CN112725835A - 利用高氯铜烟灰和铜泥锌物料清洁生产高纯电解锌的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了利用高氯铜烟灰和铜泥锌物料清洁生产高纯电解锌的方法，包括如下步骤；S1、物料配料，将高氯铜烟灰与铜泥锌物料相互搭配；S2、锌一次浸出，将高氯铜烟灰与铜泥锌混和物料加入电解锌产出的电解废液和锌二次浸出后液进行锌的浸出，将浸出液进行过滤分离，制得一次浸出液和一次浸出渣；S3、锌二次浸出和除氯；S4、除铁；S5、锌净化；S6、离子交换脱氯；S7、合格硫酸锌溶液电解获得高纯金属锌过程：将合格硫酸锌溶液注入到电解槽内，通入电流对硫酸锌进行电解，在阴极获得高纯金属锌。本发明不仅可从高氯铜烟灰和铜泥锌物料中提炼锌，实现炼锌原料的综合利用，还实现了除氯固铜补锰作用，减少资源的浪费和环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及有色冶金技术领域，尤其涉及利用高氯铜烟灰和铜泥锌物料清洁生产高纯电解锌的方法。
背景技术
迄今为止，湿法炼锌工艺仍是生产锌的主要方法。而湿法炼锌过程中，硫酸锌溶液中如果氯离子含量超标将导致电解过程中阴阳极板的腐蚀加快，严重时将导致无法进行生产。
在高氯铜烟灰和铜泥锌物料中，铜浸出率约80％左右，常规方法需单独除去溶液中铜离子，增加了处理成本，同时也造成铜的分散，降低了铜的综合回收率。电解时因溶液中无锰离子保护阳极板，电解锌质量很难稳定99.99％，在国家要求加大矿产资源的综合利用、强调循环经济及锌原料特别紧张的情况下，能利用高氯铜烟灰和铜泥锌物料清洁生产高纯电解锌将会产生巨大的经济效益。
有的企业通过火法焙烧脱氯，然后进入电解锌系统，这种方法存在焙烧成本高，氯挥发造成环境污染的缺点；有企业使用碱洗脱氯，然后再配入电解锌系统使用，这种方法一方面需要大量的水，另一方面碱洗后的水排放也污染环境；有企业单独使用离子交换除氯法，也会造成锌量损失大、高酸除氯废水需中和后排放也污染环境。
对高氯铜烟灰和铜泥锌物料常规除氯的方法是火法焙烧、碱洗、离子交换除氯等方法，但未能充分利用，均存在效率低、锌损失量大、污染环境等问题。
基于此，本发明提出利用高氯铜烟灰和铜泥锌物料清洁生产高纯电解锌的方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的利用高氯铜烟灰和铜泥锌物料清洁生产高纯电解锌的方法，该方法离子交换脱氯采用电解废液作解吸液，离子交换脱氯废液返回锌二次浸出和除氯，用金属锰粉还原溶液中二价铜，与氯离子生成氯化亚铜沉淀而达到除氯固铜补锰作用，解决氯的除去、铜的回收、高纯金属锌生产的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
利用高氯铜烟灰和铜泥锌物料清洁生产高纯电解锌的方法，包括如下步骤；
S1、物料配料，将高氯铜烟灰与铜泥锌物料相互搭配；
S2、锌一次浸出，将高氯铜烟灰与铜泥锌混和物料加入电解锌产出的电解废液和锌二次浸出后液进行锌的浸出，将浸出液进行过滤分离，制得一次浸出液和一次浸出渣；
S3、锌二次浸出和除氯，将一次浸出渣与离子交换脱氯废液进行锌的二次浸出和除氯，控制温度在60-80℃，控制浸出反应PH值小于1.5，浸出反应3-4小时后，加入氯量理论量的1-5倍金属锰粉，控制除氯反应PH值1.5-2.0，除氯反应1-2小时后，取样氯离子小于0.4g/L为终点，过滤分离获得锌二次浸出后液和铜渣；
S4、除铁，将一次浸出液送入机械搅拌槽中，控制温度在50-70℃，添加铁量理论量的10-30倍双氧水，反应2-3小时后，加入粉状碳酸钙调PH值4.8-5.4为终点，过滤分离获得除铁液和铁渣；
S5、锌净化，将除铁液送入机械搅拌槽中，控制温度在50-70℃，添加铜镉镍量理论量的2-30倍锌粉，反应1.5-3小时后，过滤分离获得净化液和净化渣；
