專利名稱：鋅液凈化中的除鎘工藝及鋅液凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濕法煉鋅中的硫酸鋅溶液(下稱鋅液)凈化工藝，具體涉及將中性浸出液中的雜質(zhì)除至規(guī)定的限度以下，以滿足電解沉積時對新液要求的過程。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的鋅液凈化方法大多是先將中性浸出液導(dǎo)入濃密機(jī) 中進(jìn)行濃縮處理，然后再將濃縮處理后的上清液(即中上清)進(jìn)行鋅粉置換處理。比如，CN101994005A的附圖I即示出了對上清液先后進(jìn)行三段凈化，第一段凈化除銅，第二段凈化除鈷、鎳，第三段凈化除鎘，且每一段凈化后均通過固一液分離過濾得到除雜后的鋅液的過程。也有的鋅廠直接將中性浸出液進(jìn)行鋅粉置換處理。比如，“電解鋅廠鋅凈液工藝設(shè)計(jì)，楊蓮，工程設(shè)計(jì)與研究，總第119期，2006年6月”一文的流程圖中即示出了對中性浸出液先后進(jìn)行三段凈化，第一段凈化除銅、鎘，第二段凈化除鈷、鎳，第三段凈化再次除鎘，且每一段凈化后均通過固一液分離過濾得到除雜后的鋅液的過程。總之，從目前所反映出的對鋅液凈化工藝的研究趨勢表明，人們對鋅液凈化工藝的改良往往集中于鋅粉置換過程，而在置換反應(yīng)開始前就對中性浸出液或是中性浸出液沉淀后得到的上清液進(jìn)行處理的方面卻很少涉及。即便如此，鎘的深度凈化問題始終沒有徹底解決。其中，比較重要的原因在于現(xiàn)有的鋅液凈化過程基本上都采用濾布作為固一液分離過濾時的過濾元件，而一般濾布的過濾精度有限，容易導(dǎo)致鎘穿濾；同時，置換出的鎘又特別容易反溶。因此，上面給出的兩篇參考文件均采取了三段凈化工藝，并且最后一段凈化都涉及除鎘，可見其根本目的還是想要提高鎘的凈化水平。很顯然，三段凈化工藝的流程較長，并且要消耗大量鋅粉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決的技術(shù)問題首先是提供一種鋅液凈化中的除鎘工藝，以達(dá)到較好的除鎘效果。其次，本發(fā)明還要提供一種凈化效果理想的鋅液凈化方法以及由該方法所得到的濾渣，該濾渣中純度較高的固體鋅，以便后續(xù)利用。首先，本發(fā)明鋅液凈化中的除鎘工藝包括的步驟為1)對中性浸出液或由中性浸出液沉淀后得到的上清液進(jìn)行除膠體處理，得到膠體含量為50mg/L以下的鋅液；2)通過鋅粉置換法在鋅液中至少置換出鎘；3)對含有雜質(zhì)鎘的鋅液進(jìn)行固-液分離過濾，其中，將過濾時間控制在60分鐘以內(nèi)，將過濾精度控制在10微米以下。中性浸出液或由中性浸出液沉淀后得到的上清液中的膠體主要為硅膠、鐵膠等物質(zhì)，這些膠體物質(zhì)在鋅液中以團(tuán)聚的形態(tài)存在。一般中上清中的膠體含量約為lg/L左右，而中性浸出液中的膠體含量則更大。由于這些膠體物質(zhì)的存在，一是降低了鋅粉置換效果，二是阻礙固一液分離過濾，因而極大的影響了除鎘的效果。有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造性的采取了先對中性浸出液或上清液進(jìn)行除膠體處理，然后再通過鋅粉置換法加固一液分離過濾的方式，并對除膠體處理后鋅液中的膠體含量以及固一液分離過濾時的過濾時間、過濾精度這些關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了選擇搭配，確定了最終的除鎘工藝。