專利名稱：一種高鈷硫酸鋅溶液凈化除鈷的工藝及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高鈷硫酸鋅溶液浄化除鈷的エ藝及系統(tǒng)，更具體地，涉及ー種四段凈化工藝，本發(fā)明還涉及ー種從高鈷硫酸鋅溶液浄化除鈷的裝置。
背景技術(shù)：
鋅是我國優(yōu)勢礦產(chǎn)資源，雖然儲(chǔ)量豐富，但可供規(guī)劃利用的資源儲(chǔ)量不多。隨著工業(yè)的發(fā)展，有色金屬產(chǎn)品需求量大幅度上升，有色金屬產(chǎn)量也逐年増大，與此同時(shí)，帶來的資源枯竭及環(huán)境問題也日益嚴(yán)重。這就需要提高產(chǎn)業(yè)技術(shù)，尋求資源的最優(yōu)化利用。由于鋅資源總量的遞減，而鋅產(chǎn)能的不斷擴(kuò)大，冶煉企業(yè)對鋅精礦原料的選擇性越來越小，各種復(fù)雜原料最終都投入到冶煉系統(tǒng)中。這種特點(diǎn)的原料，對冶煉企業(yè)提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司是ー個(gè)年產(chǎn)量為20萬噸鋅錠的大型有色金屬冶煉企業(yè)，所用鋅 精礦原料大多產(chǎn)自本地礦山(地處內(nèi)蒙古中西部地區(qū))。此鋅精礦原料與其它產(chǎn)地原料具有很大的差異，所選出的鋅精礦具有幾個(gè)顯著的特點(diǎn)ー是鋅品位低，平均含量低于48% ；ニ是鐵含量高，普遍含量在14%-20% (同行業(yè)鋅精礦鐵含量普遍低于10%以下)；三是鈷含量高，達(dá)O. 05%左右(同行業(yè)一般低于O. 01 %以下，高出同行業(yè)的5倍)。中性浸出液的成分見表I
Zn FeCuCdCoSbAsNiGePH
—g/Ι_____mg/l _______
140-150 彡 20 SOO 1200 360 600 60 90 <0.15 彡 0.10 ミ 1.0 <0.04 5.2 5.4鋅的冶煉エ藝分為火法和濕法，其中濕法煉鋅自20世紀(jì)80年代以來占世界鋅產(chǎn)量的80-85%以上。濕法煉鋅(又稱電解法煉鋅)最早1915年由美國蒙大拿州的Anacond鋅廠エ業(yè)化應(yīng)用。由于其較之其他煉鋅方法具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，如生產(chǎn)規(guī)模大、能耗低、勞動(dòng)條件好、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等，自工業(yè)化以來，便得到了迅速發(fā)展。濕法煉鋅較之火法煉鋅雖有很大的優(yōu)勢，但仍然存在電耗高、伴生元素回收差等缺點(diǎn)。因此，濕法煉鋅應(yīng)朝著以下幾個(gè)目標(biāo)發(fā)展(I)創(chuàng)造無害エ廠，使エ廠的三廢得到有效治理；(2)進(jìn)ー步簡化流程，并使之高度自動(dòng)化；(3)進(jìn)ー步提高金屬的回收率，使能源和原材料的消耗大幅度減少。硫酸鋅溶液凈化工藝中的銻鹽凈化法具有安全、浄化效果好、エ藝成熟等優(yōu)點(diǎn)，國內(nèi)外多數(shù)冶煉廠普遍采用，常規(guī)凈化工藝為一段低溫(50 60°C )除銅、鎘；ニ段高溫(80°C以上)除鈷、鎳；三段中溫(60 70°C)除殘鎘。此エ藝對于含鈷較低(通常<30mg/I)的中性浸出硫酸鋅溶液，銻鹽凈化工藝是成熟有效的，但對于含鈷較高(>45mg/l)的硫酸鋅溶液，該凈化工藝存在一定的局限性，特別是含鈷在90mg/l左右的硫酸鋅溶液，常規(guī)的銻鹽除鈷エ藝根本無法滿足エ藝的需要。國內(nèi)申請CN1244589A公開了ー種濕法煉鋅用低溫銻鹽除鈷エ藝，其在銅、鎘離子并存的條件下加入鋅粉、銻白粉已獲得最好的除鈷效率，然而，其并不適用于高鈷含量的硫酸鋅凈化工藝。本發(fā)明エ藝技術(shù)即兩段高溫除鈷エ藝是一段浄化和ニ段浄化均采用高溫，且同時(shí)除去Cu、Cd、Co、Ni等雜質(zhì)離子。一段高溫除鈷中可除去幾乎全部的Cu、Cd及45%的鈷，在ニ段高溫除鈷中，將鈷濃度降至允許范圍之內(nèi)，在三段和四段浄化中再加入少量鋅粉掃除殘余雜質(zhì)，使系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)，其中本申請人發(fā)現(xiàn)通過四段浄化能夠提高浄化率，與前述三段エ藝配合，獲得所需的新液成分。

