CN113667833A - 一种用于锌湿法冶炼的净化除镉方法 - Google Patents

一种用于锌湿法冶炼的净化除镉方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于锌湿法冶炼的净化除镉方法，涉及湿法炼锌技术领域。本发明包括以下步骤：S1：将来自浸出工段中上清输送至第一净化槽内；S2：将合金锌粉通过超微粉碎设备进行粉碎，得到合金锌粉纳米粉体；S3：向第一净化槽内加入合金锌粉纳米粉体，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应1～2h，初步去除铜、镉杂质，以及少量的钴、镍杂质。本发明工艺与现有工艺相结合，不增加作业槽，不改变作业温度的条件下，将原有四槽连续一段净化除镉改为四槽连续两段净化除镉，并通过优化两段锌粉加入比例、投入方式，实现提高锌粉利用率、降低锌粉耗量的目的，解决了现有技术净化工序中锌粉置换除镉过程中锌粉利用率不高的问题。

Description

一种用于锌湿法冶炼的净化除镉方法
技术领域
本发明属于湿法炼锌技术领域，特别是涉及一种用于锌湿法冶炼的净化除镉方法。
背景技术
锌是一种重要的有色金属，具有良好的抗腐蚀性，产量仅次于铝、铜，锌冶炼主要有火法和湿法两种冶炼工艺。湿法炼锌是指将锌焙砂或其他硫化锌物料和硫化锌精矿中的锌溶解在水溶液中，从中提取金属锌或锌化合物的过程，为现代炼锌的主要方法，由锌浸出、从酸锌溶液净化、锌电解沉积三大环节组成，湿法炼锌主要有焙烧、浸出、浸出液净化和电积等工序。
含锌物料浸出后，产出的中性浸出液，含有许多杂质，对锌电积过程有极大的危害，会使电解电流效率降低、增加电能消耗、影响阴极锌质量、腐蚀阴极和造成剥锌困难等。因此，必须通过净化，将危害锌电积的所有杂质除去，产出合格净化液才能送锌电积。
锌在湿法冶炼生产过程中，由于锌矿石半生有镉，经酸浸，镉进入浸出液中，浸出液中镉的存在会降低电解工程中的电流效率和电锌质量，增加能耗，所以，必须对硫酸锌溶液进行净化除镉，目前，国内湿法炼锌企业电积新液中镉浓度要求在0.2～1.0mg·L-1，生产中的除镉工艺多采用向浸出液中添加锌粉、Sb盐、As盐等使之发生置换反应或生成难溶性化合物沉淀除去的方法，由于Zn可以置换出位于它电位以上的金属，如Cu 、Cd等，所以锌粉被用于除镉试剂。
但是，由于各厂溶液含镉、工艺技术、操作技能的区别，锌粉置换除镉过程锌粉理论投入倍数具有较大差异，为降本增效，需对锌粉置换除镉过程进行优化技改为操作简单、除镉效率高的新工艺，方可满足日益增加的市场竞争力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于锌湿法冶炼的净化除镉方法，该工艺与现有工艺相结合，不增加作业槽，不改变作业温度的条件下，将原有四槽连续一段净化除镉改为四槽连续两段净化除镉，并通过优化两段锌粉加入比例、投入方式，实现提高锌粉利用率、降低锌粉耗量的目的，解决了现有技术净化工序中锌粉置换除镉过程中锌粉利用率不高的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种用于锌湿法冶炼的净化除镉方法，包括以下步骤：
S1：将来自浸出工段中上清输送至第一净化槽内；
S2：将合金锌粉通过超微粉碎设备进行粉碎，得到合金锌粉纳米粉体；
S3：向第一净化槽内加入合金锌粉纳米粉体，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应1～2h，初步去除铜、镉杂质，以及少量的钴、镍杂质；
S4：通过第一压滤机对第一净化槽内物料进行压滤，滤渣进入下一工序作进一步处理，滤液进入第二净化槽内；
S5：向第二净化槽内加入净化化学药剂，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.5～1h，去除钴、镍杂质；
S6：通过第二压滤机对第二净化槽内物料进行压滤，滤渣进入下一工序作进一步处理，滤液进入第三净化槽内；
S7：将普通锌粉通过超微粉碎设备进行粉碎，得到普通锌粉纳米粉体；
S8：向第三净化槽内加入普通锌粉纳米粉体，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.5～0.75h，再次去除铜、镉、钴、镍杂质；
S9：通过第三压滤机对第三净化槽内物料进行压滤，滤渣进入下一工序作进一步处理，滤液进入第四净化槽内；
S10：向第四净化槽内加入活性炭吸附剂，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.25～0.5h，吸附有机物；
S11：通过第四压滤机对第四净化槽内物料进行压滤，滤渣进入下一工序作进一步处理，滤液进入电解工序内，通过电解、熔铸工序，完成锌的湿法冶炼过程。
进一步地，所述合金锌粉设置为Pb-Zn-Sb-Mn四元合金锌粉，四元合金锌粉能同时去除多种杂质。
