一種硫酸鋅溶液置換除雜的凈化槽的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種硫酸鋅溶液置換除雜的凈化槽，屬于濕法煉鋅技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在金屬鋅錠產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，有85%左右的鋅錠產(chǎn)品是采用濕法煉鋅生產(chǎn)工藝流程。傳統(tǒng)的濕法煉鋅生產(chǎn)工藝主干流程有五個(gè)主要工藝過程，即鋅精礦沸騰焙燒與煙氣制酸、氧化鋅浸出、硫酸鋅溶液凈化、硫酸鋅凈化液電解與鋅片熔鑄、浸出渣揮發(fā)處理。在鋅精礦沸騰焙燒與煙氣制酸過程中，精礦中的硫化鋅被氧化為氧化鋅和二氧化硫，二氧化硫進(jìn)入煙氣并經(jīng)過煙氣凈化、二氧化硫轉(zhuǎn)化、三氧化硫吸收后得到濃硫酸;氧化鋅產(chǎn)物俗稱鋅焙砂，送入浸出過程。在浸出過程中，浸出劑為電解廢液，并補(bǔ)充少量的硫酸，經(jīng)過浸出后，焙砂中的氧化鋅與硫酸反應(yīng)，生成可溶解的硫酸鋅，進(jìn)入了溶液，為了確保鋅的浸出率，浸出過程往往有兩段，有的是三段或四段浸出，同時(shí)為了保證浸出液的質(zhì)量，中性浸出是必不可少的，浸出得到的浸出渣送渣處理過程，在中性浸出得到的中性浸出液送到硫酸鋅溶液凈化過程。中性浸出液在凈化過程中，凈化劑主要是工業(yè)鋅粉，通過鋅粉凈化后，硫酸鋅溶液中的銅、鎘、砷、銻、鈷、鎳等主要雜質(zhì)被除去。除去銅、鎘、砷、銻、鈷、鎳等主要雜質(zhì)的硫酸鋅凈化液，送到電解過程，在直流電的作用下，硫酸鋅溶液中的鋅離子轉(zhuǎn)變?yōu)殇\金屬?gòu)娜芤褐形龀?，得到電解鋅片，電解鋅片熔鑄后得到鋅錠產(chǎn)品。浸出過程得到的渣，配入煤或焦炭后，送到高溫?fù)]發(fā)設(shè)備如回轉(zhuǎn)窯、煙化爐等設(shè)備處理，回收其中的鋅金屬。
[0003]在浸出過程中，得到的中上清溶液，通常含Cu0.2?2.0g/L、Cd0.2?2.0g/L、〇00.005?0.058/1、211120?18(^/1、？!15.0?5.4。目前，用于硫酸鋅溶液凈化(凈化實(shí)質(zhì)為置換反應(yīng)，因此凈化過程，也稱置換過程)除銅鎘鈷的主要設(shè)備是傳統(tǒng)凈化槽。
[0004]傳統(tǒng)凈化槽通常是圓筒型，外部為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)部襯有防腐材料，有些凈化槽底部有錐度，凈化槽配有攪拌機(jī)，凈化槽的上部有進(jìn)液管，底部有出液管，某些凈化槽從底部進(jìn)液，從上側(cè)部出液。傳統(tǒng)凈化槽用于硫酸鋅溶液置換除銅鎘鈷時(shí)，置換劑為工業(yè)鋅粉，鋅粉的有效鋅為80?93 %，粒度0.025?0.150mm，鋅粉從上部加入槽內(nèi)，在攪拌機(jī)作用下，工業(yè)鋅粉與溶液中的銅離子、鎘離子、鈷離子進(jìn)行置換反應(yīng)，鋅粉中的鋅金屬轉(zhuǎn)化為鋅離子進(jìn)入溶液，銅離子、鎘離子、鈷離子被置換，分別轉(zhuǎn)化為金屬銅小固體、金屬鎘小固體、金屬鈷小固體，從溶液中析出，經(jīng)過壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離后，實(shí)現(xiàn)溶液除去銅鎘的目的。
[0005]傳統(tǒng)凈化槽用于硫酸鋅溶液置換除銅鎘鈷時(shí)，具有生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)，在60?80°〇的條件下，除銅鎘的時(shí)間為60?90min。由于生產(chǎn)效率高，因此，設(shè)備投資省，占地小。
