一種硫酸鋅溶液連續(xù)凈化的方法及其凈化槽的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種硫酸鋅溶液連續(xù)凈化的方法及其凈化槽，屬于濕法煉鋅技術領域。
【背景技術】
[0002]在金屬鋅錠產品的生產過程中，有75%以上的鋅錠產品是采用濕法煉鋅工藝流程生產。傳統的濕法煉鋅生產工藝主干流程有五個主要工藝過程，即鋅精礦沸騰焙燒與煙氣制酸、氧化鋅浸出、硫酸鋅溶液凈化、硫酸鋅凈化液電解與鋅片熔鑄、浸出渣揮發(fā)處理。在鋅精礦沸騰焙燒與煙氣制酸過程中，精礦中的硫化鋅被氧化為氧化鋅和二氧化硫，二氧化硫進入煙氣并經過煙氣凈化、二氧化硫轉化、三氧化硫吸收后得到濃硫酸；氧化鋅產物俗稱鋅焙砂，送入氧化鋅浸出過程。在浸出過程中，浸出劑為電解廢液，和補充的少量硫酸，在浸出過程中，焙砂中的氧化鋅與硫酸反應，生成可溶解的硫酸鋅，進入了溶液，同時，在過程中少量的雜質銅、鎘、鈷等也進入了硫酸鋅溶液。為了確保后續(xù)的電解過程能夠順利進行，必須對硫酸鋅溶液中的銅鎘鈷雜質進行脫除，即硫酸鋅溶液凈化。
[0003]目前，用于硫酸鋅溶液凈化除銅鎘鈷的主要設備是傳統凈化槽，凈化劑為工業(yè)鋅粉，生產工業(yè)鋅粉的主要設備為電爐，因此，工業(yè)鋅粉也稱電爐鋅粉。
[0004]傳統凈化槽通常是圓筒型，外部為鋼筋混凝土結構或鋼結構，內部襯有防腐材料，有些凈化槽底部有錐度，凈化槽配有攪拌機，凈化槽用于連續(xù)凈化除雜時，從上方或側上方進液，從進液方向的對面?zhèn)壬戏揭砸缌餍问匠鲆骸?br>[0005]硫酸鋅溶液凈化除銅鎘鈷時，根據金屬鋅的金屬活性高于金屬銅、鎘、鈷的金屬活性，因此能夠使用金屬鋅將溶液中的銅鎘鈷雜質離子進行置換，進行置換后，溶液中的銅鎘鈷雜質離子被除去，溶液得到了凈化，所以凈化的過程的實質是置換過程，即金屬鋅對溶液中的銅鎘雜質離子進行置換的過程。使用傳統凈化槽對硫酸鋅溶液進行凈化時，凈化劑為工業(yè)鋅粉，鋅粉的有效鋅為80?93%，粒度0.025?0.150mm，鋅粉從上部加入槽內，在攪拌機作用下，工業(yè)鋅粉與溶液中的銅離子、鎘離子、鈷離子進行置換反應，鋅粉中的鋅金屬轉化為鋅離子進入溶液，銅離子、鎘離子、鈷離子被置換，分別轉化為金屬銅小固體、金屬鎘小固體和金屬鈷小固體，從溶液中析出，經過壓濾機進行固液分離后，產出銅鎘鈷渣，與溶液分離，實現溶液除去銅鎘鈷的目的。
[0006]采用工業(yè)鋅粉和傳統的連續(xù)凈化槽，進行硫酸鋅溶液凈化除銅鎘鈷時，根據硫酸鋅溶液雜質含量的不同，采用的凈化工藝也有所區(qū)別，對于雜質含量較低的硫酸鋅溶液，通常是一段同時除銅鎘鈷，同時除銅鎘鈷時，溫度為80?90°C、時間120?180min ;而對于銅鎘鈷含量均較高的溶液，通常采用分步除銅鎘鈷，即第一步除銅，第二步除鎘，第三步除鈷；分步除銅、除鎘條件為溫度60?80°C時間為60?90min ;除鈷則相對復雜，除鈷的方法有高溫銻鹽法、高溫砷鹽法、鈷試劑法、黃藥除鈷法、乙萘酚除鈷法、高分子有機物絡合法等，其中最常用的方法是高溫銻鹽法，該方法的凈化溫度較高，在85?95°C下進行，且需要加入三氧化二銻或金屬銻為催化劑。由于工業(yè)鋅粉有較大的比表面積，在使用工業(yè)鋅粉除銅鎘鈷時，有較大的反應速度，因而具有投資省、占地小、生產效率高的優(yōu)點。
