CN106191441A - 一种制备硫酸锌溶液脱杂剂的方法 - Google Patents

一种制备硫酸锌溶液脱杂剂的方法 Download PDF

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Abstract

一种制备硫酸锌溶液脱杂剂的方法,包括如下步骤:将2,2‑二正十八烷基‑1,3‑丙二醇和二硫化碳按比例低温下混合;然后按比例分次加入氢氧化钠固体粉未,反应生成将2,2‑二正十八烷基‑1,3‑丙二黄原酸钠和水;接着将反应产物2,2‑二正十八烷基‑1,3‑丙二黄原酸钠和水加入到装有过量的硫酸锌溶液的不锈钢桶内并搅拌,反应生成2,2‑二正十八烷基‑1,3‑丙二黄原酸锌固体和硫酸钠硫酸锌混合溶液;离心分离后得到的固体即是硫酸锌溶液脱杂剂。本发明制备的脱杂剂,成本低,稳定性好,容量大,适用性强,能够在常温下脱去硫酸锌溶液中的铜、镉、钴、镍等多种阳离子杂质。

Description

一种制备硫酸锌溶液脱杂剂的方法
技术领域
本发明涉及有机化工产品合成和有色金属冶炼领域,特别是一种制备硫酸锌溶液脱杂剂的方法。
背景技术
在湿法锌冶炼过程中,当硫酸锌电解溶液中的铜、镉、钴、镍等阳离子杂质较高时,会引发电解过程的锌片返溶或烧板。因此,为了确保电解过程的生产正常进行,必须对进入电解前的硫酸锌溶液进行脱去铜、镉、钴、镍等多种阳杂质的净化处理。目前,脱去硫酸锌溶液阳离子杂质主要有锌粉砷盐法、锌粉锑盐法、锌粉黄药法、锌粉萘酚法四种方法:
锌粉砷盐法,第一步用锌粉除去溶液中的大部分铜、镉杂质,第二步用锌粉和砷盐除去溶液中的钴,第三步再用锌粉除去返溶解于溶液中的镉。该方法除去铜、镉、钴的效果好,但除去镍的能力较差,只能用于含镍较低的溶液净化除杂,且由于过程中加入了砷盐,产出砷化氢有毒气体的可能性增大,现场作业环境恶化。
锌粉锑盐法,第一步用锌粉除去溶液中的大部分铜、镉杂质,第二步用锌粉和锑盐除去溶液中的钴、镍,第三步再用锌粉除去返溶解于溶液中的镉。该方法除去铜、镉、钴、镍的效果好,能够确保经过净化除杂后的溶液满足电解溶液的质量要求,且由于过程中加入了毒性很小的锑盐,现场作业环境得到改善。但由于该方法在第二步除钴、镍时,需要在温度85℃以上进行,能源消耗大,生成成本高。
锌粉黄药法,第一步用锌粉除去溶液中的大部分铜、镉杂质,第二步用黄药除去溶液中的钴、镍。该方法除去铜、镉、钴、镍的效果好,能够确保经过净化除杂后的溶液满足电解溶液的质量要求,且工艺过程缩短到两步,生成成本较低,但由于过程加入的黄药,性能很不稳定,挥发性强,作业现场有较浓的恶臭气味,严重影响操作工人的身体健康。
锌粉萘酚法,第一步用锌粉除去溶液中的大部分铜、镉杂质,第二步用萘酚除去溶液中的钴、镍。其优点和缺点与锌粉黄药法相似,除去铜、镉、钴、镍的效果好,能够确保经过净化除杂后的溶液满足电解溶液的质量要求,生成成本较低,但由于过程加入的萘酚,性能很不稳定,挥发性强,作业现场有较浓的恶臭气味,严重影响操作工人的身体健康。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备硫酸锌溶液脱杂剂的方法,制备的脱杂剂成本低,稳定性好,容量大,适用性强,能够在常温下脱去硫酸锌溶液中的铜、镉、钴、镍等多种阳离子杂质,且对溶液后续的电解不存在负面影响。
本发明通过以下技术方案实现上述目的:一种制备硫酸锌溶液脱杂剂的方法,包括如下步骤:
(1)、混料:将2,2-二正十八烷基-1,3-丙二醇和二硫化碳按重量比580:152,在温度0~20℃下混合,形成混合料;
(2)、合成反应:按氢氧化钠固体粉未总重量与混合料总重量比为80:732,分3~5次均衡加入氢氧化钠固体粉未,在温度5~35℃下进行合成反应,生成2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸钠和水;
