一種使堿法生產(chǎn)鋅粉粒度變小的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于含鋅廢物中鋅的高值化回收領(lǐng)域，涉及一種利用含鋅廢物制備細(xì)鋅粉 的方法，具體為一種使堿法生產(chǎn)鋅粉粒度變小的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 伴隨著過去三十多年我國經(jīng)濟(jì)所取得的舉世矚目的成就，各種礦物的大規(guī)模開采 不僅造成了我國礦產(chǎn)資源不同程度的枯竭趨勢，而且還引發(fā)了越來越受到關(guān)注的環(huán)境問 題。據(jù)報道，我國目前鋅儲量的靜態(tài)保證年限僅約8. 8年，而且富礦越來越少，開采難度越 來越大。因此二次鋅資源的回收利用就顯得愈發(fā)重要。二次鋅資源主要來自于礦山開采、 鋅冶煉、電鍍、電池、煉鋼、煉銅等工業(yè)過程中產(chǎn)生大量的含鋅尾礦、煙塵、泥、廢渣等，含有 一定品位的鋅且數(shù)量巨大。
[0003]目前，已經(jīng)有利用硫化物基分離劑實現(xiàn)堿液電解工藝中鉛鋅的選擇性定量分離的 方法，使堿法電解鋅粉工藝充分發(fā)揮堿法優(yōu)勢實現(xiàn)了鋅粉的工業(yè)化生產(chǎn)，但是此流程利用 含鋅廢物生產(chǎn)出的鋅粉粒徑偏大，粒徑小于150 μπι(過100目篩）的鋅粉所占比例只有 10% -30%，比表面積相對較小，活性低，市場上粒徑大于150 μ m的鋅粉價格低，需要進(jìn)一 步經(jīng)磨細(xì)加工出售，成本變大，嚴(yán)重制約了利用該工藝高值化回收二次鋅資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為了解決在實際生產(chǎn)中，堿法工藝?yán)煤\廢物電解制備所得鋅粉粒度較 粗的問題，提供了一種使堿法生產(chǎn)鋅粉粒度變小的方法，該方法工藝簡單，所得產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn) 定。
[0005] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種使堿法生產(chǎn)鋅粉粒度變小的方法，其工 藝步驟為：
[0006] 1)以含鋅廢物為原料，在堿法工藝中利用強(qiáng)堿溶液浸出并凈化浸出液；
[0007] 2)在凈化液中加入聚乙二醇和吐溫；
[0008] 3)對上述溶液進(jìn)行鋅的電解，在溶液中插入電極，正、負(fù)極板間距1~10cm，溫度 0~70°C，通直流電電解，電流密度為800~1500A/m2;
[0009] 4)停止電解后，立即取出鋅粉，利用無水乙醇和去離子水先后清洗至清洗液pH呈 中性，真空干燥后即得高純細(xì)顆粒鋅粉。
[0010] 所述聚乙二醇為液態(tài)時，其添加量為體積分?jǐn)?shù)0. 002%~0. 015%，所述聚乙二醇 為固態(tài)時，其添加量為l〇mg/L~150mg/L。
[0011] 所述吐溫的體積分?jǐn)?shù)為0· 002 %~0· 015 %。
[0012] 所述電極板的陽極是不銹鋼板，陰極是含鎂鋁的合金板。
[0013] 所述電解時間為2min~60min。
[0014] 按照經(jīng)典結(jié)晶成核理論，鋅結(jié)晶過程包括鋅晶核的形成和鋅晶核的長大，鋅的結(jié) 晶成核過程屬于瞬時成核，電沉積在剛開始一段時間內(nèi)，離子還原成核可以由以下關(guān)系式 表不：
[0015] N = N〇[l-exp (-At)]
[0016] 式中：N-分布在單位電極表面上瞬時成核位點數(shù)目；
[0017] N。一對應(yīng)其中活性位點的數(shù)目密度；
[0018] A-單個成核位點穩(wěn)態(tài)成核的速度常數(shù)；
[0019] t-結(jié)晶時間；
