CN114107695A - 一种用于湿法炼锌溶液中重金属杂质同步深度脱除的方法及装备 - Google Patents

一种用于湿法炼锌溶液中重金属杂质同步深度脱除的方法及装备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于湿法炼锌溶液中重金属杂质同步深度脱除的方法及装备。该方法以两级逆流夹套管为连续净化反应器，以锌粉为净化剂进行硫酸锌溶液中重金属杂质的脱除。首先利用第一级夹套将含重金属杂质的硫酸锌溶液加热至亚临界状态，抑制锌粉的钝化，并强化锌对杂质的置换反应，从而提升铜、镉、钴、镍的脱除和富集效果；然后，利用二级夹套对净化后液降温卸压，并预热含重金属的硫酸锌溶液，实现能量回收。利用本方法，在充分利用能源、降低排放的前提下，既可以实现杂质的深度脱除，还可完成重金属高效富集。本方法具有工艺简单、技术成熟、净化效果好、有价金属富集比高、技术经济指标好的优势，因而具有良好的工业应用前景。

Description

一种用于湿法炼锌溶液中重金属杂质同步深度脱除的方法及 装备
技术领域
本发明涉及一种用于湿法炼锌溶液中重金属杂质同步深度脱除的方法及装备，属于有色金属冶金技术领域。
背景技术
净化除杂是湿法炼锌过程的核心工序，其目的是脱除硫酸锌溶液中的铜、镉、钴、镍等杂质，使之符合锌电解技术要求。随着炼锌原料的复杂化，锌浸出液中杂质种类和含量波动加大，这给净化工序带来了极大的挑战。另一方面，大极板长周期电解技术和自动剥锌技术已成为锌电解工艺的发展趋势，其对硫酸锌溶液的净化要求更为严格。因此，开发新型高效净化技术一直是湿法炼锌领域的热点课题之一。
针对湿法炼锌溶液的净化，技术人员们开展了大量工作，取得了一些可喜的成果，特别是钴的脱除技术。目前典型的钴净化技术，按照药剂性质大致分为两类：一类是有机物沉淀除杂工艺，如黄药除钴法、β-萘酚除钴法，这些工艺除钴效果较好，但其仅针对钴有效，对铜、镉等杂质效果不佳，同时有机物使用过程中引入有机杂质，对后续的电解带来严重的负面影响。此外，有机钴渣的处置难度较大，钴、锌回收难度较大。因而，目前有机物净化工艺并未被广泛接受。
第二类为锌粉净化工艺，该工艺以锌粉为净化药剂，在添加砷盐或锑盐的条件，利用置换原理脱除溶液中的铜、镉、钴、镍等杂质。该方法效果较好，是目前主流的净化除杂工艺，特别是以锑盐为添加剂的净化工艺，应用十分普遍。为了提高锌粉净化效果，通常分为二段或三段进行，如典型的锑盐净化工艺分为三段，即一段除铜镉，二段高温除镍钴，三段低温扫镉。然而，尽管采用多段净化工艺，看似将铜镉、钴镍相对分离，分别得到铜镉渣、镍钴渣，对后续的资源化利用较为有利，但在实际的净化作业中，钴、镍不可避免的进入铜镉渣中，同时在高温除钴镍过程中，为提升净化效果，通常需加入一定量的铜盐，这使得镍钴渣中也含有一定的铜。也就是说，多段净化仅对杂质的脱除有一定的好处，对杂质的分离意义不大。这也是为何当前冶炼厂对铜镉渣、镍钴渣合并处理，未分开处置的原因所在。因此，锌粉净化工艺可以较好的脱除硫酸锌溶液中的铜、镉、钴、镍杂质，但存在流程长、效率低、净化质量不稳定、有价组份富集效果差，且在净化渣中走向过于分散的缺点。此外，尽管现有净化工序大多都采用连续反应槽，但由于采用开放式反应器，而所用锌粉粒度较细、净化温度较高，导致操作现场粉尘、蒸汽无组织排放较为普遍，严重影响了作业人员的身心健康，对安全生产带来了严重的危害。
综述所述，从锌电解发展趋势来看，现有净化技术将难以满足未来的生产要求。从资源化的角度来看，现有的净化技术对对铜、镉、钴、镍等有价金属的富集效果较差，难以实现综合利用；从安全生产和工艺自动化的角度来看，现有净化技术不符合绿色冶炼、智能冶炼的发展趋势。因此，亟需开发高效率、绿色化的新型净化技术和装备。