在本發(fā)明之前，為了除鎘而通過鋅粉置換法對中性浸出液或由中性浸出液沉淀后得到的上清液進(jìn)行一段凈化后，再通過固一液分離過濾所制得的鋅液中的鎘含量一般在20 50mg/L左右；試驗(yàn)表明，本發(fā)明中通過鋅粉置換法對中性浸出液或由中性浸出液沉淀后得到的上清液進(jìn)行一段凈化后，再通過固一液分離過濾而制得的鋅液中鎘離子的含量為2mg/L以下。在本發(fā)明除鎘工藝的步驟I)中，可通過不同方式實(shí)現(xiàn)除膠體處理。例如，可向鋅液中加絮凝劑或電解質(zhì)使膠體物質(zhì)沉淀。但作為優(yōu)選方案，該步驟I)是通過對中性浸出液或上清液進(jìn)行膜過濾來實(shí)現(xiàn)的。膜過濾不僅可以除去鋅液中的膠體物質(zhì)，還可以除去ZnFeO2等固體雜質(zhì)，使置換反應(yīng)前的鋅液品質(zhì)更好，進(jìn)一步提高鋅液凈化效 錯流膜過濾來實(shí)現(xiàn)。錯流過濾對除膠體有特殊的效果錯流過濾的剪切力能夠有效防止膠體附著在濾芯表面，從而減少濾餅層的厚度，保證過濾通量。上述步驟3)同樣建議采用膜過濾。為便于實(shí)現(xiàn)快速過濾，其中最好采用終端膜過濾。本發(fā)明的鋅液凈化方法，包括的步驟為1)對中性浸出液或由中性浸出液沉淀后得到的上清液進(jìn)行除膠體處理，得到膠體含量為50mg/L以下的鋅液；2)通過第一次鋅粉置換法對鋅液進(jìn)行一段凈化至少除銅、鎘；3)對含有固體雜質(zhì)銅、鎘的鋅液進(jìn)行固一液分離過濾，其中，將過濾時間控制在60分鐘以內(nèi)，將過濾精度控制在10微米以下；4)對固一液分離過濾后的鋅液進(jìn)行二段凈化至少除鈷、鎳；5)對含有固體雜質(zhì)鈷、鎳的鋅液進(jìn)行固一液分離過濾，分別得到新液和濾渣。試驗(yàn)表明，由上述方法所得到的濾渣中銅、鎘、鈷三種固體物質(zhì)分別與固體鋅的重量比為 Cu :Cd :Co :Zn= (O. 01 O. 2):(0 O. 001):(0. 5 I. 5):100?？梢?，該濾渣中固體鎘與固體鋅的重量比小于IX 10_5，鎘含量極低。上述鋅液凈化方法中，既可通過第二次鋅粉置換法對鋅液進(jìn)行二段凈化除鈷、鎳，也可加入黃藥、萘酚除鈷、鎳?；谝殃愂龅睦碛?，所述步驟I)是通過對中性浸出液或上清液進(jìn)行膜過濾來實(shí)現(xiàn)的?；谝殃愂龅睦碛?，所述步驟I)通過對中性浸出液或上清液進(jìn)行錯流膜過濾來實(shí)現(xiàn)。作為對上述鋅液凈化方法的進(jìn)一步的改進(jìn)，將步驟5)中所得的濾渣作為上述步驟中進(jìn)行鋅粉置換法所使用的鋅粉原料。由于通過一段凈化并對含有固體雜質(zhì)銅、鎘的鋅液進(jìn)行固一液分離過濾后，過濾出的鋅液中鎘離子的含量已極大地下降，因此，通過二段凈化并對含有固體雜質(zhì)鈷、鎳的鋅液進(jìn)行固一液分離過濾的濾渣中僅含有極少量的鎘，在這種情況下，完全可以將該濾渣返回到前面的步驟中作為進(jìn)行鋅粉置換法所使用的鋅粉原料，從而在幾乎不對鋅液凈化過程造成任何不利影響(主要是幾乎不會向鋅液中引入雜質(zhì)鎘)的情況下顯著地降低了鋅粉的用量。以往，由于鋅液凈化后的濾渣中鎘含量較高，因此本領(lǐng)域技術(shù)人員是不可能將該濾渣作為鋅粉原料來使用的。其中，對于所述步驟3)和步驟4)，至少步驟3)中采用了膜過濾。其中，對于所述步驟3)和步驟4)，至少步驟3)中采用了終端膜過濾。
