處理含鎘溶液的系統和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種處理含鎘溶液的系統和方法，所述系統包括：含鎘溶液存儲裝置；第一輸送管道，所述第一輸送管道與所述含鎘溶液存儲裝置相連；給料泵，所述給料泵與所述第一輸送管道相連；第二輸送管道，所述第二輸送管道與所述給料泵相連；管道反應器，所述管道反應器與所述第二輸送管道相連；以及鋅粉供給裝置，所述鋅粉供給裝置與所述第一輸送管道、所述第二輸送管道和所述管道反應器中的至少之一相連。該系統可以得到極大程度的優(yōu)化置換工序中工藝參數，不但保證了原有操作的連續(xù)性，而且省去了外加攪拌造成的電能消耗與設備投資。
【專利說明】
處理含鎘溶液的系統和方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于化工技術領域，具體而言，本發(fā)明涉及一種處理含鎘溶液的系統和方法。
【背景技術】
[0002]傳統鋅濕法冶煉凈液工藝中，采用鋅粉對含鎘中浸上清液進行除鎘等雜質，設計中一般采用攪拌槽作為反應容器并以強攪拌的方式促進反應的進行。這種方式溶液與固體鋅粉顆粒雖然能夠充分接觸，但是攪拌槽攪拌強度有限，導致固體鋅粉顆粒周圍離子擴散相對較慢，反應速度較慢，且鋅粉利用率偏低。同時，反應時間較長導致造成金屬鎘大量返溶。
[0003]因此，現有的處理含鎘溶液的工藝有待進一步改進。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種處理含鎘溶液的系統和方法，該系統可以得到極大程度的優(yōu)化置換工序中工藝參數，不但保證了原有操作的連續(xù)性，而且省去了外加攪拌造成的電能消耗與設備投資。
[0005]在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種處理含鎘溶液的系統，根據本發(fā)明的實施例，該系統包括:
[0006]含鎘溶液存儲裝置；
[0007]第一輸送管道，所述第一輸送管道與所述含鎘溶液存儲裝置相連；
[0008]給料栗，所述給料栗與所述第一輸送管道相連；
[0009]第二輸送管道，所述第二輸送管道與所述給料栗相連；
[0010]管道反應器，所述管道反應器與所述第二輸送管道相連；以及
[0011]鋅粉供給裝置，所述鋅粉供給裝置與所述第一輸送管道、所述第二輸送管道和所述管道反應器中的至少之一相連。
[0012]由此，根據本發(fā)明實施例的處理含鎘溶液的系統通過采用管道反應器代替攪拌槽進行反應，反應過程中，通過給料栗提供動力，使得流體具有較高流速，產生的紊流和湍流能極大程度減小固體鋅粉表面擴散層厚度，從而改善反應動力學條件并提高反應效率，進而可以顯著提高含鎘溶液中鎘的置換效率，同時采用該系統后，各置換工序中工藝參數可以得到極大程度的優(yōu)化，不但保證了原有操作的連續(xù)性，而且省去了外加攪拌造成的電能消耗與設備投資。
[0013]另外，根據本發(fā)明上述實施例的處理含鎘溶液的系統還可以具有如下附加的技術特征:
[0014]在本發(fā)明的一些實施例中，所述管道反應器為螺旋管道或直管道。由此，可以顯著提高流體的紊流和湍流程度，從而提高含鎘溶液中鎘的置換效率。
[0015]在本發(fā)明的一些實施例中，所述螺旋管道的彎頭為鋼襯PE件或鋼襯F4件。
[0016]在本發(fā)明的一些實施例中，所述第一輸送管道和所述第二管道上分別獨立的設置至少一個管道混合器。由此，可以進一步提高含鎘溶液中鎘的置換效率。
[0017]在本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提出了一種處理含鎘溶液的方法。根據本發(fā)明的實施例，該方法是采用上述處理含鎘溶液的系統進行的。根據本發(fā)明的具體實施例，該方法包括:
[0018]將所述含鎘溶液存儲裝置中的含鎘溶液依次經所述第一輸送管道、所述給料栗和所述第二輸送管道供給至所述管道反應器中；
[0019]將所述鋅粉供給裝置中的鋅粉供給至所述第一輸送管道、所述第二輸送管道和所述管道反應器中的至少之一，以便使得所述鋅粉與所述含鎘溶液中鎘離子發(fā)生還原反應，得到鎘渣和除鎘后液。
[0020]由此，根據本發(fā)明實施例的處理含鎘溶液的方法通過采用管道反應器代替攪拌槽進行反應，反應過程中，通過給料栗提供動力，使得流體具有較高流速，產生的紊流和湍流能極大程度減小固體鋅粉表面擴散層厚度，從而改善反應動力學條件并提高反應效率，進而可以顯著提高含鎘溶液中鎘的置換效率，同時采用該方法后，各置換工序中工藝參數可以得到極大程度的優(yōu)化，不但保證了原有操作的連續(xù)性，而且省去了外加攪拌造成的電能消耗與設備投資。
