本發(fā)明涉及一種提高鋅粉利用率的方法及裝置，尤其是一種能在電解鋅、硫酸鋅、活性氧化鋅生產(chǎn)過(guò)程中提高鋅粉利用率的方法及設(shè)備，屬于冶金化工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在電解鋅、硫酸鋅、活性氧化鋅生產(chǎn)過(guò)程中，需要對(duì)硫酸鋅液進(jìn)行凈化處理，處理中有用鋅粉作為主要凈化劑的低溫凈化和高溫凈化環(huán)節(jié)，即在凈化反應(yīng)罐中加入作為主要凈化劑的鋅粉，以利用單質(zhì)鋅（zn）置換硫酸鋅液體中的銅離子（cu²⁺）、鎘離子（cd²⁺）、鈷離子（co²⁺）及其它能被鋅置換的離子。但現(xiàn)有技術(shù)卻存在下列缺陷：在高溫凈化和低溫凈化過(guò)程中，鋅粉的利用率極低，低溫凈化的鋅粉利用率只有理論計(jì)算的30—50%、高溫凈化的鋅粉利用率只有理論計(jì)算的13—30%，顯然其凈化成本是極高的。究其原因主要是：在置換反應(yīng)過(guò)程中，隨著置換反應(yīng)的進(jìn)行，鋅粉表面極易出現(xiàn)鈍化，從而影響了化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。而鋅粉表面鈍化的原因是：鋅粉會(huì)被置換反應(yīng)產(chǎn)生的雜質(zhì)沉淀物包覆，并隨著化學(xué)反應(yīng)的不斷進(jìn)行，被包覆的現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，鋅粉表面積不斷減少，導(dǎo)致能參與化學(xué)反應(yīng)的鋅粉數(shù)量越來(lái)越少，最終使鋅粉不能完全參與到化學(xué)反應(yīng)中，影響了鋅粉的利用率。因此，有必要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)加以改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有電解鋅、硫酸鋅、活性氧化鋅生產(chǎn)過(guò)程中存在的，鋅粉表面會(huì)被置換反應(yīng)產(chǎn)生的雜質(zhì)沉淀物包覆、鈍化，導(dǎo)致能參與化學(xué)反應(yīng)的鋅粉數(shù)量越來(lái)越少，最終影響鋅粉利用率等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種能活化鋅粉表面，提高鋅粉利用率，降低成本，確保凈化效果的方法及裝置。

本發(fā)明通過(guò)下列裝置完成：一種提高硫酸鋅液體凈化中鋅粉利用率的裝置，包括與凈化反應(yīng)罐連通的筒體，凈化反應(yīng)罐內(nèi)壁設(shè)有與超聲波發(fā)生器相連的超聲波震板，筒體內(nèi)設(shè)有空腔，筒體上設(shè)有與空腔連通的進(jìn)、出口，筒體內(nèi)設(shè)有帶渦輪或葉輪的攪拌軸，其特征在于筒體空腔內(nèi)設(shè)有磨擦件，筒體空腔壁上設(shè)有隔板，筒體空腔兩端分別設(shè)有帶通孔或通槽的分隔板。

所述磨擦件為磨球或者磨棒，呈自由態(tài)置于筒體空腔內(nèi)，用于磨擦物料。所述磨擦件數(shù)量及尺寸的設(shè)置，視凈化反應(yīng)過(guò)程中，鋅粉被雜質(zhì)沉淀物包覆的情況而具體確定。

所述筒體空腔壁上的隔板為環(huán)形圓板，間隔設(shè)置在筒體空腔壁上，用于限制磨擦件的自由度，保持磨擦件均勻分布在筒體空腔中，確保磨擦物料的質(zhì)量。

所述筒體空腔兩端設(shè)置的帶通孔或通槽的分隔板與筒體兩端的端板保持間距，且分隔板的通孔或通槽尺寸大于物料顆粒、小于磨擦件，以方便物料進(jìn)出筒體空腔，同時(shí)使磨擦件限于兩分隔板之間的區(qū)域。

