專利名稱:砷鹽凈化鈷渣晶種、凈化方法及其應用的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種提高砷鹽凈化鈷渣晶種活性的方法,利用該方法純化得到的砷鹽 凈化鈷渣晶種,以及該純化后的晶種在濕法煉鋅中凈化硫酸鋅溶液中的應用。
背景技術:
濕法煉鋅過程中,鈷是危害鋅電解析出最主要的雜質之一。在由硫酸鋅溶液電解 制備鋅單質時,電解液中的鈷含量達到一定程度,便在陰極析出,與鋅組成微電池,使鋅放 電進人溶液,不僅降低鋅電解的電流效率,還使鋅片上出現(xiàn)雙圓孔狀的“燒板”現(xiàn)象。鋅電 解對電解液中雜質的含量要求十分嚴格,雜質超標,電解就不能正常進行,其中鈷含量的控 制尤為重要,要求新液中的鈷含量盡可能低。因此,在生產(chǎn)中需要采取措施將大部分鈷在進 入電解工序之前從溶液中除去。
當前鋅濕法冶煉過程中硫酸鋅溶液的凈化方法主要有黃藥凈化法、β -萘酚法、 砷鹽凈化法、銻鹽凈化法、合金鋅粉法等。
砷鹽凈化除鈷是在一定溫度以及有銅離子存在的條件下,利用Cu-Si微電池電位 差大于Co-ai微電池電位差而使鈷易于在Cu-ai微電池陰極上放電還原,形成Si-Cu-C0合 金的原理,通過向溶液中加入的三氧化二砷和鋅粉以及返回的底流晶種的作用,在溶液中 形成穩(wěn)定的As-Cu-C0 (-Zn)合金,從而使溶液中的Co2+以合金形式從溶液中沉淀分離出 來,使硫酸鋅溶液中的鈷降到適合電解的程度。
主要化學反應
2Co2++2As3++5Zn = 2CoAs I +5Zn2+............... (1)
2Ni2++2As3++5Zn = 2NiAs I +5Zn2+............ (2)
6Cu2++2As3++9Zn = 2Cu3As I +9Zn2+......... (3)
CoAs, NiAs和Cu3As并不是砷化物,而是鈷、鎳、銅與砷的合金。鍺和銻也發(fā)生共 沉,進入濾渣。
現(xiàn)有的操作步驟為第一步,將三氧化二砷用氫氧化鈉溶解,第二步,將溶解后的 氫氧化鈉溶液、鋅粉、返回的鈷渣(底流)晶種與含鈷的硫酸鋅溶液混合,在攪拌狀態(tài)下反 應,得到含不同成分的多種合金、固體化合物、殘余鋅粉、硫酸鋅溶液等的混合物;第三步, 將硫酸鋅溶液和渣的混合物用液固分離設備進行分離(如用壓濾機或濃密機,或靜置自然 分離),合金、固體化合物、殘余鋅粉等沉淀進入渣中,得到砷鹽凈化鈷渣,第四步,將適量鈷 渣作為晶種返回第二步使用。
申請人在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn),不同批次的砷鹽凈化鈷渣(底流鈷渣)在成分組成上有所 不同,因而在作為晶種引入到除鈷體系中時其除鈷的活性有所不同。另外,鈷渣晶種在長時 間使用后,活性也存在下降的趨勢。如果按照固定的操作程序驅除鈷雜質,則處理后物料中 的鈷含量不太穩(wěn)定或者質量較差。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決目前存在的不同批次晶種成分組成不同的問題,本發(fā)明的目的在于提出 一種砷鹽凈化鈷渣的純化方法。
本發(fā)明提供的純化方法包括以下步驟將砷鹽凈化鈷渣晶種漿化,得到晶種漿化 液;將酸與晶種漿化液混合;以及進行固液分離。
進一步地,可以采用硫酸或者濕法煉鋅過程中產(chǎn)生的電解廢液與晶種漿化液混合。