[0021]另外，根據本發(fā)明上述實施例的處理含鎘溶液的方法還可以具有如下附加的技術特征:
[0022]在本發(fā)明的一些實施例中，所述鋅粉以固態(tài)形式或漿化形式提供。
[0023]在本發(fā)明的一些實施例中，所述還原反應的溫度為60?90攝氏度。
[0024]在本發(fā)明的一些實施例中，所述還原反應的時間為I?10分鐘。
[0025]在本發(fā)明的一些實施例中，所述鋅粉的用量系數為0.9?1.15。
[0026]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0027]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0028]圖1是根據本發(fā)明一個實施例的處理含鎘溶液的系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0030]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0031 ]此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。
[0032]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。
[0033]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0034]在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種處理含鎘溶液的系統。參考圖1，根據本發(fā)明實施例的處理含鎘溶液的系統包括:含鎘溶液存儲裝置100、第一輸送管道200、給料栗300、第二輸送管道400、管道反應器500和鋅粉供給裝置600。
[0035]根據本發(fā)明的實施例，含鎘溶液存儲裝置100適于存儲含鎘溶液。需要說明的是，本文中的“含鎘溶液存儲裝置”可以為現有技術中用于存儲含鎘溶液的任何結構的裝置，本領域技術人可以根據實際需要進行選擇。
[0036]根據本發(fā)明的實施例，第一輸送管道200與含鎘溶液存儲裝置100相連，且適于將含鎘溶液存儲裝置中的含鎘溶液運輸至后續(xù)的各裝置中。
[0037]根據本發(fā)明的具體實施例，第一輸送管道200上可以設置有至少一個管道混合器(未示出)，例如可以在第一輸送管道上設置多個管道混合器，從而可以顯著提高含鎘溶液的紊流和湍流程度，進而提高含鎘溶液中鎘的置換效率。
[0038]根據本發(fā)明的實施例，給料栗300與第一輸送管道200相連，且適于提高后續(xù)第二輸送管道和管道反應器中含鎘溶液流體的流速，從而可以顯著提高含鎘溶液的紊流和湍流程度，進而進一步提高含鎘溶液中鎘的置換效率。需要說明的是，本領域技術人員可以根據實際流體流速需要對給料栗的具體類型進行選擇。
[0039]根據本發(fā)明的實施例，第二輸送管道400與給料栗300相連，且適于通過給料栗將含鎘溶液輸送至后續(xù)的管道反應器中。
[0040]根據本發(fā)明的具體實施例，第二輸送管道400上可以設置有至少一個管道混合器(未示出)，例如可以在第二輸送管道上設置多個管道混合器，從而可以顯著提高含鎘溶液的紊流和湍流程度，進而進一步提高含鎘溶液中鎘的置換效率。
[0041]根據本發(fā)明的實施例，管道反應器500與第二輸送管道400相連，且適于使得含鎘溶液中的鎘離子與鋅粉充分接觸發(fā)生還原反應，從而得到漿液，并且可以根據實際需要采用壓濾等手段即可分離得到除鎘后液和鎘渣。
[0042]根據本發(fā)明的一個具體實施例，管道反應器可以為螺旋管道或直管道。由此，可以顯著提高含鎘溶液流體的紊流和湍流程度，從而保證含鎘溶液中的鎘離子與鋅粉充分接觸，進而提高含鎘溶液中鎘的置換效率。需要說明的是，本領域技術人員可以根據實際需要對管道反應器的長度進行選擇，只要能保證含鎘溶液中鎘離子與鋅粉充分反應即可。
[0043]根據本發(fā)明的再一個具體實施例，螺旋管道的彎頭可以為鋼襯PE件或鋼襯F4件。由此，可以顯著提高管道反應器的使用壽命。
[0044]根據本發(fā)明的實施例，鋅粉供給裝置600可以與第一輸送管道200、第二輸送管道400和管道反應器500中的至少之一相連，且適于向第一輸送管道200、第二輸送管道400和管道反應器500中的至少之一供給鋅粉，例如I所示，鋅粉供給裝置600與第一輸送管道200、第二輸送管道400和管道反應器500均相連。