所述筒體空腔壁上設(shè)置耐磨襯板。

所述攪拌軸兩端通過(guò)軸承及軸承座固定在筒體兩端板上，其中一端向外延伸后與動(dòng)力機(jī)相連，以便在動(dòng)力機(jī)帶動(dòng)下使攪拌軸、渦輪或葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)后，使物料表面的包覆物在旋轉(zhuǎn)的渦輪或葉輪、磨擦件、隔板、耐磨襯板之間被磨掉。

所述筒體上的進(jìn)、出口分別通過(guò)管道及管道上的泵與凈化反應(yīng)罐連通。

所述分隔板通孔或通槽的徑向尺寸為0.5—4mm，其單端面通孔或通槽面積之和大于液體循環(huán)泵進(jìn)口管截面積。

所述攪拌軸上的渦輪或葉輪外徑是筒體內(nèi)徑的1/2—1/5。

所述隔板內(nèi)徑大于渦輪或葉輪外徑。

所述筒體功率與反應(yīng)罐有效體積比為1:1.5—4.5（kw:m³）。

本發(fā)明通過(guò)下列方法完成：一種提高硫酸鋅液體凈化中鋅粉利用率的方法，其特征在于包括下列步驟：

1）在凈化反應(yīng)罐中按0.5—4g/l的量加入鋅粉，讓鋅粉與硫酸鋅液中的雜質(zhì)離子發(fā)生置換反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為1—2.5小時(shí)；

2）將步驟1）的反應(yīng)混合物經(jīng)進(jìn)口送入筒體空腔內(nèi)，反應(yīng)混合物的流量與凈化反應(yīng)罐體積比為：2—6:1（m³/h:m³），控制筒體空腔內(nèi)的攪拌軸轉(zhuǎn)速為2500—3200轉(zhuǎn)/分鐘，使反應(yīng)混合物在筒體空腔內(nèi)反應(yīng)6—15秒，讓包覆物在旋轉(zhuǎn)的渦輪、磨擦件、隔板、耐磨襯板作用下，被摩擦、碰撞后與鋅粉分離，消除鋅粉鈍化；

3）將步驟2）的返應(yīng)混合物用與步驟1）相同的流量，經(jīng)筒體出口返回凈化反應(yīng)罐中，并在超聲波震板作用下，按常規(guī)繼續(xù)進(jìn)行置換反應(yīng)，如此循環(huán)，直至凈化過(guò)程完畢。

所述步驟3）的超聲波震板功率與反應(yīng)罐有效體積比為1:2.5—7（kw:m³）。

所述步驟2）的磨擦件數(shù)量與筒體體積比為：2—10kg:1m³；磨擦件徑向尺寸為0.8—5mm。

本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果：采用上述方案，可將凈化反應(yīng)罐中的反應(yīng)混合物送入筒體中，在攪拌軸、渦輪或葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)下，使鋅粉表面的包覆物在旋轉(zhuǎn)的渦輪或葉輪、磨擦件、隔板、耐磨襯板作用下，被摩擦、碰撞而與鋅粉分離后，再返回凈化反應(yīng)罐中繼續(xù)進(jìn)行置換反應(yīng)，可從根本上解決凈化反應(yīng)過(guò)程中，不可避免地會(huì)使鋅粉表面被雜質(zhì)包覆的問(wèn)題，大大提高了鋅粉的利用率，使低溫凈化的鋅粉利用率由原來(lái)的30—50%提高到70—80%，高溫凈化的鋅粉利用率由原來(lái)的13—30%提高到30—50%，有郊降低生產(chǎn)成本，同時(shí)保障凈化效果。本發(fā)明提供的裝置不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作效率高，而且能連續(xù)破除鋅粉表面的鈍化。實(shí)為一理想的提高鋅粉利用率的裝置和方法。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的筒體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