發(fā)明內(nèi)容
·
本發(fā)明主要解決了在傳統(tǒng)濕法鋅冶煉エ藝中，原料中的鈷含量較高所造成的浄化困難的技術(shù)難題，以產(chǎn)出高品位鋅錠；同時(shí)解決了浄化渣中鈷含量較低造成的鈷回收困難的問題，提高了資源的綜合利用率。本發(fā)明公開了ー種從高鈷硫酸鋅溶液浄化除鈷的エ藝，其中，該エ藝包括四段凈化工藝步驟，其中前兩段為高溫除鈷步驟，后兩段為高溫凈化工藝。上述的從高鈷硫酸鋅溶液浄化除鈷的エ藝，其中，該四段凈化工藝步驟分別為一段高溫除鈷用鋅粉置換溶液中Cu、Cd、Co、Ni。反應(yīng)溫度為75°C 78°C ;反應(yīng)時(shí)間1. 5h 2h ;鋅粉加入量3 4. 5kg/m3 ;鋪鹽加入量3 4. 5g/m3 ;中等強(qiáng)度攪拌。ニ段高溫除鈷用鋅粉置換溶液中Cu、Cd、Co、Ni。反應(yīng)溫度為82°C 90°C ;反應(yīng)時(shí)間2h 3h ;鋅粉加入量3 5kg/m3 ;銻鹽加入量3 4g/m3 ;硫酸銅加入量30 50g/m3 ;硫酸鉛加入量28_32g/m3 ;中等強(qiáng)度攪拌；三段浄化用鋅粉置換溶液中的殘余雜質(zhì)。反應(yīng)溫度為76°C 83°C ;反應(yīng)時(shí)間0. 5h Ih ;鋅粉加入量少量沖等強(qiáng)度攪拌。四段浄化用鋅粉置換溶液中的殘余雜質(zhì)。反應(yīng)溫度為74°C 82V ;反應(yīng)時(shí)間0. 5h Ih ;鋅粉加入量少量沖等強(qiáng)度攪拌。上述的從高鈷硫酸鋅溶液浄化除鈷的エ藝，其中，該四段凈化工藝步驟分別為一段高溫除鈷用鋅粉置換溶液中Cu、Cd、Co、Ni。反應(yīng)溫度為76°C,反應(yīng)時(shí)間1. 6h ;鋅粉加入量4. I kg/m3 ;鋪鹽加入量4. Ig/
m3;中等強(qiáng)度攪拌。ニ段高溫除鈷用鋅粉置換溶液中Cu、Cd、Co、Ni。反應(yīng)溫度為89°C ;反應(yīng)時(shí)間2. 5h ;鋅粉加入量4kg/m3 ;銻鹽加入量3. 5g/m3 ；硫酸銅加入量40g/m3 ;硫酸鉛加入量30g/m3 ;中等強(qiáng)度攪拌。三段浄化用鋅粉置換溶液中的殘余雜質(zhì)。反應(yīng)溫度為80°C ;反應(yīng)時(shí)間0. 7h ;鋅粉加入量少量；中等強(qiáng)度攪拌。
四段浄化用鋅粉置換溶液中的殘余雜質(zhì)。反應(yīng)溫度為78°C ;反應(yīng)時(shí)間0. 7h ;鋅粉加入量少量；中等強(qiáng)度攪拌。上述的從高鈷硫酸鋅溶液浄化除鈷的エ藝，其中，該四段凈化工藝步驟分別包括一段凈化中上清即硫酸鋅溶液經(jīng)螺旋板式換熱器加熱到75 78°C，通入一段高溫除鈷的反應(yīng)槽，加入適量鋅粉、廢液、銻鹽，反應(yīng)后的液固混合物進(jìn)入壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，壓濾后液送往ニ段高溫除鈷浄化槽，渣送往綜合回收エ段回收有價(jià)金屬，一段高溫除鈷浄化槽3臺(tái)串聯(lián)連續(xù)操作，通過調(diào)節(jié)鋅粉和廢液的加入量控制反應(yīng)槽的PH值為4 4. 4，控制反應(yīng)時(shí)間為