[0007]但采用工業(yè)鋅粉和傳統連續(xù)凈化槽進行硫酸鋅溶液凈化除銅鎘鈷時，工業(yè)電爐鋅粉的消耗量很大，造成生產成本高，降低了經濟效益。在除銅階段，工業(yè)鋅粉的消耗量至少為理論需要量的110%，而在除鎘階段，工業(yè)電爐鋅粉的消耗量至少為理論需要量的2倍，在除鈷階段更高，通常達到30倍。如果要將溶液的鎘、鈷凈化很徹底，則鋅粉的過剩值很大，除鎘過程超過理論需要量的2倍，除鈷超過理論量的30倍。導致工業(yè)鋅粉消耗量大幅度超過理論需要量的原因有三個，一是工業(yè)電爐鋅粉的有效鋅偏低，通常只有85%，導致鋅粉活性低，二是由于工業(yè)鋅粉與凈化得到的銅鎘鈷渣粒度差很小，不能及時將反應生成的銅鎘鈷渣固體物質進行分離，銅鎘鈷渣固體物質對鋅粉形成局部包裹，又進一步降低了鋅粉的反應活性，三是凈化反應結束后，由于凈化槽本身的缺陷，無法將沒有參與反應的剩余鋅粉與銅鎘鈷渣分離，沒有參與反應的剩余鋅粉也進入了銅鎘渣中，最終導致工業(yè)電爐鋅粉的消耗量很大，通常達到3?10kg/m3溶液。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明的目的是彌補現有技術的不足，提供一種硫酸鋅溶液連續(xù)凈化的方法及其凈化槽。本發(fā)明以鋅片為凈化劑，實現鋅片對硫酸鋅溶液中的雜質銅鎘鈷離子的連續(xù)置換，具有鋅片消耗量小、生產成本低、銅鎘鈷置換徹底、現場環(huán)境好的優(yōu)點。
[0009]本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下:一種硫酸鋅溶液連續(xù)凈化的方法，包括進液管、凈化槽槽壁、凈化槽槽底、凈化槽蓋板、攪拌機、抽風管和出液管，所述凈化槽槽壁、凈化槽槽底和凈化槽蓋板組成凈化槽槽體，所述攪拌機包括電機、支架、攪拌軸和攪拌槳，所述電機和支架均居中位于凈化槽蓋板上，所述攪拌軸和攪拌槳均居中位于凈化槽槽體的內部，所述進液管位于凈化槽蓋板的一側，所述抽風管位于凈化槽蓋板與所述進液管相對的一側，所述出液管位于凈化槽槽壁的上部與所述進液管相對的一側，還包括濾板，所述濾板設在所述凈化槽槽壁與所述出液管的連通處，所述濾板上設有濾孔，所述凈化槽槽體內部裝有鋅片。
[0010]在上述技術方案的基礎上，本發(fā)明還可以做如下改進。
[0011]進一步，所述濾孔均勾分布，數量為100?2000個，孔徑為4?30mm，相鄰濾孔之間的孔中心距為6?35mm。
[0012]進一步，所述鋅片的長度為20?200mm、寬度為10?50mm、厚度為1?3mm。