发明内容
针对现有净化工艺的不足，本发明的目的在于提供一种用于湿法炼锌溶液中重金属杂质同步深度脱除的方法及装备。本发明为以两级逆流夹套管为连续净化反应器，以锌粉为净化剂进行湿法炼锌溶液中重金属杂质的脱除，经液固分离，分别获得铜、镉、钴、镍浓度低于0.1mg/L的合格硫酸锌溶液和富含铜、镉、钴、镍的净化渣。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明一种用于湿法炼锌溶液中重金属杂质同步深度脱除的方法，包括如下步骤：将湿法炼锌溶液加入预热釜中预热，然后泵入二级逆流夹套管式反应器的进料口，同时将锌粉加入二级逆流夹套管式反应器的进料口形成混合料，混合料流经二级逆流夹套管式反应器的第一级夹套管式反应器中于非氧化性气氛下进行水热反应，控制水热反应的温度为100-160℃，水热反应的压力为0.3-0.9MPa，获得反应后液再流经第二级夹套管式反应器中降温降压，并于二级逆流夹套管式反应器的出料口流出，固液分离，获得净化后液和净化渣；所述第二级夹套管式反应器的冷源为湿法炼锌溶液，所述冷源对第二级夹套管式反应器降温后加入预热釜中。
本发明的方法通过锌粉一步净化处理即能够将湿法炼锌溶液中重金属杂质脱除至金属杂质的浓度均为0.1mg/L以下，可满足锌电解技术指标。本发明主要是通过将水热反应的温度控制为100-160℃，压力控制为0.3-0.9MPa，且在密闭的管式反应器中进行，发明人意外的发现在该条件下，反应体系处理于亚临界态，在亚临界反应体系中，不仅能抑制碱式硫酸锌的生成，避免其对锌粉的包裹，还能破坏锌粉表面的氧化膜，使得锌粉活性显著提升，从而有效改善锌粉对铜、镉、钴、镍的置换效果。另一方面，在密闭体系中，受反应体系蒸汽压的限制，锌粉置换除杂过程中的析氢反应得到抑制。为此，发明人将高压气体导入反应系统，强制加压使得析氢反应被显著抑制，这不仅使得锌粉的利用率，锌粉消耗降低，还使得铜、镉、钴、镍等杂质在净化渣中的富集得到显著提高，这对后续净化渣的综合利用十分有利。
本发明的净化工艺采用二级连续作业方式进行，首先利用第一级夹套管式反应器将含重金属杂质的湿法炼锌溶液加热至亚临界态，在此条件下进行锌粉置换除杂反应；然后，利用第二级夹套管式反应器对反应后液降温卸压，并预热含重金属的湿法炼锌溶液，实现能量回收。利用本方法，在充分利用能源、降低排放的前提下，既可以实现杂质的深度脱除，还可完成重金属高效富集。
优选的方案，所述预热的温度为75-90℃。
发明人发现，将预热的温度控制在上述温度范围内，可以使整个体系的能耗最低，反应效果最优。
优选的方案，将湿法炼锌溶液加入预热釜中预热，预热后的湿法炼锌溶液先流经导流槽，在导流槽中按设计比例加入锌粉，与预热后的湿法炼锌溶液混合形成混合料，再由高压泵泵入二级逆流夹套管式反应器的进料口。
发明人发现，通过先在导流槽中将锌粉与湿法炼锌溶液混合，可以使锌粉与湿法炼锌溶液混合的更加均匀，提升反应效果。
优选的方案，所述锌粉为电炉锌粉或喷吹锌粉，锌粉的粒度为25μm～80μm。
在本发明的反应体系中，将锌粉的粒径控制在25μm～80μm的范围内，反应效果最优，而若锌粉粒径过大，则会引起锌粉沉降，导致净化效率降低，发明人发现，若粒度过小，同样会减低效率。
优选的方案，所述锌粉的加入量为湿法炼锌溶液中金属杂质总质量的2-5倍，优选为2.2-4.5倍
通过本发明的密闭体系中的反应，可使锌粉析氢反应得到抑制，提升锌粉利用率，发明人发现，采用相对更少的锌粉反而能获得更好的处理效率。
优选的方案，所述非氧化性气氛选自N2、Ar、H2中的一种，优选为H2。
在本发明中，湿法炼锌溶液可以为中性浸出液、一段净化液、二段净化液以及贫镉液等含锌溶液。
