CN114703379B - 湿法炼锌中性浸出液深度净化的方法 - Google Patents

湿法炼锌中性浸出液深度净化的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了湿法炼锌中性浸出液深度净化的方法。该方法包括：(1)向湿法炼锌中性浸出液中通入臭氧进行一段净化反应，以便得到一段净化后液和钴精矿渣；(2)将一段净化后液与第一锌粉混合进行二段净化反应，以便得到二段净化后液和铜精矿渣；(3)将二段净化后液进行三段净化反应，以便得到三段净化后液和钴镉渣；(4)将三段净化后液与硫酸铁和炭粉混合进行深度净化反应，以便得到深度净化后液和活性炭渣；(5)将深度净化后液进行冷却，然后加入废电解液后进行静置，以便得到石膏渣和锌液。由此，该方法不仅可以有效去除中性浸出液中的杂质，使最终得到的锌液的纯度高，满足锌电积的生产需求，同时还具有锌粉单耗低、投入成本小等优点。

Description

湿法炼锌中性浸出液深度净化的方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及湿法炼锌中性浸出液深度净化的方法。
背景技术
中性浸出液净化是湿法炼锌较为关键的环节，中性浸出液净化效果的好坏关系到锌电积过程的顺利与否以及锌片、锌锭的品质。传统中性浸出液净化方法是根据金属电位差原理，用锌粉将中性浸出液中的Cu、Cd、Co、Ni等杂质置换除去，产出合格的锌液并进行电解，以制备合格的锌片和锌锭。随着锌电积技术的发展，已逐步发展为3.2m2大极板锌电积，大极板锌电积具有占地小，投资规模小、生产成本低、自动化程度高等优点，但对锌液品质(杂质含量)要求更高，现有中性浸出液净化工艺产出的锌液制备得到的锌片表面粒子多，致密层薄，甚至烧板，难以保证制备出性能佳的锌片，同时现有的中性浸出液净化工艺中锌粉单耗普遍偏高(大于55kg/t·Zn，国外部分企业小于48kg/t·Zn)，投入成本大。
因而，现有的湿法炼锌中性浸出液净化的方法仍有待进一步改善。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种湿法炼锌中性浸出液深度净化的方法，采用该方法可以降低锌粉单耗并有效去除中性浸出液中的杂质，并且所得锌液可以满足锌电积技术的需求。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种湿法炼锌中性浸出液深度净化的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：(1)向湿法炼锌中性浸出液中通入臭氧进行一段净化反应，以便得到一段净化后液和钴精矿渣；(2)将所述一段净化后液与第一锌粉混合进行二段净化反应，以便得到二段净化后液和铜精矿渣；(3)将所述二段净化后液进行三段净化反应，以便得到三段净化后液和钴镉渣；(4)将所述三段净化后液与硫酸铁和炭粉混合进行深度净化反应，以便得到深度净化后液和活性炭渣；(5)将所述深度净化后液进行冷却，然后加入废电解液后进行静置，以便得到石膏渣和锌液。
发明人发现，该方法首先向中性浸出液中通入臭氧进行一段净化反应，利用臭氧的强氧化性，将中性浸出液中的Co2+氧化成Co3+，Co3+水解沉淀进入渣中，从而得到一段净化后液和钴精矿渣；然后将一段净化后液与第一锌粉混合进行二段净化反应，在金属电极电位差的作用下，将溶液中的Cu2+还原为铜沉淀进入渣中，从而得到二段净化后液和铜精矿渣；而后将二段净化后液进行三段净化反应，将溶液中的Co2+、Cd2+还原为钴、镉沉淀进入渣中，从而得到三段净化后液和钴镉渣；接着将三段净化后液与硫酸铁和炭粉混合进行深度净化反应，通过Fe(OH)3胶体和活性炭的共同吸附作用来吸附三段净化后液中的砷、锑、油、有机物、悬浮物等杂质，从而得到深度净化后液和活性炭渣；最后将深度净化后液进行冷却，然后加入废电解液后进行静置，根据溶液中Ca的溶解度随温度的下降而降低的特性，使得溶液中的Ca可以结晶析出进入渣中，从而得到石膏渣和锌液。由此，该方法不仅可以有效去除中性浸出液中的铜、镉、钴、镍、钙、悬浮物、油、有机物等杂质，使得最终得到的锌液的纯度高，满足锌电积的生产需求，进而为后续锌电积高效生产提供保障，同时该净化方法还具有锌粉单耗低、投入成本小、操作简单、方便，可重复，易于实现和规模化生产等优点。