本發(fā)明所提供的一種鋅液凈化后所得濾渣，其中固體鎘與固體鋅的重量比小于1X10'該濾渣是作為鋅液凈化中使用鋅粉置換法時所采用的鋅粉原料。該濾渣由以下鋅液凈化方法所得到，該方法包括的步驟為1)對中性浸出液或由中性浸出液沉淀后得到的上清液進(jìn)行除膠體處理，得到膠體含量為50mg/L以下的鋅液；2)通過第一次鋅粉置換法對鋅液進(jìn)行一段凈化至少除銅、鎘；3)對含有固體雜質(zhì)銅、鎘的鋅液進(jìn)行固一液分離過濾，其中，將過濾時間控制在60分鐘以內(nèi)，將過濾精度控制在10微米以下；4)對固一液分離過濾后的鋅液進(jìn)行二段凈化至少除鈷、鎳；5)對含有固體雜質(zhì)鈷、鎳的鋅液進(jìn)行固一液分離過濾，分別得到新液和濾渣。其中，所述步驟I)是通過對中性浸出液或上清液進(jìn)行膜過濾來實(shí)現(xiàn)的。其中，所述步驟I)是通過對中性浸出液或上清液進(jìn)行錯流膜過濾來實(shí)現(xiàn)的。 進(jìn)一步的是，所述步驟I)中通過對中性浸出液或上清液進(jìn)行除膠體處理后得到膠體含量為10mg/L以下的鋅液。其中，通過第二次鋅粉置換法對鋅液進(jìn)行二段凈化至少除鈷、鎳。其中，對于所述步驟3)和步驟4)，至少步驟3)中采用了膜過濾。其中，對于所述步驟3)和步驟4)，至少步驟3)中采用了終端膜過濾。上述鋅液凈化后所得濾渣的制備方法，包括的步驟為1)對中性浸出液或由中性浸出液沉淀后得到的上清液進(jìn)行除膠體處理，得到膠體含量為50mg/L以下的鋅液；2)通過第一次鋅粉置換法對鋅液進(jìn)行一段凈化至少除銅、鎘；3)對含有固體雜質(zhì)銅、鎘的鋅液進(jìn)行固一液分離過濾，其中，將過濾時間控制在60分鐘以內(nèi)，將過濾精度控制在10微米以下；4)對固一液分離過濾后的鋅液進(jìn)行二段凈化至少除鈷、鎳；5)對含有固體雜質(zhì)鈷、鎳的鋅液進(jìn)行固-液分離過濾，分別得到新液和濾渣。


圖I為本發(fā)明鋅液凈化方法具體實(shí)施方式
的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式某鋅廠的中性浸出液沉淀后得到的上清液中銅、鎘、鈷離子的含量分別為400mg/L、550mg/L、25mg/L，經(jīng)測，該溶液中的膠體含量約為lg/L。該鋅廠目前采用三段凈化工藝，首先，通過第一次鋅粉置換法對上清液進(jìn)行一段凈化至少除銅、鎘；然后，對含有固體雜質(zhì)銅、鎘的鋅液進(jìn)行固一液分離過濾，過濾時采用板框過濾機(jī)，該板框過濾機(jī)中濾布的過濾精度為40-50微米,過濾時間為60分鐘；此后,通過第二次鋅粉置換法對鋅液進(jìn)行二段凈化至少除鈷、鎳；然后，對含有固體雜質(zhì)鈷、鎳的鋅液進(jìn)行固一液分離過濾，過濾時采用相同的板框過濾機(jī)，過濾時間為40分鐘；此后，再通過第三次鋅粉置換法對鋅液進(jìn)行三段凈化至少除鎘；然后采用相同的板框過濾機(jī)對含有固體雜質(zhì)鎘的鋅液進(jìn)行固一液分離過濾，分別得到新液和濾渣。經(jīng)測，經(jīng)一段凈化并過濾后鋅液中銅、鎘、鈷離子的含量分別為12mg/L、50mg/L、20mg/L ;二段凈化并過濾后鋅液中銅、鎘、鈷離子的含量分別為O. 4mg/L、2. Omg/L、I. 5mg/L ;三段凈化并過濾后鋅液中銅、鎘、鈷離子的含量分別為O. Img/L、0. 8mg/L、l. Omg/L0
