CN107419111A - 一种合金锌灰矿浆电解浸出生产锌粉的方法 - Google Patents

一种合金锌灰矿浆电解浸出生产锌粉的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及湿法冶金技术领域，尤其是一种合金锌灰矿浆电解浸出生产锌粉的方法，以合金锌灰为原料，采用碳酸钠热水溶液洗脱90‑95％的氯离子后，并采用氢氧化钠溶液配制成碱性矿浆，再将该碱性矿浆进行电解浸出，并将电解浸出采用一体化连续生产，使得生产流程较短，使得在连续生产过程中，杂质被不断的电解以及沉降，进入阳极泥中而锌被电解从阴极板中出来，使得锌的浸出率大幅度的提高，达到了99％以上，而且使得二级电解以上的电解槽中获得的锌粉的质量较高，提高了锌回收效率，降低了污染，降低了成本。

Description

一种合金锌灰矿浆电解浸出生产锌粉的方法
技术领域
本发明涉及湿法冶金技术领域，尤其是一种合金锌灰矿浆电解浸出生产锌粉的方法。
背景技术
合金锌灰除含锌20-30％外，还含有少量的铝、铅、铁等金属杂质，氯化物以及非金属杂质。
目前，综合回收锌主要采用回转窑氧化还原挥发碱洗脱氯，再硫酸浸出净化，电解金属锌或者蒸发结晶七水硫酸锌。由于在碱洗脱氯过程中的不彻底，硫酸浸出液中还含有相当部分氯离子，随着生产循环的进行，氯离子在生产系统中富集，危害着电解锌生产和影响着七水硫酸锌的质量。而且，合金锌灰中的铝、铁也会给锌电解生产带来麻烦，尤其是铝离子，其不易开路除去而富集，影响锌的生产。因此，对于采用合金锌灰为原料生产锌，其需要对氯离子、铝离子、铁离子或者亚铁离子进行脱除。
现有技术中，对于铝离子、氯离子、铁离子或者亚铁离子脱除，其生产流程长，而且锌回收率低，容易产生大量的废水废渣，增加生产成本。鉴于此，有研究者采用氨水或者氯化铵进行浸出，再电解锌或者锌氮复合硫酸微肥，氯化锌等化工产品。但由于铅离子、铝离子不易净化除去，使得电解质量达不到锌的品质，而且电效低，电解金属锌片发脆，熔铸损失较大，经济效益低；用于化工产品的质量较差，次品多。也有人采用氢氧化钠浸出，再净化电解锌。但由于浸出和电解非一体化进行，需要多次氧化浸出，才能很好的回收锌，浸出液也需要独立进行硫化净化除杂，才能进入电解；导致工艺流程长，锌回收率较低，生产成本也较高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种合金锌灰矿浆电解浸出生产锌粉的方法。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
一种合金锌灰矿浆电解浸出生产锌粉的方法，包括以下步骤：
(1)将合金锌灰，采用质量浓度为1-5％的碳酸钠热水溶液洗涤脱氯，氯离子脱除率为90-95％；
(2)采用摩尔浓度为3-4mol/L的氢氧化钠溶液或者末级电解浸出残液按照液固质量比为4-5调制成浆液；
(3)加入到矿浆电解槽内，进行连续电解浸出，在阴极上得到金属锌粉，最后一级电解浸出液循环直接返回调浆槽，参与调浆使用，或者直至电解浸出液中含锌质量＜1％后，将其过滤，滤液作为末级电解浸出残液，即可完成。
所述的连续电解浸出，是用氢氧化钠溶液搅拌调浆后，将调浆槽的溢流口通过管道自动遗留入一级矿浆电解槽电解锌，得到一级矿浆液；将一级矿浆液经过搅拌提升，从一级矿浆电解槽溢流口溢流，通过管道溢流进入二级矿浆电解槽电解锌，以此进行4-5级，最后一级电解槽电解锌后，得到电解浸出液，溢流到储存槽，再泵入调浆槽调浆或检测电解浸出液中含锌质量＜1％后，将其压滤，滤液返回调浆槽调浆。