(3)、加锌反应:将反应产物2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸钠和水加入到装有过量的硫酸锌溶液的不锈钢桶内,在温度10~50℃下搅拌40~60min,进行加锌反应,生成2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸锌和硫酸钠硫酸锌混合溶液;
(4)、产品形成:在温度10~30℃下,将2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸锌和硫酸钠硫酸锌混合溶液进行离心分离后得到的固体即是硫酸锌溶液脱杂剂。
除另有说明外,本发明所述的百分比均为质量百分比,各组分含量百分数之和为100%。
本发明的突出优点在于:
脱杂剂的制备原料充足,制备过程中所用到的2,2-二正十八烷基-1,3-丙二醇、二硫化碳、氢氧化钠可以从市场直接采购,硫酸锌溶液可以从用硫酸锌固体溶解配制。
脱杂剂的制备过程容易控制,所有的过程都是在常压和较低温度下进行,不需要加压、也不需要加热,适当搅拌并控制适当的搅拌时间即可。
脱杂剂产品性能稳定,由于采用了较大分子量的2,2-二正十八烷基-1,3-丙二醇为基体,基体中含有双十八烷基碳链,基体分子中碳原子总数量达到39个,碳原子数量的增加及碳链的延长,大幅度提高了熔点、沸点,也降低了产品的水溶性,提升了产品的稳定性;进行加锌反应后,使产品分子量达到795,分子中碳原子数量达到41个,更进一步提高了产品熔点、沸点,产品熔点142℃,沸点376℃,也进一步降低了产品的水溶性,在温度80℃,产品在水中的溶解度约1mg/L,同时,加锌反应,也增加了产品的抗氧化能力,产品具有良好稳定性。
脱杂剂脱杂能力较大,由于选用了2,2-二正十八烷基-1,3-丙二醇作为基体,基体中有两个羟基,进行合成反应后,基体中有两个黄原酸功能团,能够提供两个络合杂质阳离子的功能键,可以络合两个+1价的阳离子,也可以直接络合一个+2价的阳离子,在理论上,每795克产品,可以除去64克铜离子,或可以除去112克镉离子,或可以除去59克+2价钴离子、镍离子。
脱杂剂适用性强,本发明所述的脱杂剂黄原酸功能团,对铜、镉、钴、镍离子的亲和力,大于对锌离子的亲和力,脱杂剂与溶液中的铜、镉、钴、镍离子形成更稳定的物质,因此,脱杂剂既能够脱除溶液中的铜离子、镉离子,也能够脱除溶液中的钴离子、镍离子。且应用结果表明,脱杂剂脱除铜、镉、钴、镍杂质的温度为60~70℃,该温度是湿法炼锌时,中上清溶液的正常温度,因此,使用本发明所述的脱杂剂脱杂时,不需要对溶液进行加热升温,可以将硫酸锌溶液中的铜、镉、钴、镍离子分别降低到0.2mg/L、0.6mg/L、0.5mg/L、0.4mg/L,既确保经过净化脱杂后的溶液达到电解液的标准要求,也节约了脱杂过程的能源消耗。
一种制备硫酸锌溶液脱杂剂的方法,制备过程的合成反应和加锌反应两个过程的主要化学反应方程式分别如下:
合成过程:(CH2OH)C(C18H37)2(CH2OH)+2CS2+2NaOH→
(CH2OCSSNa)C(C18H37)2(CH2OCSSNa)+2H2O
加锌过程:(CH2OCSSNa)C(C18H37)2(CH2OCSSNa)+ZnSO4
Zn(CH2OCSS)C(C18H37)2(CH2OCSS)+Na2SO4
附图说明
图1为本发明所述的制备硫酸锌溶液脱杂剂的方法的工艺流程图。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
本实施例为本发明所述的制备硫酸锌溶液脱杂剂的方法的第一实例,包括如下步骤:
(1)、混料:将2,2-二正十八烷基-1,3-丙二醇580kg、二硫化碳按152kg,加入到1m3容积的不锈钢混涅机内,在温度0℃下混合,形成混合料732kg;
(2)、合成反应:分3次,每次间隔时间为20min,每次往混涅机内加入氢氧化钠固体粉未26.7kg,在温度5℃下进行合成反应,60min后,生成2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸钠776kg和水36kg;
