CN107385472A - 一种电解锌的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生产方法，尤其涉及一种电解锌的生产方法；该方法包括以下步骤：A：配料工序；B:碱洗、浆化工序；C：中浸工序；D:酸浸工序；E:除铁工序；F：净化工序；G：离子交换工序；H：电解工序；I：熔炼工序。采用本发明的生产方法生产出的锌，质量明显提高，杂质减少，并回收利用了大部分废水废渣，节约了生产成本。

Description

一种电解锌的生产方法
技术领域
本发明涉及一种生产方法，尤其涉及一种电解锌的生产方法。
背景技术
目前的电解锌生产方法生产出来的锌，杂质多、质量差，生产过程中产生大量废水、废渣，提高了生产成本，并对环境污染严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电解锌的生产方法，解决了的电解锌的生产污染问题。
本发明是这样实现的，一种电解锌的生产方法，该方法包括以下步骤：
A：配料工序；
B:碱洗、浆化工序；
C：中浸工序；
D:酸浸工序；
E:除铁工序；
F：净化工序；
G：离子交换工序；
H：电解工序；
I：熔炼工序。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤A中锌、铅、氯和铁的含量占原材料的48-55％、8-12％、0.6-2％和2-2.8％。
所述步骤B为首先在原料次氧化锌中加入Na2CO3、NaOH和水，在pH为7～8的条件下，得到碳酸锌沉淀，所述碱洗分为三段：一段碱洗的滤渣进入二段碱洗，二段碱洗的滤渣进入三段碱洗，每段碱洗均为1.5h；碱洗液则与滤渣走向相反，三段碱洗液进入二段碱洗，二段碱洗液进入一段碱洗；碱洗之后得到的滤渣其主要成分为ZnO、ZnCO3，经三段碱洗压滤后滤渣进入浆化桶，向桶中加入电解废液，电解废液含酸130～150g/L，对滤渣进行初步浆化。
本发明的进一步技术方案是:所述步骤C为，将浆化渣泵入中浸桶，继续加入电解废液至离桶面高60cm，再向桶中不断充入水蒸气，使液体温度维持在65-75℃，反应1.5小时后，调节pH在5.0-5.2，滤渣进一步溶解，得到含锌的溶液，中浸后经压滤机压滤，得到的滤液进入所述除铁工序，得到的滤渣进入所述酸浸工序。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤D为：不断充入水蒸气，保持液体温度在85-95℃，并加入硫酸，使溶液H+在110-140mg/l,在强酸高温条件下反应8h，通过中渣调pH到3.0-3.5，让滤渣中的锌充分浸出，酸浸后压滤，得到的酸浸液返回中浸工序。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤E为，所述中浸工序中的滤液进入除铁桶，加入H2O2和MnO2将Fe2+氧化成Fe3+，加入双飞粉保持液体pH值到5.2反应1.0-1.5h，Fe3+水解沉淀，除铁液经压滤机压滤，压滤液进入所述净化工序。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤F为，所述净化工序分为一段净化、二段净化以及三段净化，所述一段净化：按杂质含量，向净化桶中按镉、铜含量的1.2-1.5倍加入锌粉，液体温度保持80-90℃，硫酸铜和高锰酸钾反应1h，所述二段净化：向净化桶中继续加入锌粉和高锰酸钾，并充入水蒸气，使液体温度保持在80-90℃左右反应1.5h，所述三段净化为所述一段净化与二段净化等到的滤液，中加入净化剂，除去Co、Ni，反应时间40min，并得到锌液，经过三段净化后的锌液在净化液储存罐暂存降温后泵入锌液池。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤G为，将得到的锌液在锌液池储存后进入离子交换罐，通过离子交换树脂进一步除去溶液中的氟、氯等离子，反应时间为7h，离子交换后的锌合格液经锌液合格池暂存后进入所述电解工序。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤H为，所述电解工序周期为24h。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤I为，电解后得到的锌皮进行融化，温度为450℃，并在熔化过程中加入氯化铵。
本发明的有益效果是：采用本发明的生产方法生产出的锌，质量明显提高，杂质减少，并回收利用了大部分废水废渣，节约了生产成本。
具体实施方式
实施例一：电解锌生产线的主要工序分为配料工序、碱洗浆化工序、中浸工序、酸浸工序、除铁工序、净化工序、离子交换工序、电解工序和熔炼工序。(1)配料工序