所述的调浆，温度为40-50℃。
所述的矿浆电解槽为方形或者圆形，以石墨或者钛板为阳极，不锈钢板或者钛板为阴极，每槽放置≥4组阴极板和阳极板，每组为一块阴极板和一块阳极板；阴极采用耐碱性压滤布口袋罩上，槽中心安装有搅拌装置，转速为300-500r/min。
所述的合金锌灰为金属锌熔铸锌灰、压铸锌灰或热镀锌灰。
所述的电解锌，电解槽电压为3-4V，电流密度为500-1000A/m2，电解温度40-50℃。
所述的电解，在电解完成后，将阴极板取出，取出阴极板上的锌粉，将锌粉采用质量浓度为5％的乙醇溶液洗涤至pH为7-8后，真空烘干包装。
所述的热水溶液，温度为80-90℃。
所述的电解，在一级电解获得的锌粉的纯度以质量百分数计为80-90％，而在二级电解以上，获得的锌粉的纯度以质量百分数计为96-98％。
与现有技术相比，本发明创造的技术效果体现在：
以合金锌灰为原料，采用碳酸钠热水溶液洗脱90-95％的氯离子后，并采用氢氧化钠溶液配制成碱性矿浆，再将该碱性矿浆进行电解浸出，并将电解浸出采用一体化连续生产，使得生产流程较短，使得在连续生产过程中，杂质被不断的电解以及沉降，进入阳极泥中而锌被电解从阴极板中出来，使得锌的浸出率大幅度的提高，达到了99％以上，而且使得二级电解以上的电解槽中获得的锌粉的质量较高，提高了锌回收效率，降低了污染，降低了成本。
本发明尤其是在4-5级的矿浆电解槽的设置，使得实现连续化电解，提高了合金锌灰中锌的浸出效率，使得锌的回收率达到了99％以上，并且利用碱性浸出锌、铝、氯、铅离子，使得铁等其他杂质不被浸出，使得在第一级电解过程中，就将铅等元素除去，使得第一级电解得到的锌纯度为80-90％，确保后后续电解锌的过程中，锌的品质较高，使得锌的纯度从第二级电解开始，就达到96-98％，极大的改善了锌的品质，促进了锌粉的再度利用，扩大了可利用范围。氯离子在各级电解中在石墨阳极上放电生成氯气或与铝离子生成聚羟基氯化铝进入阳极泥，不会在生产系统中富集造成危害。铝尽管被浸出，但不会在阴极上电解沉淀，而只能在阳极上氧化为氧化铝或与氯离子生成聚羟基氯化铝成为阳极泥。
本发明尤其采用连续矿浆电解浸出，没有设置电解浸出周期，以末级电解浸出渣含锌小于1％为尺度进行离槽过滤处理，而阴极上或阴极袋内所得金属锌粉，视量多少进行不定期收取，因此生产运行效率高，成本低，废渣废水少。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
本发明创造在某些工厂化生产过程中，具体是：
一种合金锌灰矿浆电解浸出生产锌粉的方法，包括以下步骤：
(1)将合金锌灰，采用质量浓度为1-5％的碳酸钠热水溶液洗涤脱氯，氯离子脱除率为90-95％；
(2)采用摩尔浓度为3-4mol/L的氢氧化钠溶液或者末级电解浸出残液按照液固质量比为4-5调制成浆液；
(3)加入到矿浆电解槽内，进行连续电解浸出，在阴极上得到金属锌粉，最后一级电解浸出液循环直接返回调浆槽，参与调浆使用，或者直至电解浸出液中含锌质量＜1％后，将其过滤，滤液作为末级电解浸出残液，即可完成。
在某些实施例中，所述的连续电解浸出，是用氢氧化钠溶液搅拌调浆后，将调浆槽的溢流口通过管道自动遗留入一级矿浆电解槽电解锌，得到一级矿浆液；将一级矿浆液经过搅拌提升，从一级矿浆电解槽溢流口溢流，通过管道溢流进入二级矿浆电解槽电解锌，以此进行4-5级，最后一级电解槽电解锌后，得到电解浸出液，溢流到储存槽，再泵入调浆槽调浆或检测电解浸出液中含锌质量＜1％后，将其压滤，滤液返回调浆槽调浆。