如圖I所示，本發(fā)明針對同樣的上清液采用了以下方法，其步驟為1)采用了錯流膜過濾對上清液進(jìn)行除膠體處理，得到膠體含量為50mg/L以下的鋅液；2)通過第一次鋅粉置換法(采用現(xiàn)有鋅粉置換法除銅、鎘的工藝條件)對鋅液進(jìn)行一段凈化至少除銅、鎘；3)采用了終端膜過濾對含有固體雜質(zhì)銅、鎘的鋅液進(jìn)行固一液分離過濾，其中，將過濾時間控制在60分鐘以內(nèi)，將過濾精度控制在10微米以下；4)通過第二次鋅粉置換法(采用現(xiàn)有鋅粉置換法除鈷、鎳的工藝條件)對固一液分離過濾后的鋅液進(jìn)行二段凈化至少除鈷、鎳；5)采用了終端膜過濾對含有固體雜質(zhì)鈷、鎳的鋅液進(jìn)行固一液分離過濾，分別得到新液和濾渣；該濾渣作為上述步驟中進(jìn)行鋅粉置換法所使用的鋅粉原料從而返回到一段凈化和二段凈化工序；整個鋅液凈化過程中過濾產(chǎn)生的渣通過第一次終端膜過濾出口排放。以下通過5組實(shí)施例(編號I 5)對本發(fā)明鋅液凈化方法做具體說明，詳細(xì)情況見表I。另外，經(jīng)測，上述5組實(shí)施例在二段凈化工序后的濾渣中銅、鎘、鈷三種固體物質(zhì)分別與固體鋅的重量比為 Cu Cd Co Zn= (O. 01 O. 2):(0 O. 001):(0. 5 I. 5):100,即濾渣中固體鎘與固體鋅的重量比均小于IX 10_5，鎘含量極低。 特別說明I、上述術(shù)語“過濾時間”是指特定量的鋅液從開始過濾到全部過濾完成的時間。2、對鋅液的膠體含量可采用濁度測定中的重量法、分光光度法等方法測定。表I
~除膠體后溶液一&凈化Si的過二段;1 化后的過- '段凈化并過濾后溶液屮部—段凈化并過濾后溶液
號屮肢體含域油姐濾參數(shù)分金W離了-含拭屮部分金《離-T含域
銅(nig/L): 2 銅(mg/L): O. I 過濾時間6Omiη 過濾時間60min ------
150mg/L鎘(mg/L); 2.0鎘(mg/L): 1.2
過濾秸丨i: IOum 過濾精度IOiim__
鈷(mg/L): 25鈷(mg/L): 1.0
銅(mg/L)； 2 銅(rng/L): O. I 過濾時間；150miri 過濾吋60min__
23Omg I(mg/L)； 1.69鎘(mg/L) I. O
過濾精度IOum 過濾精度IOum__
鈷(ffig/L): 23鈷(mg/L): 1.0
銀(mg/L) 2 銅(mg/L): O. I 過濾時間GOmin 過濾時同60min--
3IOmg/ .銀(mg/f,) I. O搖(mg/L) 0.7
過濾精度IOum 過濾精度IOum__
鈷 img/L): 18鈷(mg/L): I. O
■ (mg/L) I- 5 銅(mg/L): O. I過逾吋間SOrain 過濾時間30min ----------
4鎘(mg/L):無波鎘(mg/L):無波
8iug/L過濾精[Si IOum 濾精度IOum--
鉆(rag/L): 20鈷(mg/L)； I. O
銅(mg/L) I. 2 銅(mg/L): O. I過濾時間30min 過濾吋_: 30min ---------
5Smg/L鎘(mg/L):無波鎘(rag/L):無波
過濾精度7um 過濾精度Tum__
鈷(mg/L): 18姑(mg/L)； I. O注“無波”指通過極譜儀檢測不到該元素。
權(quán)利要求
1.鋅液凈化中的除鎘工藝，包括的步驟為1)對中性浸出液或由中性浸出液沉淀后得到的上清液進(jìn)行除膠體處理，得到膠體含量為50mg/L以下的鋅液；2)通過鋅粉置換法在鋅液中至少置換出鎘；3)對含有固體雜質(zhì)鎘的鋅液進(jìn)行固一液分離過濾，其中，將過濾時間控制在60分鐘以內(nèi)，將過濾精度控制在10微米以下。
2.如權(quán)利要求I所述的鋅液凈化中的除鎘工藝，其特征是所述步驟I)是通過對中性浸出液或上清液進(jìn)行膜過濾來實(shí)現(xiàn)的。
3.如權(quán)利要求2所述的鋅液凈化中的除鎘工藝，其特征是所述步驟I)是通過對中性浸出液或上清液進(jìn)行錯流膜過濾來實(shí)現(xiàn)的。