I.5h 2h ;—段高溫除鈷壓濾后液Co彡35mg/l。ニ段凈化一段高溫除鈷壓濾后液經(jīng)螺旋板式換熱器加熱到82 90°C，通入ニ段高溫除鈷的反應(yīng)槽，加入適量鋅粉及輔助劑銻鹽、硫酸銅、硫酸鉛，反應(yīng)后的液固混合物進(jìn)入壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，壓濾后液送往三段浄化槽，渣送往綜合回收エ段回收有價(jià)金屬，ニ段高溫除鈷凈化槽4臺(tái)串聯(lián)連續(xù)操作，保持反應(yīng)槽的PH值為4. 5 5，控制反應(yīng)時(shí)間為2h 3h ;ニ段高溫除鈷壓濾后液 Co ( O. 3mg/l ；Cd ( O. 5mg/l。三段凈化ニ段高溫除鈷壓濾后液經(jīng)泵打入三段浄化的反應(yīng)槽，加入少量鋅粉，反應(yīng)后的液固混合物進(jìn)入壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，壓濾后液送往四段浄化，渣送往綜合回收エ段回收有價(jià)金屬。三段浄化槽2臺(tái)串聯(lián)連續(xù)操作，控制反應(yīng)時(shí)間為O. 5 Ih ;三段高溫除鈷壓濾后液Co ^ O. 3mg/l ；Cd ^ O. 5mg/l。四段凈化三段浄化壓濾后液經(jīng)泵打入四段浄化的反應(yīng)槽，加入少量鋅粉，反應(yīng)后的液固混合物進(jìn)入壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，壓濾后液送往電解エ段，渣送往綜合回收エ段回收有價(jià)金屬。四段浄化槽2臺(tái)串聯(lián)連續(xù)操作，控制反應(yīng)時(shí)間為O. 5 lh。上述的從高鈷硫酸鋅溶液浄化除鈷的エ藝，其中，經(jīng)四段高溫除鈷，壓濾后液中Co彡O. 3mg/l ；Cd彡O. 5mg/l。一種電積新液，其能夠滿足電解24小時(shí)及48小時(shí)的電解要求，其中，利用上述的凈化除鈷エ藝生產(chǎn)得到，其中Co ^ O. 3mg/l ；Cd ^ O. 5mg/l?！N從高鈷硫酸鋅溶液浄化除鈷的裝置，其中，該裝置利用了上述的エ藝進(jìn)行生產(chǎn)，該裝置包括一凈換熱器，與一凈換熱器相連的一段高溫除鈷浄化槽，與一段高溫除鈷凈化槽相連的一凈壓濾機(jī)，與一凈壓濾機(jī)相連的ー凈漿化槽和ー凈后液貯槽；與ー凈后液貯槽相連的ニ凈換熱器，與ニ凈換熱器相連的ニ段高溫除鈷浄化槽，與ニ段高溫除鈷浄化槽相連的ニ凈壓濾機(jī)，與ニ凈壓濾機(jī)相連的ニ凈漿化槽和ニ凈后液貯槽；與ニ凈后液貯槽相連的三段浄化槽，與三段浄化槽相連的三凈壓濾機(jī)，與三凈壓濾機(jī)相連的三凈漿化槽和三凈后液貯槽；與三凈后液貯槽相連的四段浄化槽，與四段浄化槽相連的四凈壓濾機(jī)，與四凈壓濾機(jī)相連的四凈漿化槽和新液貯槽。本文所述的中等強(qiáng)度攪拌，參數(shù)為65-75r\min，優(yōu)選為69. 7r\min，三段凈化加入的少量鋅粉，量為O. 3-0. Sg/r1,優(yōu)選為O. 4§/1-\四段浄化加入的少量鋅粉，量為O. 2-0. 4g/じ1，優(yōu)選為 O. Sg/Γ1我公司所采購的鋅精礦原料中鈷含量在O. 03% O. 05%左右，經(jīng)浸出エ序所得到的中上清溶液中含鈷量在60 90mg/l之間，通過該技術(shù)的應(yīng)用，可以將鈷除到O. 3mg/l以下的電積新液，其它溶液雜質(zhì)也達(dá) 到深度凈化鈷的目的，滿足電解24小時(shí)及48小時(shí)電解要求。與現(xiàn)有エ藝相比，本發(fā)明的エ藝具有突出三個(gè)優(yōu)點(diǎn)ー是可以將鈷含量由60 90mg/l降至O. 3mg/l以下，以滿足24小時(shí)、48小時(shí)電解要求；ニ是四段凈化工藝真正達(dá)到了深度浄化的目的，通過添加輔助劑顯著提高了除鈷去雜效果；三是有利于回收有價(jià)金屬，延伸了產(chǎn)業(yè)鏈，提高了資源的綜合利用水平。


圖I 一段高溫除鈷凈化工藝流程2 ニ段高溫除鈷凈化工藝流程3三段凈化工藝流程4四段凈化工藝流程5本發(fā)明總エ藝流程6為本發(fā)明從高鈷硫酸鋅溶液浄化除鈷的裝置的連接結(jié)構(gòu)圖