[0013]—種硫酸鋅溶液連續(xù)凈化的方法，該方法通過如上任一項所述的凈化槽實現，包括以下步驟:將銅、鎘、鈷、鋅質量濃度分別為0.2?2.0g/L、0.2?2.0g/L、0.002?0.050g/L、120?180g/L、pH值5.0?5.4的待處理的硫酸鋅溶液，在所述凈化槽內進行連續(xù)凈化后，得到處理過的硫酸鋅溶液和雜質。
[0014]在上述技術方案的基礎上，本發(fā)明還可以做如下改進。
[0015]進一步，所述處理過的硫酸鋅溶液中銅、鎘、鈷、鋅的質量濃度分別為0.0001?0.0002g/L、0.0003 ?0.0005g/L、0.0004 ?0.0005g/L、120.3 ?183.2g/L，pH 值為 5.2 ?5.4，所述雜質為銅、鎘、鈷。
[0016]進一步，在所述凈化槽內連續(xù)凈化的具體步驟為:待處理的硫酸鋅溶液連續(xù)從所述進液管流入到所述凈化槽槽體，啟動攪拌機的電機，攪拌軸和攪拌槳開始運轉，所述待處理的硫酸鋅溶液與所述凈化槽槽體內部的鋅片發(fā)生置換反應，所述待處理的硫酸鋅溶液中的雜質從溶液中析出，置換反應結束后，處理過的硫酸鋅溶液和雜質的混合物，以溢流形式連續(xù)通過所述濾板上的濾孔，流到出液管，進而流出凈化槽外，未參與反應的鋅片殘留物被濾板截留，繼續(xù)停留在凈化槽槽體內部參與下一個除雜過程，硫酸鋅溶液的水汽和反應產生的氣體由所述抽風管抽走，最后將所述混合物進行固液分離，即分別得到處理過的硫酸鋅溶液和雜質。
[0017]進一步，所述反應產生的氣體為氫氣。
[0018]上述反應過程為:
[0019]Ζη+2Η+= Ζη 2++Η2 ?
[0020]本發(fā)明的凈化槽，其工作原理如下:含有雜質銅鎘鈷金屬離子的硫酸鋅溶液，從進液管連續(xù)流入裝有鋅片的凈化槽后，啟動攪拌機，硫酸鋅溶液在攪拌機的作用下在槽內運動，并與槽內的鋅片接觸，在鋅片表面發(fā)生了置換反應，溶液中的銅鎘鈷雜質離子被金屬鋅置換，參與了置換反應的金屬鋅轉變?yōu)榭扇苄缘匿\離子進入溶液，銅鎘鈷雜質離子被置換，從溶液中析出，分別生成金屬銅小固體、金屬鎘小固體和金屬鈷小固體，也分別俗稱銅渣、鎘渣和鈷渣；金屬銅小固體、金屬鎘小固體和金屬鈷小固體，在攪拌機直接攪動和運動溶液沖擊的雙重作用下，脫離鋅片表面，隨著攪拌的不斷進行，置換反應也在不斷進行中，溶液中的銅鎘鈷雜質離子不斷被鋅片置換，雜質離子濃度越來越低，反應生成的銅渣、鎘渣和鈷渣小固體物質越來越多；當置換反應進行比較充分后，溶液中的銅鎘鈷雜質離子已經很少，銅鎘鈷雜質離子濃度已經很低，達到了脫去雜質銅鎘鈷離子的目的，置換反應結束，生成的銅鎘鈷渣小固體物質最后隨著溶液一起流動，以溢流形式透過濾板上的濾孔流到出液管，再而流出凈化槽外；反應殘余的鋅片，由于其尺寸大于設置在出液管前端的濾板濾孔，被濾板截留繼續(xù)停留在凈化槽內，沒有隨著溶液流動凈化槽外，繼續(xù)與新進入凈化槽內的硫酸鋅溶液發(fā)生置換反應；流出凈化槽外的溶液和銅鎘鈷渣混合物，經壓濾機進行固液分離后，得到銅鎘鈷渣和硫酸鋅凈化液，溶液中的銅鎘鈷雜質被徹底分離，達到了脫去雜質銅鎘鈷的目的。根據置換除銅鎘鈷消耗的鋅