如圖1、圖2，本發(fā)明提供的提高硫酸鋅液體凈化中鋅粉利用率的裝置，包括與凈化反應(yīng)罐1連通的筒體4，凈化反應(yīng)罐1內(nèi)壁設(shè)有與超聲波發(fā)生器相連的超聲波震板101，筒體4內(nèi)設(shè)有空腔，筒體4上設(shè)有與空腔連通的進(jìn)、出口，進(jìn)、出口分別通過(guò)進(jìn)料管2及泵3、出料管5與凈化反應(yīng)罐1連通，筒體4內(nèi)設(shè)有帶陶瓷渦輪6的攪拌軸7，筒體4空腔內(nèi)設(shè)有磨擦件11，筒體4空腔壁上設(shè)有隔板8，筒體4空腔兩端分別設(shè)有帶通孔或通槽的耐磨分隔板10、12；所述磨擦件11為陶瓷磨球，呈自由態(tài)置于筒體4空腔內(nèi)，用于磨擦物料；所述筒體4空腔壁上的隔板8為耐磨環(huán)形圓板，間隔設(shè)置在筒體4空腔壁上，用于限制磨擦件11的自由度，保持磨擦件11均勻分布在筒體4空腔中，確保磨擦物料的質(zhì)量；所述筒體4空腔兩端設(shè)置的帶通孔的耐磨分隔板10、12與筒體4兩端的端板保持間距，且耐磨分隔板10、12的通孔或通槽尺寸大于物料顆粒、小于磨擦件11，以方便物料進(jìn)出筒體4空腔，同時(shí)使磨擦件11限制在兩耐磨分隔板10、12之間的區(qū)域；所述筒體4空腔壁上設(shè)置耐磨襯板9；所述攪拌軸7兩端通過(guò)軸承及軸承座固定在筒體4兩端板上，其中右端向外延伸后與動(dòng)力機(jī)——電機(jī)13相連，以便在電機(jī)13帶動(dòng)下使攪拌軸7、陶瓷渦輪6轉(zhuǎn)動(dòng)后，使物料表面的包覆物在旋轉(zhuǎn)的陶瓷渦輪6、磨擦件11、隔板8之間被磨掉。

實(shí)施例1

一種硫酸鋅液在低溫凈化時(shí)，提高鋅粉利用率的方法，其特征在于包括下列步驟：

1）在凈化反應(yīng)罐1中按1g/l的量加入鋅粉，讓鋅粉與硫酸鋅液中的雜質(zhì)離子發(fā)生置換反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為1小時(shí)；

2）將步驟1）的反應(yīng)混合物通過(guò)泵3、進(jìn)料管2、進(jìn)口送入筒體4空腔內(nèi)，反應(yīng)混合物的流量與凈化反應(yīng)罐體積比為：3:1（m³/h:m³），控制筒體4空腔內(nèi)的攪拌軸7轉(zhuǎn)速為2900轉(zhuǎn)/分鐘，使反應(yīng)混合物在筒體4空腔內(nèi)反應(yīng)6秒，讓包覆物在旋轉(zhuǎn)的渦輪6、磨擦件11、隔板8、耐磨襯板9作用下，被摩擦、碰撞后與鋅粉分離，消除鋅粉鈍化；其中：磨擦件11數(shù)量與筒體體積比為：2kg:1m³；磨擦件徑向尺寸為0.8mm；

3）將步驟2）的返應(yīng)混合物用與步驟1）相同的流量，經(jīng)筒體4出口、出料管5返回凈化反應(yīng)罐1中，并在超聲波震板101作用下，按常規(guī)繼續(xù)進(jìn)行置換反應(yīng)，如此循環(huán)，直至凈化過(guò)程完畢；其中，超聲波震板功率與反應(yīng)罐有效體積比為1:2.5（kw:m³）。

本實(shí)施例1的鋅粉消耗量為：30kg/噸鋅；而在相同物料、相同工藝條件下，用現(xiàn)有技術(shù)凈化時(shí)，其消耗的鋅粉量為：47kg/噸鋅。顯然用本發(fā)明可節(jié)約鋅粉成本50%左右，并且本發(fā)明的處理完全是機(jī)械方式，因此對(duì)凈化效果無(wú)任何影響。