优选的方案，水热反应的温度为105-150℃，水热反应的压力为0.5-0.8Mpa。
在本发明中，所述水热反应的压力除溶液蒸气压力外，还包括外加压力，外加压力通过向系统内导入高压氮气、氩气等惰性气体，或氢气等还原性气体来实现。
在实际操作过程中，采用采用高温蒸汽或导热油作为第一级夹套管式反应器的热源。
优选的方案，所述水热反应的时间为30-90min，优选为50-70min。在本发明中，水热反应的时间即是混合料在第一级夹套管式反应器中的停留时间，具体是指新泵入的混合料由第一级夹套管式反应器的进口流动至第一级夹套管式反应器的出口的时间。
优选的方案，所述反应后液在第二级夹套管式反应器中的停留时间为40-120min。
在本发明中，通过控制反应后液在第二级夹套中的停留时间使得反应后液的温度冷却到90℃，卸压后，即可直接经固液分离获得净化后液和净化渣。
通过上述的技术方案，可以将铜、镉、镍、钴杂质离子的浓度均降至0.1mg/L以下。利用本发明的方法，不仅可实现杂质的深度净化，确保锌电解的高效运转，还可完成铜、镉、镍、钴的富集，为后续的回收奠定基础，同时除了重金属杂质外，对钙、镁、硅及有机物都有很好的脱除效果。
本发明还提供一种用于湿法炼锌溶液中重金属杂质同步深度脱除的装备，包括预热釜、导流槽、高压泵，二级逆流夹套管式反应器；
所述二级逆流夹套管式反应器包含串联的第一级夹套管式反应器，第二级夹套管式反应器，第一级夹套管式反应器的外表面设置一层夹套，夹套内为热源输送通道，第二级夹套管式反应器的外表面设置一层夹套，夹套内为冷源输送通道，所述冷源输送通道的出口通过管路与预热釜的入口相连；所述预热釜的出口通过管线与导流槽的入口相连，导流槽的出口通过管线经高压泵与二级逆流夹套管式反应器的进料口相连。
优选的方案，所述装备还包含液固分离器，所述液固分离器入口与二级逆流夹套管式反应器的出料口相连。
本发明技术原理：
锌粉净化工艺的最大问题是锌粉在硫酸锌溶液中易于钝化，导致锌粉利用率降低，耗量增加。为此，现有技术中的技术人员通过添加锑盐、砷盐以及铜盐来活化锌粉，提高反应活性。尽管添加剂的引入可以改善净化效果，但也导致金属锌粉析氢反应加剧，同时使得渣成分复杂化，不利于后续有价金属的回收处理。因此，要提升锌粉净化效果，首先应解决锌粉的钝化问题。发明人经过大量实验发现，在亚临界反应体系中，不仅能抑制碱式硫酸锌的生成，避免其对锌粉的包裹，还能破坏锌粉表面的氧化膜，使得锌粉活性显著提升，从而有效改善锌粉对铜、镉、钴、镍的置换效果。另一方面，发明人发现，在密闭体系中，受反应体系蒸汽压的限制，锌粉置换除杂过程中的析氢反应得到抑制。为此，发明人将高压气体导入反应系统，强制加压使得析氢反应被显著抑制，这不仅使得锌粉的利用率，锌粉消耗降低，还使得铜、镉、钴、镍等杂质在净化渣中的富集得到显著提高，这对后续净化渣的综合利用十分有利。此外，与现有开放体系不同，本发明采用密闭的二级夹套反应管为净化装备，生产过程不存在粉尘、蒸汽的无组织排放，生产环境好，加之采用二级逆流作业，能量利用率高，自动化程度高，能完全契合当前绿色冶炼、智能冶炼的发展趋势。因此，基于上述技术思路，发明人提出了一种用于湿法炼锌溶液中重金属杂质同步深度脱除的方法及装备。
与现有的锌粉净化工艺所比较，本发明具有以下优势：
(1)工艺成熟，流程短，效率高，技术经济指标佳；
(2)溶液适应性好，杂质净化效果好，锌粉利用率高，铜、镉、钴、镍等杂质的富集效果好。
(3)本发明所提及的净化方法和装备易于实现自动化和智能化，能大大降低劳动强度，提升劳动效率。
(4)本发明能有效解决现有净化工艺粉尘、蒸汽无组织排放严重，生产环境恶劣，安全风险大的问题，同时通过两级逆流作业，可以显著提升能量利用率，从而是本发明达到节能减排的效果。
附图说明
图1为本发明的工艺流程配置示意图。