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的具體實(shí)施方式
如下所述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該可以理解，該エ藝僅為示意性說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過下面給出的本發(fā)明的具體實(shí)施方式
可以進(jìn)一歩清楚的了解本發(fā)明，但是它們并不是對本發(fā)明的限定。本發(fā)明兩段高溫除鈷エ藝的原理是用鋅粉置換硫酸鋅溶液中的銅、鎘、鈷、鎳等雜質(zhì)離子，使含量將之允許范圍之內(nèi)。銅、鎘的標(biāo)準(zhǔn)電極電位較鋅正，所以在凈化過程中較易除去，溶液中的Co、Ni，按照標(biāo)準(zhǔn)電極電位(如表I所示)仍然較鋅正，但Co在鋅表面析出時(shí)，有超電位(如表2所示)的原因，導(dǎo)致很難析出，所以必須添加輔助劑以降低Co的超電位，輔助劑選用銻鹽和銅鹽，并輔加鉛鹽，加鉛鹽的目的是減緩Co的復(fù)溶，但不能完全阻止Co的復(fù)溶，只是延緩復(fù)溶的時(shí)間，因此，盡量縮短渣液分離時(shí)間可獲得良好的效果。表I金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位V
權(quán)利要求
1.ー種從高鈷硫酸鋅溶液浄化除鈷的エ藝，其特征在干，該エ藝包括四段凈化工藝步驟，其中前兩段為高溫除鈷步驟，后兩段為高溫浄化步驟。
2.如權(quán)利要求I所述的從高鈷硫酸鋅溶液浄化除鈷的エ藝，其特征在于，該四段浄化エ藝步驟分別為 步驟I、一段高溫除鈷用鋅粉置換溶液中Cu、Cd、Co、Ni， 反應(yīng)溫度為75-78°C;反應(yīng)時(shí)間1. 5h 2h ;鋅粉加入量3 4. 5kg/m3 ;銻鹽加入量.3 4. 5g/m3 ;中等強(qiáng)度攪拌； 步驟2、ニ段高溫除鈷用鋅粉置換溶液中Cu、Cd、Co、Ni， 反應(yīng)溫度為82°C 90°C ;反應(yīng)時(shí)間2h 3h ;鋅粉加入量3 5kg/m3 ;銻鹽加入量.3 4g/m3 ;硫酸銅加入量30 50g/m3 ;硫酸鉛加入量28_32g/m3 ;中等強(qiáng)度攪拌； 步驟3、三段浄化用鋅粉置換溶液中的殘余雜質(zhì)， 反應(yīng)溫度為76°C 83°C ;反應(yīng)時(shí)間0. 5h Ih ;鋅粉加入量少量；中等強(qiáng)度攪拌； 步驟4、四段浄化用鋅粉置換溶液中的殘余雜質(zhì)， 反應(yīng)溫度為74°C 82°C ;反應(yīng)時(shí)間0. 5h Ih ;鋅粉加入量少量；中等強(qiáng)度攪拌。
3.如權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的從高鈷硫酸鋅溶液浄化除鈷的エ藝，其特征在于，該四段凈化工藝步驟分別包括 一段凈化 中上清即硫酸鋅溶液經(jīng)螺旋板式換熱器加熱到75 78°C，通入一段高溫除鈷的反應(yīng)槽，加入適量鋅粉、廢液、銻鹽，反應(yīng)后的液固混合物進(jìn)入壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，壓濾后液送往ニ段高溫除鈷浄化槽，渣送往綜合回收エ段回收有價(jià)金屬，一段高溫除鈷浄化槽3臺(tái)串聯(lián)連續(xù)操作，通過調(diào)節(jié)鋅粉和廢液的加入量控制反應(yīng)槽的PH值為4 4. 4，控制反應(yīng)時(shí)間為I. 5h 2h ; ニ段凈化 一段高溫除鈷壓濾后液經(jīng)螺旋板式換熱器加熱到82 90°C，通入ニ段高溫除鈷的反應(yīng)槽，加入適量鋅粉及輔助劑銻鹽、硫酸銅、硫酸鉛，反應(yīng)后的液固混合物進(jìn)入壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，壓濾后液送往三段浄化槽，渣送往綜合回收エ段回收有價(jià)金屬，ニ段高溫除鈷浄化槽4臺(tái)串聯(lián)連續(xù)操作，保持反應(yīng)槽的PH值為4. 