CN107475530A - 湿法炼锌中的脱氯工艺 - Google Patents

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李昭
刘野平
张登凯
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曾日明
胡凯
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Abstract

本发明涉及湿法炼锌中的脱氯工艺，包括以下步骤：(1)将氧化铋加入到锌精矿焙烧后的浸出液中进行脱氯处理，得到氯氧化铋沉淀和脱氯后的浸出液；(2)将氯氧化铋沉淀加入到碱溶液中进行碱洗处理，得到氧化铋和氯化物溶液；(3)将碱洗处理得到的氧化铋加入到酸溶液中进行酸洗处理，得到铋离子溶液，并将铋离子溶液返回至锌精矿焙烧后的浸出液中进行脱氯处理。本发明的脱氯工艺脱氯效果好，处理方法简单，循环周期短，脱氯剂单耗低，可有效控制系统氯离子浓度。

Description

湿法炼锌中的脱氯工艺
技术领域
本发明涉及金属冶炼领域，特别是涉及湿法炼锌中的脱氯工艺。
背景技术
湿法炼锌主要包括焙烧、浸出、净化和电积工序，锌精矿焙烧后用电解废液进行中性浸出，使大部分氧化锌溶解，得到的矿浆分离出上清液和底流矿浆，上清液净化后电积产出金属锌，熔铸沉锭。净化后的锌溶液中的氯离子会影响锌电积，氯离子的存在容易腐蚀极板，加快极板消耗，造成剥锌困难，且降低电积后的锌质量。且系统中氯元素的含量达到一定值时,会对系统设备产生严重腐蚀,使生产成本大大增加。
目前，湿法炼锌系统常用的脱氯方法有：化学沉淀法、电化学法、氧化法、离子交换法，其中化学沉淀法应用最为普遍，化学沉淀法主要包括硫酸银沉淀法、氯化亚铜沉淀法。其中，离子交换法利用交换树脂的可交换离子与电解液中的离子进行交换，使溶液中的氯离子吸附在交换树脂上，而树脂上的硫酸根进入溶液；该方法的缺点是脱氯效果较差。硫酸银沉淀法的反应方程式为Ag2SO4+2Cl-＝AgCl↓+SO4 2-；该方法的缺点是银的再生能力低，成本较高，在生产中很难实践操作。氯化亚铜沉淀法的反应方程式为Cu+Cu2++2Cl-＝Cu2Cl2↓，通常加入铜渣，利用铜的歧化反应生成难溶的氯化亚铜沉淀从而除去Cl-；该方法的缺点是当原液中的氯较高时，存在铜渣产量大、处理工艺复杂、时间较长、成本较高等问题，不适宜大流量生产。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种湿法炼锌中的脱氯工艺，脱氯效果好，处理方法简单，循环周期短，脱氯剂单耗低，可有效控制系统氯离子浓度。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：湿法炼锌中的脱氯工艺，包括以下步骤：
(1)将氧化铋加入到锌精矿焙烧后的浸出液中进行脱氯处理，得到氯氧化铋沉淀和脱氯后的浸出液；
(2)将氯氧化铋沉淀加入到碱溶液中进行碱洗处理，得到氧化铋和氯化物溶液；
(3)将碱洗处理得到的氧化铋加入到酸溶液中进行酸洗处理，得到铋离子溶液，并将铋离子溶液返回至锌精矿焙烧后的浸出液中进行脱氯处理。
相对于现有技术，本发明采用氧化铋(Bi2O3)作为脱氯剂，通过Bi2O3与浸出液中的氯反应，获得氯氧化铋(BiOCl)沉淀而实现脱氯，脱氯效果好；且BiOCl经碱溶液转换又获得Bi2O3，可循环使用，降低脱氯剂单耗；Bi2O3经酸化获得铋离子溶液，铋离子溶液的活性更高，返回至浸出液中与氯反应，可实现更好的脱氯效果；此外，本发明的处理方法简单，循环周期短，可有效控制系统氯离子浓度。