另外，根据本发明上述实施例的湿法炼锌中性浸出液深度净化的方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的实施例，在步骤(1)中，所述湿法炼锌中性浸出液含锌130～180g/L，含铁不高于0.02g/L，含铜不高于1g/L，含钴不高于0.02g/L，含镍不高于0.005g/L，含镉不高于0.5g/L，含砷不高于0.005g/L。
根据本发明的实施例，在步骤(1)中，基于1m3的所述湿法炼锌中性浸出液，所述臭氧的添加量为10～50m3，并且所述一段净化反应的温度为75～80℃。由此，可以在有效保证净化过程顺利进行的前提下显著提高中性浸出液的除钴效率。
根据本发明的实施例，在步骤(1)中，所述一段净化反应采用一段反应器，所述一段反应器包括：反应器本体，所述反应器本体包括自上而下的反应区和排渣区，所述排渣区收缩形成钴精矿渣出口，所述反应区顶部设有气体回收管，所述反应区的侧壁设有臭氧供给管；臭氧供给环管，所述臭氧供给环管沿所述反应区底部环向布置，所述臭氧供给环管与所述臭氧供给管连通，并且所述臭氧供给环管上设有开口；搅拌器，所述搅拌器自所述反应区顶部伸入到所述反应区。由此，该一段反应器进行一段净化反应的效果更佳，更有利于提高中性浸出液的除钴效率。
根据本发明的实施例，在步骤(2)中，基于1L的所述一段净化后液，所述第一锌粉的添加量为0.1～1g。由此，不仅可以有效提高中性浸出液的除铜效率，还有利于降低锌粉单耗，节约成本。
根据本发明的实施例，所述第一锌粉的粒径不低于60目，并且所述二段净化反应的温度为75～80℃。由此，二段净化反应的效果更好，更有利于提高中性浸出液的除杂效率。
根据本发明的实施例，在步骤(3)中，所述二段净化后液中含钴低于3mg/L，将所述二段净化后液与第二锌粉混合，并且基于1L的所述二段净化后液，所述第二锌粉的添加量为2～3g。由此，不仅可以有效提高中性浸出液的除杂效率，还有利于降低锌粉单耗，节约成本。
根据本发明的实施例，在步骤(3)中，所述二段净化后液中含钴为3～5mg/L，将所述二段净化后液与第二锌粉和锑活化剂混合，并且基于1L的所述二段净化后液，所述第二锌粉的添加量为2～3g，所述锑活化剂的添加量以使所述锑活化剂中锑与所述二段净化后液中钴的质量比为0.25～0.4：1为准。由此，不仅可以有效提高中性浸出液的除杂效率，还有利于降低锌粉单耗，节约成本。
根据本发明的实施例，在步骤(4)中，基于1L的所述三段净化后液，所述炭粉的添加量为0.1～0.5g，并且控制深度净化反应的pH为4.5～5.2，深度净化反应的温度为75～80℃。由此，深度净化的效果更好，更有利于提高中性浸出液的除杂效率。
根据本发明的实施例，在步骤(5)中，所述废电解液是湿法炼锌锌电积过程产生的。
根据本发明的实施例，在步骤(5)中，将所述深度净化后液冷却至30～45℃后加入所述废电解液调整溶液的pH为4～4.5。由此，不仅更有利于提高中性浸出液的除钙效率，还可以有效避免碱式硫酸锌的生成，减少管道及设备发生钙镁结晶的现象。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一个实施例的湿法炼锌中性浸出液深度净化的方法的流程示意图。
图2是本发明一个实施例的湿法炼锌中性浸出液深度净化的方法的工艺流程示意图。
图3是本发明一个实施例的湿法炼锌中性浸出液深度净化系统的示意图。
图4是本发明一个实施例的一段反应器的示意图。
附图标记：
