本發(fā)明屬于金屬鋅冶煉的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用電解法生產(chǎn)鋅錠的工藝方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的鋅冶煉工藝是在濃硫酸體系中進(jìn)行的，在冶煉過程中，需要將濃硫酸升溫到80℃以上才能使用，電能消耗大，增加了生產(chǎn)成本；還會將非鋅的物質(zhì)溶出，使處理過程更加復(fù)雜；產(chǎn)生的酸霧具有腐蝕性且難以處理，對環(huán)境造成了二次污染。隨著社會的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步，利用電解法冶煉鋅的工藝也日益成為人們研究的重點(diǎn)領(lǐng)域，然而在生產(chǎn)過程中，體系內(nèi)所產(chǎn)生的一些廢液等并未進(jìn)行良好的循環(huán)利用，造成很大程度的資源浪費(fèi)，也增加了廢棄物的處理成本。因此，需要提供一種利用電解法生產(chǎn)鋅錠的工藝方法，資源可循環(huán)利用，并節(jié)約生產(chǎn)成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種利用電解法生產(chǎn)鋅錠的工藝方法，實(shí)現(xiàn)工藝過程中資源的循環(huán)利用，節(jié)約生產(chǎn)成本，獲得高純度的鋅錠。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案為：
一種電解鋅的生產(chǎn)工藝，包括如下工藝步驟：
(1)浸出工序：將氧化鋅投入氨和氯化銨的水溶液中，以氨和氯化銨溶液為浸出劑，浸出物料中的鋅，獲得浸出液，其中，攪拌速度為60轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)溫度為30℃～60℃，反應(yīng)時(shí)間為2～4小時(shí)，氯化銨的濃度為200g/l～350g/l；
浸出過程中，氧化鋅與氨和氯化銨溶液的反應(yīng)為：
zno+2nh3+2nh4cl＝zn(nh3)4cl2+h2o
物料中的其它雜質(zhì)，如，其它金屬氧化物(meo)，也在氨和氯化銨的水溶液中溶解后，進(jìn)入浸出液，并進(jìn)一步與zn發(fā)生反應(yīng)，其中，me為cu、al或者fe中的一種或幾種，其它金屬氧化物與氨和氯化銨溶液的反應(yīng)為：
meo+2nh4cl+nh3→me(nh3)2++2cl-+h2o
me(nh3)i+zn＝me+zn(nh3)i
另外，浸出工藝過程為放熱反應(yīng)，無需加溫即可進(jìn)行反應(yīng)；
該步驟中，氧化鋅的浸出率高達(dá)89％～96％；
(2)氧化工序：在浸出液中加入雙氧水進(jìn)行氧化反應(yīng)，用于去除浸出液中的鐵，再進(jìn)行一次壓濾，獲得一次濾液和一次濾渣，其中，雙氧水的質(zhì)量濃度為0.3％，雙氧水的用量為每噸浸出液中加入15l～20l，攪拌速度為60轉(zhuǎn)/分，氧化反應(yīng)的溫度為30℃～60℃，時(shí)間為0.5～2小時(shí)；
(3)凈化工序：在一次濾液中加入鋅粉進(jìn)行凈化反應(yīng)，再進(jìn)行二次壓濾，獲得二次濾液和二次濾渣，并將獲得的二次濾液投入至母液罐中，其中，鋅粉的用量為每1l一次濾液中使用2g～3g，凈化反應(yīng)的溫度為30℃～60℃，時(shí)間為1～1.5小時(shí)；
(4)電積工序：將母液罐中的二次濾液投入電解槽內(nèi)，在電解液中進(jìn)行電積處理，在陰極板中獲得電解鋅，其中，陰極采用鋁板或不銹鋼板中的一種，陽極采用石墨板或鈦板中的一種，ph值為8～8.3，反應(yīng)溫度為45℃，電流密度400a/m2～450a/m2，電壓3.1v～3.3v；