(3)、加锌反应:接着将反应产物2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸钠776kg和水36kg,加入到装有1m3含Zn2+150g/L的硫酸锌溶液的2m3带搅拌的不锈钢桶内,在温度10℃下搅拌40min,进行加锌反应,生成2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸锌795kg和硫酸钠硫酸锌混合溶液;
(4)、产品形成:在温度10℃下,将2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸锌和硫酸钠硫酸锌混合溶液进行离心分离,得到固体2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸锌,进行包装,得到硫酸锌溶液脱杂剂产品795kg。
实施例2
本实施例为本发明所述的制备硫酸锌溶液脱杂剂的方法的第二实例,包括如下步骤:
(1)、混料:将2,2-二正十八烷基-1,3-丙二醇2900kg、二硫化碳按760kg,加入到6m3容积的不锈钢混涅机内,在温度10℃下混合,形成混合料3660kg;
(2)、合成反应:分4次,每次间隔时间为20min,每次往混涅机内加入氢氧化钠固体粉未100kg,在温度20℃下进行合成反应,80min后,生成2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸钠3880kg和水180kg;
(3)、加锌反应:接着将反应产物2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸钠3880kg和水180kg,加入到装有5m3含Zn2+150g/L的硫酸锌溶液的10m3带搅拌的不锈钢桶内,在温度30℃下搅拌50min,进行加锌反应,生成2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸锌3975kg和硫酸钠硫酸锌混合溶液;
(4)、产品形成:在温度20℃下,将2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸锌和硫酸钠硫酸锌混合溶液进行离心分离,并将固体2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸锌进行包装,得到硫酸锌溶液脱杂剂产品3975kg。
实施例3
本实施例为本发明所述的一种制备硫酸锌溶液脱氟剂的方法的第三实例,包括如下步骤:
(1)、混料:将2,2-二正十八烷基-1,3-丙二醇5800kg、二硫化碳按1520kg,加入到12m3容积的不锈钢混涅机内,在温度20℃下混合,形成混合料7320kg;
(2)、合成反应:分5次,每次间隔时间为20min,每次往混涅机内加入氢氧化钠固体粉未160kg,在温度35℃下进行合成反应,100min后,生成2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸钠7760kg和水360kg;
(3)、加锌反应:接着将反应产物2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸钠7760kg和水360kg,加入到装有10m3含Zn2+150g/L的硫酸锌溶液的20m3带搅拌的不锈钢桶内,在温度50℃下搅拌60min,进行加锌反应,生成2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸锌7950kg和硫酸钠硫酸锌混合溶液;
(4)、产品形成:在温度30℃下,将2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸锌和硫酸钠硫酸锌混合溶液进行离心分离,并将固体2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸锌进行包装,得到硫酸锌溶液脱杂剂产品7950kg。