图2为本发明实施例1和对比例1净化渣EDS分析结果。由图2可以看出，实施例1与对比例1所得净化渣的成分含量具有明显的差异，实施例1产物颗粒成分呈高镉、高钴、低锌的特点，而对比例1产物颗粒呈低镉、低钴、高锌的特点。这一结果表明实施例1中锌对镉、钴等杂质的置换除杂效果更好，锌利用率较高，同时镉、钴在净化渣中的富集效果较好。
具体实施方式
以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明权利要求保护的范围。
实施例1
以湿法炼锌中上清中铜、镉、钴、镍的同步净化为例。先在预热釜中将中上清溶液(Zn142 g/L、Cu 334mg/L、Cd 516mg/L、Co 28mg/L、Ni 8mg/L、pH 4.8)预热至80-85℃。待温度达到后，将预热后的中上清用导流槽引入高压泵，并按照溶液流量定量将平均粒度为45μm的锌粉加入导流槽，然后用高压泵泵入管式反应器。设定溶液流量为4.3m3/h,锌粉加入量为7.0kg/h(加料系数2.2)。采用导热油对第一级夹套内的料浆继续加热，控制第一级夹套内温度为125℃，夹套内采用氮气加压，使得夹套内总压控制在0.6MPa，料浆在第一级夹套内的停留时间为50min。料浆经第一级夹套完成净化除杂后，以未预热的中上清为冷却液，通过第二级夹套进行降温降压。待温度降至90℃以下，卸压并进行液固分离。冷却液对第二级套管降温完成后，加入预热釜中，滤液和滤渣分别为净化后液和净化渣。取样采用分光光度法检测，检测结果如下：净化后液中锌浓度为145g/L，杂质铜、镉、钴、镍浓度均小于0.1mg/L(低于检测限)，符合锌电解技术指标。净化渣中铜、镉、钴、镍含量分别为16.41％、25.36％、1.25％、0.34％，杂质富集效果较好，有利于下一步的综合回收。
对比例1
以湿法炼锌中上清中铜、镉、钴、镍的同步净化为例。先在预热釜中将中上清溶液(Zn 142g/L、Cu 334mg/L、Cd 516mg/L、Co 28mg/L、Ni 8mg/L、pH 4.8)预热至80-85℃。待温度达到后，将预热后的中上清用导流槽引入高压泵，并按照溶液流量定量将平均粒度为45μm的锌粉加入导流槽，然后用高压泵泵入管式反应器。设定溶液流量为4.3m3/h,锌粉加入量为7.0kg/h(加料系数2.2)。采用导热油对第一级夹套内的料浆继续加热，控制第一级夹套内温度为80-85℃，夹套内采用氮气加压，使得夹套内总压控制在0.6MPa，料浆在第一级夹套内的停留时间为50min。料浆经第一级夹套完成净化除杂后，以未预热的中上清为冷却液，通过第二级夹套进行降压。待卸压完成后进行液固分离，滤液和滤渣分别为净化后液和净化渣。取样分析，净化后液中锌浓度为144g/L，铜浓度小于0.1mg/L，镉、钴、镍浓度分别为4.6mg/L、5.2mg/L、2.6mg/L，净化质量不符合锌电解技术指标，需进行二次净化。净化渣中铜、镉、钴、镍含量分别为8.86％、13.24％、0.67％、0.14％，杂质富集效果较好，有利于下一步的综合回收。
对比例1与实施例1的区别在于：实施例1的净化温度为125℃，而对比例1则在80-85℃下进行净化除杂。当净化温度超过125℃时，反应体系处于亚临界状态，锌粉不易钝化，置换效率提高，因而杂质脱除和富集效果较好。
实施例2
