉铟后液的镁的浓度为20g/L-30g/L，所述除铁钙镁后液的硫酸的浓度为30g/L-80g/L。

根据本发明的一个实施例，利用锌电积的废电解液对所述锌焙砂进行所述中性浸出，以硫化锌精矿或二氧化硫为还原剂利用锌电积的废电解液对所述锌浸出渣进行还原浸出，利用石灰石粉对所述沉铜后液进行所述预中和，其中所述沉铜后液中的硫酸的浓度为10g/L-50g/L，所述预中和后液中的硫酸的浓度为小于等于5g/L。

根据本发明的一个实施例，先将加入所述无水硫酸钙晶种和所述一水硫酸镁晶种的所述沉铟后液预热到70℃-90℃，然后将所述沉铟后液加热到120℃-200℃，以便去除所述沉铟后液中的铁且使所述沉铟后液中的钙和镁结晶析出。

根据本发明第二方面实施例的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的装置包括：沉铟后液储槽；立式高压釜，所述立式高压釜为M个，每个所述立式高压釜的进口与所述沉铟后液储槽连通；卧式高压釜，所述卧式高压釜为N个，每个所述卧式高压釜的进口与每个所述立式高压釜的出口连通，其中M-N大于等于1；和分离装置，所述分离装置的进口与每个所述卧式高压釜的出口连通。

根据本发明实施例的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的装置可以连续地处理该沉铟后液，从而具有处理能力大的优点。

根据本发明的一个实施例，所述分离装置包括：闪蒸槽，所述闪蒸槽的进口与每个所述卧式高压釜的出口连通；和浓密机，所述浓密机的进口与所述闪蒸槽的出口连通。

附图说明

图1是根据本发明实施例的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提供了一种从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的方法。根据本发明实施例的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的方法包括以下步骤：

向该沉铟后液中加入无水硫酸钙晶种和一水硫酸镁晶种；和

在120℃-200℃的条件下，利用赤铁矿除铁法去除该沉铟后液中的铁，同时使该沉铟后液中的钙和镁结晶析出，以便得到除铁钙镁后液，其中该沉铟后液中的钙以无水硫酸钙的形式结晶析出，该沉铟后液中的镁以一水硫酸镁的形式结晶析出。

根据本发明实施例的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的方法通过在高温(120℃-200℃)沉铁过程(即赤铁矿除铁过程)中，利用无水硫酸钙晶种和一水硫酸镁晶种诱导该沉铟后液中的钙和镁迅速地结晶析出，从而可以有效地去除该沉铟后液中的钙和镁。由此有效地解决了在锌湿法冶炼过程中，因钙和镁浓度过高而导致钙和镁无序结晶、堵塞溶液储槽、通道并最终影响产能的问题。也就是说，在沉铁的同时，使该沉铟后液中的钙和镁结晶析出。

通过利用根据本发明实施例的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的方法，可以有效地去除该沉铟后液中的钙和镁。

在本发明的一些实施例中，该沉铟后液通过以下步骤得到：

对锌焙砂进行中性浸出，以便得到中性液和锌浸出渣，其中该锌焙砂包含0.2wt％-0.3wt％的钙和0.2wt％-0.5wt％的镁。换言之，该锌焙砂中的钙的质量百分比浓度为0.2wt％-0.3wt％、镁的质量百分比浓度为0.2wt％-0.5wt％。也就是说，该锌焙砂中钙的含量为0.2wt％-0.3wt％、镁的含量为0.2wt％-0.5wt％。有利地，可以利用锌电积的废电解液对该锌焙砂进行该中性浸出。

其中，该中性浸出可以是已知的，且该中性浸出与本发明的发明点无关，因此不再详细地描述。

对该锌浸出渣进行还原浸出，以便得到含有Fe²⁺的硫酸锌还原液。有利地，可以以硫化锌精矿或二氧化硫为还原剂、利用锌电积的废电解液对该锌浸出渣进行还原浸出。该还原浸出可以是已知的，且该还原浸出与本发明的发明点无关，因此不再详细地描述。

向该硫酸锌还原液内加入铁粉，以便去除该硫酸锌还原液中的铜并得到沉铜后液和沉铜渣。

对该沉铜后液进行预中和，以便得到预中和后液。通过对该沉铜后液进行预中和，从而可以减少沉铟时锌粉的消耗量。有利地，可以利用石灰石粉对该沉铜后液进行该预中和，该沉铜后液中的硫酸的浓度为10g/L-50g/L，该预中和后液中的硫酸的浓度为小于等于5g/L。

向该预中和后液中加入锌粉，以便去除该预中和后液中的铟并得到该沉铟后液。该沉铟后液为钙饱和溶液，该沉铟后液的镁的浓度为20g/L-30g/L，该除铁钙镁后液的硫酸的浓度为30g/L-80g/L。

