一種在氯化銨溶液體系中從氧化鋅粉提取電積鋅的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種在氯化銨溶液體系中從氧化鋅粉提取電積鋅的方法，其中，包括步驟：A、將氯化銨固體溶于水中，同時(shí)通入NH3并不斷攪拌，使制得的浸出前液的NH3濃度達(dá)到20~70g/l；B、取一定量的浸出前液，按液固比2~10：1的比例加入氧化鋅粉，同時(shí)通入NH3并不斷攪拌，進(jìn)行浸出處理；C、在浸出后的過(guò)濾液中加入鋅粉進(jìn)行凈化處理得到凈化后溶液；D、凈化后溶液通直流電進(jìn)行電積處理，陽(yáng)極采用石墨，陰極采用鋁板。本發(fā)明的方法流程短，不需要預(yù)處理氧化鋅中的氟氯，工藝過(guò)程也不需要專(zhuān)門(mén)的除氟氯工序，不會(huì)產(chǎn)生工藝廢水，沒(méi)有廢渣需要堆存。所以既解決了環(huán)保問(wèn)題，又符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種在氯化銨溶液體系中從氧化鋅粉提取電積鋅的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電積鋅提取【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種在氯化銨溶液體系中從氧化鋅粉提取電積鋅的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，鋼鐵廠高爐煙塵和電弧爐煙塵是一種固體廢棄物，含有鋅、鉛、銅等各種有價(jià)金屬元素，具有極大的綜合利用價(jià)值。例如，在鋼鐵廠含鋅煙塵中配加40-50%的焦粉，然后在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)高溫下?lián)]發(fā)鋅、鉛等金屬后可得到揮發(fā)窯氧化鋅粉。
[0003]濕法煉鋅廠的浸出渣經(jīng)過(guò)揮發(fā)窯處理所產(chǎn)生的氧化鋅粉以及煉鉛廠的含氧化鋅的煙塵需要先脫除氟氯，在硫酸體系下浸出。
[0004]一般情況下這些次氧化鋅粉含有大量的氟氯等雜質(zhì)。所以，該富含氟氯雜質(zhì)的氧化鋅需要先進(jìn)行多膛爐除氟氯，得到的氧化鋅粉經(jīng)過(guò)硫酸浸出、凈化，通過(guò)電積才能得到電積鋅?；蛘?，也可以對(duì)富含高氟氯的氧化鋅粉先進(jìn)行堿洗除氟氯，再在硫酸體系下進(jìn)行浸出、凈化、電積，得到電積鋅。
[0005]現(xiàn)已公開(kāi)的一些文獻(xiàn)中，也有提取電積鋅的一些方法:
1、公知的文獻(xiàn)I (陳鵬.氧化鋅堿法脫氯工藝研究.中國(guó)有色冶金.2013)采用碳酸鈉堿液法洗滌氧化鋅粉 中的氟氯，工業(yè)生產(chǎn)時(shí)采用二段逆流工藝，氧化鋅粉含鋅量可以降低到0.03%以下，再用硫酸進(jìn)行浸出。但是該方法存在含氟氯廢水的處理問(wèn)題，采用的是硫酸鋅體系電積鋅。
[0006]2、公知的文獻(xiàn)2 (趙玉琴.低品位氧化鋅粉生產(chǎn)電鋅工業(yè)實(shí)踐[J].江西有色金屬，2008)采用堿洗、硫酸浸出、凈化冶煉工藝生產(chǎn)電積鋅。但是該方法也存在氟氯廢水的處理問(wèn)題，采用的是硫酸鋅溶液電解體系。
[0007]3、公知的文獻(xiàn)3 (曾子高；竇傳龍等.氧化鋅煙灰多膛爐脫鹵焙燒的效果強(qiáng)化研究.礦冶工程.2007)研究了氧化鋅煙灰多膛爐焙燒脫氟氯效果強(qiáng)化，但該工藝只進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室的研究且除氟氯后的氧化鋅粉需采用硫酸浸出提取電積鋅。
[0008]4、公知的文獻(xiàn)4 (安寧；邵戈；于紅衛(wèi)等.反射爐鉛煙灰濕法堿洗除氟氯試驗(yàn)研究[J].湖南有色金屬，2013)研究了濕法堿洗氧化鋅煙塵去除氟氯，考察了去除氟氯的影響因素，但是該方法同樣存在高氟氯廢水的處理問(wèn)題和需要硫酸鋅溶液電積鋅；
綜上，現(xiàn)有技術(shù)的處理方法，都需要專(zhuān)門(mén)脫除氟氯，且會(huì)產(chǎn)生氟氯廢水需要處理，工藝流程較長(zhǎng)，成本高。
