CN115233261A - 湿法炼锌系统投产加锰的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿法炼锌系统投产加锰的方法，包括：(1)向中性浸出工序加入含MnO₂物料，以便得到中性浸出液；(2)将所述中性浸出液经固液分离得到的上清液供给至净化工序，同时向所述净化工序中加入含MnSO₄物料，以便得到净化后液；(3)将所述净化后液供给至电解工序，以便得到析出锌、废电解液和阳极泥。由此，可快速提升系统溶液锰含量，满足湿法炼锌系统开车时对溶液Mn²⁺离子的含量要求，为电解阳极板镀膜、电锌良好运行提供必要条件。

Description

湿法炼锌系统投产加锰的方法

技术领域

本发明属于湿法炼锌技术领域，具体涉及一种湿法炼锌系统投产加锰的方法。

背景技术

湿法炼锌系统投产时，对于使用Pb-Ag阳极板的锌电解过程，电解液中需保证一定量的Mn²⁺，以保护电解阳极板的同时降低析出锌中的铅含量。目前，在工业生产实践中，常用的加锰方法难以快速提升溶液体系中的锰离子浓度，满足湿法炼锌系统开车时对溶液中锰离子含量要求。

因此，现有的加锰方法有待改进。

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系统投产加锰的方法，该方法可快速提升系统溶液锰含量，满足湿法炼锌系统开车时对溶液Mn²⁺离子的含量要求，为电解阳极板镀膜、电锌良好运行提供必要条件。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种湿法炼锌系统投产加锰的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：

(1)向中性浸出工序加入含MnO₂物料，以便得到中性浸出液；

(2)将所述中性浸出液经固液分离得到的上清液供给至净化工序，同时向所述净化工序中加入含MnSO₄物料，以便得到净化后液；

(3)将所述净化后液供给至电解工序，以便得到析出锌、废电解液和阳极泥。

根据本发明实施例的湿法炼锌系统投产加锰的方法，通过向中性浸出工序加入含MnO₂物料，可以在提升系统溶液锰离子浓度的同时为中性浸出提供氧化剂，以利于中性浸出水解除杂，然后将中性浸出液经固液分离得到的上清液供给至净化工序，同时向净化工序中加入含MnSO₄物料，含MnSO₄物料在净化液中具有良好的溶解性，可以快速提升净化液中的锰离子含量，最后将得到的净化后液作为电解新液供给至电解工序，即可得到析出锌、废电解液和阳极泥。综上，采用本申请的加锰方法可快速提升系统溶液锰含量，满足湿法炼锌系统开车时对溶液Mn²⁺离子的含量要求，为电解阳极板镀膜、电锌良好运行提供必要条件。

另外，根据本发明上述实施例的湿法炼锌系统投产加锰的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述含MnO₂物料中MnO₂的质量与所述中性浸出工序中加入锌焙砂的质量比为(0.0066～0.012)kg：1kg。由此，可以在提升系统溶液锰离子浓度的同时为中性浸出提供氧化剂，以利于中性浸出水解除杂。

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，在向中性浸出工序加入含MnO₂物料之前，预先将含MnO₂物料与酸性溶液混合进行调浆，并将得到的矿浆加入所述中性浸出工序，得到中性浸出液。由此，使含MnO₂物料充分分散，同时有利于含MnO₂物料在中性浸出工序进行充分反应。

在本发明的一些实施例中，所述调浆的液固比为(1～1.2)L/Kg。由此，使含MnO₂物料充分分散，同时有利于含MnO₂物料在中性浸出工序进行充分反应。

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述含MnO₂物料包括软锰矿和MnO₂粉中的至少之一。由此，可以在提升系统溶液锰离子浓度的同时为中性浸出提供氧化剂，以利于中性浸出水解除杂。

在本发明的一些实施例中，所述软锰矿中MnO₂的质量分数为44％～48％，所述MnO₂粉中MnO₂的质量分数不低于85％。由此，可以在提升系统溶液锰离子浓度的同时为中性浸出提供氧化剂，以利于中性浸出水解除杂。