在本发明的一个实施例中，该无水硫酸钙晶种的加入量为0.1g/L-2.0g/L，该一水硫酸镁晶种的加入量为0.1g/L-2.0g/L。优选地，该无水硫酸钙晶种的加入量为0.5g/L-1.5g/L，该一水硫酸镁晶种的加入量为0.5g/L-1.5g/L。

加入该无水硫酸钙晶种和该一水硫酸镁晶种后，该沉铟后液不仅可以在120℃-200℃的温度下进行赤铁矿沉铁过程，而且可以在在120℃-200℃的温度下析出无水硫酸钙晶体和一水硫酸镁晶体。

有利地，该沉铟后液中的钙和镁结晶析出的反应时间为1小时-5小时。换言之，该沉铟后液中的钙和镁的沉积反应时间为1小时-5小时。优选地，该沉铟后液中的钙和镁结晶析出的反应时间为2小时-3小时。

结晶析出结束后，得到该除铁钙镁后液。该除铁钙镁后液中的钙的浓度小于100mg/L，该除铁钙镁后液中的镁的浓度小于10g/L。

其中，该除铁钙镁后液可以返回至中性浸出段。由于该除铁钙镁后液中的钙和镁的浓度非常低，因此使得系统中钙和镁的浓度远低于它们的饱和析出浓度，从而解决了在锌湿法冶炼过程中因钙和镁浓度过高而导致钙和镁无序结晶、堵塞溶液储槽、通道并最终影响产能的问题。

在本发明的一些示例中，在向该沉铟后液中加入该无水硫酸钙晶种和该一水硫酸镁晶种后，先将该沉铟后液预热到70℃-90℃，然后将该沉铟后液加热到120℃-200℃，以便去除该沉铟后液中的铁且使该沉铟后液中的钙和镁结晶析出。

下面参考附图描述根据本发明实施例的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的装置10。如图1所示，根据本发明实施例的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的装置10包括沉铟后液储槽(图中未示出)、立式高压釜102、卧式高压釜103和分离装置。

立式高压釜102为M个，每个立式高压釜102的进口与沉铟后液储槽连通。卧式高压釜103为N个，每个卧式高压釜103的进口与每个立式高压釜102的出口连通，其中M-N大于等于1。该分离装置的进口与每个卧式高压釜103的出口连通。

换言之，M个立式高压釜102并联，N个卧式高压釜103并联，每个立式高压釜102与每个卧式高压釜103串联。

具体而言，向该沉铟后液储槽内的该沉铟后液中加入该无水硫酸钙晶种和该一水硫酸镁晶种，该沉铟后液储槽内的该沉铟后液可以通过加压泵101输送到立式高压釜102内。

在立式高压釜102内，该沉铟后液被加热到120℃-200℃，以便进行沉铁和钙镁结晶。由于钙镁在立式高压釜102内结晶，因此需要定期对立式高压釜102内的无水硫酸钙晶体和一水硫酸镁晶体进行人工清理。

根据本发明实施例的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的装置10通过使立式高压釜102的数量比卧式高压釜103的数量至少多一个，从而可以轮流地对多个立式高压釜102进行人工清理，且不会影响从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的过程。因此，根据本发明实施例的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的装置10可以连续地实施从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁，即从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的装置10可以连续地处理该沉铟后液。也就是说，根据本发明实施例的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的装置10不会因为清理立式高压釜102内的无水硫酸钙晶体和一水硫酸镁晶体，而停止工作。

因此，根据本发明实施例的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的装置10可以连续地处理该沉铟后液，从而具有处理能力大等优点。

其中，该沉铟后液中的一部分铁在立式高压釜102内被除去，该沉铟后液中的其余的铁在卧式高压釜103内被除去。

如图1所示，该分离装置包括闪蒸槽(图中未示出)和浓密机104。该闪蒸槽的进口与每个卧式高压釜103的出口连通，浓密机104的进口与该闪蒸槽的出口连通。其中，浓密机104产生浓密底流和脱出铁钙镁的上清液(即该除铁钙镁后液)，该上清液可以返回至中性浸出段，该浓密底流可以送至压滤机以便进行进一步处理。

实施例1

取100L沉铟后液，该沉铟后液中钙的浓度为560mg/L、镁的浓度为22.5g/L，PH4.0-4.5。向该沉铟后液中添加无水硫酸钙晶种和一水硫酸镁晶种，该无水硫酸钙晶种的添加量为1g/L，该一水硫酸镁晶种的添加量为1g/L。

预热该沉铟后液至90℃，经加压泵泵入立式高压釜内，继续加热至185℃，反应3小时后经闪蒸槽、浓密机澄清，得到上清液。该上清液中钙的浓度为57mg/L、镁的浓度为8.0g/L。

