CN85107417A - 由矿物与精矿提炼锌的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关在一电解池(3)中由含锌矿物或精矿(1)中回收锌方法，本方法包括在阳极分隔间(2)内放进含锌矿物或精矿(1)的浆状物和一含氯离子与铜离子的溶液，含氧气体(7)与这浆状物彻底混合，混合物压力为一个大气压，温度为高于溶液沸点pH值为1-4间。生成溶液含有多量增溶的锌，至少提取一部分混合物，并由此分离所生成溶液(12)，含锌矿物或精矿(1)与溶液(12)反应，由此离子铜沉淀出来，生成的溶液(15)送入阴极分隔间(16)，最后用电化学方法于阴极(5)镀出锌。
Description
本发明关于由含锌矿物和锌精矿用湿法冶金生产锌的方法，硫化物是锌的一种极为普通的形态，由于二氧化硫，造成空气污染的问题，但锌如以碳酸盐和氧化物状态存在，则可用以此方法处理，并且在某些情况之下硫化物形式更有效地进行处理。
传统处理锌硫化物的方法是焙烧产生氧化锌和二氧化硫，二氧化硫或许会转化为硫酸，然后产物溶于硫酸，其后净化了溶液的电解便会在阴极产生锌而在阳产生氧气。因为阳极酸产生，和在阴极析出氢气而不产生锌的趋势，因此便必须使用相当纯的溶液，和小心控制电流密度，这需要在电解液中加进试剂，以产生光滑面，而不会产生一粗糙面或粉末状，后面二种情况在电解槽条件下会加快氢气的析出。
美国专利号4，148，698艾维瑞特（Everett）公开从含基体金属矿物中用循环方法提炼出基体金属的另一方法，它必需在铜离子催化剂存在的情况下，和一氯化物溶浸剂形成矿泥浆，而氧气则用于提高基体金属的溶解。
因为电镀槽中每一单位体积的低酸性阳极电解液所溶浸的锌是非常少数量，因此需要高的环流速率，这样结果是需要耗费很大的固体液体分离步骤。酸性阳极电解液使锌板在阴极电解液电镀变得困难，是由于氢离子客易穿过隔膜移动，甚至当使用了有选择性的薄膜，如Nafion（Oupont商标）时也会发生。
也可由氯化物溶液中产生出锌，在阳极则有氯气析出。这需要一个较高的阳极电位，和昂贵的阳极（白金或包在钛上的钌），这会产生物料处理上的困难，因为锌和氯很可能会爆炸性地起反应。阳极电解液是酸性的，因为不断析出氢离子，通常这就是低效率镀锌的主要原因。
本发明的方法克服上述工艺的缺点，同时使锌在一低氢离子的环境下被滤取并被电镀出来。这增加锌电镀的效率，使粉状电镀避免一粘着的镀面，后者需要附加的电镀添加物，但这添加物则会对沥滤反应产生有害的影响。阳极电解液和阴极电解液由离子选择性薄膜（如Nafion）所分离开，电流则仍然可以通过离子薄膜通道如钠，这钠离子薄膜不会影响镀锌。氢离子也可通过这薄膜并影响锌的电镀，而本发明特别的目的是在于在一低酸性条件下滤取矿物，以避免高成本的低效率锌电镀。
本发明提供一方法，在一电解池中由含锌矿物或精矿提炼锌，这电解池包括一个容有阴极的阴极分隔间和一个容纳着阳极的阳极分隔间，阴阳极分隔间由两者间的离子选择性薄膜确定的，该薄膜特征是能够阻止，会影响由阳极分隔间至阴极分隔间的锌电镀过程离子移动。本方法包括在阳极分隔间内形成一种矿物泥浆或具有氯、铜离子溶液浓缩物，将含氧气体与浆状物紧密掺合，使混合物维持在一个大气压和一个高于溶液沸点的温度，使混合物的pH值在1-4间，由此最后溶液便成为以溶解了的锌形式富液，至小，抽取一部分混合物，并由此分离出一生成溶液，由此其含锌矿物或浓缩物生成的溶液中，离子状铜由此沉淀出来，将此溶液引入阴极分离间，阴极用电化学方法回收到锌。生成溶液中液体可以随意从矿物中分离出来，然后为进一步的净化把这生成液体与锌金属反应。