[0020] 結(jié)合該公式，在實驗過程中，電解液中加入聚乙二醇和吐溫后，擬合曲線峰寬加 大，成核速率更快，這說明低濃度的聚乙二醇和吐溫聯(lián)用能夠活化堿鋅離子，改變電極表面 附近的電位分布，降低堿鋅溶液中電極反應(yīng)離子的成核表面能，使堿鋅離子在電極表面成 核更容易，對應(yīng)活性位點的數(shù)目密度N。增大，即電極表面活性成核位點N增大，成核速率加 快，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于晶核的生長速率，最終使得成熟鋅結(jié)晶顆粒變小變細(xì)。
[0021] 利用本發(fā)明所述的方法制得鋅粉粒徑小于150 μπι的比例不低于80%，最高達(dá)到 了 99. 82%，極大的細(xì)化了鋅粉粒徑，增大了直接電解所得鋅粉的比表面積和活性，提高了 直接電解所得鋅粉的價值，免除了進(jìn)一步機(jī)械磨細(xì)步驟；其中粒徑小于45 μπι(過325目 篩）的鋅粉所占比例最高達(dá)到了 52. 94%，篩分后可以直接滿足國家標(biāo)準(zhǔn)一級品要求。
[0022] 本發(fā)明的有益效果是：一種使堿法生產(chǎn)鋅粉粒度變小的方法，其中的添加物對電 解過程沒有不利影響，電流效率依然高達(dá)97%以上，操作簡單，所得產(chǎn)品粒徑小，質(zhì)量穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0023] 下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0024] 附圖1為本發(fā)明所得鋅粉與市售優(yōu)級純鋅粉的比較圖。
[0025] 附圖2為本發(fā)明實施例1的粒度分布圖。
[0026] 附圖3為本發(fā)明實施例1所得鋅粉的掃描電鏡圖。
[0027] 附圖4為本發(fā)明實施例2的粒度分布圖。
[0028] 附圖5為本發(fā)明實施例2所得鋅粉的掃描電鏡圖。
[0029] 附圖6為本發(fā)明實施例3的粒度分布圖。
[0030] 附圖7為本發(fā)明實施例3所得鋅粉的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0031] 實施例一
[0032] 以江蘇某鋼鐵廠含鋅煙塵為對象，經(jīng)強(qiáng)堿浸取并凈化后，然后按照本發(fā)明在凈化 液中加入體積分?jǐn)?shù)為0. 005%液態(tài)聚乙二醇和體積分?jǐn)?shù)為0. 005%的吐溫，極板間距3cm， 溫度25°C，通直流電電解，電流密度為800A/m2。電解時間lOmin，立即取出鋅粉，利用無水 乙醇和去離子水先后清洗至清洗液pH呈中性，真空干燥后即得高純細(xì)顆粒鋅粉，其中鋅粉 粒徑小于150 μ m的比例為（99. 82% )，小于45 μ m的比例為（52. 94% )。
[0033] 實施例二
[0034] 以河北某鋼鐵廠含鋅煙塵為對象，經(jīng)強(qiáng)堿浸取并凈化后，然后按照本發(fā)明在凈化 液中加入體積分?jǐn)?shù)為50mg/L固態(tài)聚乙二醇和體積分?jǐn)?shù)為0. 015%的吐溫，極板間距3cm，溫 度60°C，通直流電電解，電流密度為ΙΟΟΟΑ/m2。電解時間20min，立即取出鋅粉，利用無水乙 醇和去離子水先后清洗至清洗液pH呈中性，真空干燥后即得高純細(xì)顆粒鋅粉，其中鋅粉粒 徑小于150 μ m的比例為（82. 44% )，小于45 μ m的比例為（35. 62% )。
[0035] 實施例三
[0036] 以河北某鋼鐵廠含鋅煙塵為對象，經(jīng)強(qiáng)堿浸取并凈化后，然后按照本發(fā)明在凈化 液中加入體積分?jǐn)?shù)為l〇〇mg/L固態(tài)聚乙二醇和體積分?jǐn)?shù)為0. 010%的吐溫，極板間距5cm， 溫度25°C，通直流電電解，電流密度為1000A/m2。電解時間30min，立即取出鋅粉，利用無水 乙醇和去離子水清洗至清洗液pH呈中性，真空干燥后即得高純細(xì)顆粒鋅粉，其中鋅粉粒徑 小于150 μ m的比例為（97. 44% )，小于45 μ m的比例為（37. 33% )。