以湿法炼锌一段净化液中铜、镉、钴、镍的同步净化为例。先在预热釜中将一段净化液(Zn 147g/L、Cu 18mg/L、Cd 325mg/L、Co 16mg/L、Ni 6mg/L、pH 5.2)预热至80-85℃。待温度达到后，将预热后的一段净化液用导流槽引入高压泵，并按照溶液流量定量将平均粒度为58μm的锌粉加入导流槽，然后用高压泵泵入管式反应器。设定溶液流量为3.3m3/h,锌粉加入量为5.0kg/h(加料系数3.8)。采用导热油对第一级夹套内的料浆继续加热，控制第一级夹套内温度为130℃，夹套内采用氢气加压，使得夹套内总压控制在0.7MPa，料浆在第一级夹套内的停留时间为65min。料浆经第一级夹套完成净化除杂后，以未预热的一段净化液为冷却液，通过第二级夹套进行降温降压。待温度降至90℃以下，卸压并进行液固分离。滤液和滤渣分别为净化后液和净化渣。取样采用分光光度法检测，检测结果如下：净化后液中锌浓度为150g/L，杂质铜、镉、钴、镍浓度均小于0.1mg/L，符合锌电解技术指标。净化渣中铜、镉、钴、镍含量分别为0.85％、17.12％、0.81％、0.28％，杂质富集效果较好，有利于下一步的综合回收。
对比例2
以湿法炼锌一段净化液中铜、镉、钴、镍的同步净化为例。先在预热釜中将一段净化液(Zn 147g/L、Cu 18mg/L、Cd 325mg/L、Co 16mg/L、Ni 6mg/L、pH 5.2)预热至80-85℃。待温度达到后，将预热后的一段净化液用导流槽引入高压泵，并按照溶液流量定量将平均粒度为58μm的锌粉加入导流槽，然后用高压泵泵入管式反应器。设定溶液流量为3.3m3/h,锌粉加入量为5.0kg/h(加料系数3.8)。采用导热油对第一级夹套内的料浆继续加热，控制第一级夹套内温度为130℃，保持温度使料浆在第一级夹套内的停留时间为65min。料浆经第一级夹套完成净化除杂后，以未预热的一段净化液为冷却液，通过第二级夹套进行降温降压。待温度降至90℃以下，卸压并进行液固分离。滤液和滤渣分别为净化后液和净化渣。取样分析，净化后液中锌浓度为149g/L，杂质铜、镉、钴、镍分别为1.2mg/L、8.7mg/L、6.8mg/L、2.1mg/L，杂质浓度均不符合锌电解技术指标，需进行二次净化。净化渣中铜、镉、钴、镍含量分别为0.52％、11.28％、0.33％、0.09％，杂质富集效果一般。
对比例2与实施例2的区别在于：实施例2采用氢气对净化系统进行加压，而对比例2则没有进行加压操作。当在反应体系中进行强制加压时，可以有效抑制析氢反应，降低锌粉消耗，提高锌粉利用率，因而杂质脱除和富集效果较好。
实施例3
以湿法炼锌一段净化液中铜、镉、钴、镍的同步净化为例。先在预热釜中将一段净化液(Zn 147g/L、Cu 18mg/L、Cd 325mg/L、Co 16mg/L、Ni 6mg/L、pH 5.2)预热至85-90℃。待温度达到后，将预热后的一段净化液用导流槽引入高压泵，并按照溶液流量定量将平均粒度为75μm的锌粉加入导流槽，然后用高压泵泵入管式反应器。设定溶液流量为2.9m3/h,锌粉加入量为6.0kg/h(加料系数4.5)。采用导热油对第一级夹套内的料浆继续加热，控制第一级夹套内温度为115℃，夹套内采用氩气加压，使得夹套内总压控制在0.6MPa，料浆在第一级夹套内的停留时间为75min。料浆经第一级夹套完成净化除杂后，以未预热的一段净化液为冷却液，通过第二级夹套进行降温降压。待温度降至90℃以下，卸压并进行液固分离。滤液和滤渣分别为净化后液和净化渣。取样采用分光光度法检测，检测结果如下：净化后液中锌浓度为151g/L,铜、镉、钴、镍浓度均小于0.1mg/L，符合锌电解技术指标。净化渣中铜、镉、钴、镍含量分别为0.61％、12.56％、0.58％、0.21％，杂质富集效果较好，有利于下一步的综合回收。
实施例4