在某些实施例中，所述的调浆，温度为40-50℃。
在某些实施例中，所述的矿浆电解槽为方形或者圆形，以石墨或者钛板为阳极，不锈钢板或者钛板为阴极，每槽放置≥4组阴极板和阳极板，每组为一块阴极板和一块阳极板；阴极采用耐碱性压滤布口袋罩上，槽中心安装有搅拌装置，转速为300-500r/min。
在某些实施例中，所述的合金锌灰为金属锌熔铸锌灰、压铸锌灰或热镀锌灰。
在某些实施例中，所述的电解锌，电解槽电压为3-4V，电流密度为500-1000A/m2，电解温度40-50℃。
在某些实施例中，所述的电解，在电解完成后，将阴极板取出，取出阴极板上的锌粉，将锌粉采用质量浓度为5％的乙醇溶液洗涤至pH为7-8后，真空烘干包装。
在某些实施例中，所述的热水溶液，温度为80-90℃。
在某些实施例中，所述的电解，在一级电解获得的锌粉的纯度以质量百分数计为80-90％，而在二级电解以上，获得的锌粉的纯度以质量百分数计为96-98％。
为了能进一步的验证本发明创造的技术效果，本研究者在研究过程中，对其进行了一下试验操作处理：
实施例1
某热镀锌浮渣经氯化铵热炒后所得锌灰含锌25.8％，铝0.53％、铅0.053％，铁5.5％，氯离子6.3％。用5％的碳酸钠水溶液在80℃洗涤脱氯91.5％，然后用4mol/L氢氧化钠溶液按液/固＝4.5，50℃调浆，并搅拌溢流入具有5级矿浆电解浸出槽的第一级槽中，达到一定体积后开始搅拌电解浸出，5级电解浸出槽均装配有4组阴阳极板，共5块阳极，4块阴极，阳极为Φ50mm石墨棒拼装为板状尺寸为1600╳1000╳50mm，阴极为316不锈钢板，尺寸为1600╳1000╳5，并置于压滤布袋内，槽压3.2V，电流密度500A/m2，温度45℃，搅拌转速350转/分。提升的矿浆电解液通过溢流管道流入二级电解浸出槽内，溢流速度0.1m3/分钟，连续调浆，连续电解浸出，第5级矿浆电解液溢流入一储存槽，取样化验渣样含锌1.8％，用泵返至调浆槽内参与锌灰调浆。连续矿浆电解浸出56小时，取各级阴极袋内或板上锌粉化验，一级含金属锌85.2％，二级96.1％，三级96.7％，4级96.85％，5级97.2％。4-5级金属锌粉生产率较低，化验过滤液含锌4级为8.89g/L，5级5.2g/L。检查阳极上阳极泥微量未进行清理。连续进行矿浆电解浸出至80小时，取第5级矿浆过滤化验渣，含锌降至0.73％，将储存槽内矿浆进行压滤，滤液返回用于调浆，滤渣堆存或送回转窑处理。
实施例2
压铸锌灰，含锌28.2％，铝0.83％，铅0.1％，铁0.5％，氯离子9.3％，用3％碳酸钠洗氯后用3.5mol/L的氢氧化钠和10mol/L的TZ-20开缸剂，按液/固＝4，50℃调浆在实例1之矿浆电解浸出槽内进行电解浸出，槽压4V，电流密度750A/m2，温度50℃，连续矿浆电解56小时，第5级槽内渣样化验锌0.93％。未压滤继续返回调浆槽参与调浆进行连续电解浸出至100小时，取样化验第5级渣样含锌0.51％，浸出液含锌4.5g/L。一级槽内阴极锌粉含金属锌84.8％，2-5级所得锌粉含金属锌分别为96.2％，96.8％，97.3％，98.1％。阳极泥量少，未处理。
实施例3