101：钴精矿渣 102：铜精矿渣 103：钴镉渣 104：活性炭渣 105：石膏渣 100：中性浸出液槽 001：一段反应器 002：二段反应器 003：三段反应器 004：深度净化反应器 005：冷却塔 006：沉降槽 007臭氧发生器 0011：臭氧供给管 0012：臭氧供给环管 0013：气体回收管 0014：钴精矿渣出口 0015：搅拌器 00121：开口
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种湿法炼锌中性浸出液深度净化的方法，根据本发明的实施例，参照图1、图2，该方法包括：
S100：向湿法炼锌中性浸出液中通入臭氧进行一段净化反应
该步骤中，湿法炼锌中性浸出液包括：含锌130～180g/L，含铁不高于0.02g/L，含铜不高于1g/L，含钴不高于0.02g/L，含镍不高于0.005g/L，含镉不高于0.5g/L，含砷不高于0.005g/L，通过向湿法炼锌中性浸出液中通入臭氧进行一段净化反应，以便得到一段净化后液和钴精矿渣。发明人发现，中性浸出液与臭氧混合，臭氧作为强氧化剂，可以将中性浸出液中的Co2+氧化成Co3+，Co3+水解沉淀进入渣中，将大部分Co以钴精矿形式产出，所得的钴精矿渣中钴含量较高，杂质含量较低，品质优异，可作为产品直接外售，同时得到的一段净化后液含钴0.5～5mg/L，由此，可以有效提高中性浸出液的除钴效率，从而有利于降低后续净化除钴负荷，进而有利于降低锌粉单耗。同时采用臭氧作为强氧化剂，不仅可以避免带入新的杂质，还可以将部分其他低价态杂质离子氧化，氧化后形成的沉淀产物进入渣中，进而有效提高中性浸出液的除钴效率，此外，臭氧与低价态杂质离子反应产出的氧气还可以通过臭氧发生器继续产出臭氧以循环利用，降低了中性浸出液除杂的成本。
根据本发明的实施例，该步骤中，基于1m3的湿法炼锌中性浸出液，臭氧的添加量可以为10～50m3，具体可以为10m3、20m3、30m3、40m3、50m3等，若臭氧的添加量过少，难以有效提高二价钴离子的转化率；若臭氧的添加量过多，会导致臭氧的浪费，从而增加生产成本；而通过控制臭氧的添加量为10～50m3，既可以有效提高二价钴离子的转化率，进而有利于提高中性浸出液的除钴效率，还能降低成本，避免浪费原料；并且一段净化反应的温度可以为75～80℃，具体可以为75℃、76℃、77℃、78℃、79℃、80℃等，若一段净化反应的温度过低，难以有效达到净化处理所需的动力学条件要求，加大了一段净化反应的难度；若一段净化反应的温度过高，容易使得到的一段净化后液中的杂质离子复溶，进而影响净化效果；而通过控制一段净化反应的温度为75～80℃，可以在有效保证净化过程顺利进行的前提下显著提高中性浸出液的除钴效率。另外，需要说明的是，一段净化反应的搅拌时间并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如一段净化反应的搅拌时间可以为0.2～1h，由此，更有利于提高中性浸出液的除钴效率。
S200：将一段净化后液与第一锌粉混合进行二段净化反应
该步骤中，将上述一段净化后液与第一锌粉混合进行二段净化反应，以便得到二段净化后液和铜精矿渣。发明人发现，由于一段净化后液中的铜是以Cu2+的形式存在的，加入第一锌粉后，在金属电极电位差的作用下，溶液中的Cu2+发生如下反应：Zn(s)+Cu2+ (l)＝Zn2 + (l)+Cu(s)，从而使铜沉淀进入渣中，将大部分铜以铜精矿形式产出，得到的铜精矿渣中含铜不低于60wt％，品质优异，可作为产品直接外售，同时得到的二段净化后液含铜0.1～0.2g/L。
根据本发明的实施例，该步骤中，基于1L的一段净化后液，第一锌粉的添加量可以为0.1～1g，具体可以为0.1g、0.2g、0.5g、0.6g、0.7g、0.9g、1g等，若第一锌粉的添加量过少，难以有效提高铜离子被还原为单质的还原率，增加后续除杂负荷；若第一锌粉的添加量过多，容易导致过量的第一锌粉被生成的固体铜所包裹而导致原料的浪费，造成锌粉单耗过高，同时也会进一步增加后续分离第一锌粉的难度；而通过控制第一锌粉的添加量为0.1～1g，不仅可以有效提高中性浸出液的除铜效率，还有利于降低锌粉单耗，节约成本。