S6、离子交换脱氯，将净化液送入离子交换柱中，控制流速2-5倍速，树脂交换吸附硫酸锌溶液中氯离子，得含氯0.1-0.4g/L合格硫酸锌液，吸附饱和树脂通入清亮电解废液解吸氯离子，得到离子交换脱氯废液，树脂解吸后进入下一个周期吸附硫酸锌溶液中氯离子；
S7、合格硫酸锌溶液电解获得高纯金属锌过程：将合格硫酸锌溶液注入到电解槽内，通入电流对硫酸锌进行电解，在阴极获得高纯金属锌。
优选地，在所述步骤S1中，所述高氯铜烟灰与铜泥锌搭配比例为铜含量为氯含量的3倍及以上。
优选地，在所述步骤S1中，所述高氯铜烟灰中氯含量在2.0％以上，铜含量在2％以上。
本发明具有以下有益效果：
本发明不仅可从高氯铜烟灰和铜泥锌物料中提炼锌，实现炼锌原料的综合利用，而且实现了除氯固铜补锰作用，减少资源的浪费和环境污染，适宜湿法炼锌生产过程中使用。
附图说明
图1为本发明提出的利用高氯铜烟灰和铜泥锌物料清洁生产高纯电解锌的方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参照图1，利用高氯铜烟灰和铜泥锌物料清洁生产高纯电解锌的方法，包括如下步骤；
S1、物料配料，将高氯铜烟灰与铜泥锌物料相互搭配；
S2、锌一次浸出，将高氯铜烟灰与铜泥锌混和物料加入电解锌产出的电解废液和锌二次浸出后液进行锌的浸出，将浸出液进行过滤分离，制得一次浸出液和一次浸出渣；
S3、锌二次浸出和除氯，将一次浸出渣与离子交换脱氯废液进行锌的二次浸出和除氯，控制温度在60-80℃，控制浸出反应PH值小于1.5，浸出反应3-4小时后，加入氯量理论量的1-5倍金属锰粉，控制除氯反应PH值1.5-2.0，除氯反应1-2小时后，取样氯离子小于0.4g/L为终点，过滤分离获得锌二次浸出后液和铜渣；
需要说明的时，除氯固铜补锰的基本原理反应式为：2Cu2++Mn+4Cl-＝2CuCl2↓+Mn2 +。
S4、除铁，将一次浸出液送入机械搅拌槽中，控制温度在50-70℃，添加铁量理论量的10-30倍双氧水，反应2-3小时后，加入粉状碳酸钙调PH值4.8-5.4为终点，过滤分离获得除铁液和铁渣；
S5、锌净化，将除铁液送入机械搅拌槽中，控制温度在50-70℃，添加铜镉镍量理论量的2-30倍锌粉，反应1.5-3小时后，过滤分离获得净化液和净化渣；
S6、离子交换脱氯，将净化液送入离子交换柱中，控制流速2-5倍速，树脂交换吸附硫酸锌溶液中氯离子，得含氯0.1-0.4g/L合格硫酸锌液，吸附饱和树脂通入清亮电解废液解吸氯离子，得到离子交换脱氯废液，树脂解吸后进入下一个周期吸附硫酸锌溶液中氯离子；
需要说明的是，离子交换脱氯过程吸附反应式为：R-SO4+Cl-＝R-Cl+SO4 2-，(R代表树脂)；
解吸反应式：R-Cl+SO4 2-＝R-SO4+Cl-，(R代表树脂)。
S7、合格硫酸锌溶液电解获得高纯金属锌过程：将合格硫酸锌溶液注入到电解槽内，通入电流对硫酸锌进行电解，在阴极获得高纯金属锌。
在步骤S1中，所述高氯铜烟灰与铜泥锌搭配比例为铜含量为氯含量的3倍及以上。
在步骤S1中，所述高氯铜烟灰中氯含量在2.0％以上，铜含量在2％以上。
下面通过具体的实施例对本发明的制锌方法进行描述：
实施例一
使用含锌45％，含氯1.5％，铜4.6％的混合原料，用电解锌产出的电解废液一次浸出，经除铁、锌净化制得含锌135g/L，含氯2.2g/L的净化后液，经过离子交换吸附脱氯得含锌132g/L，含氯0.35g/L的合格硫酸锌液，经过电解工序生产高纯金属锌含锌99.998％。
吸附饱和树脂用清亮电解废液解吸得到含酸156g/L，含锌43g/L，含氯4.5g/L的离子交换脱氯废液，送入锌二次浸出和除氯。与一次浸出渣，在机械搅拌槽中，控制温度75℃，PH值1.0-1.5，浸出反应3.5小时，取样含氯0.8g/L，按0.8g/L加入金属锰粉，PH值1.7，反应1.5小时，然后用泵打入压滤机压滤，得到铜渣含铜14.3％，含氯4.6％。得到含锌92g/L、氯0.37g/L二次浸出后液，送往锌一次浸出。
实施例二
