一種鋅電解液除氟劑的制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保和化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋅電解液除氟劑的制備方法及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]濕法煉鋅生產(chǎn)過程中，鋅電解液中的氟主要來源于各種含氟再生氧化鋅煙塵和長期使用低氟原料積累而來的。為此，在原料進(jìn)入濕法系統(tǒng)以前，行業(yè)內(nèi)普遍采取對原料進(jìn)行火法(比如多膛爐、沸騰爐、回轉(zhuǎn)窯)焙燒脫氟或濕法堿洗除氟，但都存在著投資大、處理成本高、除氟氯不徹底等不足，致使鋅電解液中的氟在生產(chǎn)中不斷富集，最終嚴(yán)重影響鋅電解生產(chǎn)。
[0003]隨著科技的進(jìn)步，從鋅電解液中脫除氟的工藝發(fā)展很快，目前主要有磷酸鋁共沉淀法、石灰法、離子交換(除氟型)法和硅膠法等等。這些方法僅見諸于報(bào)道，真正應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)的并不多，主要原因是鋅電解液成分復(fù)雜，微酸性水溶液，技術(shù)條件要求苛刻，除氟效果不穩(wěn)定，鋅損失多，同時(shí)產(chǎn)生的廢渣量大，難以綜合治理等等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就在于為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種鋅電解液除氟劑的制備方法及應(yīng)用。
[0005]本發(fā)明的目的是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種鋅電解液除氟劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
①將偏鋁酸鈉固體或偏鋁酸鈉溶液配制成含A15-10%的水溶液；
②將至少一種鑭系稀土金屬碳酸化合物，按照鋁離子與鑭系金屬離子摩爾比1: (0.05-0.20)，加入溶液①中，攪拌均勻；
③向步驟②得到的混合溶液中通入二氧化碳?xì)怏w，并攪拌至pH值8~9;過濾取沉淀；
④將步驟③所得沉淀烘干、粉碎得成品除氟劑。
[0006]所述鑭系金屬碳酸化合物的鑭系金屬為鑭、鈰、鐠、釹的任一種或兩種以上組合。
[0007]所述步驟④中烘干溫度為95?110°C，時(shí)間為1.5-2.5h ;粉碎目數(shù)為120?325目。
[0008]步驟④中用雷蒙磨粉碎。
[0009]所述步驟④沉淀烘干之前，還包括用水洗滌的步驟。
[0010]一種鋅電解液除氟劑，為采用上述制備方法獲得。
[0011]上述除氟劑應(yīng)用條件為pH值4.5-5.4、溫度30_75°C、反應(yīng)時(shí)間0.5_2h，除氟劑的加入量為鋅電解液氟離子質(zhì)量濃度的10-20倍。
[0012]反應(yīng)在攪拌條件下進(jìn)行，攪拌強(qiáng)度60-85r/min。
[0013]本發(fā)明利用偏鋁酸鈉生成的氫氧化鋁和鑭系稀土化合物一起制作得到一種可在酸性條件下工作的除氟劑，制備過程簡單，該除氟劑能有效除去鋅電解液中的氟，除氟率可以達(dá)到75%以上，工藝條件控制簡單、設(shè)備投資少，使用方便，渣量小，鋅損失少，成本低。
【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例1
一種鋅電解液除氟劑的制備方法，包括以下步驟:
①將偏鋁酸鈉固體或偏鋁酸鈉溶液配制成含A1離子5~10%的水溶液；
②將至少一種鑭系金屬碳酸化合物，按照鋁離子與鑭系金屬離子摩爾比1: (0.05~0.20)加入溶液①中，攪拌均勻，得到一種渾濁溶液；所述鑭系金屬碳酸化合物的鑭系金屬為鑭、鈰、鐠、釹的任一種或兩種以上組合，如碳酸鑭鈰、碳酸鑭鈰釹等；
③往步驟②中得到的溶液中緩慢通入二氧化碳?xì)怏w并攪拌至pH值8~9，將溶液過濾取沉淀，用清水洗滌；
④將步驟③所得沉淀烘干，烘干溫度為95?110°C，時(shí)間為1.5-2.5h ;用雷蒙磨粉碎至120?325目得成品除氟劑。
[0015]一種鋅電解液除氟劑，它為采用上述制備方法獲得；除氟原理如下(以碳酸鑭為例):
在含氟鋅電解硫酸鋅溶液的弱酸性條件下，Al3+離子與F離子有很好的絡(luò)合作用，在鑭系稀土作用下共同生成氟化物沉淀而使F從溶液中除去，稀土起到活化A1 3+離子和與F離子絡(luò)合的雙重作用，反應(yīng)式如下:
A1(0H)3+ 3F =A1F3+ 30H La2(C03)3+6F =2LaF3+ 3C0 32。