使锌、铅、氯和铁的含量占原材料的48-55％、8-12％、0.6-2％和2-2.8％，根据生产后的运行情况，进行微调，以确保工序能正常运行，并降低消耗。
(2)碱洗浆化工序
碱性工序的目的是将次氧化锌原料中的氯、氟除去，沉淀出锌。次氧化锌原料中含有大量的氯化锌和氟化锌，按一定比例加入纯碱(Na2CO3)、NaOH和水，在pH为7～8的条件下，得到碳酸锌沉淀。主要化学反应式为：
ZnF2+Na2CO3＝ZnCO3↓+2NaF
ZnCl2+Na2CO3＝ZnCO3↓+2NaCl
碱洗分为三段，一段碱洗的滤渣进入二段碱洗，二段碱洗的碱渣进入三段碱洗，每段碱洗均为1.5h；碱洗液则与碱渣走向相反，三段碱洗液进入二段碱洗，二段碱洗液进入一段碱洗，每段碱洗液都作为上一段的补充用水，最后进入废水处理系统。碱洗之后得到的滤渣(主要成分为ZnO、ZnCO3)经三段碱洗压滤后进入浆化桶，向桶中加入电解废液(来自电解锌车间，含酸约130～150g/L)，对滤渣进行初步浆化后直接进入下一道工序。
(3)中浸工序
碱洗渣在浆化桶浆化后进入中浸桶。在中浸桶中继续加入电解废液，至离桶面60cm，向桶中不断充入水蒸气，使液体温度维持在65-75℃，反应1.5小时后，调节pH在5.0-5.2，将碱洗滤渣进一步溶解，得到含锌的溶液。主要化学反应式为：
ZnO+H2SO4＝ZnSO4+H2O
ZnCO3+H2SO4＝ZnSO4+CO2↑+H2O
FeO+H2SO4＝FeSO4+H2O
Fe2O3+H2SO4＝Fe2(SO4)3+H2O
CuO+H2SO4＝CuSO4+H2O
中浸后经压滤机压滤，得到的滤液进入除铁工序。压滤渣因含有较高的锌，浆化后进入酸浸工序。
(4)酸浸工序
酸浸工序是对中浸滤渣做进一步提锌处理。不断充入水蒸气，保持液体温度在85-95℃，并加入硫酸，使溶液H+在110-140mg/l,在强酸高温条件下反应8h，通过中渣调pH到3.0-3.5，让滤渣中的锌充分浸出，酸浸后压滤，得到的酸浸液返回中浸工序，酸浸渣(铅泥)在临时查库堆存后外卖。主要化学反应式为：
ZnO+H2SO4＝ZnSO4+H2O
CdO+H2SO4＝CdSO4+H2O
CoO+H2SO4＝CoSO4+H2O
NiO+H2SO4＝NiSO4+H2O
(5)除铁工序
中浸液进入除铁桶后，加入H2O2和MnO2将Fe2+氧化成Fe3+，加入双飞粉保持液体pH值到5.2反应1.0-1.5h左右，Fe3+在此条件下水解沉淀。主要反应式为：
2Fe2++H2O2+4H2O＝2Fe(OH)3↓+4H+
Fe3++3H2O＝Fe(OH)3↓+3H+
2Fe2++MnO2+4H+＝2Fe3++Mn2++2H2O
除铁液经压滤机压滤，得到的铁渣在临时渣库堆存后转移至铁渣库外卖；压滤液进入净化工序。
(6)净化工序
净化工序的目的是除去其他杂质金属离子，提高锌的含量，工序分为三段：
一段净化：按杂质含量，向净化桶中按镉、铜含量的1.2-1.5倍加入锌粉，液体温度保持80-90℃，硫酸铜和高锰酸钾反应1h，加入硫酸铜的目的是活化锌粉，高锰酸钾起到继续氧化亚铁离子和其他部分亚态金属离子的作用，被氧化后的金属离子最后被锌粉置换。
二段净化：向净化桶中继续加入锌粉和高锰酸钾，并充入水蒸气，使液体温度保持在80-90℃左右反应1.5h，使金属离子充分氧化后被锌粉还原。
前两段净化后液体通过压滤机压滤得到的滤液进入三段净化，两段净化的主要化学反应式为：
Cu2++Zn＝Zn2++Cu↓
Cd2++Zn＝Zn2++Cd↓
三段净化：在溶液中加入净化剂(成分未知)除去钴、镍(Co、Ni)，反应时间约40min。前三段净化后经压滤产生的废渣统称为铜镉渣，在临时堆库堆存后转移至铜镉渣库，作为铜镉渣回收利用线的原料使用。经过三段净化后的净化液(锌液)在净化液储存罐暂存降温后泵入电解车间的锌液池，进入下一工序。
(7)离子交换工序
净化工序得到的锌液在锌液池储存后进入离子交换罐，通过离子交换树脂进一步除去溶液中的氟、氯等离子，反应时间为7h。离子交换后的锌合格液经锌液合格池暂存后进入电解工序。离子交换罐中由于留存有锌以及氟、氯离子，所以先用清水进行冲洗，冲洗液由泵抽回电锌中浸工序，补充中浸液。然后再用一定浓度稀硫酸解析，解析废水由管道送入废水处理系统。
(8)电解工序
此工序利用电解原理将已净化的含锌合格液连续不断的从电解槽的进液端加入到电解槽中，以含银1％的铅银合金板作阳极，压延铝板作阴极，电解时加入碳酸锶保护阳极板。当直流电通过时，阴极上析出金属锌，阳极上则有氧气溢出。电极反应式为：
阴极：Zn2++2e-→Zn
阳极：H2O→1/2O2↑+2H++2e-
总反应：Zn2++H2O→Zn+1/2O2↑+2H+
经24h为一周期的电解后，锌从阴极板析出，阳极板析出阳极泥(主要成分为MnO2)。将锌皮从阴极板剥离送入熔炼工序，而阳极泥则作为氧化剂返回除铁工序再次利用，阴极板和阳极板经清洗后装入电解槽中继续使用。
