CN1188548C - 高铁闪锌矿悬浮电解直接生产金属锌工艺 - Google Patents

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Abstract

高铁闪锌矿悬浮电解直接生产金属锌工艺，将高铁闪锌矿精矿搅拌成悬浮矿浆或以矿浆形式加入阳极区，悬浮电解液由硫酸盐和少量的硫酸组成，在直流电作用下，悬浮电解液中的高铁闪锌矿被氧化形成锌离子和元素硫，锌离子从阳极区扩散到中间区，随电解液一同取出，经净化处理，获得合格的电解液，再加入添加剂如明胶后，加入到悬浮电解槽的阴极区，在阴极上电解获得金属锌片，悬浮电解的槽电压1.0～1.2V，阳极电流密度100～300A/m2，阴极电流密度150～300A/m2，悬浮电解温度30～80℃。

Description

高铁闪锌矿悬浮电解直接生产金属锌工艺
所属领域：本发明涉及化学冶金技术领域，尤其是以高铁闪锌矿精矿为原料采用悬浮电解直接生产金属锌工艺。
背景技术：高铁闪锌矿精矿虽然可以用电炉、ISP等火法炼锌方法处理生产金属锌，但电炉方法处理时能耗高，限制该法的应用。现有的湿法炼锌工艺处理时，在沸腾焙烧处理时易生成铁酸锌，焙砂浸出时锌的浸出率低，高酸浸出时除铁工艺复杂，因此湿法处理时成本也比较高。
传统的悬浮电解工艺即采用氯化物和盐酸混合溶液的悬浮电解液体系无法有效实现直接生产金属锌，主要是阴极锌不致密，造成熔铸直收率低，实用价值不大。
发明内容：针对上述现有技术存在的不足，本发明提出一种高铁闪锌矿悬浮电解直接生产金属锌工艺，一方面消除传统的火法、湿法不能有效、低成本处理锌的缺点，同时改变现有的悬浮电解液，使金属锌的电沉积变得致密，提高熔铸直收率。
本发明通过以下技术措施达到：
a、采用由阳极区、中间区和阴极区组成的三区悬浮电解槽进行电解，经工业选矿至-120目以下的高铁闪锌矿精矿直接加入悬浮电解槽的阳极区，在搅拌器作用下搅拌成为悬浮的矿浆或将其形成矿浆后加入悬浮电解槽的阳极区，矿浆液固比为3～6∶1，悬浮电解过程是在直流电的作用下，在硫酸锌、硫酸铵、硫酸钠组成的硫酸盐电解液中将高铁闪锌矿氧化，锌以锌离子形式进入溶液，硫以元素硫的形态存在于氧化残渣中，氧化渣经除硫与选矿分离后得到的锌精矿送回到阳极区；
b、含锌离子溶液从阳极区扩散或运动到中间区，自中间区放出或取出，经过传统的、与湿法炼锌浸出液相近的锌粉置换法净化工艺处理后得到合格的电解液；
c、将步骤b产生的电解液加入明胶后送入悬浮电解槽的阴极区，电解制取阴极锌，阴极锌经熔铸获得合格的工业锌锭；
d、悬浮电解槽的中间区与阳极区和阴极区之间采用离子交换膜或工业滤布作隔膜，阴极区的液位高于中间区，以防止中间区中未净化的溶液进入阴极区，影响阴极区的电解时锌片质量；阳极材料为石墨，阴极材料为纯铝板。
所述悬浮电解槽中的电解液为硫酸盐和少量的硫酸体系，溶液中硫酸锌离子60～150g/l，硫酸铵10～60g/l，硫酸钠10～60g/l，硫酸10～50g/l。
所述悬浮电解的主要技术参数：槽电压1.0～1.2V，阳极电流密度100～300A/m2，阴极电流密度150～300A/m2，温度30～80℃，阳极氧化电位0.5～0.8V，氧化时间3～6天，阳极电流效率＞95％，吨锌直流电耗＜1500度。
附图说明：图1为本发明提出的高铁闪锌矿悬浮电解直接生产金属锌工艺流程图。
具体实施方式：
实施例一：将200g高铁闪锌矿(含锌41.37％、硫31.87％)按液固比3∶1加入悬浮电解槽的阳极区，通入直流电进行氧化，电流1.0A，氧化96h，阳极氧化电位0.7V，悬浮电解温度50℃。悬浮电解液成分：Zn2+80g/l，NH4 +10g/l，硫酸10g/l。氧化残渣118g，渣含锌9.24％，硫53.56％。锌的悬浮电解氧化浸出率达86.37％，渣的XRD和SEM分析结果显示硫以氧化产出的元素硫为主，少量是存在于未氧化的闪锌矿中，阴极产出的锌片符合2号锌标准。
实施例二：将150g高铁闪锌矿(含锌41.37％、硫31.87％)按液固比4∶1加入悬浮电解槽的阳极区，通入直流电进行氧化，电流0.5A，氧化72h，阳极氧化电位0.6V，悬浮电解温度50℃。悬浮电解液成分：Zn2+80g/l，NH4+10g/l，硫酸10g/l。氧化残渣138g，渣含锌28.04％，硫45.94％。锌的悬浮电解氧化浸出率达37.64％，渣的XRD和SEM分析结果显示硫以氧化产出的元素硫为主，少量是存在于未氧化的闪锌矿中，阴极产出的锌片符合1号锌的标准。
实施例三：将100g高铁闪锌矿(含锌41.37％、硫31.87％)按液固比6∶1加入悬浮电解槽的阳极区，通入直流电进行氧化，电流0.5A，氧化96h，阳极氧化电位0.6V，悬浮电解温度60℃。悬浮电解液成分：Zn2+100g/l，NH4 +10g/l，硫酸15g/l。氧化残渣57g，渣含锌8.61％，硫55.54％。锌的悬浮电解氧化浸出率达88.14％，渣的XRD和SEM分析结果显示硫以氧化产出的元素硫为主，少量是存在于未氧化的闪锌矿中，阴极产出的锌片符合2号锌标准。
实施例四：将500g高铁闪锌矿(含锌41.37％、硫31.87％)按液固比3∶1加入悬浮电解槽的阳极区，通入直流电进行氧化，电流2.0A，氧化120h，阳极氧化电位0.7V，悬浮电解温度60℃。悬浮电解液成分：Zn2+120g/l，NH4 +10g/l，硫酸20g/l。氧化残渣308g，渣含锌6.76％，硫52.67％。锌的悬浮电解氧化浸出率达90.02％，渣的XRD和SEM分析结果显示硫以氧化产出的元素硫为主，少量是存在于未氧化的闪锌矿中，阴极产出的锌片符合1号锌标准。