4.如權(quán)利要求I所述的鋅液凈化中的除鎘工藝，其特征是所述步驟I)中通過對中性浸出液或上清液進(jìn)行除膠體處理后得到膠體含量為10mg/L以下的鋅液。
5.如權(quán)利要求I所述的鋅液凈化中的除鎘工藝，其特征是所述步驟3)中采用膜過濾。
6.如權(quán)利要求5所述的鋅液凈化中的除鎘工藝，其特征是所述步驟3)中采用終端膜過濾。
7.—種經(jīng)除鎘處理后的鋅液，該鋅液是通過鋅粉置換法對中性浸出液或由中性浸出液沉淀后得到的上清液進(jìn)行一段凈化后，再通過固一液分離過濾所制得，其特征是所述鋅液中鎘尚子的含量為2mg/L以下。
8.鋅液凈化方法，包括的步驟為1)對中性浸出液或由中性浸出液沉淀后得到的上清液進(jìn)行除膠體處理，得到膠體含量為50mg/L以下的鋅液；2)通過第一次鋅粉置換法對鋅液進(jìn)行一段凈化至少除銅、鎘；3)對含有固體雜質(zhì)銅、鎘的鋅液進(jìn)行固一液分離過濾，其中，將過濾時間控制在60分鐘以內(nèi)，將過濾精度控制在10微米以下；4)對固一液分離過濾后的鋅液進(jìn)行二段凈化至少除鈷、鎳；5)對含有固體雜質(zhì)鈷、鎳的鋅液進(jìn)行固一液分離過濾，分別得到新液和濾渣。
9.如權(quán)利要求8所述的鋅液凈化方法，其特征是所述步驟I)是通過對中性浸出液或上清液進(jìn)行膜過濾來實(shí)現(xiàn)的。
10.如權(quán)利要求9所述的鋅液凈化方法，其特征是所述步驟I)是通過對中性浸出液或上清液進(jìn)行錯流膜過濾來實(shí)現(xiàn)的。
11.如權(quán)利要求8所述的鋅液凈化方法，其特征是所述步驟I)中通過對中性浸出液或上清液進(jìn)行除膠體處理后得到膠體含量為10mg/L以下的鋅液。
12.如權(quán)利要求8所述的鋅液凈化方法，其特征是將步驟5)中所得的濾渣作為上述步驟中進(jìn)行鋅粉置換法所使用的鋅粉原料。
13.如權(quán)利要求8所述的鋅液凈化方法，其特征是通過第二次鋅粉置換法對鋅液進(jìn)行二段凈化至少除鈷、鎳。
14.如權(quán)利要求8所述的鋅液凈化方法，其特征是對于所述步驟3)和步驟4)，至少步驟3)中采用了膜過濾。
15.如權(quán)利要求14所述的鋅液凈化方法，其特征是對于所述步驟3)和步驟4)，至少步驟3)中采用了終端膜過濾。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋅液凈化中的除鎘工藝，達(dá)到較好的除鎘效果。本發(fā)明還公開了一種凈化效果理想的鋅液凈化方法。本發(fā)明鋅液凈化中的除鎘工藝包括的步驟為1)對中性浸出液或由中性浸出液沉淀后得到的上清液進(jìn)行除膠體處理，得到膠體含量為50mg/L以下的鋅液；2)通過鋅粉置換法在鋅液中至少置換出鎘；3)對含有雜質(zhì)鎘的鋅液進(jìn)行固－液分離過濾，其中，將過濾時間控制在60分鐘以內(nèi),將過濾精度控制在10微米以下。本發(fā)明創(chuàng)造性的采取了先對中性浸出液或上清液進(jìn)行除膠體處理，然后再通過鋅粉置換法加固－液分離過濾的方式，并對除膠體處理后鋅液中的膠體含量以及固－液分離過濾時的過濾時間、過濾精度這些關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了選擇搭配，確定了最終的除鎘工藝。
文檔編號C22B3/22GK102808083SQ20121013790
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者高麟, 汪濤, 張祥劍, 鄭其靈 申請人:成都易態(tài)科技有限公司