根据本发明的实施例，第一锌粉的粒径可以不低于60目，由此，第一锌粉可以均匀分散在一段净化后液中，从而有利于提高铜离子被还原为单质的还原率，进而更有利于提高中性浸出液的除铜效率；另外，需要说明的是，第一锌粉的纯度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如第一锌粉的纯度可以不小于99.95％，由此，更有利于提高中性浸出液的除铜效率。
根据本发明的实施例，二段净化反应的温度可以为75～80℃，具体可以为75℃、76℃、77℃、78℃、79℃、80℃等。若二段净化反应的温度过低，难以有效达到净化处理所需的动力学条件要求，加大了二段净化反应的难度；若二段净化反应的温度过高，容易使得到的二段净化后液中的杂质离子复溶，进而影响净化效果；而通过控制二段净化反应的温度为75～80℃，可以在有效保证净化过程顺利进行的前提下显著提高中性浸出液的除铜效率。另外，需要说明的是，二段净化反应的搅拌时间并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如搅拌时间可以为1～1.5h，由此，二段净化反应的效果更好，更有利于提高中性浸出液的除杂效率。
S300：将二段净化后液进行三段净化反应
该步骤中，将二段净化后液进行三段净化反应，以便得到三段净化后液和钴镉渣。发明人发现，二段净化后液中的Co和Cd分别是以Co2+、Cd2+的形式存在的，可以采用二段净化后液与第二锌粉混合的方式来进行三段净化反应，在金属电极电位差的作用下，发生如下反应：Zn(s)+Co2+ (l)＝Zn2+ (l)+Co(s)，Zn(s)+Cd2+ (l)＝Zn2+ (l)+Cd(s)，从而使钴和镉沉淀进入渣中，以钴镉渣的形式产出，得到的钴镉渣送至综合回收系统进行有价金属钴、镉的回收处理，同时得到的三段净化后液主要成分为：Co≤0.3mg/L，Cd≤0.5mg/L，由此，可以有效提高中性浸出液的除钴镉效率。
根据本发明的实施例，第二锌粉的具体成分不受特别限制，例如为了提高第二锌粉与杂质离子的反应速率，可以通过添加一些合金元素来提高反应的推动力，这些合金元素有铅、锑、铝、镁、锰、铁、锡等，本发明中采用含铅金属锌粉，由此，中性浸出液的除钴效果更佳，同时可以进一步降低净化过程中的锌粉单耗(小于45kg/t·Zn)。另外，需要说明的是，第二锌粉的成分和粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如第二锌粉的含锌不小于85wt％，含铅1.5wt％～3wt％，第二锌粉的粒径不大于200目的占比不小于90％，由此，更有利于提高中性浸出液的除杂效率。
根据本发明的实施例，该步骤中，若二段净化后液中含钴低于3mg/L，将二段净化后液与第二锌粉混合，并且基于1L的二段净化后液，第二锌粉的添加量可以为2～3g，具体可以为2g、2.5g、3g等，发明人发现，二段净化后液中含钴低于3mg/L时，若第二锌粉的添加量过少，难以有效提高钴离子、镉离子被还原为单质的还原率；若第二锌粉的添加量过多，容易导致过量的第二锌粉被生成的固体铜、镉所包裹而导致原料的浪费，导致锌粉单耗过高，同时也会进一步增加后续分离第二锌粉的难度；而通过控制第二锌粉的添加量为上述范围，不仅可以有效提高中性浸出液的除钴隔效率，还有利于降低锌粉单耗，节约成本。