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述含MnO₂物料的粒度为80～100目。由此，可以在提升系统溶液锰离子浓度的同时为中性浸出提供氧化剂，以利于中性浸出水解除杂。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述含MnSO₄物料的粒度为80～100目。由此，可以快速提升净化液中的锰离子含量。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述含MnSO₄物料包括：Mn：31wt％～34wt％、Si：不高于0.00048wt％、Fe：不高于0.012wt％、Ca：不高于0.201wt％和Mg：不高于0.202wt％。由此，可以快速提升净化液中的锰离子含量。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中产出所述阳极泥之前，步骤(2)中所述含MnSO₄物料的加入量以所述净化后液中锰离子浓度调整至7～10g/L为准。由此，可满足湿法炼锌系统开车时对溶液Mn²⁺离子的含量要求，为电解阳极板镀膜、电锌良好运行提供必要条件。

在本发明的一些实施例中，进一步包括步骤(4)：将所述阳极泥与所述废电解液返回步骤(1)，并将所述阳极泥替换步骤(1)中所述含MnO₂物料。由此，可以对锰离子进行循环利用，降低成本。

在本发明的一些实施例中，进行步骤(4)之后，步骤(2)中所述含MnSO₄物料的加入量以所述净化后液中锰离子浓度调整至4～5g/L为准。由此，可满足湿法炼锌系统开车时对溶液Mn²⁺离子的含量要求，为电解阳极板镀膜、电锌良好运行提供必要条件。

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是根据本发明的一个实施例的湿法炼锌系统投产加锰的方法流程示意图；

图2是根据本发明的再一个实施例的湿法炼锌系统投产加锰的方法流程示意图；

图3是根据本发明的再一个实施例的湿法炼锌系统投产加锰的工艺流程示意图。

具体实施方式

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。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种湿法炼锌系统投产加锰的方法。根据本发明的实施例，参考图1，该方法包括：

S100：向中性浸出工序加入含MnO₂物料

该步骤中，通过向中性浸出工序加入含MnO₂物料，得到中性浸出液。具体的，中性浸出过程是将锌焙砂、酸性溶液(例如废电解液或硫酸溶液)与氧气混合进行浸出，可以使锌焙砂中大部分氧化锌溶解，在浸出过程中，除锌进入溶液外，金属杂质也不同程度地溶解而随锌一起进入溶液，这些杂质会对锌电积过程产生不良影响，因此在送电积以前必须把有害杂质尽可能除去，在浸出过程中应尽量利用水解沉淀方法将部分杂质(如Fe、As、Sb等)除去，以减轻溶液净化的负担，发明人发现，通过向中性浸出工序加入含MnO₂物料，发生反应：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺＝Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，不仅可以提升系统溶液锰离子浓度，同时生成Fe³⁺可以通过调整酸的加入量来控制浸出终点pH值接近中性使其呈Fe(OH)₃水解沉淀而除去，同时利用生成的氢氧化铁胶体吸附除去砷、锑、锗等杂质，为净液工序输送合格的中上清。

进一步地，上述含MnO₂物料中MnO₂的质量与中性浸出工序中加入锌焙砂的质量比为(0.0066～0.012)kg：1kg。发明人发现，若该质量比过小，加入MnO₂的无法将溶液的Fe²⁺氧化为Fe³⁺；而若该质量比过大，加入的MnO₂将过剩造成浪费。由此，采用本申请的质量比，有利于在提升系统溶液锰离子浓度的同时为中性浸出提供氧化剂，且避免MnO₂浪费。

根据本发明的一些实施例，步骤S100中，在向中性浸出工序加入含MnO₂物料之前，预先将含MnO₂物料与酸性溶液(例如硫酸溶液或废电解液)混合进行调浆，并将得到的矿浆加入上述中性浸出工序，得到中性浸出液。由此，使含MnO₂物料充分分散，同时有利于含MnO₂物料在中性浸出工序进行充分反应。进一步地，上述调浆的液固比为(1～1.2)L/Kg。发明人发现，若该液固比过小，MnO₂矿浆粘稠不利于输送，且利用效率较低；而若该液固比过大，则Fe²⁺氧化不完全。由此，采用本申请的液固比，有利于MnO₂矿浆的运输，并使得含MnO₂物料充分分散，同时有利于含MnO₂物料在中性浸出工序进行充分反应。

需要说明的是，上述含MnO₂物料的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，含MnO₂物料包括软锰矿和MnO₂粉中的至少之一。进一步地，上述软锰矿中MnO₂的质量分数为44％～48％，MnO₂粉中MnO₂的质量分数不低于85％。进一步地，上述含MnO₂物料的粒度为80～100目。