电解锌片熔铸所得纯锌灰，含锌45.2％，含氯10.5％，铁1％，未经碳酸钠洗氯，直接用4mol/L氢氧化钠溶液调浆后在实例1之矿浆电解浸出槽内进行连续电解浸出，槽压4V，电流密度1000A/m2，温度50℃，电解浸出85小时，第5级槽内取样化验渣含锌0.85％，液体含锌10.2g/L，压滤后渣送回转窑处理，液体返调浆槽，各级矿浆电解浸出槽都有氯气逸出，一级槽金属锌粉含锌90.5％，2-5级槽金属锌粉含锌分别为96.7％，97.1％，97.5％，98.2％。
由上述实施例1-3的结果可以看出，对于本发明创造能够显著的改善合金锌灰中锌回收的品质，使得锌的品质大幅度的提高，而且能够通过一级电解，二级电解到五级电解，将制备的锌粉的不同等级划分出来，使得制备的锌粉的品质较高，能够被广泛应用于各个领域。

Claims (9)

1.一种合金锌灰矿浆电解浸出生产锌粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将合金锌灰，采用质量浓度为1-5％的碳酸钠热水溶液洗涤脱氯，氯离子脱除率为90-95％；
(2)采用摩尔浓度为3-4mol/L的氢氧化钠溶液或者末级电解浸出残液按照液固质量比为4-5调制成浆液；
(3)加入到矿浆电解槽内，进行连续电解浸出，在阴极上得到金属锌粉，最后一级电解浸出液循环直接返回调浆槽，参与调浆使用，或者直至电解浸出液中含锌质量＜1％后，将其过滤，滤液作为末级电解浸出残液，即可完成。
2.如权利要求1所述的合金锌灰矿浆电解浸出生产锌粉的方法，其特征在于，所述的连续电解浸出，是用氢氧化钠溶液搅拌调浆后，将调浆槽的溢流口通过管道自动遗留入一级矿浆电解槽电解锌，得到一级矿浆液；将一级矿浆液经过搅拌提升，从一级矿浆电解槽溢流口溢流，通过管道溢流进入二级矿浆电解槽电解锌，以此进行4-5级，最后一级电解槽电解锌后，得到电解浸出液，溢流到储存槽，再泵入调浆槽调浆或检测电解浸出液中含锌质量＜1％后，将其压滤，滤液返回调浆槽调浆。
3.如权利要求1或2所述的合金锌灰矿浆电解浸出生产锌粉的方法，其特征在于，所述的调浆，温度为40-50℃。
4.如权利要求1或2所述的合金锌灰矿浆电解浸出生产锌粉的方法，其特征在于，所述的矿浆电解槽为方形或者圆形，以石墨或者钛板为阳极，不锈钢板或者钛板为阴极，每槽放置≥4组阴极板和阳极板，每组为一块阴极板和一块阳极板；阴极采用耐碱性压滤布口袋罩上，槽中心安装有搅拌装置，转速为300-500r/min。
5.如权利要求1所述的合金锌灰矿浆电解浸出生产锌粉的方法，其特征在于，所述的合金锌灰为金属锌熔铸锌灰、压铸锌灰或热镀锌灰。
6.如权利要求1或2所述的合金锌灰矿浆电解浸出生产锌粉的方法，其特征在于，所述的电解锌，电解槽电压为3-4V，电流密度为500-1000A/m2，电解温度40-50℃。
7.如权利要求1或2所述的合金锌灰矿浆电解浸出生产锌粉的方法，其特征在于，所述的电解，在电解完成后，将阴极板取出，取出阴极板上的锌粉，将锌粉采用质量浓度为5％的乙醇溶液洗涤至pH为7-8后，真空烘干包装。
8.如权利要求1所述的合金锌灰矿浆电解浸出生产锌粉的方法，其特征在于，所述的热水溶液，温度为80-90℃。
9.如权利要求2所述的合金锌灰矿浆电解浸出生产锌粉的方法，其特征在于，所述的电解，在一级电解获得的锌粉的纯度以质量百分数计为80-90％，而在二级电解以上，获得的锌粉的纯度以质量百分数计为96-98％。
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