根据本发明的实施例，该步骤中，若二段净化后液中含钴为3～5mg/L，将二段净化后液与第二锌粉和锑活化剂混合，发明人发现，二段净化后液中含钴为3～5mg/L时，单独使用第二锌粉难以有效提高除杂效果，而通过同时添加第二锌粉和锑活化剂可以显著提高除杂效果，并且基于1L的二段净化后液，第二锌粉的添加量可以为2～3g，具体可以为2g、2.5g、3g等，锑活化剂的添加量以使锑活化剂中锑与二段净化后液中钴的质量比为0.25～0.4：1为准，例如质量比可以为0.25/1、0.3/1、0.35/1、0.4/1等，若第二锌粉的添加量过少，难以有效提高钴离子、镉离子被还原为单质的还原率；若第二锌粉的添加量过多，容易导致锌粉单耗过高，同时也会进一步增加后续分离第二锌粉的难度；若锑活化剂中锑与二段净化后液中钴的质量比过小，则难以有效提高钴离子被还原为单质的还原率；锑活化剂中锑与二段净化后液中钴的质量比过大，则造成钴离子被还原为单质后会继续溶解成钴离子，降低了钴离子的还原率。综上，本发明通过综合控制第二锌粉的添加量与锑活化剂的添加量为上述范围，不仅可以有效提高中性浸出液的除钴镉效率，还有利于降低锌粉单耗，节约成本。
可以理解的是，三段净化反应的温度和搅拌时间并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如控制温度可以为90～95℃，搅拌时间可以为1～2h，由此，三段净化反应的效果更好，更有利于提高中性浸出液的除杂效率。
S400：将三段净化后液与硫酸铁和炭粉混合进行深度净化反应
该步骤中，将三段净化后液与硫酸铁和炭粉混合进行深度净化反应，以便得到深度净化后液和活性炭渣。发明人发现，硫酸铁可以发生水解生成Fe(OH)3胶体，同时絮凝吸附三段净化后液中的砷、锑等杂质离子共同沉淀；炭粉可以吸附三段净化后液中残余的油、有机物、悬浮物等有机活性分子，由此，通过Fe(OH)3胶体和活性炭的共同吸附作用，可以有效实现中性浸出液的深度净化，保证锌电积的顺利进行，同时，得到的活性炭渣可以返至沸腾焙烧系统进行焙烧处理。
根据本发明的实施例，该步骤中，基于1L的三段净化后液，炭粉的添加量可以为0.1～0.5g，具体可以是0.1g、0.2g、0.3g、0.4g、0.5g等，若炭粉的添加量过少，会影响中性浸出液的吸附效果；若炭粉的添加量过多，会导致炭粉的浪费，从而增加生产成本；而通过控制炭粉的添加量可以为0.1～0.5g，既可以使得中性浸出液的吸附效果佳，进而有利于提高中性浸出液的深度净化效果，还能降低成本，避免浪费原料；另外，可以控制深度净化反应的pH为4.5～5.2，深度净化反应的温度为75～80℃，具体可以为75℃、76℃、77℃、78℃、79℃、80℃等，由此，可以有效实现中性浸出液的深度净化，进而更有利于提高中性浸出液的除杂效率。还需要说明的是，深度净化反应的搅拌时间并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如搅拌时间为1～1.5h，由此，深度净化的效果更好，更有利于提高中性浸出液的除杂效率。
S500：将深度净化后液进行冷却，然后加入废电解液后进行静置
该步骤中，将深度净化后液进行冷却，然后加入废电解液后进行静置，以便得到石膏渣和锌液。发明人发现，根据溶液中Ca的溶解度随温度的下降而降低的特性，深度净化后液进行冷却，可以使得深度净化后液中的Ca结晶析出进入渣中，以石膏渣的形式产出，其得到的石膏渣品质优异，可作为产品直接外售，同时得到的锌液的主要成分为：Co＜0.3mg/L，Cd＜0.5mg/L，Fe＜10mg/L，Ni＜0.5mg/L，As＜0.02mg/L，Sb＜0.02mg/L，Ge＜0.05mg/L，TOC＜30mg/L，油＜0.5mg/L，由此，可以得到满足锌电积要求的合格锌液。
根据本发明的实施例，该步骤中，废电解液是湿法炼锌锌电积过程产生的，其废电解液的主要成分为：Zn的含量为35～65g/L，H2SO4的含量为140～180g/L。
根据本发明的实施例，该步骤中，将深度净化后液冷却至30～45℃后加入废电解液调整溶液的pH可以为4～4.5，由此，采用废电解液调整溶液的pH，可以有效降低净化处理成本，同时控制冷却温度和pH为上述范围，不仅有利于提高中性浸出液的除钙效率，还可以有效避免碱式硫酸锌的生成，减少管道及设备发生钙镁结晶的现象。另外，还需要说明的是，加入废电解液后进行静置的静置时间并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，例如静置时间可以为5～10h，由此，静置的效果更好，可以有效提高中性浸出液的除杂效率，从而更有利于得到满足锌电积要求的合格锌液。