本发明超越在先方法所进行改进，整个锌的溶解和回收发生在应用一离子选择性薄膜和Nafion单一的电解池中。在此不需要有一高速度溶液流量，因为连续进行的沥滤消耗电解池中产生的氢离子。再者，本发明有助于使容易循环的铜离子催化剂有最少损耗。这过程也使阳极电解液可在低酸性的环境下运作，而不产生氯气，因此由于低氧化电位，而可以使用并不昂贵的石墨阳极，与氯气或氧气的析出作比较，这过程提供一较低的电解池电压，即能量消耗降低。另外的优点是任何被滤取的铁是被氧化至三价铁的状态，然后水解形成针铁矿或acagenite因而避免因铁而污染电解液。与传统技术比较，低酸性阳极电解液的使用可增加锌电镀效率，和降低能量消耗，即降低生产锌过程中消耗的最重要部分。
本发明第一可取方面，是可方便地使用含锌矿物或精矿，由此离子状铜进入阳极分隔间部分沉淀出来，因此，铜的再溶解将无需分别地加入大量的催化物。
于另一理想实施例中，阳极分隔间中混合物的pH值在2.5至3.5之间，最好是3。如在先所述，应用低酸性条件促使消除阴极分隔间氢气和阳极分隔间氯气产生，这是由浆状矿物还能力所产生障碍。
于另一理想实施例中，阳极分隔间溶液的温度高于50℃，至溶液的沸点最好70℃至100℃，最佳由85℃至95℃。
离子状铜以一种，用以滤取含锌矿物或精矿催化剂形式，通常加入的浓度是大约每升5至25克。
沥滤溶液中氯化物的来源可以是氯化钠或其他碱金属或碱土金属氯化物，一般来说，氧化物的浓度为每升200克-300克。在铜沉淀至硫化物矿或精矿步骤中应注意到沉淀发生在这些矿石上，例如方铅矿，磁黄铁矿和黄铜矿上而不是闪锌矿上。随后的例子说明应用于含锌矿物方法。当然，这是可能的，其他基体金属可以存在于矿物之中，如美国专利4，148，698中所提及的方法在先去除其他基体金属。
本发明方法取决于由离子选择薄膜所分隔的阳极和阴极的化学反应。
根据下述方程式这使应用离子状铜在阳极电解液中催化阳极氧化应并在阴极溶液中，被净化锌溶液中进行阴极还原反应：
电荷的平衡是通过Na+离子移动穿过离子选择性薄膜而得以维持。
例一 离子状铜的沉淀
进料：闪锌矿精矿（0.7%Cu）
残余物：4.6%（Cu）
浆状物密度：50%W/W
以上图表说明了由闪锌矿上沉淀而回收离子铜的效力。
例二 五十升电解池测试结果
进料：闪锌矿精矿 正常电流：60安培
电解液：比重1.21 浆状物密度：1000克/40升
250克/升NaCl 2%W/W
60克/升Zn++
耗用能量：2.5千瓦小时/千克
例三 五十升电解池测试结果
进料：闪锌矿精矿 正常电流：40安培
电解液：比重1.2 浆状物密度：800克/40升
250克/升NaCl 1.6%W/W
60克/升Zn++
耗用能量：2.75千瓦小时/千克
例四 五十升电解池测试结果
进料：闪锌矿精矿 正常电流：60安培
电解液：比重1.2 浆状物密度：3.5千克/40升
250克/升NaCl 6.9%W/W
60克/升Zn++
耗用能量：2.2千瓦小时/千克
例五 五十升电解池测试结果
进料：闪锌矿精矿 正常电路：60安培
电解液：比重1.2 浆状物密度：840克/40升
250克/升NaCl 1.7%W/W
60克/升Zn++
耗用能量：45千瓦小时/千克