5 5，控制反應(yīng)時(shí)間為2h 3h ; ニ段凈化 ニ段高溫除鈷壓濾后液經(jīng)泵打入三段浄化的反應(yīng)槽，加入少量鋅粉，反應(yīng)后的液固混合物進(jìn)入壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，壓濾后液送往四段浄化，渣送往綜合回收エ段回收有價(jià)金屬，三段浄化槽2臺(tái)串聯(lián)連續(xù)操作，控制反應(yīng)時(shí)間為O. 5 Ih ; 四段浄化 三段浄化壓濾后液經(jīng)泵打入四段浄化的反應(yīng)槽，加入少量鋅粉，反應(yīng)后的液固混合物進(jìn)入壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，壓濾后液送往電解エ段，渣送往綜合回收エ段回收有價(jià)金屬，四段凈化槽2臺(tái)串聯(lián)連續(xù)操作，控制反應(yīng)時(shí)間為O. 5 lh。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的從高鈷硫酸鋅溶液浄化除鈷的エ藝，其特征在干， 經(jīng)四段高溫除鈷，壓濾后液中Co彡O. 3mg/l ；Cd彡O. 5mg/l。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的從高鈷硫酸鋅溶液浄化除鈷的エ藝，其特征在于 用于凈化中的原料成分是鋅粉=Zn彡95%，銻鹽=Sb2O3彡99. 8%。
6.一種電積新液，其能夠滿足電解24小時(shí)及48小時(shí)的電解要求，其特征在于，利用權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的浄化除鈷エ藝生產(chǎn)得到，經(jīng)四段高溫除鈷，壓濾后液中Co ^ O. 3mg/l ；Cd ^ O. 5mg/l。
7.ー種從高鈷硫酸鋅溶液浄化除鈷的裝置，其特征在于，該裝置利用了權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的エ藝進(jìn)行生產(chǎn)，該裝置包括一凈換熱器，與一凈換熱器相連的一段高溫除鈷浄化槽，與一段高溫除鈷浄化槽相連的ー凈壓濾機(jī)，與一凈壓濾機(jī)相連的ー凈漿化槽和ー凈后液貯槽；與ー凈后液貯槽相連的ニ凈換熱器，與ニ凈換熱器相連的ニ段高溫除鈷凈化槽，與ニ段高溫除鈷浄化槽相連的ニ凈壓濾機(jī)，與ニ凈壓濾機(jī)相連的ニ凈漿化槽和ニ凈后液貯槽；與ニ凈后液貯槽相連的三段浄化槽，與三段浄化槽相連的三凈壓濾機(jī)，與三凈壓濾機(jī)相連的三凈漿化槽和三凈后液貯槽；與三凈后液貯槽相連的四段浄化槽，與四段浄化槽相連的四凈壓濾機(jī)，與四凈壓濾機(jī)相連的四凈漿化槽和新液貯槽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從高鈷硫酸鋅溶液凈化除鈷的工藝及系統(tǒng)，該工藝包括四段凈化工藝步驟，其中前兩段為高溫除鈷步驟，后兩段為高溫凈化步驟。本發(fā)明主要解決了在傳統(tǒng)濕法鋅冶煉工藝中，原料中的鈷含量較高所造成的凈化困難的技術(shù)難題，以產(chǎn)出高品位鋅錠；同時(shí)解決了凈化渣中鈷含量較低造成的鈷回收困難的問題，提高了資源的綜合利用率。
文檔編號C22B3/46GK102839284SQ201210280978
公開日2012年12月26日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者沙濤, 劉德祥, 孫明生 申請人:巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司