[0045]根據本發(fā)明的一個實施例，鋅粉供給裝置中鋅粉的供給形式并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發(fā)明的具體實施例，鋅粉可以以固態(tài)形式或漿化形式提供。由此，可以保證鋅粉與含鎘溶液中鎘離子充分接觸，進而進一步提高含鎘溶液中鎘的置換效率。
[0046]根據本發(fā)明的再一個實施例，鋅粉的用量并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發(fā)明的具體實施例，鋅粉的用量系數可以為0.9?1.15。發(fā)明人發(fā)現，若鋅粉的加入量過少會導致凈化除雜不完全，溶液中含雜質元素高，而若鋅粉加入量過多可以除雜較完全，但導致溶液中含鋅會更高，并增加鋅粉耗量，增加成本。
[0047]根據本發(fā)明的又一個實施例，鋅粉與含鎘溶液中鎘離子發(fā)生還原反應的溫度并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發(fā)明的具體實施例，鋅粉與含鎘溶液中鎘離子發(fā)生還原反應的溫度可以為60?90攝氏度。發(fā)明人發(fā)現，該溫度下可以顯著提高鋅粉與含鎘溶液中鎘離子的置換效率，從而保證最后所得除鎘后液中鎘含量低于10.5mg/L。
[0048]根據本發(fā)明的又一個實施例，鋅粉與含鎘溶液中鎘離子發(fā)生還原反應的時間并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發(fā)明的具體實施例，鋅粉與含鎘溶液中鎘離子發(fā)生還原反應的時間可以為I?10分鐘。發(fā)明人發(fā)現，該時間范圍內可以保證含鎘溶液中的鎘離子與鋅粉充分反應，從而進一步提高含鎘溶液中鎘的置換效率。
[0049]根據本發(fā)明實施例的處理含鎘溶液的系統通過采用管道反應器代替攪拌槽進行反應，反應過程中，通過給料栗提供動力，使得流體具有較高流速，產生的紊流和湍流能極大程度減小固體鋅粉表面擴散層厚度，從而改善反應動力學條件并提高反應效率，進而可以顯著提高含鎘溶液中鎘的置換效率，同時采用該系統后，各置換工序中工藝參數可以得到極大程度的優(yōu)化，不但保證了原有操作的連續(xù)性，而且省去了外加攪拌造成的電能消耗與設備投資。
[0050]在本發(fā)明的第二個方面，本發(fā)明提出了一種處理含鎘溶液的方法。根據本發(fā)明的實施例，該方法是采用上述的處理含鎘溶液的系統進行的。根據本發(fā)明的具體實施例，該方法包括:將含鎘溶液存儲裝置中的含鎘溶液依次經第一輸送管道、給料栗和第二輸送管道供給至管道反應器中；將鋅粉供給裝置中的鋅粉供給至第一輸送管道、第二輸送管道和管道反應器中的至少之一，以便使得鋅粉與含鎘溶液中鎘離子發(fā)生還原反應，得到鎘渣和除鎘后液。發(fā)明人發(fā)現，通過采用管道反應器代替攪拌槽進行反應，反應過程中，通過給料栗提供動力，使得流體具有較高流速，產生的紊流和湍流能極大程度減小固體鋅粉表面擴散層厚度，從而改善反應動力學條件并提高反應效率，進而可以顯著提高含鎘溶液中鎘的置換效率，同時采用該方法后，各置換工序中工藝參數可以得到極大程度的優(yōu)化，不但保證了原有操作的連續(xù)性，而且省去了外加攪拌造成的電能消耗與設備投資。需要說明的是，上述針對處理含鎘溶液的系統所描述的特征和優(yōu)點同樣適用于該處理含鎘溶液的方法，此處不再贅述。
[0051]根據本發(fā)明的一個實施例，鋅粉的供給形式并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發(fā)明的具體實施例，鋅粉可以以固態(tài)形式或漿化形式提供。由此，可以保證鋅粉與含鎘溶液中鎘離子充分接觸，進而進一步提高含鎘溶液中鎘的置換效率。
[0052]根據本發(fā)明的一個實施例，鋅粉供給裝置中鋅粉的供給形式并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發(fā)明的具體實施例，鋅粉可以以固態(tài)形式或漿化形式提供。由此，可以保證鋅粉與含鎘溶液中鎘離子充分接觸，進而進一步提高含鎘溶液中鎘的置換效率。
[0053]根據本發(fā)明的再一個實施例，鋅粉的用量并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發(fā)明的具體實施例，鋅粉的用量系數可以為0.9?1.15。發(fā)明人發(fā)現，若鋅粉的加入量過少會導致凈化除雜不完全，溶液中含雜質元素高，而若鋅粉加入量過多可以除雜較完全，但導致溶液中含鋅會更高，并增加鋅粉耗量，增加成本。