進一步地,將水或硫酸鋅溶液與所述砷鹽凈化鈷渣晶種混合,得到晶種漿化液。
進一步地,晶種漿化液的液固比為0.5 1 10 1。
進一步地,酸與晶種漿化液混合后形成的體系pH值在0. 5 4. 5之間。
進一步地,酸與晶種漿化液混合后形成的體系pH值在3. 0 4. 5之間。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種砷鹽凈化鈷渣晶種,利用本發(fā)明提供的純化方法 對砷鹽凈化鈷渣晶種粗品進行處理,制備得到砷鹽凈化鈷渣晶種。
本發(fā)明的還一個目的在于,將本發(fā)明提供的純化后的砷鹽凈化鈷渣晶種應用到濕 法煉鋅中硫酸鋅溶液的凈化中。
本發(fā)明提供的砷鹽凈化鈷渣晶種純化方法,有效提高了砷鹽凈化鈷渣晶種的活 性,并且操作過程簡單,降低了生產(chǎn)成本,不增加廢渣、廢氣、廢水排放,無環(huán)境污染,最終提 升砷鹽凈化產(chǎn)品的質量,經(jīng)濟效益顯著。
圖1為根據(jù)本發(fā)明方法的一個示例性工藝流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖1詳細描述本發(fā)明的具體實施方式
。
本發(fā)明是通過添加無機酸的方法,與砷鹽凈化產(chǎn)生的鈷渣晶種發(fā)生反應,生成新 的晶種,新晶種具有更高的活性。無機酸可以是硫酸、鹽酸或者磷酸。這些酸可以是未經(jīng)使 用的酸,也可以為工業(yè)廢酸。作為優(yōu)選,硫酸和硝酸是最合適的,因為硫酸具有很好的離子 強度,另外不會揮發(fā),對作業(yè)工人沒有毒害;而硝酸除了具有酸強度之外,還具有較高的氧 化性,處理效率會更高。在成本上考慮,優(yōu)選使用工業(yè)廢酸,例如含硫酸的冶煉副產(chǎn)物,或者 含硝酸的工業(yè)廢酸。
在本發(fā)明中,用酸調節(jié)后的鈷渣晶種漿化液的pH值適宜在0. 5 4. 5之間。濃度 過高則不利于過程的控制,也不利于其作為新晶種返回后對系統(tǒng)的控制;濃度過低,則反應 速度太慢。該PH值優(yōu)選在3. 0 4. 5之間,發(fā)明人發(fā)現(xiàn),在pH范圍內(nèi),處理得到的新晶種 成份合理,利于系統(tǒng)控制。將酸處理體系中的酸濃度控制在此范圍最為合適,可以在較短的 時間內(nèi)完成處理操作。
酸處理的時間通常在0. 1 1小時,該時間可以根據(jù)酸濃度的大小作相應調整。
在本發(fā)明的一種有利的實施方式中,采用濕法煉鋅過程中產(chǎn)生的電解廢液作為酸 源,與砷鹽凈化鈷渣晶種反應,以活化該鈷渣晶種。該電解廢液通常由鋅電解工序提供,亦 即硫酸鋅溶液經(jīng)過電解后,鋅離子析出成為析出鋅片,并放出氧氣,最后的溶液含酸和殘余 鋅離子等,此時硫酸含量140 210g/l。
由于砷鹽凈化除鈷終點酸度很低,在鈷渣晶種表面形成大量各式各樣的沉積物, 作為晶種返回時,各種沉積物阻礙了晶種有效成分與溶液中雜質離子的接觸,降低了晶種 的活性。在經(jīng)過硫酸處理后,鈷渣晶種中的沉積物及較活潑金屬(鋅)的一部分溶解到溶 液中,這樣一來,晶種中的各有效成份裸露出來,有利于與溶液中雜質離子(主要為鈷)的 接觸,以達到將其除去的目。