进一步地，所述S2和S7中粉碎后的合金锌粉和普通锌粉的目数均为200～400目，将锌粉制备成纳米粉体，可使得锌粉与溶液能充分接触，进而提高置换效果。
进一步地，所述S3中合金锌粉纳米粉体与浸出液的固液比设置为1:（8～10）。
进一步地，所述S3中合金锌粉纳米粉体的加入步骤为：
S31：将6份合金锌粉纳米粉体加入至第一净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.5～1h；
S32：再将3份合金锌粉纳米粉体加入至第一净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.25～0.5h；
S33：最后将余量1份合金锌粉纳米粉体加入至第一净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.25～0.5h。
进一步地，所述S3和S8中合金锌粉纳米粉体与普通锌粉纳米粉体的投入质量比设置为7:3。
进一步地，所述S8中普通锌粉纳米粉体的加入步骤为：
S81：将6份普通锌粉纳米粉体加入至第三净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.2～0.25h；
S82：再将3份普通锌粉纳米粉体加入至第三净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.15～0.2h；
S83：最后将余量1份普通锌粉纳米粉体加入至第三净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.15～0.2h。
进一步地，所述S9中对滤液进行检测，若含镉量过高，则将滤液返回至第一净化槽内，再次进行净化。
进一步地，所述S2中的合金锌粉和S7中的普通锌粉在粉碎前均进行活性化处理，具体步骤包括：
a、将锌粉依次通过稀盐酸、蒸馏水和乙醇进行清洗；
b、再通过无水乙醚将乙醇清洗后锌粉上附着的有机溶剂去除；
c、最后将锌粉真空干燥，并通氮气保存，得到活化锌粉。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的工艺与现有工艺相结合，不增加作业槽，不改变作业温度的条件下，将原有四槽连续一段净化除镉改为四槽连续两段净化除镉，并通过优化两段锌粉加入比例实现提高锌粉利用率、降低锌粉耗量的目的，通过实验室实验及生产试验，结果对比表明，采用两段净化除镉工艺，可有效降低锌粉耗用量，解决了现有技术净化工序中锌粉置换除镉过程中锌粉利用率不高的问题。
2、本发明通过优化合金锌粉和普通锌粉的投入方式，可有效降低锌粉耗用量，采用分段式加入法，且采用超声波加以辅助，使得锌粉能完全融入溶液中，能将溶液中的杂质彻底的置换出来。
3、本发明通过采用超声搅拌高新技术，采用超声波对湿法炼锌溶液施加超声振动作用，加速动力学扩散速度，使得锌粉与溶液能完全接触，可显著加快锌粉置换反应速度，显著增强湿法炼锌厂处理高杂锌矿的生产能力，提高产品质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明的对比试验中合金锌粉和普通锌粉投入比例不同对除镉的影响示意图；
图3为本发明的对比试验中两次锌粉投入比例按7:3投入时，锌粉投入总量不同对除镉的影响示意图；
图4为本发明的实际工业化生产运行情况示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例一
请参阅图1所示，本发明为一种用于锌湿法冶炼的净化除镉方法，包括以下步骤：
S1：将来自浸出工段中上清输送至第一净化槽内；
S2：将合金锌粉通过超微粉碎设备进行粉碎，得到合金锌粉纳米粉体，合金锌粉设置为Pb-Zn-Sb-Mn四元合金锌粉，且粉碎后的目数为200～400目；
S3：向第一净化槽内加入合金锌粉纳米粉体，合金锌粉纳米粉体与浸出液的固液比设置为1:8，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应1h，初步去除铜、镉杂质，以及少量的钴、镍杂质；
合金锌粉纳米粉体的加入步骤为：
S31：将6份合金锌粉纳米粉体加入至第一净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.5h；
S32：再将3份合金锌粉纳米粉体加入至第一净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.25h；
S33：最后将余量1份合金锌粉纳米粉体加入至第一净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.25h；
S4：通过第一压滤机对第一净化槽内物料进行压滤，滤渣进入下一工序作进一步处理，滤液进入第二净化槽内；