进一步，在脱氯处理中加入碱式碳酸锌调节pH值为3.5～4.5。脱氯处理中发生的主要反应有：(1)Bi2O3+6H+＝2Bi3++3H2O；(2)Bi3++3Cl-＝BiCl3↓；(3)BiCl3+H2O＝BiOCl↓+2HCl。酸度过高会影响反应(3)的进行，导致Bi3+无法充分水解沉淀；酸度过低会影响反应(1)的进行，导致Bi2O3酸化不充分，降低脱氯效果。因此，加入碱式碳酸锌调节反应过程中的pH值为3.5～4.5，可同时促进Bi2O3充分酸化和Bi3+充分水解沉淀，减少Bi3+进入脱氯后的浸出液而流失，从而提高Bi2O3的利用率和脱氯率。
进一步，脱氯处理的温度控制为60～75℃，脱氯处理的时间控制为40～60min。在此条件下，有助于加快脱氯处理中的反应的进行，从而提高反应速率，减短循环周期。
进一步，在碱洗处理中加入片碱调节pH为12～14。碱洗处理中发生的主要反应有：(4)BiOCl+NaOH+H2O＝Bi(OH)3↓+NaCl；(5)2BiOCl+2NaOH＝Bi2O3↓+2NaCl。碱度不同，反应的生成物不同，当碱度较低时，主要发生反应(4)，其生成物主要为氢氧化铋(白色)；当碱度较高时(pH为12以上)，较为充分的发生反应(2)，其生成物才主要是用于再生循环的氧化铋(黄色)。因此，加入片碱调节反应过程中的pH值为12～14，可充分实现从BiOCl到Bi2O3的再生，Bi2O3循环使用，从而减少脱氯剂用量，降低成本。
进一步，碱洗处理的温度控制为90～110℃，碱洗处理的时间控制为以温度达到90℃开始计时1h。在碱洗处理的反应中，90℃以上的高温有助于促进Bi(OH)3的分解获得Bi2O3，而温度过高会加大控制难度；同时，若反应时间太短，BiOCl与碱液的反应不充分，降低Bi2O3的回收率，若反应时间太长，容易生成杂质。因此控制温度为90～110℃、时间为以温度达到90℃开始计时1h，可以促进碱洗处理中的反应进行，使BiOCl充分转换为Bi2O3，提高Bi2O3的回收率。
进一步，酸洗处理的酸度控制为30～70g/L，酸洗处理的时间控制为30～60min。在此条件下使氧化铋转化成活性更高的一水硫酸铋，脱氯效率更高，从而进入脱氯后的浸出液的的铋也较低。
进一步，所述锌精矿焙烧后的浸出液在进行脱氯处理前先过滤。锌精矿焙烧后的浸出液不可避免的存在少量铁渣，铁渣混入脱氯处理，使得脱氯产物渣量增大、氢氧化铁包裹脱氯产物，造成脱氯效果下降，因此将浸出液先进行过滤，如采取压滤机过滤后再进入脱氯处理。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1为实施例的脱氯工艺流程示意图。
具体实施方式
请参阅图1，其为实施例的脱氯工艺流程示意图，包括以下步骤：
脱氯处理：将湿法炼锌中锌精矿焙烧后的浸出液(浸出液的氯浓度为500～800mg/L，浸出液的量为360m3)送入脱氯槽，加入氧化铋63kg，发生以下反应：Bi2O3+6H+＝2Bi3++3H2O；Bi3++3Cl-＝BiCl3↓；BiCl3+H2O＝BiOCl↓+2HCl。控制反应温度为60～75℃，反应时间为40～60min，反应结束时加入碱式碳酸锌，调节pH值至3.5～4.5后，继续反应15～20min，反应结束后的混合物经泵送至脱氯压滤机压滤，获得BiOCl沉淀和脱氯后的浸出液(氯浓度约为200mg/L)；脱氯后的浸出液自流到结晶母液槽，BiOCl沉淀掉入碱洗槽进行碱洗处理。