Claims (3)

1、一种高铁闪锌矿悬浮电解直接生产金属锌工艺，其特征是：
a、采用由阳极区、中间区和阴极区组成的三区悬浮电解槽进行电解，经工业选矿至-120目以下的高铁闪锌矿精矿直接加入悬浮电解槽的阳极区，在搅拌器作用下搅拌成为悬浮的矿浆或将其搅拌成为矿浆后加入悬浮电解槽的阳极区，矿浆液固比为3～6∶1，悬浮电解过程是在直流电的作用下，在硫酸锌、硫酸铵、硫酸钠组成的硫酸盐电解液中被氧化浸出形成含有锌离子的溶液和含元素硫的氧化残渣，氧化渣经除硫与选矿分离得到的锌精矿送回到阳极区；
b、含锌离子溶液从阳极区扩散或运动到中间区，然后自中间区放出或取出，该溶液经过锌粉置换法净化工艺处理后得到合格的电解液；
c、将步骤b产生的电解液与明胶混合后送入悬浮电解槽的阴极区，电解制取阴极锌，阴极锌经熔铸获得合格的工业锌锭；
d、悬浮电解槽的中间区与阳极区和阴极区之间采用离子交换膜或工业滤布作隔膜，阴极区的液位高于中间区，阳极材料为石墨，阴极材料为纯铝板。
2、如权利要求1所述的工艺，其特征是：悬浮电解槽中的电解液为锌离子60～150g/l，硫酸铵10～60g/l，硫酸钠10～60g/l，硫酸10～50g/l。
3、如权利要求1所述的工艺，其特征是：悬浮电解在技术参数为槽电压1.0～1.2V，阳极电流密度100～300A/m2，阴极电流密度150～300A/m2，温度30～80℃，阳极氧化电位0.5～0.8V，氧化时间3～6天的条件下进行。
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