[0006]但凈化槽用于硫酸鋅溶液置換除銅鎘鈷時(shí)，工業(yè)鋅粉的消耗量很大，造成生產(chǎn)成本高，降低了經(jīng)濟(jì)效益。在除銅階段，工業(yè)鋅粉的消耗量至少為理論需要量的110%，而在除鎘階段，工業(yè)鋅粉的消耗量至少為理論需要量的200%。如果要將溶液的鎘置換很徹底，則鋅粉的過剩值很大，通常超過理論需要量的300%，除鈷時(shí)更大，達(dá)到理論值的30倍以上，導(dǎo)致實(shí)際消耗量大幅度超過理論需要量的原因有三個(gè)，一是工業(yè)鋅粉的有效鋅偏低，通常只有85%，鋅粉活性較低，二是由于工業(yè)鋅粉與置換得到的銅鎘渣粒度差很小，不能及時(shí)將反應(yīng)生成的銅鎘渣固體物質(zhì)進(jìn)行分離，銅鎘渣固體物質(zhì)對(duì)鋅粉形成局部包裹，又進(jìn)一步降低了鋅粉的反應(yīng)活性，三是置換反應(yīng)結(jié)束后，由于設(shè)備本身的缺陷，無(wú)法將沒有參與反應(yīng)的剩余鋅粉與銅鎘渣分離，使沒有參與反應(yīng)的剩余鋅粉也進(jìn)入了銅鎘渣中，最終導(dǎo)致鋅粉的消耗量很大，通常達(dá)到3?10kg/m3溶液。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的是彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種硫酸鋅溶液置換除雜的凈化槽。本實(shí)用新型適合處理硫酸鋅溶液，使用鋅片作為凈化劑，能實(shí)現(xiàn)鋅對(duì)硫酸鋅溶液中的銅鎘鈷雜質(zhì)離子高效置換，具有鋅片消耗小、生產(chǎn)成本低、銅鎘鈷雜質(zhì)置換徹底、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境好的優(yōu)點(diǎn)。
[0008]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種硫酸鋅溶液置換除雜的凈化槽，包括進(jìn)液管、凈化槽槽壁、凈化槽槽底、凈化槽蓋板、攪拌機(jī)、抽風(fēng)管和出液管，所述凈化槽槽壁、凈化槽槽底和凈化槽蓋板組成凈化槽槽體，所述攪拌機(jī)包括電機(jī)、支架、攪拌軸和攪拌槳，所述的電機(jī)和支架均居中位于凈化槽蓋板上，所述攪拌軸和攪拌槳均居中位于凈化槽槽體的內(nèi)部，所述進(jìn)液管位于凈化槽蓋板的一側(cè)，所述抽風(fēng)管位于凈化槽蓋板與所述進(jìn)液管相對(duì)的一側(cè)，所述出液管位于凈化槽槽壁的下部，還包括濾板，所述濾板設(shè)在所述凈化槽槽體內(nèi)部，且位于所述攪拌槳的下方、所述出液管的上方，所述濾板上設(shè)有濾孔，所述濾板上裝有鋅片。
[0009]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。
[0010]進(jìn)一步，所述濾板上的濾孔均勻分布，濾孔數(shù)量為10000?50000個(gè)，濾孔孔徑為4?2 0mm，相鄰濾孔之間的間距為5?2 0mm。
[0011]進(jìn)一步，所述鋅片的長(zhǎng)度為20?200_、寬度為10?50_、厚度為1?3_。
[0012]—種硫酸鋅溶液置換除雜的方法，該方法通過如上任一項(xiàng)所述的凈化槽實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟:將銅、鎘、鈷、鋅質(zhì)量濃度分別為0.2?2.0g/L、0.2?2.0g/L、0.005?0.050g/L、120?180g/L、pH值為5.0?5.4的待處理的硫酸鋅溶液，在所述凈化槽內(nèi)進(jìn)行置換除雜后，得到處理過的硫酸鋅溶液和雜質(zhì)。
[0013]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。
[0014]進(jìn)一步，所述處理過的硫酸鋅溶液中銅、鎘、鈷、鋅的質(zhì)量濃度分別為0.00005?0.0002g/L、0.0002 ?0.0005g/L、0.0003 ?0.0005g/L、120.4 ?184.2g/L，pH 值為 5.2?5.4，所述雜質(zhì)為銅、鎘、鈷。