发明人发现，该方法首先向中性浸出液中通入臭氧进行一段净化反应，利用臭氧的强氧化性，将中性浸出液中的Co2+氧化成Co3+，Co3+水解沉淀进入渣中，从而得到一段净化后液和钴精矿渣；然后将一段净化后液与第一锌粉混合进行二段净化反应，在金属电极电位差的作用下，将溶液中的Cu2+还原为铜沉淀进入渣中，从而得到二段净化后液和铜精矿渣；而后将二段净化后液进行三段净化反应，将溶液中的Co2+、Cd2+还原为钴、镉沉淀进入渣中，从而得到三段净化后液和钴镉渣；接着将三段净化后液与硫酸铁和炭粉混合进行深度净化反应，通过Fe(OH)3胶体和活性炭的共同吸附作用来吸附三段净化后液中的砷、锑、油、有机物、悬浮物等杂质，从而得到深度净化后液和活性炭渣；最后将深度净化后液进行冷却，然后加入废电解液后进行静置，根据溶液中Ca的溶解度随温度的下降而降低的特性，使得溶液中的Ca可以结晶析出进入渣中，从而得到石膏渣和锌液。由此，该方法不仅可以有效去除中性浸出液中的铜、镉、钴、镍、钙、悬浮物、油、有机物等杂质，使得最终得到的锌液的纯度高，满足锌电积的生产需求，进而为后续锌电积高效生产提供保障，同时该净化方法还具有锌粉单耗低、投入成本小、操作简单、方便，可重复，易于实现和规模化生产等优点。
进一步地，相对于现有技术，本发明的湿法炼锌中性浸出液深度净化的方法还可以具有以下有益效果：
第一，一段净化反应利用臭氧进行除钴，将大部分钴以钴精矿渣形式产出，有效降低后续净化过程中除钴负荷，从而有利于降低锌粉单耗。
第二，臭氧作为纯净的强氧化剂，不仅可以避免引入新杂质，还可将部分其他低价态杂质离子氧化去除，此外，臭氧与低价态杂质离子反应产出的氧气经过臭氧发生器后继续产出臭氧以循环利用。
第三，三段净化反应采用粒径不大于200目的含铅金属锌粉，除钴效果更佳，可以进一步降低净化过程中锌粉单耗(小于45kg/t·Zn)。
第四，溶液中的铜大部分以铜精矿渣形式产出，铜精矿渣含铜达60wt％以上，附加值更高，可直接作为产品外售。
第五，硫酸铁和炭粉先后加入到三段净化后液中，利用硫酸铁水解产出的Fe(OH)3胶体和活性炭的共同吸附作用，可将溶液中砷、锑、悬浮物、油、有机物等杂质除去，实现溶液的深度净化，保证锌电积的顺利进行。
第六，硫酸铁发生水解反应，不仅可以吸附溶液中砷、锑等杂质，同时其水解过程会释放H+，将溶液pH由4.5～5.2降至4.0～4.5左右，从而可以有效避免碱式硫酸锌的生成，减少管道及设备发生钙镁结晶的现象。
为了方便了解，下面参考图3、图4对实施本发明实施例的湿法炼锌中性浸出液深度净化的方法的中性浸出液深度净化系统进行详细描述。根据本发明的实施例，该系统包括：
一段反应器001；根据本发明的实施例，一段反应器001与中性浸出液槽100相连，用于将中性浸出液供给到一段反应器与臭氧混合并进行一段净化反应，从而可以得到一段净化后液和钴精矿渣101。
根据本发明的实施例，参照图4，一段反应器001可以包括：反应器本体(图中未标出)，反应器本体包括自上而下的反应区和排渣区(图中未标出)，排渣区收缩形成钴精矿渣出口0014，优选地，排渣区为锥形设计，以保证排渣区中的收缩效果并方便底部排渣，反应区顶部设有气体回收管0013，用于回收残余臭氧和富氧气体；反应区的侧壁设有臭氧供给管0011；臭氧供给环管0012，臭氧供给环管0012沿反应区底部环向布置，以保证供给臭氧较为均匀，臭氧供给环管0012与臭氧供给管0011连通，并且臭氧供给环管0012上设有开口00121；搅拌器0015，搅拌器0015自反应区顶部伸入到反应区。具体的，首先将中性浸出液槽中的中性浸出液供给到一段反应器中，然后通过臭氧供给管通入臭氧，臭氧通过臭氧供给环管上的开口通入一级反应器中，启动搅拌器，进行一段净化反应，得到一段净化后液和钴精矿渣；然后将钴精矿渣通过钴精矿渣出口排出，一段净化后液流入下一道工序中。其中，部分未完全反应的臭氧有可能会形成富氧气体，残余的臭氧和富氧气体经过气体回收管回流至臭氧发生器007，以有效回收利用并制取新臭氧。由此，该一段反应器进行一段净化反应的效果更佳，更有利于提高中性浸出液的除钴效率，同时采用臭氧净化还具有避免引入其他杂质、可循环利用、锌粉单耗更低等优点。