S200：将中性浸出液经固液分离得到的上清液供给至净化工序，同时向净化工序中加入含MnSO₄物料

该步骤中，通过将步骤S100得到的中性浸出液经固液分离(固液分离的方式不限)得到的上清液供给至净化工序，同时向净化工序中加入含MnSO₄物料，可得到净化后液。具体的，从中性浸出得到的上清液中含有大量的对电解有害的杂质，通过对上清液进行三段连续净化，即可得到净化后液。三段净化原理为利用金属电极电位差的原理，用锌粉置换上清液中的Cu、Cd、Co、Ni等杂质，具体过程为一段加锌粉置换除Cu、Cd，二段加锌粉和锑盐除Co，三段净化添加少量锌粉除余量Cd，可以把Cu、Cd、Co、Ni等杂质含量降到电解允许的范围内，从而有利于后续得到高质量的析出锌。发明人发现，含MnSO₄物料在净化液(即上述上清液)中具有良好的溶解性，通过向净化工序中加入含MnSO₄物料，可以快速提升净化液中的锰离子含量。需要说明的是，上述含MnSO₄物料的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，含MnSO₄物料为MnSO₄粉，发明人发现，MnSO₄粉杂质含量少，有利于快速提升净化液中的锰离子含量。根据本发明的一些实施例，上述MnSO₄粉的具体成分包括：Mn：31wt％～34wt％、Si：不高于0.00048wt％、Fe：不高于0.012wt％、Ca：不高于0.201wt％和Mg：不高于0.202wt％。进一步地，上述含MnSO₄物料的粒度为80～100目。

S300：将净化后液供给至电解工序

该步骤中，通过将步骤S200得到的净化后液供给至电解工序，得到析出锌、废电解液和阳极泥。具体的，将净化后液连续不断地供给至电解槽中，并以一定比例加入酸性溶液(例如硫酸溶液或废电解液)进行混合作为电解液，以铅银合金板做阳极，纯压延铝板做阴极，当通过直流电时，溶液中的正离子和负离子各自开始向彼此相反的方向移动：正离子移向阴极，负离子移向阳极，阴极上析出金属锌，发生的反应为：Zn²⁺+2e＝Zn；阳极上放出氧气，发生的反应为：2OH^--2e＝H₂O+1/2O₂↑，总的反应式为：ZnSO₄+H₂O＝Zn+H₂SO₄+1/2O₂↑，随着过程的不断进行，电解液中的含锌量不断减少，硫酸含量不断增加，并且在锌电积过程中，溶液中的锰离子在阳极附近氧化成二氧化锰，形成阳极泥的主要成分，电解液经过电解沉积后成为废电解液，析出锌经过熔铸得到锌锭(图3)。发明人发现，在锌电解工序中，锰离子可作为阳极的保护剂，不但能延长阳极的寿命，而且对降低阴极锌含铅、提高阴极锌质量起到了相当重要的作用，由于步骤S100和S200中分别加入了含MnO₂物料与含MnSO₄物料，使得净化后液中锰离子含量较高，从而可以在保护电解阳极板的同时降低析出锌中的铅含量。

进一步地，在步骤S300中产出上述阳极泥之前，步骤S200中含MnSO₄物料的加入量以净化后液中锰离子浓度调整至7～10g/L为准。由此，可有效满足湿法炼锌系统开车时对溶液Mn²⁺离子的含量要求，为电解阳极板镀膜、电锌良好运行提供必要条件。

进一步地，参考图2，湿法炼锌系统投产加锰的方法包括：

S400：将阳极泥与废电解液返回步骤S100，并将阳极泥替换步骤S100中含MnO₂物料

该步骤中，通过将步骤S300锌电解工序产生的阳极泥与废电解液返回步骤S100，并将阳极泥替换步骤S100中含MnO₂物料，可以将锰离子进行循环利用，降低成本。进一步地，用阳极泥替换步骤S100中的含MnO₂物料后，步骤S200中含MnSO₄物料的加入量以净化后液中锰离子浓度调整至4～5g/L为准。当净化后液中锰离子浓度稳定在4～5g/L，此时湿法炼锌系统锰达到平衡，净液工序即可停止加入MnSO₄粉。

发明人发现，通过向中性浸出工序加入含MnO₂物料，可以在提升系统溶液锰离子浓度的同时为中性浸出提供氧化剂，以利于中性浸出水解除杂，然后将中性浸出液经固液分离得到的上清液供给至净化工序，同时向净化工序中加入含MnSO₄物料，含MnSO₄物料在净化液中具有良好的溶解性，可以快速提升净化液中的锰离子含量，最后将得到的净化后液作为电解新液供给至电解工序，即可得到析出锌、废电解液和阳极泥。综上，采用本申请的加锰方法可快速提升系统溶液锰含量，满足湿法炼锌系统开车时对溶液Mn²⁺离子的含量要求，为电解阳极板镀膜、电锌良好运行提供必要条件。