[0037] 將本發(fā)明實例、原生產(chǎn)現(xiàn)狀直接制得鋅粉與市售優(yōu)級純球狀鋅粉、片狀鋅粉國家 標(biāo)準(zhǔn)一級品參數(shù)進(jìn)行比對可以看出：通過本發(fā)明極大提高了細(xì)鋅粉顆粒在產(chǎn)品中的百分比 含量，降低了高附加值細(xì)鋅粉的生產(chǎn)成本，同時大大提高了鋅粉的比表面積，同等粒度條件 下大約是市售優(yōu)級純球狀鋅粉比表面積的10倍，產(chǎn)品反應(yīng)活性增強(qiáng)，全鋅含量、金屬鋅含 量和松裝密度均滿足片狀鋅粉國標(biāo)要求，本工藝全程沒有油脂參與，也沒有油脂生成，因此 產(chǎn)品中不含油脂，添加劑的加入沒有降低生產(chǎn)過程的電解效率（參見表一）。
【主權(quán)項】
1. 一種使堿法生產(chǎn)鋅粉粒度變小的方法，其特征在于，其工藝步驟為： 1) 以含鋅廢物為原料，在堿法工藝中利用強(qiáng)堿溶液浸出并凈化浸出液； 2) 在凈化液中加入聚乙二醇和吐溫； 3) 對上述溶液進(jìn)行鋅的電解，在溶液中插入電極，正、負(fù)極板間距1~10cm，溫度0~ 70°C，通直流電電解，電流密度為800~1500A/m2; 4) 停止電解后，立即取出鋅粉，利用無水乙醇和去離子水先后清洗至清洗液pH呈中 性，真空干燥后即得高純細(xì)顆粒鋅粉。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使堿法生產(chǎn)鋅粉粒度變小的方法，其特征在于，所述聚 乙二醇為液態(tài)時，其添加量為體積分?jǐn)?shù)0.002%~0.015%，所述聚乙二醇為固態(tài)時，其添 加量為 l〇mg/L ~150mg/L。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使堿法生產(chǎn)鋅粉粒度變小的方法，其特征在于，所述吐 溫的體積分?jǐn)?shù)為〇. 002 %~0. 015%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使堿法生產(chǎn)鋅粉粒度變小的方法，其特征在于，所述電 極板的陽極是不銹鋼板，陰極是含鎂鋁的合金板。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使堿法生產(chǎn)鋅粉粒度變小的方法，其特征在于，所述電 解時間為2min~60min。6. 根據(jù)權(quán)利1~5任意一項權(quán)利要求所述的一種使堿法生產(chǎn)鋅粉粒度變小的方法制 備的鋅粉，其特征在于，所述鋅粉粒徑小于150μm的比例為80%~99. 82%;鋅粉粒徑小于 45μm的比例最高為52. 94%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種使堿法生產(chǎn)鋅粉粒度變小的方法,以含鋅廢物為原料，在堿法工藝中利用強(qiáng)堿溶液浸出并凈化浸出液；在凈化液中加入聚乙二醇和吐溫；對上述溶液進(jìn)行鋅的電解；停止電解后，立即取出鋅粉，利用無水乙醇和去離子水先后清洗至清洗液pH呈中性，真空干燥后即得高純細(xì)顆粒鋅粉，其中的添加物對電解過程沒有不利影響，電流效率依然高達(dá)97％以上，操作簡單，所得產(chǎn)品粒徑小，質(zhì)量穩(wěn)定。
【IPC分類】B22F1/00
【公開號】CN105268963
【申請?zhí)枴緾N201510662882
【發(fā)明人】蔣家超, 商曉甫, 田源, 趙由才, 李強(qiáng), 易天晟
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年10月14日