二段反应器002；根据本发明的实施例，二段反应器002与一段反应器001相连，用于将得到的一段净化后液与第一锌粉混合并进行二段净化反应，从而可以得到二段净化后液和铜精矿渣102。
三段反应器003；根据本发明的实施例，三段反应器003与二段反应器002相连，用于将得到的二段净化后液与第二锌粉混合并进行三段净化反应，从而可以得到三段净化后液和钴镉渣103。
深度净化反应器004；根据本发明的实施例，深度净化反应器004与三段反应器003相连，用于将得到的三段净化后液与硫酸铁和炭粉混合并进行深度净化反应，从而可以得到深度净化后液和活性炭渣104。
需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对二段反应器002、三段反应器003和深度净化反应器004进行选择，只要能满足相应反应要求即可，此处不再赘述。
冷却塔005；根据本发明的实施例，冷却塔005与深度净化反应器004相连，用于对得到的深度净化后液进行冷却处理。另外，需要说明的是，冷却塔的具体结构并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，只要能够使得到的深度净化后液进行冷却处理即可。
沉降槽006；根据本发明的实施例，沉降槽006与冷却塔005相连，用于将冷却后的深度净化后液与废电解液混合并进行静置，从而可以得到石膏渣105和锌液。另外，需要说明的是，沉降槽的具体结构并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择，只要能够使冷却后的深度净化后液进行静置即可。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
将中性浸出液槽中的湿法炼锌中性浸出液(含锌130～180g/L，含铁不高于0.02g/L，含铜不高于1g/L，含钴不高于0.02g/L，含镍不高于0.005g/L，含镉不高于0.5g/L，含砷不高于0.005g/L)供给到一段反应器中，然后通过臭氧供给管通入臭氧，臭氧通过臭氧供给环管上的开口通入一级反应器中，开启搅拌，进行一段净化反应，臭氧的添加量为40m3，一段净化反应的温度为80℃，搅拌时间为0.6h，得到一段净化后液和钴精矿渣；然后将钴精矿渣通过钴精矿渣出口排出，所得的钴精矿渣可直接外售。
一段净化后液泵至二段反应器中，使用第一锌粉对其进行二段净化反应，第一锌粉的添加量为1g，第一锌粉的粒径为60目，二段净化反应的温度为75℃，搅拌时间为1.5h，得到二段净化后液和铜精矿渣，所得的铜精矿渣可直接外售。
二段净化后液泵至三段反应器中，使用含铅金属锌粉对其进行三段净化反应，含铅金属锌粉的粒径为200目，添加量为3g，三段净化反应的搅拌时间为2h，得到三段净化后液和钴镉渣，钴镉渣返至综合回收系统。
三段净化后液泵至深度净化反应器中，使用硫酸铁和炭粉对其进行深度净化反应，炭粉的添加量为0.3g，控制深度净化反应的pH为5.0，深度净化反应的温度为80℃，搅拌时间为1.0h，得到深度净化后液和活性炭渣，所得的铜精矿渣可直接外售。
深度净化后液泵至冷却塔中，对其进行冷却处理，冷却温度为35℃，冷却处理后的深度净化后液进入沉降槽中，同时往槽内加入废电解液并进行静置，pH控制4.5，静置时间为8h，得到石膏渣和锌液，所得石膏渣可直接外售，其中，得到的锌液的主要成分为：含锌140g/L，含铜＜0.00005g/L，含锰5.2g/L，含镍0.0001g/L，含镉0.00055g/L，含钴0.00035g/L，含砷0.0001g/L，含铁＜0.010g/L，含锗0.0002g/L，含锑＜0.00005g/L，含氟0.012g/L，含氯0.44g/L，含钙0.16g/L。由此，整个流程中性浸出液的主要杂质去除率为：Co的去除率达到98％，Cd的去除率大于99％，Cu的去除率大于99％。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种湿法炼锌中性浸出液深度净化的方法，其特征在于，包括：