[0054]根據本發(fā)明的又一個實施例，鋅粉與含鎘溶液中鎘離子發(fā)生還原反應的溫度并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發(fā)明的具體實施例，鋅粉與含鎘溶液中鎘離子發(fā)生還原反應的溫度可以為60?90攝氏度。發(fā)明人發(fā)現，該溫度下可以顯著提高鋅粉與含鎘溶液中鎘離子的置換效率，從而保證最后所得除鎘后液中鎘含量低于10.5mg/L。
[0055]根據本發(fā)明的又一個實施例，鋅粉與含鎘溶液中鎘離子發(fā)生還原反應的時間并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發(fā)明的具體實施例，鋅粉與含鎘溶液中鎘離子發(fā)生還原反應的時間可以為I?10分鐘。發(fā)明人發(fā)現，該時間范圍內可以保證含鎘溶液中的鎘離子與鋅粉充分反應，從而進一步提高含鎘溶液中鎘的置換效率。
[0056]下面參考具體實施例，對本發(fā)明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。
[0057]實施例1
[0058]將Im3二段除鎳鈷后的所得含鎘溶液依次通過第一輸送管道、給料栗以及第二輸送管道供給至管道反應器中，同時通過鋅粉供給裝置向第一輸送管道、第二輸送管道和管道反應器中供給鋅粉，使得鋅粉與含鎘溶液中的鎘離子在管道反應器中發(fā)生還原反應，反應溫度為80 V，反應時間為5min，鋅粉用量系數為0.9，并將反應所得漿液進行壓濾處理，得到除鎘后液中鎘含量低于lmg/L。
[0059]實施例2
[0060]將Im3二段除鎳鈷后的所得含鎘溶液依次通過第一輸送管道、給料栗以及第二輸送管道供給至管道反應器中，同時通過鋅粉供給裝置向第一輸送管道、第二輸送管道和管道反應器中供給鋅粉，使得鋅粉與含鎘溶液中的鎘離子在管道反應器中發(fā)生還原反應，反應溫度為80 V，反應時間為2min，鋅粉用量系數為0.9，并將反應所得漿液進行壓濾處理，得到除鎘后液中鎘含量低于10.2mg/L。
[0061]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。
[0062]盡管上面已經示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【主權項】
1.一種處理含鎘溶液的系統，其特征在于，包括: 含鎘溶液存儲裝置； 第一輸送管道，所述第一輸送管道與所述含鎘溶液存儲裝置相連； 給料栗，所述給料栗與所述第一輸送管道相連； 第二輸送管道，所述第二輸送管道與所述給料栗相連； 管道反應器，所述管道反應器與所述第二輸送管道相連；以及 鋅粉供給裝置，所述鋅粉供給裝置與所述第一輸送管道、所述第二輸送管道和所述管道反應器中的至少之一相連。2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述管道反應器為螺旋管道或直管道。3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述螺旋管道的彎頭為鋼襯PE件或鋼襯F4件。4.根據權利1-3中任一項所述的系統，其特征在于，所述第一輸送管道和所述第二管道上分別獨立的設置至少一個管道混合器。5.—種利用權利要求1-4中任一項所述的處理含鎘溶液的系統處理含鎘溶液的方法，其特征在于，包括: 將所述含鎘溶液存儲裝置中的含鎘溶液依次經所述第一輸送管道、所述給料栗和所述第二輸送管道供給至所述管道反應器中； 將所述鋅粉供給裝置中的鋅粉供給至所述第一輸送管道、所述第二輸送管道和所述管道反應器中的至少之一，以便使得所述鋅粉與所述含鎘溶液中鎘離子發(fā)生還原反應，得到鎘渣和除鎘后液。6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述鋅粉以固態(tài)形式或漿化形式提供。7.根據權利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述還原反應的溫度為60?90攝氏度。8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述還原反應的時間為I?10分鐘。9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述鋅粉的用量系數為0.9?1.15。
【文檔編號】C22B19/00GK105950887SQ201610305874
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】陸業(yè)大, 戴江洪, 王鴻振, 趙愛君, 傅建國, 申美玲, 聶穎
【申請人】中國恩菲工程技術有限公司