实施例2

取100L沉铟后液，该沉铟后液中钙的浓度为560mg/L、镁的浓度为25g/L，PH4.0-4.5。向该沉铟后液中添加无水硫酸钙晶种和一水硫酸镁晶种，该无水硫酸钙晶种的添加量为0.5g/L，该一水硫酸镁晶种的添加量为0.5g/L。

预热该沉铟后液至80℃，经加压泵泵入立式高压釜内，继续加热至130℃，反应5小时后经闪蒸槽、浓密机澄清，得到上清液。该上清液中钙的浓度为43mg/L、镁的浓度为6.7g/L。

实施例3

取100L沉铟后液，该沉铟后液中钙的浓度为560mg/L、镁的浓度为30g/L，PH4.0-4.5。向该沉铟后液中添加无水硫酸钙晶种和一水硫酸镁晶种，该无水硫酸钙晶种的添加量为1.5g/L，该一水硫酸镁晶种的添加量为1.5g/L。

预热该沉铟后液至70℃，经加压泵泵入立式高压釜内，继续加热至150℃，反应2小时后经闪蒸槽、浓密机澄清，得到上清液。该上清液中钙的浓度为61mg/L、镁的浓度为7.3g/L。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的方法，其特征在于，包括以下步骤：

向所述沉铟后液中加入无水硫酸钙晶种和一水硫酸镁晶种；和

在120℃-200℃的条件下，利用赤铁矿除铁法去除所述沉铟后液中的铁，同时使所述沉铟后液中的钙和镁结晶析出，以便得到除铁钙镁后液，其中所述沉铟后液中的钙以无水硫酸钙的形式结晶析出，所述沉铟后液中的镁以一水硫酸镁的形式结晶析出。

2.根据权利要求1所述的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的方法，其特征在于，所述沉铟后液通过以下步骤得到：

对锌焙砂进行中性浸出，以便得到中性液和锌浸出渣，其中所述锌焙砂包含0.2wt％-0.3wt％的钙和0.2wt％-0.5wt％的镁；

对所述锌浸出渣进行还原浸出，以便得到含有Fe²⁺的硫酸锌还原液；

向所述硫酸锌还原液内加入铁粉，以便去除所述硫酸锌还原液中的铜并得到沉铜后液和沉铜渣；

对所述沉铜后液进行预中和，以便得到预中和后液；和

向所述预中和后液中加入锌粉，以便去除所述预中和后液中的铟并得到所述沉铟后液。

3.根据权利要求1所述的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的方法，其特征在于，所述无水硫酸钙晶种的加入量为0.1g/L-2.0g/L，所述一水硫酸镁晶种的加入量为0.1g/L-2.0g/L。

4.根据权利要求1所述的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的方法，其特征在于，所述除铁钙镁后液中的钙的浓度小于100mg/L，所述除铁钙镁后液中的镁的浓度小于10g/L。

5.根据权利要求1所述的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的方法，其特征在于，所述沉铟后液中的钙和镁结晶析出的反应时间为1小时-5小时。

6.根据权利要求2所述的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的方法，其特征在于，所述沉铟后液为钙饱和溶液，所述沉铟后液的镁的浓度为20g/L-30g/L，所述除铁钙镁后液的硫酸的浓度为30g/L-80g/L。

7.根据权利要求2所述的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的方法，其特征在于，利用锌电积的废电解液对所述锌焙砂进行所述中性浸出，以硫化锌精矿或二氧化硫为还原剂利用锌电积的废电解液对所述锌浸出渣进行还原浸出，利用石灰石粉对所述沉铜后液进行所述预中和，其中所述沉铜后液中的硫酸的浓度为10g/L-50g/L，所述预中和后液中的硫酸的浓度为小于等于5g/L。

8.根据权利要求1所述的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的方法，其特征在于，先将加入所述无水硫酸钙晶种和所述一水硫酸镁晶种的所述沉铟后液预热到70℃-90℃，然后将所述沉铟后液加热到120℃-200℃，以便去除所述沉铟后液中的铁且使所述沉铟后液中的钙和镁结晶析出。

9.一种从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的装置，其特征在于，包括：

沉铟后液储槽；

立式高压釜，所述立式高压釜为M个，每个所述立式高压釜的进口与所述沉铟后液储槽连通；

卧式高压釜，所述卧式高压釜为N个，每个所述卧式高压釜的进口与每个所述立式高压釜的出口连通，其中M-N大于等于1；和

分离装置，所述分离装置的进口与每个所述卧式高压釜的出口连通。

10.根据权利要求9所述的从锌冶炼的沉铟后液中去除钙镁的装置，其特征在于，所述分离装置包括：

闪蒸槽，所述闪蒸槽的进口与每个所述卧式高压釜的出口连通；和

浓密机，所述浓密机的进口与所述闪蒸槽的出口连通。