實(shí)施例2

一種硫酸鋅液在高溫凈化時(shí)，提高鋅粉利用率的方法，其特征在于包括下列步驟：

1）在凈化反應(yīng)罐1中按4g/l的量加入鋅粉，讓鋅粉與硫酸鋅液中的雜質(zhì)離子發(fā)生置換反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為2.5小時(shí)；

2）將步驟1）的反應(yīng)混合物通過(guò)泵3、進(jìn)料管2、進(jìn)口送入筒體4空腔內(nèi)，反應(yīng)混合物的流量與凈化反應(yīng)罐體積比為：6:1（m³/h:m³），控制筒體4空腔內(nèi)的攪拌軸7轉(zhuǎn)速為3200轉(zhuǎn)/分鐘，使反應(yīng)混合物在筒體4空腔內(nèi)反應(yīng)15秒，讓包覆物在旋轉(zhuǎn)的渦輪6、磨擦件11、隔板8、耐磨襯板9作用下，被摩擦、碰撞后與鋅粉分離，消除鋅粉鈍化；其中：磨擦件11數(shù)量與筒體體積比為：10kg:1m³；磨擦件徑向尺寸為5mm；

3）將步驟2）的返應(yīng)混合物用與步驟1）相同的流量，經(jīng)筒體4出口、出料管5返回凈化反應(yīng)罐1中，并在超聲波震板101作用下，按常規(guī)繼續(xù)進(jìn)行置換反應(yīng)，如此循環(huán)，直至凈化過(guò)程完畢；其中，超聲波震板功率與反應(yīng)罐有效體積比為1:7（kw:m³）。

本實(shí)施例2的鋅粉消耗量為：36kg/噸鋅；而在相同物料、相同工藝條件下，用現(xiàn)有技術(shù)凈化時(shí)，其消耗的鋅粉量為：70kg/噸鋅。顯然用本發(fā)明可節(jié)約鋅粉成本50%左右，并且本發(fā)明的處理完全是機(jī)械方式，因此對(duì)凈化效果無(wú)任何影響。

實(shí)施例3

一種硫酸鋅液在高溫凈化時(shí)，提高鋅粉利用率的方法，其特征在于包括下列步驟：

1）在凈化反應(yīng)罐1中按2g/l的量加入鋅粉，讓鋅粉與硫酸鋅液中的雜質(zhì)離子發(fā)生置換反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)；

2）將步驟1）的反應(yīng)混合物通過(guò)泵3、進(jìn)料管2、進(jìn)口送入筒體4空腔內(nèi)，反應(yīng)混合物的流量與凈化反應(yīng)罐體積比為：4:1（m³/h:m³），控制筒體4空腔內(nèi)的攪拌軸7轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘，使反應(yīng)混合物在筒體4空腔內(nèi)反應(yīng)10秒，讓包覆物在旋轉(zhuǎn)的渦輪6、磨擦件11、隔板8、耐磨襯板9作用下，被摩擦、碰撞后與鋅粉分離，消除鋅粉鈍化；其中：磨擦件數(shù)量與筒體體積比為：5kg:1m³；磨擦件徑向尺寸為3mm；

3）將步驟2）的返應(yīng)混合物用與步驟1）相同的流量，經(jīng)筒體4出口、出料管5返回凈化反應(yīng)罐1中，并在超聲波震板101作用下，按常規(guī)繼續(xù)進(jìn)行置換反應(yīng)，如此循環(huán)，直至凈化過(guò)程完畢；其中，超聲波震板功率與反應(yīng)罐有效體積比為1:4（kw:m³）。

本實(shí)施例3的鋅粉消耗量為：23kg/噸鋅；而在相同物料、相同工藝條件下，用現(xiàn)有技術(shù)凈化時(shí)，其消耗的鋅粉量為：41kg/噸鋅。顯然用本發(fā)明可節(jié)約鋅粉成本50%左右，并且本發(fā)明的處理完全是機(jī)械方式，因此對(duì)凈化效果無(wú)任何影響。

本發(fā)明中的高、低溫硫酸鋅液凈化過(guò)程及其工藝參數(shù)等均為常規(guī)技術(shù)。