使用含锌43％，含氯1.7％，铜5.3％的混合原料，用电解锌产出的电解废液一次浸出，经除铁、锌净化制得含锌133g/L，含氯2.5g/L的净化后液，经过离子交换吸附脱氯得含锌130g/L，含氯0.38g/L的合格硫酸锌溶液，经过电解工序生产高纯金属锌含锌99.997％。
吸附饱和树脂用清亮电解废液解吸得到含酸153g/L，含锌41g/L，含氯4.9g/L的离子交换脱氯废液，送入锌二次浸出和除氯。与一次浸出渣，在机械搅拌槽中，控制温度72℃，PH值1.0-1.5，浸出反应3.8小时，取样含氯0.9g/L，按1g/L加入金属锰粉，PH值1.6，反应1.5小时，然后用泵打入压滤机压滤，得到铜渣含铜14.6％，含氯4.8％。得到含锌90g/L、氯0.38g/L二次浸出后液，送往锌一次浸出。
实施例三
使用含锌41％，含氯2.1％，铜6.6％的混合原料，用电解锌产出的电解废液一次浸出，经除铁、锌净化制得含锌131g/L，含氯2.8g/L的净化后液，经过离子交换吸附脱氯得含锌129g/L，含氯0.39g/L的合格硫酸锌溶液，经过电解工序生产高纯金属锌含锌99.998％。
吸附饱和树脂用清亮电解废液解吸得到含酸151g/L，含锌40g/L，含氯5.1g/L的离子交换脱氯废液，送入锌二次浸出和除氯。与一次浸出渣，在机械搅拌槽中，控制温度75℃，PH值1.0-1.5，浸出反应3.2小时，取样含氯1.2g/L，按1.5g/L加入金属锰粉，PH值1.9，反应1.5小时，然后用泵打入压滤机压滤，得到铜渣含铜15.2％，含氯4.9％。得到含锌89g/L、氯0.35g/L二次浸出后液，送往锌一次浸出。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.利用高氯铜烟灰和铜泥锌物料清洁生产高纯电解锌的方法，其特征在于，包括如下步骤；
S1、物料配料，将高氯铜烟灰与铜泥锌物料相互搭配；
S2、锌一次浸出，将高氯铜烟灰与铜泥锌混和物料加入电解锌产出的电解废液和锌二次浸出后液进行锌的浸出，将浸出液进行过滤分离，制得一次浸出液和一次浸出渣；
S3、锌二次浸出和除氯，将一次浸出渣与离子交换脱氯废液进行锌的二次浸出和除氯，控制温度在60-80℃，控制浸出反应PH值小于1.5，浸出反应3-4小时后，加入氯量理论量的1-5倍金属锰粉，控制除氯反应PH值1.5-2.0，除氯反应1-2小时后，取样氯离子小于0.4g/L为终点，过滤分离获得锌二次浸出后液和铜渣；
S4、除铁，将一次浸出液送入机械搅拌槽中，控制温度在50-70℃，添加铁量理论量的10-30倍双氧水，反应2-3小时后，加入粉状碳酸钙调PH值4.8-5.4为终点，过滤分离获得除铁液和铁渣；
S5、锌净化，将除铁液送入机械搅拌槽中，控制温度在50-70℃，添加铜镉镍量理论量的2-30倍锌粉，反应1.5-3小时后，过滤分离获得净化液和净化渣；
S6、离子交换脱氯，将净化液送入离子交换柱中，控制流速2-5倍速，树脂交换吸附硫酸锌溶液中氯离子，得含氯0.1-0.4g/L合格硫酸锌液，吸附饱和树脂通入清亮电解废液解吸氯离子，得到离子交换脱氯废液，树脂解吸后进入下一个周期吸附硫酸锌溶液中氯离子；
S7、合格硫酸锌溶液电解获得高纯金属锌过程：将合格硫酸锌溶液注入到电解槽内，通入电流对硫酸锌进行电解，在阴极获得高纯金属锌。
2.根据权利要求1所述的利用高氯铜烟灰和铜泥锌物料清洁生产高纯电解锌的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述高氯铜烟灰与铜泥锌搭配比例为铜含量为氯含量的3倍及以上。
3.根据权利要求1所述的利用高氯铜烟灰和铜泥锌物料清洁生产高纯电解锌的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述高氯铜烟灰中氯含量在2.0％以上，铜含量在2％以上。
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