本發(fā)明所采用的砷鹽凈化鈷渣化學成分以重量百分比計分別為Co 0. 1 10%、 Cu 5 70%、Zn 3 45%、As 3 40%,還有少量的 Cd、Sb、Ge、Au、Ag、Bi、Ni、Mn 等。在酸處理之后,金屬鋅含量比例上升,鋅離子含量比例下降,因為鋅離子更容易溶于酸。鋅離 子的溶解,導致更多金屬鋅和合金裸露,所以具有高活性。
圖1示出本發(fā)明的一種典型實施方式,具體步驟為第一步,將砷鹽凈化鈷渣用硫 酸鋅溶液或者水漿化,使其成為易于輸送的漿狀物,并使下一步酸洗反應易于進行。這里使 用的硫酸鋅溶液可以是來自濕法煉鋅除鈷后液或鋅電解之前的新液。在用水進行漿化的情 況下,漿化后的液固比為0.5 1 10 1。第二步,將漿化好的砷鹽凈化鈷渣與酸混合, 開啟攪拌機攪拌,反應0. 2 8小時,得到含新晶種、含多雜質的硫酸鋅溶液等的混合物;第 三步,將硫酸鋅溶液和渣的混合物用液固分離設備進行分離(如用壓濾機或濃密機,或靜 置自然分離),固體物為得到的新晶種。濾液則進入下一步以回收鋅。
下面介紹幾種具體實施例。
實施例1
砷鹽凈化鈷·晶種化學成分=Co1. 54%,Zn 25. 36%,Cu 25. 10%,As 7. 23%,生 產(chǎn)工藝條件見表1
表1 提高砷鹽凈化鈷渣晶種質量的工藝條件
權利要求
1.一種砷鹽凈化鈷渣晶種的純化方法,其特征在于,所述純化方法包括將所述砷鹽凈化鈷渣晶種漿化,得到晶種漿化液;將酸與所述晶種漿化液混合;以及進行固液分離。
2.根據(jù)權利要求1所述的純化方法,其特征在于,所述酸為硫酸或者是濕法煉鋅過程 中產(chǎn)生的電解廢液。
3.根據(jù)權利要求1所述的純化方法,其特征在于,將水或硫酸鋅溶液與所述砷鹽凈化 鈷渣晶種混合,得到所述晶種漿化液。
4.根據(jù)權利要求1所述的純化方法,其中,所述晶種漿化液的液固比為0.5 1 10 1。
5.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的純化方法,其特征在于,所述酸與晶種漿化液混 合后形成的體系PH值在0. 5 4. 5之間。
6.根據(jù)權利要求5所述的純化方法,其特征在于,所述酸與晶種漿化液混合后形成的 體系PH值在3.0 4. 5之間。
7.—種砷鹽凈化鈷渣晶種,其特征在于,利用權利要求1-6中任一項所述的純化方法 對砷鹽凈化鈷渣晶種粗品進行處理,制備而成所述砷鹽凈化鈷渣晶種。
8.權利要求7所述的砷鹽凈化鈷渣晶種在濕法煉鋅中凈化硫酸鋅溶液中的應用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種砷鹽凈化鈷渣晶種的純化方法,利用該方法純化得到的砷鹽凈化鈷渣晶種,以及該純化后的晶種在濕法煉鋅中凈化硫酸鋅溶液中的應用。該純化方法包括將砷鹽凈化鈷渣晶種漿化,得到晶種漿化液;將酸與所述晶種漿化液混合;以及進行固液分離。該純化方法能有效提高濕法煉鋅過程中產(chǎn)生的砷鹽凈化鈷渣晶種的活性,操作過程簡單,降低了生產(chǎn)成本,不增加廢渣、廢氣、廢水排放,無環(huán)境污染,最終提升砷鹽凈化產(chǎn)品質量,經(jīng)濟效益顯著。
文檔編號C22B19/00GK102031370SQ20101062098
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權日2010年12月31日
發(fā)明者劉懿, 尹華光, 林文軍, 苗華磊, 陽雄魁, 陳愛國 申請人:株洲冶煉集團股份有限公司