(1)向湿法炼锌中性浸出液中通入臭氧进行一段净化反应，以便得到一段净化后液和钴精矿渣；
(2)将所述一段净化后液与第一锌粉混合进行二段净化反应，以便得到二段净化后液和铜精矿渣；
(3)将所述二段净化后液进行三段净化反应，以便得到三段净化后液和钴镉渣；
(4)将所述三段净化后液与硫酸铁和炭粉混合进行深度净化反应，以便得到深度净化后液和活性炭渣；
(5)将所述深度净化后液进行冷却，然后加入废电解液后进行静置，以便得到石膏渣和锌液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述湿法炼锌中性浸出液含锌130～180g/L，含铁不高于0.02g/L，含铜不高于1g/L，含钴不高于0.02g/L，含镍不高于0.005g/L，含镉不高于0.5g/L，含砷不高于0.005g/L。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，基于1m3的所述湿法炼锌中性浸出液，所述臭氧的添加量为10～50m3，并且所述一段净化反应的温度为75～80℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述一段净化反应采用一段反应器，所述一段反应器包括：
反应器本体，所述反应器本体包括自上而下的反应区和排渣区，所述排渣区收缩形成钴精矿渣出口，所述反应区顶部设有气体回收管，所述反应区的侧壁设有臭氧供给管；
臭氧供给环管，所述臭氧供给环管沿所述反应区底部环向布置，所述臭氧供给环管与所述臭氧供给管连通，并且所述臭氧供给环管上设有开口；
搅拌器，所述搅拌器自所述反应区顶部伸入到所述反应区。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，基于1L的所述一段净化后液，所述第一锌粉的添加量为0.1～1g。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一锌粉的粒径不低于60目，并且所述二段净化反应的温度为75～80℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述二段净化后液中含钴低于3mg/L，将所述二段净化后液与第二锌粉混合，并且基于1L的所述二段净化后液，所述第二锌粉的添加量为2～3g。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述二段净化后液中含钴为3～5mg/L，将所述二段净化后液与第二锌粉和锑活化剂混合，并且基于1L的所述二段净化后液，所述第二锌粉的添加量为2～3g，所述锑活化剂的添加量以使所述锑活化剂中锑与所述二段净化后液中钴的质量比为0.25～0.4：1为准。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，基于1L的所述三段净化后液，所述炭粉的添加量为0.1～0.5g，并且控制深度净化反应的pH为4.5～5.2，深度净化反应的温度为75～80℃。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述废电解液是湿法炼锌锌电积过程产生的。
11.根据权利要求1或10所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，将所述深度净化后液冷却至30～45℃后加入所述废电解液调整溶液的pH为4～4.5。
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