電積反應(yīng)的過程為：
3zn(nh3)4cl2+2nh3＝3zn+6nh4cl+6nh3+n2↑
(5)熔鑄工序：對電解鋅進(jìn)行熔鑄處理，獲得鋅錠和鋅渣。
另外，步驟(4)的電積工序中，揮發(fā)的氨氣可在氨噴淋塔的作用下生成氨水，并進(jìn)一步回用于步驟(1)的浸出工序；步驟(5)的熔鑄工序中，產(chǎn)生的煙塵在布袋除塵器的作用下，進(jìn)一步回用于步驟(1)的浸出工序；步驟(2)的氧化工序中，獲得的一次濾渣再次進(jìn)行洗滌和三次壓濾，獲得三次濾液和三次濾渣，將該三次濾液回用于步驟(1)的浸出工序，將該三次濾渣和步驟(3)中的二次濾渣以及步驟(5)中的鋅渣進(jìn)行回收處理；將步驟(4)中的電解液再投入母液罐中循環(huán)利用，且母液罐中的溶液可回用于步驟(1)的浸出工序。
經(jīng)過上述工藝步驟所獲得的鋅錠，其含鋅量大于99.99％。
利用本發(fā)明電解鋅生產(chǎn)工藝的有益效果為，經(jīng)過浸出、氧化、凈化、電積、熔鑄以及多次壓濾等工序的不斷處理，獲得高純度的鋅錠產(chǎn)品，其含鋅量大于99.99％；工藝過程中產(chǎn)生的氣體、液體等，都進(jìn)行了相應(yīng)的循環(huán)利用，為企業(yè)節(jié)約了生產(chǎn)成本，為社會減少了資源浪費(fèi)；母液罐的設(shè)置，使體系中的中間產(chǎn)物得以最大化的循環(huán)利用，進(jìn)一步增加了鋅錠的純度，并使生產(chǎn)過程更加簡單高效。
附圖說明
圖1為本發(fā)明電解鋅生產(chǎn)工藝的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種電解鋅的生產(chǎn)工藝，包括如下工藝步驟：
(1)浸出工序：將氧化鋅投入氨和氯化銨的水溶液中，以氨和氯化銨溶液為浸出劑，浸出物料中的鋅，獲得浸出液，其中，攪拌速度為60轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)溫度為30℃，反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)，氯化銨的濃度為250g/l；該步驟中，氧化鋅的浸出率為89％；
(2)氧化工序：在浸出液中加入質(zhì)量濃度為0.3％的雙氧水，在60℃下反應(yīng)0.5小時(shí)，用于去除浸出液中的鐵，再進(jìn)行一次壓濾，獲得一次濾液和一次濾渣，其中，雙氧水的用量為每噸浸出液中加入15l，攪拌速度為60轉(zhuǎn)/分；
(3)凈化工序：在一次濾液中加入鋅粉，在60℃下反應(yīng)1.5小時(shí)，再進(jìn)行二次壓濾，獲得二次濾液和二次濾渣，并將獲得的二次濾液投入至母液罐中，母液罐中的溶液再回用于步驟(1)的浸出工序，其中，鋅粉的用量為每1l一次濾液中使用2g；
(4)電積工序：將母液罐中的二次濾液投入電解槽內(nèi)，在電解液中進(jìn)行電積處理，在陰極板中獲得電解鋅，并將電解液再投入母液罐中循環(huán)利用，電積處理中產(chǎn)生的氨氣在氨噴淋塔的作用下生成氨水，并進(jìn)一步回用于步驟(1)的浸出工序，其中，陰極采用鋁板，陽極采用石墨板，ph值控制在8～8.3，反應(yīng)溫度為45℃，電流密度400a/m2，電壓3.3v；
(5)熔鑄工序：對電解鋅進(jìn)行熔鑄處理，獲得鋅錠和鋅渣，產(chǎn)生的煙塵在布袋除塵器的作用下，進(jìn)一步回用于步驟(1)的浸出工序，該步驟所獲得的鋅錠，其含鋅量為99.991％。
另外，將步驟(2)中獲得的一次濾渣再次進(jìn)行洗滌和三次壓濾，獲得三次濾液和三次濾渣，并將三次濾液回用于步驟(1)的浸出工序。