S5：向第二净化槽内加入净化化学药剂，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.5h，去除钴、镍杂质；
S6：通过第二压滤机对第二净化槽内物料进行压滤，滤渣进入下一工序作进一步处理，滤液进入第三净化槽内；
S7：将普通锌粉通过超微粉碎设备进行粉碎，得到普通锌粉纳米粉体，粉碎后的目数为200～400目；
S8：向第三净化槽内加入普通锌粉纳米粉体，合金锌粉纳米粉体与普通锌粉纳米粉体的投入质量比设置为7:3，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.5h，再次去除铜、镉、钴、镍杂质；
普通锌粉纳米粉体的加入步骤为：
S81：将6份普通锌粉纳米粉体加入至第三净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.2h；
S82：再将3份普通锌粉纳米粉体加入至第三净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.15h；
S83：最后将余量1份普通锌粉纳米粉体加入至第三净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.15h；
S9：通过第三压滤机对第三净化槽内物料进行压滤，滤渣进入下一工序作进一步处理，对滤液进行检测，若含镉量过高，则将滤液返回至第一净化槽内，再次进行净化，合格滤液进入第四净化槽内；
S10：向第四净化槽内加入活性炭吸附剂，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.25h，吸附有机物；
S11：通过第四压滤机对第四净化槽内物料进行压滤，滤渣进入下一工序作进一步处理，滤液进入电解工序内，通过电解、熔铸工序，完成锌的湿法冶炼过程。
其中，合金锌粉和普通锌粉在粉碎前均进行活性化处理，具体步骤包括：
a、将锌粉依次通过稀盐酸、蒸馏水和乙醇进行清洗；
b、再通过无水乙醚将乙醇清洗后锌粉上附着的有机溶剂去除；
c、最后将锌粉真空干燥，并通氮气保存，得到活化锌粉。
实施例二
请参阅图1所示，本发明为一种用于锌湿法冶炼的净化除镉方法，包括以下步骤：
S1：将来自浸出工段中上清输送至第一净化槽内；
S2：将合金锌粉通过超微粉碎设备进行粉碎，得到合金锌粉纳米粉体，合金锌粉设置为Pb-Zn-Sb-Mn四元合金锌粉，且粉碎后的目数为200～400目；
S3：向第一净化槽内加入合金锌粉纳米粉体，合金锌粉纳米粉体与浸出液的固液比设置为1:9，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应1.5h，初步去除铜、镉杂质，以及少量的钴、镍杂质；
合金锌粉纳米粉体的加入步骤为：
S31：将6份合金锌粉纳米粉体加入至第一净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.75h；
S32：再将3份合金锌粉纳米粉体加入至第一净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.375h；
S33：最后将余量1份合金锌粉纳米粉体加入至第一净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.375h；
S4：通过第一压滤机对第一净化槽内物料进行压滤，滤渣进入下一工序作进一步处理，滤液进入第二净化槽内；
S5：向第二净化槽内加入净化化学药剂，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.75h，去除钴、镍杂质；
S6：通过第二压滤机对第二净化槽内物料进行压滤，滤渣进入下一工序作进一步处理，滤液进入第三净化槽内；
S7：将普通锌粉通过超微粉碎设备进行粉碎，得到普通锌粉纳米粉体，粉碎后的目数为200～400目；
S8：向第三净化槽内加入普通锌粉纳米粉体，合金锌粉纳米粉体与普通锌粉纳米粉体的投入质量比设置为7:3，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.625h，再次去除铜、镉、钴、镍杂质；
普通锌粉纳米粉体的加入步骤为：
S81：将6份普通锌粉纳米粉体加入至第三净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.225h；
S82：再将3份普通锌粉纳米粉体加入至第三净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.175h；
S83：最后将余量1份普通锌粉纳米粉体加入至第三净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.175h；