例2的实验在温度50℃之下重复进行。三小时后离子铜全部处于二价铜的状态，pH值降低至低于1.0同时阴极析出氢气，这表明在此温度不具有反应性。
例六 五十升电解池测试结果
进料：闪锌矿精矿 正常电流：60安培
电解液：比重1.228 浆状物密度：890克/40升
50-60克/升Zn++
耗用能量：8.24千瓦小时/千克
例2实验初始温度75℃并经常低于70℃下重复进行，于75℃下三小时后以二价态存在离子铜比例增加至只有17%，此时pH值用加成气控制在2.5至3.5范围，一旦温度低于70℃在4至6小时，以二价离子状态存在离子铜比例迅速增加至32%，此时尽管增加了加成气pH值迅速下降。这些结果说明在75℃反应性是足够的，但在70℃处于临界状态。
图1是设备的图解表示，并且也是一流程图。
新采矿石1送入一电化学电解池3的阳极分隔间2内，电解池3包括阳极4和阴极5，阴极5由一离子选择性薄膜6所包围，其阻止铜离子从阳极分隔间流向阴极分隔间。含氧气体7由源8送入阳极分隔间，使含锌矿石与由源10送入的含氯化物沥滤溶液9彻底的混合。在阳极分隔间之内的锌金属由含锌矿石中溶解出来，从而进入溶液，并经循环或由另分开铜来源（没有表示出）把铜离子送入沥滤溶液内。
含锌矿石和铜与氯离子间反应某一预定时间之后，生成的浆状物由电解池分离出来，并送入一分离器11内，其中含多量锌与铜的溶液12便由残余物13分离出来，一部分含多量锌与铜溶液12然后送入一沉淀器14内，与此同时至少还有一部分的含锌矿物或精矿1，这些铜的生成物不断自溶液12沉淀在含锌矿物或精矿之上。少铜离子而富锌溶液15送入阳极分隔间16内，在此锌金属电镀在阴极5之上。含有锌矿物或精矿和沉淀出的铜的残余物17由沉淀器14送进阳极分隔间2，在其内铜与锌则被溶化。
因此本发明介绍一个连续循环的方法，其不仅能使阴极镀锌，也使薄膜电解池阳极分隔间内充气浆状物中基体金属进行沥滤。
Claims (11)
1、一电解池中由含锌矿物或精矿回收锌的方法，该电解池包括具有阴极的阴极分隔间和一具有阳极的阳极分隔间，阴极分隔间是由中间插入的离子选择性薄膜所形成，这薄膜的特点是可以防止离子铜由阳极分隔间移往阴极分隔间，本方法包括在阳极分隔间内形成具有氯离子和铜离子溶液的含锌矿物和精矿的浆状物，用含氧气体与这浆状物彻底混合，把混合物保持一个大气压力及高于溶液沸点的温度下，并使混合物pH值保持于1至4间，由此生成的溶液便含有多量增溶的锌，至少提取一部分混合物，并由此分离所生成的溶液，使生成溶液与含锌矿物或精矿反应，由此离子铜沉淀出来，将生成溶液送入阴极分隔间，并用电化学方法于阴极回收锌。
2、权利要求1方法包括一附加步骤，就是将含锌矿物或精矿和铜沉淀物加入到浆状物中。
3、根据权利要求1方法，混合物的pH值是在2.5-3.5间。
4、根据权利要求1方法，溶液温度是在50℃至溶液沸点之间。
5、根据权利要求1方法，溶液温度是在70℃至100℃之间。
6、根据权利要求1方法，溶液温度是在85℃至95℃间。
7、根据权利要求1方法，每升溶液中含有5-25克离子铜。
8、根据权利要求1方法，在此在生成溶液中存在的所有离子铜基本上在与含锌矿物或精矿反应时沉淀出来。
9、根据权利要求8方法，在此含锌矿物是硫化锌矿物。
10、根据权利要求8方法，硫化锌矿物另外含有硫化铜。
11、根据权利要求1方法，氯离子是以浓度约为每升200至300g的氯化钠形式加入的。
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