實(shí)施例2
(1)浸出工序：將氧化鋅投入氨和氯化銨的水溶液中，以氨和氯化銨溶液為浸出劑，浸出物料中的鋅，獲得浸出液，其中，攪拌速度為60轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，氯化銨的濃度為200g/l；該步驟中，氧化鋅的浸出率為93％；
(2)氧化工序：在浸出液中加入質(zhì)量濃度為0.3％的雙氧水，在30℃下反應(yīng)2小時(shí)，用于去除浸出液中的鐵，再進(jìn)行一次壓濾，獲得一次濾液和一次濾渣，其中，雙氧水的用量為每噸浸出液中加入20l，攪拌速度為60轉(zhuǎn)/分；
(3)凈化工序：在一次濾液中加入鋅粉，在30℃下反應(yīng)1小時(shí)，再進(jìn)行二次壓濾，獲得二次濾液和二次濾渣，并將獲得的二次濾液投入至母液罐中，母液罐中的溶液再回用于步驟(1)的浸出工序，其中，鋅粉的用量為每1l一次濾液中使用3g；
(4)電積工序：將母液罐中的二次濾液投入電解槽內(nèi)，在電解液中進(jìn)行電積處理，在陰極板中獲得電解鋅，并將電解液再投入母液罐中循環(huán)利用，電積處理中產(chǎn)生的氨氣在氨噴淋塔的作用下生成氨水，并進(jìn)一步回用于步驟(1)的浸出工序，其中，陰極采用鋁板，陽極采用鈦板，ph值控制在8～8.3，反應(yīng)溫度為45℃，電流密度450a/m2，電壓3.1v；
(5)熔鑄工序：對電解鋅進(jìn)行熔鑄處理，獲得鋅錠和鋅渣，產(chǎn)生的煙塵在布袋除塵器的作用下，進(jìn)一步回用于步驟(1)的浸出工序，該步驟所獲得的鋅錠，其含鋅量為99.994％。
另外，將步驟(2)中獲得的一次濾渣再次進(jìn)行洗滌和三次壓濾，獲得三次濾液和三次濾渣，并將三次濾液回用于步驟(1)的浸出工序。
實(shí)施例3
(1)浸出工序：將氧化鋅投入氨和氯化銨的水溶液中，以氨和氯化銨溶液為浸出劑，浸出物料中的鋅，獲得浸出液，其中，攪拌速度為60轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)溫度為45℃，反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)，氯化銨的濃度為350g/l；該步驟中，氧化鋅的浸出率為96％；
(2)氧化工序：在浸出液中加入質(zhì)量濃度為0.3％的雙氧水，在45℃下反應(yīng)1小時(shí)，用于去除浸出液中的鐵，再進(jìn)行一次壓濾，獲得一次濾液和一次濾渣，其中，雙氧水的用量為每噸浸出液中加入18l，攪拌速度為60轉(zhuǎn)/分；
(3)凈化工序：在一次濾液中加入鋅粉，在45℃下反應(yīng)1.2小時(shí)，再進(jìn)行二次壓濾，獲得二次濾液和二次濾渣，并將獲得的二次濾液投入至母液罐中，母液罐中的溶液再回用于步驟(1)的浸出工序，其中，鋅粉的用量為每1l一次濾液中使用2.5g；
(4)電積工序：將母液罐中的二次濾液投入電解槽內(nèi)，在電解液中進(jìn)行電積處理，在陰極板中獲得電解鋅，并將電解液再投入母液罐中循環(huán)利用，電積處理中產(chǎn)生的氨氣在氨噴淋塔的作用下生成氨水，并進(jìn)一步回用于步驟(1)的浸出工序，其中，陰極采用不銹鋼板，陽極采用石墨板，ph值控制在8～8.3，反應(yīng)溫度為45℃，電流密度430a/m2，電壓3.2v；
(5)熔鑄工序：對電解鋅進(jìn)行熔鑄處理，獲得鋅錠和鋅渣，產(chǎn)生的煙塵在布袋除塵器的作用下，進(jìn)一步回用于步驟(1)的浸出工序，該步驟所獲得的鋅錠，其含鋅量為99.993％。
另外，將步驟(2)中獲得的一次濾渣再次進(jìn)行洗滌和三次壓濾，獲得三次濾液和三次濾渣，并將三次濾液回用于步驟(1)的浸出工序。