S9：通过第三压滤机对第三净化槽内物料进行压滤，滤渣进入下一工序作进一步处理，对滤液进行检测，若含镉量过高，则将滤液返回至第一净化槽内，再次进行净化，合格滤液进入第四净化槽内；
S10：向第四净化槽内加入活性炭吸附剂，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.375h，吸附有机物；
S11：通过第四压滤机对第四净化槽内物料进行压滤，滤渣进入下一工序作进一步处理，滤液进入电解工序内，通过电解、熔铸工序，完成锌的湿法冶炼过程。
其中，合金锌粉和普通锌粉在粉碎前均进行活性化处理，具体步骤包括：
a、将锌粉依次通过稀盐酸、蒸馏水和乙醇进行清洗；
b、再通过无水乙醚将乙醇清洗后锌粉上附着的有机溶剂去除；
c、最后将锌粉真空干燥，并通氮气保存，得到活化锌粉。
实施例三
请参阅图1所示，本发明为一种用于锌湿法冶炼的净化除镉方法，包括以下步骤：
S1：将来自浸出工段中上清输送至第一净化槽内；
S2：将合金锌粉通过超微粉碎设备进行粉碎，得到合金锌粉纳米粉体，合金锌粉设置为Pb-Zn-Sb-Mn四元合金锌粉，且粉碎后的目数为200～400目；
S3：向第一净化槽内加入合金锌粉纳米粉体，合金锌粉纳米粉体与浸出液的固液比设置为1:10，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应2h，初步去除铜、镉杂质，以及少量的钴、镍杂质；
合金锌粉纳米粉体的加入步骤为：
S31：将6份合金锌粉纳米粉体加入至第一净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应1h；
S32：再将3份合金锌粉纳米粉体加入至第一净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.5h；
S33：最后将余量1份合金锌粉纳米粉体加入至第一净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.5h；
S4：通过第一压滤机对第一净化槽内物料进行压滤，滤渣进入下一工序作进一步处理，滤液进入第二净化槽内；
S5：向第二净化槽内加入净化化学药剂，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应1h，去除钴、镍杂质；
S6：通过第二压滤机对第二净化槽内物料进行压滤，滤渣进入下一工序作进一步处理，滤液进入第三净化槽内；
S7：将普通锌粉通过超微粉碎设备进行粉碎，得到普通锌粉纳米粉体，粉碎后的目数为200～400目；
S8：向第三净化槽内加入普通锌粉纳米粉体，合金锌粉纳米粉体与普通锌粉纳米粉体的投入质量比设置为7:3，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.75h，再次去除铜、镉、钴、镍杂质；
普通锌粉纳米粉体的加入步骤为：
S81：将6份普通锌粉纳米粉体加入至第三净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.25h；
S82：再将3份普通锌粉纳米粉体加入至第三净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.2h；
S83：最后将余量1份普通锌粉纳米粉体加入至第三净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.2h；
S9：通过第三压滤机对第三净化槽内物料进行压滤，滤渣进入下一工序作进一步处理，对滤液进行检测，若含镉量过高，则将滤液返回至第一净化槽内，再次进行净化，合格滤液进入第四净化槽内；
S10：向第四净化槽内加入活性炭吸附剂，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.5h，吸附有机物；
S11：通过第四压滤机对第四净化槽内物料进行压滤，滤渣进入下一工序作进一步处理，滤液进入电解工序内，通过电解、熔铸工序，完成锌的湿法冶炼过程。
其中，合金锌粉和普通锌粉在粉碎前均进行活性化处理，具体步骤包括：
a、将锌粉依次通过稀盐酸、蒸馏水和乙醇进行清洗；
b、再通过无水乙醚将乙醇清洗后锌粉上附着的有机溶剂去除；
c、最后将锌粉真空干燥，并通氮气保存，得到活化锌粉。
对比试验：
其中如图2所示，为合金锌粉和普通锌粉投入比例不同对除镉的影响图。
其中如图3所示，为当合金锌粉和普通锌粉投入比例按7:3投入时，锌粉投入总量不同对除镉的影响图。
其中如图4所示，为工业化生产运行情况下的锌粉消耗示意图。
通过图2-4可知，生产上进行一段净化除镉在不增加作业槽的条件下，技改为两段净化除镉后，锌粉单耗明显降低，从技改之前的平均锌粉单耗38.34kg/t·Zn降低为28.81kg/t·Zn，锌粉耗用量降低9.53 kg/t·Zn，，，，因此，可以得出一段净化除镉在不增加作业槽的条件下，技改为两段净化除镉，并通过优化两段锌粉加入比例、投入方式，可实现提高锌粉利用率、降低锌粉耗量的目的。