以湿法炼锌贫镉液中铜、镉、钴、镍的同步净化为例。先在预热釜中将贫镉液(Zn128g/L、Cu 5mg/L、Cd 622mg/L、Co 238mg/L、Ni 25mg/L、pH 4.5)预热至85-90℃。待温度达到后，将预热后的贫镉液用导流槽引入高压泵，并按照溶液流量定量将平均粒度为75μm的锌粉加入导流槽，然后用高压泵泵入管式反应器。设定溶液流量为3.6m3/h,锌粉加入量为11.2kg/h(加料系数3.5)。采用导热油对第一级夹套内的料浆继续加热，控制第一级夹套内温度为120℃，夹套内采用氩气加压，使得夹套内总压控制在0.5MPa，料浆在第一级夹套内的停留时间为60min。料浆经第一级夹套完成净化除杂后，以未预热的贫镉液为冷却液，通过第二级夹套进行降温降压。待温度降至90℃以下，卸压并进行液固分离。滤液和滤渣分别为净化后液和净化渣。取样采用分光光度法检测，检测结果如下：净化后液中锌浓度为136g/L,铜、镉、钴、镍浓度均小于0.1mg/L，符合锌电解技术指标。净化渣中铜、镉、钴、镍含量分别为0.11％、15.86％、5.92％、0.57％，杂质富集效果较好，有利于下一步的综合回收。
实施例5
以湿法炼锌中上清中铜、镉、钴、镍的同步净化为例。先在预热釜中将中上清溶液(Zn 142g/L、Cu 334mg/L、Cd 516mg/L、Co 28mg/L、Ni 8mg/L、pH 4.8)预热至75-80℃。待温度达到后，将预热后的中上清用导流槽引入高压泵，并按照溶液流量定量将平均粒度为45μm的锌粉加入导流槽，然后用高压泵泵入管式反应器。设定溶液流量为6.2m3/h,锌粉加入量为8.7kg/h(加料系数2.7)。采用导热油对第一级夹套内的料浆继续加热，控制第一级夹套内温度为150℃，夹套内采用氮气加压，使得夹套内总压控制在0.8MPa，料浆在第一级夹套内的停留时间为50min。料浆经第一级夹套完成净化除杂后，以未预热的中上清为冷却液，通过第二级夹套进行降温降压。待温度降至90℃以下，卸压并进行液固分离。滤液和滤渣分别为净化后液和净化渣。取样采用分光光度法检测，检测结果如下：净化后液中锌浓度为147g/L,铜、镉、钴、镍浓度均小于0.1mg/L，符合锌电解技术指标。净化渣中铜、镉、钴、镍含量分别为18.04％、27.41％、1.48％、0.41％，杂质富集效果较好，有利于下一步的综合回收。
实施例6
以湿法炼锌中上清中铜、镉、钴、镍的同步净化为例。先在预热釜中将中上清溶液(Zn 142g/L、Cu 334mg/L、Cd 516mg/L、Co 28mg/L、Ni 8mg/L、pH 4.8)预热至75-80℃。待温度达到后，将预热后的中上清用导流槽引入高压泵，并按照溶液流量定量将平均粒度为45μm的锌粉加入导流槽，然后用高压泵泵入管式反应器。设定溶液流量为5.4m3/h,锌粉加入量为10.2kg/h(加料系数3.2)。采用导热油对第一级夹套内的料浆继续加热，控制第一级夹套内温度为145℃，夹套内采用氮气加压，使得夹套内总压控制在0.7MPa，料浆在第一级夹套内的停留时间为40min。料浆经第一级夹套完成净化除杂后，以未预热的中上清为冷却液，通过第二级夹套进行降温降压。待温度降至90℃以下，卸压并进行液固分离。滤液和滤渣分别为净化后液和净化渣。取样采用分光光度法检测，检测结果如下：净化后液中锌浓度为148g/L,铜、镉、钴、镍浓度均小于0.1mg/L，符合锌电解技术指标。净化渣中铜、镉、钴、镍含量分别为13.31％、19.84％、1.02％、0.31％，杂质富集效果较好，有利于下一步的综合回收。
实施例7