[0016]此除氟劑的應(yīng)用條件為除氟劑的加入量為鋅電解液氟離子質(zhì)量濃度的10-25倍，pH值4.5-5.4、溫度30-75°C、反應(yīng)時(shí)間0.5_2h，反應(yīng)在攪拌條件下進(jìn)行，攪拌強(qiáng)度60_85r/min0
[0017]氫氧化鋁常溫下不與氟離子絡(luò)合，必須在高溫、高壓下才能實(shí)現(xiàn)，而且現(xiàn)有技術(shù)中的除氟劑一般是在中性或堿性條件使用，而鋅電解硫酸鋅溶液pH超過5.4，就會出現(xiàn)鋅的水解沉淀，因此現(xiàn)有技術(shù)中的除氟劑使用效果不佳；而本發(fā)明制備的除氟劑以鑭系碳酸化合物為氫氧化鋁的碳分晶種，將氫氧化鋁裹覆到鑭系碳酸化合物表面上，從而活化氫氧化鋁，達(dá)到常溫、常壓、弱酸性條件下既可以同與氟離子絡(luò)合的目的，鑭系金屬起到活化Al3+離子和與F離子絡(luò)合的雙重作用，使其在pH值4.5-5.4、溫度30-75°C條件下即可達(dá)到良好的除氟效果，且價(jià)格低廉，使?jié)穹掍\除氟流程簡單、高效，無副作用，易于操作、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
[0018]實(shí)施例2
稱取1000g固體偏鋁酸鈉加入5000L燒杯中加水3500L配制成含A1量
7.3%(1000/81.97*26.98/4500)的水溶液；按照鋁離子(329.14/26.98)與鑭系離子摩爾比
1: 0.08 稱取 220g 無水碳酸鑭(329.14/26.98*0.08*138.9/277.8*457.8)加入溶液充分?jǐn)嚢?，緩慢通入二氧化碳?xì)怏w并攪拌到pH值8.0停止，將溶液真空過濾后用清水清洗得固體化合物約llOOg ;將所得固體于100°C烘干2小時(shí)后，用雷蒙磨粉碎至120?325目得除氟劑700g備用。
[0019]取某廠鋅電解新液5.0L，其含Znl67.7g/l，F(xiàn)348.6mg/l，在攪拌強(qiáng)度85轉(zhuǎn)/分鐘，pH值5.0的條件下加溫至70°C，加入上述除氟劑22.7g(氟離子質(zhì)量的13倍)，恒溫恒體積反應(yīng)90分鐘后，真空抽濾，濾渣烘干化驗(yàn)含Zn26.06%，F(xiàn)3.09%，得到的除氟后溶液含Znl66.4g/l，F(xiàn)67.6mg/l。除氟率為 80.6%，鋅損失率為 0.78%。
[0020]實(shí)施例3
稱取1500g固體偏鋁酸鈉加入5000L燒杯中加水3500L配制成含A1量
9.87%(1500/81.97*26.98/5000)的水溶液;按照鋁離子(493.72/26.98)與鑭系離子摩爾比 1: 0.12 稱取 500g 無水碳酸鑭(493.72/26.98*0.12*138.9/277.8*457.8)加入溶液充分?jǐn)嚢?，緩慢通入二氧化碳?xì)怏w并攪拌到pH值8.0停止，將溶液真空過濾后用清水清洗得固體化合物約1800g ;將所得固體于100°C烘干2小時(shí)后，用雷蒙磨粉碎至120?325目得除氟劑1400g備用。
[0021]取某廠鋅電解新液4.0L，其含Znl36.8g/1，F(xiàn)126.19mg/l，加少量濃硫酸調(diào)節(jié)PH-4.5，在攪拌強(qiáng)度65轉(zhuǎn)/分鐘的條件下加溫至75°C，加入上述除氟劑6.06g(氟離子質(zhì)量的12倍)，恒溫恒體積反應(yīng)90分鐘后，真空抽濾，濾渣烘干化驗(yàn)含Znl3.6%，F(xiàn)3.56%，得到的除氟后液含Znl36.lg/1，F(xiàn)27.65mg/l。除氟率為78.1%，鋅損失率為0.51%。
[0022]實(shí)施例4
稱取1000g固體偏鋁酸鈉加入5000L燒杯中加水4000L配制成含A1量
6.58%(1000/81.97*26.98/5000)的水溶液;按照鋁離子(329.14/26.98)與鑭系離子摩爾比 1: 0.06 稱取 168g 無水碳酸鑭(329.14/26.98*0.06*138.9/277.8*457.8)加入溶液充分?jǐn)嚢?，緩慢通入二氧化碳?xì)怏w并攪拌到pH值8.0停止，將溶液真空過濾后用清水清洗得固體化合物約llOOg ;將所得固體于100°C烘干2小時(shí)后，用雷蒙磨粉碎至120?325目得除氟劑700g備用。
[0023]取某廠鋅電解新液6000ml，其含Znl45.7g/l，F(xiàn)129.13mg/l,加少量濃硫酸調(diào)節(jié)PH-4.8，在攪拌強(qiáng)度75轉(zhuǎn)/每分鐘的條件下加溫至55°C，加入上述除氟劑12g (氟離子質(zhì)量濃度的15.5倍)，恒溫恒體積反應(yīng)90分鐘后，真空抽濾，濾渣烘干化驗(yàn)含Z