电解废液一部分进入电解废液池储存后送回锌厂中浸和镉厂浆化等工序重复利用，另一部分废液与锌合格液混合成一定比例作为新电解液经冷却塔冷却后进入电解槽制锌。电解时阳极板上溢出的氧气会带走电解液中生成的硫酸，因此电锌工序中会有酸雾产生。
(9)熔炼工序
从阴极板上剥离的锌皮进入低频感应炉熔化(450℃)，熔化过程中放入氯化铵起浮渣的作用，熔化的锌水通过自动铸锭机铸成锌锭后包装；锌浮渣经球磨机球磨后作为次氧化锌原料或者外卖其他冶炼厂。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电解锌的生产方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
A：配料工序；
B:碱洗、浆化工序；
C：中浸工序；
D:酸浸工序；
E:除铁工序；
F：净化工序；
G：离子交换工序；
H：电解工序；
I：熔炼工序。
2.根据权利要求1所述的一种电解锌的生产方法，其特征在于：所述步骤A中锌、铅、氯和铁的含量占原材料的48-55％、8-12％、0.6-2％和2-2.8％。
3.所述步骤B为，首先在原料次氧化锌中加入Na2CO3、NaOH和水，在pH为7～8的条件下，得到碳酸锌沉淀，所述碱洗分为三段：一段碱洗的滤渣进入二段碱洗，二段碱洗的滤渣进入三段碱洗，每段碱洗均为1.5h；碱洗液则与滤渣走向相反，三段碱洗液进入二段碱洗，二段碱洗液进入一段碱洗；碱洗之后得到的滤渣其主要成分为ZnO、ZnCO3，经三段碱洗压滤后滤渣进入浆化桶，向桶中加入电解废液，电解废液含酸130～150g/L，对滤渣进行初步浆化。
4.根据权利要求1所述的一种电解锌的生产方法，其特征在于：所述步骤C为，在所述浆化渣中继续加入电解废液，并向桶中不断充入水蒸气，使温度维持在65-75℃，反应1.5小时后，调节pH在5.0-5.2，将滤渣进一步溶解，得到含锌的溶液，中浸后经压滤机压滤，得到的滤液进入所述除铁工序，得到的滤渣进入所述酸浸工序。
5.根据权利要求1所述的一种电解锌的生产方法，其特征在于：所述步骤D为：不断充入水蒸气，保持液体温度在85-95℃，并加入硫酸，使溶液H+在110-140mg/l,在强酸高温条件下反应8h，通过中渣调pH到3.0-3.5，让滤渣中的锌充分浸出，酸浸后压滤，得到的酸浸液返回中浸工序。
6.根据权利要求1所述的一种电解锌的生产方法，其特征在于：所述步骤E为，所述中浸工序中的滤液进入除铁桶，加入H2O2和MnO2将Fe2+氧化成Fe3+，加入双飞粉保持液体pH值到5.2反应1.0-1.5h，Fe3+水解沉淀，除铁液经压滤机压滤，压滤液进入所述净化工序。
7.根据权利要求1所述的一种电解锌的生产方法，其特征在于：所述步骤F为，所述净化工序分为一段净化、二段净化以及三段净化，所述一段净化：按杂质含量，向净化桶中按镉、铜含量的1.2-1.5倍加入锌粉，液体温度保持80-90℃，硫酸铜和高锰酸钾反应1h，所述二段净化：向净化桶中继续加入锌粉和高锰酸钾，并充入水蒸气，使液体温度保持在80-90℃反应1.5h，所述三段净化为所述一段净化与二段净化等到的滤液，中加入净化剂，除去Co、Ni，反应时间40min，并得到锌液，经过三段净化后的锌液在净化液储存罐暂存降温后泵入锌液池。
8.根据权利要求1所述的一种电解锌的生产方法，其特征在于：所述步骤G为，将得到的锌液在锌液池储存后进入离子交换罐，通过离子交换树脂进一步除去溶液中的氟、氯等离子，反应时间为7h，离子交换后的锌合格液经锌液合格池暂存后进入所述电解工序。
9.根据权利要求1所述的一种电解锌的生产方法，其特征在于：所述步骤H为，所述电解工序周期为24h。
10.根据权利要求1所述的一种电解锌的生产方法，其特征在于：所述步骤I为，电解后得到的锌皮进行融化，温度为450℃，并在熔化过程中加入氯化铵。
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Denomination of invention: A production method for electrolytic zinc

Effective date of registration: 20230403

Granted publication date: 20190319

Pledgee: China Co. truction Bank Corp Xiangxi branch of Tujia and Miao Autonomous Prefecture

Pledgor: LUXI LANTIAN HIGH-TECH CO.,LTD.

Registration number: Y2023980037286

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