实施例4
本实施例为本发明所述的硫酸锌溶液脱杂剂的第一应用实例:
将实施例1制备的硫酸锌溶液脱杂剂56kg,加入到80m3的净化脱杂槽内,与含Zn2+145g/L、Cu5mg/L、Cd20mg/L、Co3mg/L、Ni2mg/L、pH5.2的硫酸锌溶液70m3,在温度60℃下,搅拌反应60min后,过滤,得到的过滤溶液含Zn2+145g/L、Cu0.12mg/L、Cd0.54mg/L、Co0.42mg/L、Ni0.21mg/L、pH5.3,过滤液的铜、镉、钴、镍杂质含量满足Cu≤0.2mg/L、Cd≤0.8mg/L、Co≤0.6mg/L、Ni≤0.5mg/L的电解溶液标准要求,铜、镉、钴、镍杂质的平均脱除率95.7%,脱杂剂消耗量为0.8kg/m3硫酸锌溶液。
实施例5
本实施例为本发明所述的硫酸锌溶液脱杂剂的第二应用实例:
将实施例2制备的硫酸锌溶液脱杂剂63kg,加入到80m3的净化脱杂槽内,与含Zn2+150g/L、Cu12mg/L、Cd35mg/L、Co13mg/L、Ni5mg/L、pH5.3的硫酸锌溶液70m3,在温度65℃下,搅拌反应60min后,过滤,得到的过滤溶液含Zn2+150g/L、Cu0.14mg/L、Cd0.58mg/L、Co0.46mg/L、Ni0.25mg/L、pH5.3,过滤液的铜、镉、钴、镍杂质含量满足Cu≤0.2mg/L、Cd≤0.8mg/L、Co≤0.6mg/L、Ni≤0.5mg/L的电解溶液标准要求,铜、镉、钴、镍杂质的平均脱除率97.8%,脱杂剂消耗量为0.9kg/m3硫酸锌溶液。
实施例6
本实施例为本发明所述的硫酸锌溶液脱杂剂的第三应用实例:
将实施例3制备的硫酸锌溶液脱杂剂70kg,加入到80m3的净化脱杂槽内,与含Zn2+155g/L、Cu15mg/L、Cd45mg/L、Co20mg/L、Ni10mg/L、pH5.4的硫酸锌溶液70m3,在温度70℃下,搅拌反应60min后,过滤,得到的过滤溶液含Zn2+155g/L、Cu0.17mg/L、Cd0.59mg/L、Co0.48mg/L、Ni0.29mg/L、pH5.4,过滤液的铜、镉、钴、镍杂质含量满足Cu≤0.2mg/L、Cd≤0.8mg/L、Co≤0.6mg/L、Ni≤0.5mg/L的电解溶液标准要求,铜、镉、钴、镍杂质的平均脱除率98.3%,脱杂剂消耗量为1.0kg/m3硫酸锌溶液。
以上三个应用实例说明,本发明所制备的硫酸锌溶液脱杂剂,脱杂效率高,达到95%以上,脱杂剂平均消耗量为0.9kg/m3硫酸锌溶液,三个应用实例结果数据见表1。
表1 3个应用实例结果数据

Claims (1)

1.一种制备硫酸锌溶液脱杂剂的方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
(1)、混料:将2,2-二正十八烷基-1,3-丙二醇和二硫化碳按重量比580:152,在温度0~20℃下混合,形成混合料;
(2)、合成反应:按氢氧化钠固体粉未总重量与混合料总重量比为80:732,分3~5次均衡加入氢氧化钠固体粉未,在温度5~35℃下进行合成反应,生成2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸钠和水;
(3)、加锌反应:将反应产物2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸钠和水加入到装有过量的硫酸锌溶液的不锈钢桶内,在温度10~50℃下搅拌40~60min,进行加锌反应,生成2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸锌和硫酸钠硫酸锌混合溶液;
(4)、产品形成:在温度10~30℃下,将2,2-二正十八烷基-1,3-丙二黄原酸锌和硫酸钠硫酸锌混合溶液进行离心分离后得到的固体即是硫酸锌溶液脱杂剂。
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