以上仅为本发明的优选实施例，并不限制本发明，任何对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，对其中部分技术特征进行等同替换，所作的任何修改、等同替换、改进，均属于在本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于锌湿法冶炼的净化除镉方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将来自浸出工段中上清输送至第一净化槽内；
S2：将合金锌粉通过超微粉碎设备进行粉碎，得到合金锌粉纳米粉体；
S3：向第一净化槽内加入合金锌粉纳米粉体，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应1～2h，初步去除铜、镉杂质，以及少量的钴、镍杂质；
S4：通过第一压滤机对第一净化槽内物料进行压滤，滤渣进入下一工序作进一步处理，滤液进入第二净化槽内；
S5：向第二净化槽内加入净化化学药剂，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.5～1h，去除钴、镍杂质；
S6：通过第二压滤机对第二净化槽内物料进行压滤，滤渣进入下一工序作进一步处理，滤液进入第三净化槽内；
S7：将普通锌粉通过超微粉碎设备进行粉碎，得到普通锌粉纳米粉体；
S8：向第三净化槽内加入普通锌粉纳米粉体，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.5～0.75h，再次去除铜、镉、钴、镍杂质；
S9：通过第三压滤机对第三净化槽内物料进行压滤，滤渣进入下一工序作进一步处理，滤液进入第四净化槽内；
S10：向第四净化槽内加入活性炭吸附剂，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.25～0.5h，吸附有机物；
S11：通过第四压滤机对第四净化槽内物料进行压滤，滤渣进入下一工序作进一步处理，滤液进入电解工序内，通过电解、熔铸工序，完成锌的湿法冶炼过程。
2.根据权利要求1所述的一种用于锌湿法冶炼的净化除镉方法，其特征在于，所述合金锌粉设置为Pb-Zn-Sb-Mn四元合金锌粉。
3.根据权利要求1所述的一种用于锌湿法冶炼的净化除镉方法，其特征在于，所述S2和S7中粉碎后的合金锌粉和普通锌粉的目数均为200～400目。
4.根据权利要求1所述的一种用于锌湿法冶炼的净化除镉方法，其特征在于，所述S3中合金锌粉纳米粉体与浸出液的固液比设置为1:（8～10）。
5.根据权利要求1所述的一种用于锌湿法冶炼的净化除镉方法，其特征在于，所述S3中合金锌粉纳米粉体的加入步骤为：
S31：将6份合金锌粉纳米粉体加入至第一净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.5～1h；
S32：再将3份合金锌粉纳米粉体加入至第一净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.25～0.5h；
S33：最后将余量1份合金锌粉纳米粉体加入至第一净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.25～0.5h。
6.根据权利要求1所述的一种用于锌湿法冶炼的净化除镉方法，其特征在于，所述S3和S8中合金锌粉纳米粉体与普通锌粉纳米粉体的投入质量比设置为7:3。
7.根据权利要求1所述的一种用于锌湿法冶炼的净化除镉方法，其特征在于，所述S8中普通锌粉纳米粉体的加入步骤为：
S81：将6份普通锌粉纳米粉体加入至第三净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.2～0.25h；
S82：再将3份普通锌粉纳米粉体加入至第三净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.15～0.2h；
S83：最后将余量1份普通锌粉纳米粉体加入至第三净化槽内，通过超声搅拌设备进行搅拌，反应0.15～0.2h。
8.根据权利要求1所述的一种用于锌湿法冶炼的净化除镉方法，其特征在于，所述S9中对滤液进行检测，若含镉量过高，则将滤液返回至第一净化槽内，再次进行净化。
9.根据权利要求1所述的一种用于锌湿法冶炼的净化除镉方法，其特征在于，所述S2中的合金锌粉和S7中的普通锌粉在粉碎前均进行活性化处理，具体步骤包括：
a、将锌粉依次通过稀盐酸、蒸馏水和乙醇进行清洗；
b、再通过无水乙醚将乙醇清洗后锌粉上附着的有机溶剂去除；
c、最后将锌粉真空干燥，并通氮气保存，得到活化锌粉。
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