下面详细描述本发明的实施例，需要说明的是下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。另外，如果没有明确说明，在下面的实施例中所采用的所有试剂均为市场上可以购得的，或者可以按照本文或已知的方法合成的，对于没有列出的反应条件，也均为本领域技术人员容易获得的。

实施例1

步骤1：中性浸出工序开车时，使用MnO₂软锰矿加锰，提升系统溶液锰含量的同时为中性浸出水解除杂提供氧化剂。所用含锰物料为MnO₂软锰矿，其粒度为80～100目，主要成分为：MnO₂ 44wt％～48wt％；MnO₂软锰矿使用稀硫酸溶液进行调浆，调浆液固比为1～1.2L/Kg，调浆后加入中性浸出1#槽，加入量为15Kg/t(MnO₂软锰矿/锌焙砂质量)，得到中性浸出液。

步骤2：将中性浸出液经固液分离得到的上清液供给至净液工序。净液工序开车时，使用MnSO₄粉加锰，利用MnSO₄粉杂质含量少，在净化液中具有良好溶解度的特性，快速提升净化液中锰离子含量。所用含锰物料为MnSO₄粉，粒度为80～100目，其主要成分为：Mn32.05wt％；Si 0.00048wt％；Fe 0.012wt％；Ca 0.201wt％；Mg 0.202wt％，MnSO₄粉加入方式为干料投加，加入量以净化后液中锰离子浓度调整至7～10g/L为准。

步骤3：将净化后液供给至电解工序，得到析出锌(Pb小于0.003wt％、Cu小于0.001wt％)、废电解液和阳极泥。在产出阳极泥之前，净液工序中MnSO₄粉加入量以净化后液中锰离子浓度调整至7～10g/L为准。

步骤4：将阳极泥与废电解液返回步骤(1)，并将阳极泥替换步骤(1)中MnO₂软锰矿。用阳极泥替换步骤(1)中MnO₂软锰矿后，净液工序中MnSO₄粉加入量以净化后液中锰离子浓度调整至4～5g/L为准。当净化后液中锰离子浓度稳定在4～5g/L，湿法炼锌系统锰平衡后，净液工序即可停止加入MnSO₄粉。

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 (10)

1.一种湿法炼锌系统投产加锰的方法，其特征在于，包括：

(1)向中性浸出工序加入含MnO₂物料，以便得到中性浸出液；

(2)将所述中性浸出液经固液分离得到的上清液供给至净化工序，同时向所述净化工序中加入含MnSO₄物料，以便得到净化后液；

(3)将所述净化后液供给至电解工序，以便得到析出锌、废电解液和阳极泥。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述含MnO₂物料中MnO₂的质量与所述中性浸出工序中加入锌焙砂的质量比为(0.0066～0.012)kg：1kg。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，在向中性浸出工序加入含MnO₂物料之前，预先将含MnO₂物料与酸性溶液混合进行调浆，并将得到的矿浆加入所述中性浸出工序，得到中性浸出液。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述调浆的液固比为(1～1.2)L/Kg。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述含MnO₂物料包括软锰矿和MnO₂粉中的至少之一；

任选地，所述软锰矿中MnO₂的质量分数为44％～48％，所述MnO₂粉中MnO₂的质量分数不低于85％。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述含MnO₂物料的粒度为80～100目；

任选地，在步骤(2)中，所述含MnSO₄物料的粒度为80～100目。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述含MnSO₄物料包括：Mn：31wt％～34wt％、Si：不高于0.00048wt％、Fe：不高于0.012wt％、Ca：不高于0.201wt％和Mg：不高于0.202wt％。

8.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中产出所述阳极泥之前，步骤(2)中所述含MnSO₄物料的加入量以所述净化后液中锰离子浓度调整至7～10g/L为准。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括步骤(4)：将所述阳极泥与所述废电解液返回步骤(1)，并将所述阳极泥替换步骤(1)中所述含MnO₂物料。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进行步骤(4)之后，步骤(2)中所述含MnSO₄物料的加入量以所述净化后液中锰离子浓度调整至4～5g/L为准。

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