CN112941571A - 一种周期反向电流辅助置换提镉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种周期反向电流辅助置换提镉的方法，所述方法包括以下步骤：将阴极和阳极放入含锌、镉的溶液中，其中，阴极和阳极均为厚1‑10mm锌板；在阴极、阳极电流密度均为1～20mA cm‑2下进行置换过程，其中置换过程中，每个锌电极交替进行阴极极化、阳极极化。本发明提出的提镉方法相较传统锌粉置换提镉方法具有对锌原料要求低、锌消耗小、海绵镉品位高、残余镉离子浓度低的优点，具有重要的工业应用价值。
Description
技术领域
本发明属有色金属冶金领域，具体涉及一种周期反向电流辅助置换提镉的方法。
背景技术
硫化锌矿冶炼流程主要有焙烧-浸出-净化-电积四个工序。镉主要以硫化物形式赋存在铅锌硫化矿中。在锌冶炼流程中，镉会进入浸出液。在电积工序之前，工业上主要采用锌粉置换方法除铜、镉。锌粉置换产出的铜镉渣含锌30％～50％，需经酸溶脱铜，获得含锌、镉的溶液。传统工艺一般采用二次置换工艺，从含锌、镉溶液中提取海绵镉。在置换过程中，锌粉容易被置换沉积的镉包裹，导致锌粉利用率低、海绵镉含锌高，无法直接送高温蒸馏提镉。
专利CN103924267A提出一种在微电流作用下制备海绵镉的方法，通过微电流作用使锌板表面锌及置换后附着的镉呈离子态，使海绵镉与锌表面分离，从而消除置换一段时间后海绵镉对锌板的包覆，降低锌的消耗，反应持续进行。专利CN205347594U提出一种基于刮板式脉冲非均匀电场提镉的装置，通过刮板可以实现海绵镉的收集，而非均匀电场可以减少锌、镉离子在阴极上的析出。专利CN108220999A提出一种从冶金含镉烟尘中回收镉的方法及从镉-氨溶液中回收镉的装置，相较于前两专利申请，特点在于引入了超声装置，可以获得纯度更高、晶粒更细密的海绵镉。上述三个专利申请都是基于脉冲电流，使置换沉积的海绵镉及时从锌板(阳极)脱落，防止其包裹锌板，使置换反应持续进行，获得高品位海绵镉。然而，由于辅助电场的加入，锌板为阳极，Cd2+向锌板迁移方向要克服电场做功，不利于Cd2+的传质。上述三个专利申请针对这个问题，巧妙地采用了脉冲电流(电场)，即锌板施加阳极电流一段时间后，需要开路一段时间，然后继续通电。实施例提到占空比在50％-80％，置换提镉时间效率不高。
发明内容
本发明主要在于提供一种周期反向电流辅助置换提镉的方法，旨在解决传统锌粉置换提镉存在锌粉消耗大、海绵镉品位低等问题。
为了实现上述目的，本发明提供的一种周期反向电流辅助置换提镉的方法，包括以下步骤：
将阴极和阳极放入含锌、镉的溶液中，其中，阴极和阳极均为厚1-10mm锌板；在阴极、阳极电流密度均为1～20mA cm-2下进行置换过程，其中置换过程中，每个锌电极交替进行阴极极化、阳极极化。
优选地，所述锌板的面积为0.1～1.5m2。
优选地，在进行周期反向电流时，阴极极化时间为0.5-20s，阳极极化时间为0.5-20s，频率为0.025～1Hz。
优选地，相邻锌电极极距≤2cm。
优选地，所述含锌、镉的溶液中镉的浓度为1～20g L-1。
本发明的技术构思如下：
专利CN103924267 A、专利CN205347594 U、专利CN108220999 A提出的基于脉冲电流辅助置换提镉方法和设备，存在间歇工作、效率不高以及不适于处理低镉浓度溶液。本发明提出一种周期反向电流辅助置换提镉方法，与前述三个专利申请不同，本申请提出的方法中，阴极阳极均为锌板，通过施加周期反向电流，每个锌板交替作为阴极、阳极工作。当锌板处于阳极极化，发生镉的置换及局部锌的溶解，防止镉对锌板的包覆。随着极化进行，该电极附近Cd2+不断消耗，而电场作用下不利于Cd2+向该锌板(阳极周期)传质。阳极极化周期结束，该锌板转为阴极极化，有利于Cd2+向锌板传质，为下一阳极极化周期置换提镉做好准备。由于阴、阳极均为锌板，在整个过程中，总有一个锌板处于阳极极化，进行电流辅助置换提镉，工作效率高。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)由于采用周期反向电流，可以减少Cd2+的浓差极化，更适于处理贫镉溶液；
(2)阴阳极均为锌板，结合周期反向电流，任意时刻均有锌板进行置换提镉，工作效率更高。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明，但不限于此。
实施例1
采用50cm×50cm×2mm的锌板为电极，架设4组锌电极(8片)，相邻锌电极间距1.5cm，阴阳极电流密度均为5mA cm-2，阴极极化时长5s，阳极极化时长5s，频率0.1Hz。处理含镉10g L-1、pH约为1的溶液，处理8h后(期间不断电)，溶液中镉浓度降至0.5g L-1，海绵镉品位≥98％。
实施例2
采用50cm×100cm×4mm的锌板为电极，架设6组锌电极(12片)，相邻锌电极间距1.8cm，阴阳极电流密度均为8mA cm-2，阴极极化时长8s，阳极极化时长10s，频率0.055Hz。处理含镉5g L-1、pH约为1的溶液，处理6h后(期间不断电)，溶液中镉浓度降至0.7g L-1，海绵镉品位≥98％。
实施例3
采用100cm×100cm×8mm的锌板为电极，架设8组锌电极(16片)，相邻锌电极间距1.5cm，阴阳极电流密度均为15mA cm-2，阴极极化时长1s，阳极极化时长1s，频率0.5Hz。处理含镉15g L-1、pH约为1的溶液，处理4h后(期间不断电)，溶液中镉浓度降至1.0g L-1，海绵镉品位≥98％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种周期反向电流辅助置换提镉的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将阴极和阳极放入含锌、镉的溶液中，其中，阴极和阳极均为厚1-10mm锌板；在阴极、阳极电流密度均为1～20mA cm-2下进行置换过程，其中置换过程中，每个锌电极交替进行阴极极化、阳极极化。
2.如权利要求1所述的一种周期反向电流辅助置换提镉的方法，其特征在于，所述锌板的面积为0.1～1.5m2。
3.如权利要求1所述的一种周期反向电流辅助置换提镉的方法，其特征在于，在进行周期反向电流时，阴极极化时间为0.5-20s，阳极极化时间为0.5-20s，频率为0.025～1Hz。
4.如权利要求1所述的一种周期反向电流辅助置换提镉的方法，其特征在于，相邻锌电极极距≤2cm。
5.如权利要求1所述的一种周期反向电流辅助置换提镉的方法，其特征在于，所述含锌、镉的溶液中镉的浓度为1～20g L-1。
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