[0009]因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種不需要專(zhuān)門(mén)設(shè)置氧化鋅粉除氟氯工序而直接處理氧化鋅粉生產(chǎn)電積鋅的方法，旨在解決現(xiàn)有的電積鋅提取方法工藝流程長(zhǎng)、成本高以及產(chǎn)生氟氯廢水的問(wèn)題。[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種在氯化銨溶液體系中從氧化鋅粉提取電積鋅的方法，其中，包括步驟:
A、將氯化銨固體溶于水中，同時(shí)通入NH3并不斷攪拌，使制得的浸出前液的NH3濃度達(dá)到 20~70g/l ；
B、取一定量的浸出前液，按液固比2~10:1的比例加入氧化鋅粉，同時(shí)通入NH3并不斷攪拌，進(jìn)行浸出處理；
C、在浸出后的過(guò)濾液中加入鋅粉進(jìn)行凈化處理得到凈化后溶液；
D、凈化后溶液通直流電進(jìn)行電積處理，陽(yáng)極采用石墨，陰極采用鋁板。
[0012]所述的在氯化銨溶液體系中從氧化鋅粉提取電積鋅的方法，其中，所述步驟A中，浸出前液的NH4+濃度為90~110 g/1。
[0013]所述的在氯化銨溶液體系中從氧化鋅粉提取電積鋅的方法，其中，所述步驟B中，浸出溫度為2(T50°C，浸出時(shí)間為0.5~2小時(shí)。
[0014]所述的在氯化銨溶液體系中從氧化鋅粉提取電積鋅的方法，其中，所述步驟C中，凈化溫度為1(T50°C，凈化時(shí)間為0.5~2.5小時(shí)。
[0015]所述的在氯化 銨溶液體系中從氧化鋅粉提取電積鋅的方法，其中，所述步驟C中，鋅粉用量為浸出后的過(guò)濾液中鉛、銅、鎘及鈷理論計(jì)算量的2~25倍。
[0016]所述的在氯化銨溶液體系中從氧化鋅粉提取電積鋅的方法，其中，所述步驟D中，電流密度25(T1000A/m2，電解溫度2(T50°C，槽電壓2.5~3.2伏特。
[0017]所述的在氯化銨溶液體系中從氧化鋅粉提取電積鋅的方法，其中，同極距70~90mmo
[0018]有益效果:
1、本發(fā)明采用氯化銨溶液作為浸出溶液，利用鋅與氨容易絡(luò)合的特點(diǎn)，通入NH3溶解固體氧化鋅中的鋅使其進(jìn)入溶液，通過(guò)凈化生產(chǎn)合格的電解溶液進(jìn)行電積。本發(fā)明的方法流程短，不需要預(yù)處理氧化鋅中的氟氯，工藝過(guò)程也不需要專(zhuān)門(mén)的除氟氯工序，不會(huì)產(chǎn)生工藝廢水，沒(méi)有廢渣需要堆存。所以既解決了環(huán)保問(wèn)題，又符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式。
[0019]2、氯化銨溶液體系可以處理低品位的氧化鋅粉，也可以處理高氟氯雜質(zhì)的氧化鋅粉，原料適應(yīng)性強(qiáng)，可以使資源利用達(dá)到最大化。
[0020]3、電解可以隨時(shí)斷電而不擔(dān)心陰極鋅返溶，解決了硫酸鋅溶液體系下電解不能斷電的問(wèn)題。本發(fā)明的方法生產(chǎn)負(fù)荷可控，且槽電壓低，比傳統(tǒng)的硫酸鋅溶液電解體系節(jié)能12%以上。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明一種在氯化銨溶液體系中從氧化鋅粉提取電積鋅的方法較佳實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明提供一種在氯化銨溶液體系中從氧化鋅粉提取電積鋅的方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。[0023]本發(fā)明所提供的在氯化銨溶液體系中從氧化鋅粉提取電積鋅的方法，其主要包括步驟:
51、將氯化銨固體溶于水中，同時(shí)通入NH3并不斷攪拌，使制得的浸出前液的NH3濃度達(dá)到 20~70g/l ；
52、取一定量的浸出前液，按液固比2~10:1的比例加入氧化鋅粉，同時(shí)通入NH3并不斷攪拌，進(jìn)行浸出處理；
53、在浸出后的過(guò)濾液中加入鋅粉進(jìn)行凈化處理得到凈化后溶液；
54、凈化后溶液通直流電進(jìn)行電積處理，陽(yáng)極采用石墨，陰極采用鋁板。
[0024]本發(fā)明實(shí)施例中，提取電積鋅的方法主要包括以下步驟:浸出前液的制備，氧化鋅粉的調(diào)漿，氧化鋅粉的浸出，浸出后過(guò)濾液的凈化，以及從凈化后溶液中電積鋅的步驟。