以湿法炼锌贫镉液中铜、镉、钴、镍的同步净化为例。先在预热釜中将贫镉液(Zn128g/L、Cu 5mg/L、Cd 622mg/L、Co 238mg/L、Ni 25mg/L、pH 4.5)预热至80-85℃。待温度达到后，将预热后的贫镉液用导流槽引入高压泵，并按照溶液流量定量将平均粒度为58μm的锌粉加入导流槽，然后用高压泵泵入管式反应器。设定溶液流量为3.8m3/h,锌粉加入量为10.6kg/h(加料系数4.5)。采用导热油对第一级夹套内的料浆继续加热，控制第一级夹套内温度为135℃，夹套内采用氮气加压，使得夹套内总压控制在0.7MPa，料浆在第一级夹套内的停留时间为45min。料浆经第一级夹套完成净化除杂后，以未预热的贫镉液为冷却液，通过第二级夹套进行降温降压。待温度降至90℃以下，卸压并进行液固分离。滤液和滤渣分别为净化后液和净化渣。取样采用分光光度法检测，检测结果如下：净化后液中锌浓度为135g/L,铜、镉、钴、镍浓度均小于0.1mg/L，符合锌电解技术指标。净化渣中铜、镉、钴、镍含量分别为0.09％、17.28％、6.47％、0.63％，杂质富集效果较好，有利于下一步的综合回收。

Claims (10)

1.一种用于湿法炼锌溶液中重金属杂质同步深度脱除的方法，其特征在于：包括如下步骤：将湿法炼锌溶液加入预热釜中预热，然后泵入二级逆流夹套管式反应器的进料口，同时将锌粉加入二级逆流夹套管式反应器的进料口形成混合料，混合料流经二级逆流夹套管式反应器的第一级夹套管式反应器中于非氧化性气氛下进行水热反应，控制水热反应的温度为100-160℃，水热反应的压力为0.3-0.9MPa，获得反应后液再流经第二级夹套管式反应器中降温降压，并于二级逆流夹套管式反应器的出料口流出，固液分离，获得净化后液和净化渣；所述第二级夹套管式反应器的冷源为湿法炼锌溶液，所述冷源对第二级夹套管式反应器降温后加入预热釜中。
2.根据权利要求1所述的一种用于湿法炼锌溶液中重金属杂质同步深度脱除的方法，其特征在于：所述预热的温度为75-90℃。
3.根据权利要求1所述的一种用于湿法炼锌溶液中重金属杂质同步深度脱除的方法，其特征在于：将湿法炼锌溶液加入到预热釜中预热，预热后的湿法炼锌溶液先流经导流槽，在导流槽中按设计比例加入锌粉，与预热后的湿法炼锌溶液混合形成混合料，再由高压泵泵入二级逆流夹套管式反应器的进料口。
4.根据权利要求1所述的一种用于湿法炼锌溶液中重金属杂质同步深度脱除的方法，其特征在于：所述锌粉为电炉锌粉或喷吹锌粉，锌粉的粒度为25μm～80μm；所述锌粉的加入量为湿法炼锌溶液中金属杂质总质量的2-5倍。
5.根据权利要求1所述的一种用于湿法炼锌溶液中重金属杂质同步深度脱除的方法，其特征在于：所述非氧化性气氛选自N2、Ar、H2中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种用于湿法炼锌溶液中重金属杂质同步深度脱除的方法，其特征在于：水热反应的温度为105-150℃，水热反应的压力为0.5-0.8Mpa。
7.根据权利要求1所述的一种用于湿法炼锌溶液中重金属杂质同步深度脱除的方法，其特征在于：所述水热反应的时间为30-90min。
8.根据权利要求1所述的一种用于湿法炼锌溶液中重金属杂质同步深度脱除的方法，其特征在于：所述反应后液在第二级夹套管式反应器中的停留时间为40-120min。
9.一种用于湿法炼锌溶液中重金属杂质同步深度脱除的装备，其特征在于：包括预热釜、导流槽、高压泵，二级逆流夹套管式反应器；
所述二级逆流夹套管式反应器包含串联的第一级夹套管式反应器，第二级夹套管式反应器，第一级夹套管式反应器的外表面设置一层夹套，夹套内为热源输送通道，第二级夹套管式反应器的外表面设置一层夹套，夹套内为冷源输送通道，所述冷源输送通道的出口通过管路与预热釜的入口相连；所述预热釜的出口通过管线与导流槽的入口相连，导流槽的出口通过管线经高压泵与二级逆流夹套管式反应器的进料口相连。
10.根据权利要求9所述的一种用于湿法炼锌溶液中重金属杂质同步深度脱除的装备，其特征在于：所述装备还包含液固分离器，所述液固分离器入口与二级逆流夹套管式反应器的出料口相连。
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