碱洗处理：BiOCl沉淀进入碱洗槽，发生以下反应：BiOCl+NaOH+H2O＝Bi(OH)3↓+NaCl；2BiOCl+2NaOH＝Bi2O3↓+2NaCl。加入片碱，调节pH为12～14，控制反应温度大于90℃，反应时间为1h(以温度达到90℃开始计时)，将反应结束后的混合物送至碱洗压滤机压滤，获得Bi2O3和氯化物溶液；氯化物溶液自流到碱洗后液储槽，再送污水处理站，Bi2O3卸入酸洗槽进行酸洗处理。
酸洗处理：卸氧化铋前，往酸洗槽加入3m3酸度为180～190g/L的电解废液，卸完氧化铋后，再补加电解废液，调整至酸度为30～70g/L(按H2SO4计)，发生以下反应：Bi2O3+3H2SO4＝Bi2(SO4)3·H2O，控制反应时间为30～60min，获得一水硫酸铋，一水硫酸铋返回脱氯槽循环利用。
本实施例的有益效果如下：
(1)脱氯效果好：脱氯前的浸出液的氯浓度为500～800mg/L，脱氯后的浸出液的氯浓度降低至200mg/L，从而大大减少氯离子对设备产生的腐蚀。
(2)脱氯剂单耗低：经脱氯处理的浸出液的量为360m3，期间消耗脱氯剂63kg，根据脱氯前后的浸出液的氯浓度差，得到脱氯量为180kg，从而得到脱氯剂的单耗仅为0.35kg/kgCl，降低成本。
(3)脱氯过程中锌的损耗低，从而提高湿法炼锌的锌产量。
(4)操作简单，脱氯循环时间短(约6h)，从而提高脱氯效率。
相对于现有技术，本发明采用Bi2O3作为脱氯剂，通过Bi2O3与浸出液中的氯反应，获得BiOCl沉淀而实现脱氯，脱氯效果好；且BiOCl经碱溶液转换又获得Bi2O3，可循环使用，降低脱氯剂单耗；Bi2O3经酸化获得铋离子溶液，铋离子溶液的活性更高，返回至浸出液中与氯反应，可实现更好的脱氯效果；此外，本发明的处理方法简单，循环周期短，可有效控制系统氯离子浓度。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.湿法炼锌中的脱氯工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将氧化铋加入到锌精矿焙烧后的浸出液中进行脱氯处理，得到氯氧化铋沉淀和脱氯后的浸出液；
(2)将氯氧化铋沉淀加入到碱溶液中进行碱洗处理，得到氧化铋和氯化物溶液；
(3)将碱洗处理得到的氧化铋加入到酸溶液中进行酸洗处理，得到铋离子溶液，并将铋离子溶液返回至锌精矿焙烧后的浸出液中进行脱氯处理。
2.根据权利要求1所述的湿法炼锌中的脱氯工艺，其特征在于：在脱氯处理中加入碱式碳酸锌调节pH值为3.5～4.5。
3.根据权利要求2所述的湿法炼锌中的脱氯工艺，其特征在于：脱氯处理的温度控制为60～75℃，脱氯处理的时间控制为40～60min。
4.根据权利要求1～3中的任一权利要求所述的湿法炼锌中的脱氯工艺，其特征在于：在碱洗处理中加入片碱调节pH为12～14。
5.根据权利要求4所述的湿法炼锌中的脱氯工艺，其特征在于：碱洗处理的温度控制为90～110℃，碱洗处理的时间控制为以温度达到90℃开始计时1h。
6.根据权利要求4所述的湿法炼锌中的脱氯工艺，其特征在于：酸洗处理的酸度控制为30～70g/L，酸洗处理的时间控制为30～60min。
7.根据权利要求4所述的湿法炼锌中的脱氯工艺，其特征在于：所述锌精矿焙烧后的浸出液在进行脱氯处理前先过滤。
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