[0015]進(jìn)一步，在所述凈化槽內(nèi)進(jìn)行置換除銅鎘鈷雜質(zhì)的具體步驟為:待處理的硫酸鋅溶液從所述進(jìn)液管流入到所述凈化槽槽體，啟動(dòng)攪拌機(jī)的電機(jī)，攪拌軸和攪拌槳開始運(yùn)轉(zhuǎn)，所述待處理的硫酸鋅溶液與所述濾板上的鋅片發(fā)生置換反應(yīng)，所述待處理的硫酸鋅溶液中的雜質(zhì)從溶液中析出，且通過所述濾孔進(jìn)出濾板，置換反應(yīng)結(jié)束后，處理過的硫酸鋅溶液和雜質(zhì)的混合物通過所述出液管流出凈化槽外，未參與反應(yīng)的鋅片殘留物被濾板截留，繼續(xù)停留在濾板上參與下一個(gè)除雜過程，硫酸鋅溶液的水汽和反應(yīng)產(chǎn)生的氣體由所述抽風(fēng)管抽走，最后將所述混合物進(jìn)行固液分離，即分別得到處理過的硫酸鋅溶液和雜質(zhì)。
[0016]進(jìn)一步，所述置換反應(yīng)的時(shí)間為1?3小時(shí)。
[0017]進(jìn)一步，所述除雜為一步除雜或分步除雜。
[0018]進(jìn)一步，所述一步除雜為同時(shí)除去銅、鎘、鈷;所述分步除雜為第一步除銅、第二步除鎘、第三步除鈷，或第一步除銅、鎘，第二步除鈷。
[0019]進(jìn)一步，所述反應(yīng)產(chǎn)生的氣體為氫氣。
[0020]進(jìn)一步，所述反應(yīng)產(chǎn)生的氣體為氫氣。
[0021]上述反應(yīng)過程為:
[0022]Zn+2H+ = Zn2++H2T
[0023]本實(shí)用新型的凈化槽，其工作原理如下:含有雜質(zhì)銅、鎘、鈷金屬離子的硫酸鋅溶液從進(jìn)液管流入凈化槽體后，溶液在攪拌機(jī)的作用下在槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，與凈化槽內(nèi)的鋅片接觸，在鋅片表面發(fā)生了置換反應(yīng)，溶液中的銅、鎘、鈷雜質(zhì)離子被金屬鋅置換，參與了置換反應(yīng)的金屬鋅轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄缘匿\離子進(jìn)入溶液，銅、鎘、鈷雜質(zhì)離子從溶液中析出，生成金屬銅、鎘、鈷小固體，俗稱銅鎘鈷渣;金屬銅、鎘、鈷小固體，在攪拌機(jī)的攪動(dòng)和運(yùn)動(dòng)溶液的雙重沖擊下，脫離鋅片表面并隨著溶液運(yùn)動(dòng)，隨著攪拌的不斷進(jìn)行，置換反應(yīng)也在不斷進(jìn)行中，溶液中的銅鎘鈷雜質(zhì)離子不斷被鋅?；蜾\片置換，雜質(zhì)離子濃度越來(lái)越低，反應(yīng)生成的銅鎘鈷渣固體物質(zhì)越來(lái)越多；1?3小時(shí)后，置換反應(yīng)進(jìn)行比較充分后，溶液中的銅鎘鈷雜質(zhì)離子已經(jīng)很少，銅鎘鈷雜質(zhì)離子濃度已經(jīng)很低，達(dá)到了脫去雜質(zhì)銅鎘離子的目的，凈化除雜過程結(jié)束;最后，完成置換反應(yīng)脫去雜質(zhì)銅鎘鈷離子的溶液及置換反應(yīng)過程中生成的銅鎘鈷渣透過濾孔從出液管流到凈化槽外，沒有參與反應(yīng)的殘留鋅片被濾板截留，繼續(xù)停留在凈化槽內(nèi)，參與下一個(gè)周期的置換除雜反應(yīng);流到凈化槽外的溶液和銅鎘鈷渣混合物，經(jīng)壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離后，得到銅鎘鈷渣和脫去雜質(zhì)的硫酸鋅溶液，溶液中的銅鎘鈷雜質(zhì)已經(jīng)被徹底分離，達(dá)到了脫去雜質(zhì)銅鎘的目的。根據(jù)置換除銅鎘鈷消耗的鋅片量，定期向凈化槽內(nèi)補(bǔ)充鋅片。
[0024]本實(shí)用新型的有益效果是:
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