[0025]具體來(lái)說(shuō)，首先取一定量的水，并開(kāi)動(dòng)攪拌，然后加入氯化銨固體，氯化銨固體的加入比例是按照9(Tll0g/l的比例加入，即使最后的浸出前液中氯化銨濃度為9(Tll0g/l，同時(shí)不斷通入NH3，使浸出前液中NH3濃度達(dá)到2(T70g/l時(shí)，這樣就配制成了浸出前液。
[0026]然后取出一定量 的浸出前液，開(kāi)動(dòng)攪拌，加入氧化鋅粉，加入比例為按照液固比2~10:1的比例，此比例是指浸出前液與氧化鋅粉的質(zhì)量比，例如浸出前夜為28m3(噸)，取液固比7:1，則氧化鋅粉的量為4噸，同時(shí)不斷通入NH3,以進(jìn)行浸出反應(yīng)，浸出反應(yīng)的原理是:
Zn0+2NH4C1+ (i_2) NH3 = Zn (NH3) iCl2+H20
Me0+2NH4C1+ (j-2) NH3 =Me (NH3) fl2+ H2O
式中Me代表Cu、Cd、Co、Ni等雜質(zhì)。
[0027]在進(jìn)行浸出處理后，過(guò)濾得到過(guò)濾液，浸出渣可出售，在過(guò)濾液中加入鋅粉進(jìn)行凈化處理，除掉鉛、銅、鎘、鈷及鎳等雜質(zhì)，凈化處理的溫度為1(T50°C，凈化處理的時(shí)間為
0.5^2.5小時(shí)，鋅粉用量為鋅粉按浸出液(浸出后的過(guò)濾液)中鉛、銅、鎘、鈷的總理論計(jì)算量的2~25倍加入。凈化反應(yīng)的原理是:
Zn + Me (NH3) /+ = Zn (NH3)廣 + Me + (j-1) NH3
Zn + Pb2+ + ?ΝΗ3 = Pb + Zn (NH3) i2+
最后，將含鋅的凈化后溶液通直流電進(jìn)行電積，陽(yáng)極可采用廉價(jià)的石墨，陰極可采用鋁板，同極距7(T90mm，電流密度25(T1000A/m2，電解溫度2(T50°C，槽電壓2.5~3.2伏特。電解反應(yīng)的原理是:
陰極反應(yīng):Zn (NH3) i2+ + 2e = Zn + iNH3 ；
陽(yáng)極反應(yīng) 6CF + 8NH3 — 6e = N2 + 6NH4C1。
[0028]如圖1所示，在本發(fā)明的實(shí)施例中，首先利用制備好的浸出前液對(duì)氧化鋅粉進(jìn)行浸出處理，然后將過(guò)濾處理，將過(guò)濾后的浸出渣出售，然后加入鋅粉進(jìn)行凈化處理，將凈化渣也出售，最后電解、熔鑄制成鋅錠出售。
[0029]下面通過(guò)多個(gè)具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。
[0030]實(shí)施例1
以煉鐵高爐灰經(jīng)揮發(fā)窯揮發(fā)產(chǎn)生的氧化鋅粉為原料，成分(本發(fā)明中的物料除特殊說(shuō)明外，均為質(zhì)量百分比 %):Zn53.3，F(xiàn)e3.7，Cl 9.2，F(xiàn)0.5，Pb7.6 ；
采用氯化銨溶液體系，制備浸出前液使其成分達(dá)到NH4+90g/l，NH345g/l ；
浸出:向浸出槽中加28m3浸出前液，對(duì)應(yīng)的加4.7噸氧化鋅粉，浸出溫度為35 °C，浸出時(shí)間為0.5小時(shí)，鋅浸出率93.1%，浸出后的過(guò)濾液(即浸出液，g/1)中:Zn82.7, Pb0.53，Cu0.004 ；
凈化:鋅粉按浸出液中鉛、銅、鎘及鈷的總理論計(jì)算量的2倍(3g/l-浸出液，即11浸出液加入3g鋅粉)加入，凈化時(shí)間為2.5小時(shí)，凈化溫度為40°C，凈化后溶液雜質(zhì)成分(m/l):Pb0.63，Cu0.04，Cd0.05，Co0.07 ；
電積:石墨做陽(yáng)極，同極距75mm，電流密度430A/m2，電解溫度30°C，槽電壓2.97伏，廢液含鋅11.2g/l，電流效率91.3%，析出鋅直流電耗2667Kwh/t-析出鋅。
[0031]析出鋅熔鑄成鋅錠，符合GB/T 470-2008《鋅錠》質(zhì)量要求。
[0032]實(shí)施例2
以鉛冶煉煙化爐揮發(fā)產(chǎn)生的氧化鋅粉為原料，成分(％):Zn61.6，F(xiàn)e4.7, Cl 0.71，Cu0.035，Pbl0.3。
[0033]配制浸出前液，使其成分達(dá)到NH4+110g/l，NH350g/l ；
浸出:向浸出槽中加28m3浸出前液，對(duì)應(yīng)的加4噸氧化鋅粉，浸出溫度為40°C，浸出時(shí)間為2小時(shí)。鋅浸出率92.1%，浸出后的過(guò)濾液成分(g/1):Zn81.1，Pb0.0053，Cu0.0032，Cd0.0062 ；
凈化:按浸出液中鉛銅鎘鈷計(jì)算的總理論量的18倍加入鋅粉(0.2g/l-浸出液)，凈化時(shí)間為1.5小時(shí)，凈化溫度為35 °C，凈化液雜質(zhì)成分(mg/1):Pb0.051，Cu0.03，Cd0.02，Co0.23 ；
電積:石墨做陽(yáng)極，同極距75mm，電流密度420A/m2，電解溫度42°C，槽電壓3.1伏，廢液含鋅12.4g/l，電流效率92.5%，析出鋅直流電耗2748Kwh/t-析出鋅。
[0034]析出鋅熔鑄成鋅錠，符合GB/T 470-2008《鋅錠》質(zhì)量要求。
[0035]實(shí)施例3
以鋅冶煉工頻爐產(chǎn)的鋅浮渣為原料，成分(％):Zn73.3，F(xiàn)e2.1，Cl 4.2，Cu0.8，Pb3.7 ； 配制浸出前液，使其成分達(dá)到NH4+95g/l，NH345g/l ；
浸出:向浸出槽中加28m3浸出前液，對(duì)應(yīng)的加4噸鋅浮渣，浸出溫度為30°C，浸出時(shí)間為4小時(shí)。鋅浸出率95.1%，浸出后的過(guò)濾液成分(g/1):Zn99.5，Pb0.005，Cu0.0Ol，Cd0.001 ；
凈化:按浸出液中鉛、銅、鎘及鈷的總理論計(jì)算量的25倍加入鋅粉，凈化時(shí)間為0.5小時(shí)，凈化溫度為 30°C，凈化液雜質(zhì)成分(mg/1):Pb0.03，Cu0.01，Cd0.02，Co0.08 ；
電積:石墨做陽(yáng)極，同極距75mm，電流密度400A/m2，電解溫度36°C，槽電壓3.02伏，廢液含鋅10.5g/l，電流效率93.3%，析出鋅直流電耗2654Kwh/t-析出鋅。
[0036]析出鋅熔鑄成鋅錠，符合GB/T 470-2008《鋅錠》質(zhì)量要求。
[0037]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種在氯化銨溶液體系中從氧化鋅粉提取電積鋅的方法，其特征在于，包括步驟: A、將氯化銨固體溶于水中，同時(shí)通入NH3并不斷攪拌，使制得的浸出前液的NH3濃度達(dá)到 20~70g/l ； B、取一定量的浸出前液，按液固比2~10:1的比例加入氧化鋅粉，同時(shí)通入NH3并不斷攪拌，進(jìn)行浸出處理； C、在浸出后的過(guò)濾液中加入鋅粉進(jìn)行凈化處理得到凈化后溶液； D、凈化后溶液通直流電進(jìn)行電積處理，陽(yáng)極采用石墨，陰極采用鋁板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在氯化銨溶液體系中從氧化鋅粉提取電積鋅的方法，其特征在于，所述步驟A中，浸出前液的NH4+濃度為9(TllO g/1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在氯化銨溶液體系中從氧化鋅粉提取電積鋅的方法，其特征在于，所述步驟B中，浸出溫度為2(T50°C，浸出時(shí)間為0.5^2小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在氯化銨溶液體系中從氧化鋅粉提取電積鋅的方法，其特征在于，所述步驟C中，凈化溫度為1(T50°C，凈化時(shí)間為0.5^2.5小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在氯化銨溶液體系中從氧化鋅粉提取電積鋅的方法，其特征在于，所述步驟C中，鋅粉用量為浸出后的過(guò)濾液中鉛、銅、鎘及鈷理論計(jì)算量的2~25倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在氯化銨溶液體系中從氧化鋅粉提取電積鋅的方法，其特征在于，所述步驟D中，電流密度25(T1000A/m2，電解溫度2(T50°C，槽電壓2.5~3.2伏特。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的在氯化銨溶液體系中從氧化鋅粉提取電積鋅的方法，其特征在于，同極距70~90mm。
【文檔編號(hào)】C22B3/14GK104005051SQ201410176251
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】戴興征 申請(qǐng)人:戴興征