一種硫酸鋅溶液連續(xù)凈化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連續(xù)凈化的凈化槽，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(guò)程中，有75%以上的鋅錠產(chǎn)品是采用濕法煉鋅工藝流程生產(chǎn)。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(guò)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(guò)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(guò)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，送入氧化鋅浸出過(guò)程。在浸出過(guò)程中，浸出劑為電解廢液，和補(bǔ)充的少量硫酸，在浸出過(guò)程中，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，同時(shí)，在過(guò)程中少量的雜質(zhì)銅、鎘、鈷等也進(jìn)入了硫酸鋅溶液。為了確保后續(xù)的電解過(guò)程能夠順利進(jìn)行，必須對(duì)硫酸鋅溶液中的銅鎘鈷雜質(zhì)進(jìn)行脫除，即硫酸鋅溶液凈化。
[0003]目前，用于硫酸鋅溶液凈化除銅鎘鈷的主要設(shè)備是傳統(tǒng)凈化槽，凈化劑為工業(yè)鋅粉，生產(chǎn)工業(yè)鋅粉的主要設(shè)備為電爐，因此，工業(yè)鋅粉也稱電爐鋅粉。
[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)，凈化槽用于連續(xù)凈化除雜時(shí)，從上方或側(cè)上方進(jìn)液，從進(jìn)液方向的對(duì)面?zhèn)壬戏揭砸缌餍问匠鲆骸?br>[0005]硫酸鋅溶液凈化除銅鎘鈷時(shí)，根據(jù)金屬鋅的金屬活性高于金屬銅、鎘、鈷的金屬活性，因此能夠使用金屬鋅將溶液中的銅鎘鈷雜質(zhì)離子進(jìn)行置換，進(jìn)行置換后，溶液中的銅鎘鈷雜質(zhì)離子被除去，溶液得到了凈化，所以凈化的過(guò)程的實(shí)質(zhì)是置換過(guò)程，即金屬鋅對(duì)溶液中的銅鎘雜質(zhì)離子進(jìn)行置換的過(guò)程。使用傳統(tǒng)凈化槽對(duì)硫酸鋅溶液進(jìn)行凈化時(shí)，凈化劑為工業(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、金屬鎘小固體和金屬鈷小固體，從溶液中析出，經(jīng)過(guò)壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離后，產(chǎn)出銅鎘鈷渣，與溶液分離，實(shí)現(xiàn)溶液除去銅鎘鈷的目的。
[0006]采用工業(yè)鋅粉和傳統(tǒng)的連續(xù)凈化槽，進(jìn)行硫酸鋅溶液凈化除銅鎘鈷時(shí)，根據(jù)硫酸鋅溶液雜質(zhì)含量的不同，采用的凈化工藝也有所區(qū)別，對(duì)于雜質(zhì)含量較低的硫酸鋅溶液，通常是一段同時(shí)除銅鎘鈷，同時(shí)除銅鎘鈷時(shí)，溫度為80?90°C、時(shí)間120?180min;而對(duì)于銅鎘鈷含量均較高的溶液，通常采用分步除銅鎘鈷，即第一步除銅，第二步除鎘，第三步除鈷;分步除銅、除鎘條件為溫度60?80°C時(shí)間為60?90min;除鈷則相對(duì)復(fù)雜，除鈷的方法有高溫銻鹽法、高溫砷鹽法、鈷試劑法、黃藥除鈷法、乙萘酚除鈷法、高分子有機(jī)物絡(luò)合法等，其中最常用的方法是高溫銻鹽法，該方法的凈化溫度較高，在85?95°C下進(jìn)行，且需要加入三氧化二銻或金屬銻為催化劑。由于工業(yè)鋅粉有較大的比表面積，在使用工業(yè)鋅粉除銅鎘鈷時(shí)，有較大的反應(yīng)速度，因而具有投資省、占地小、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]但采用工業(yè)鋅粉和傳統(tǒng)連續(xù)凈化槽進(jìn)行硫酸鋅溶液凈化除銅鎘鈷時(shí)，工業(yè)電爐鋅粉的消耗量很大，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)電爐鋅粉的消耗量至少為理論需要量的2倍，在除鈷階段更高，通常達(dá)到30倍。如果要將溶液的鎘、鈷凈化很徹底，則鋅粉的過(guò)剩值很大，除鎘過(guò)程超過(guò)理論需要量的2倍，除鈷超過(guò)理論量的30倍。導(dǎo)致工業(yè)鋅粉消耗量大幅度超過(guò)理論需要量的原因有三個(gè)，一是工業(yè)電爐鋅粉的有效鋅偏低，通常只有85%，導(dǎo)致鋅粉活性低，二是由于工業(yè)鋅粉與凈化得到的銅鎘鈷渣粒度差很小，不能及時(shí)將反應(yīng)生成的銅鎘鈷渣固體物質(zhì)進(jìn)行分離，銅鎘鈷渣固體物質(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，三是凈化反應(yīng)結(jié)束后，由于凈化槽本身的缺陷，無(wú)法將沒(méi)有參與反應(yīng)的剩余鋅粉與銅鎘鈷渣分離，沒(méi)有參與反應(yīng)的剩余鋅粉也進(jìn)入了銅鎘渣中，最終導(dǎo)致工業(yè)電爐鋅粉的消耗量很大，通常達(dá)到3?10kg/m3溶液。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]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連續(xù)凈化的凈化槽。本實(shí)用新型以鋅片為凈化劑，實(shí)現(xiàn)鋅片對(duì)硫酸鋅溶液中的雜質(zhì)銅鎘鈷離子的連續(xù)置換，具有鋅片消耗量小、生產(chǎn)成本低、銅鎘鈷置換徹底、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境好的優(yōu)點(diǎn)。
[0009]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:一種硫酸鋅溶液連續(xù)凈化的方法，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上部與所述進(jìn)液管相對(duì)的一側(cè)，還包括濾板，所述濾板設(shè)在所述凈化槽槽壁與所述出液管的連通處，所述濾板上設(shè)有濾孔，所述凈化槽槽體內(nèi)部裝有鋅片。
[0010]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)。
[0011]進(jìn)一步，所述濾孔均勻分布，數(shù)量為100?2000個(gè)，孔徑為4?30mm，相鄰濾孔之間的孔中心距為6?35mm。
[0012]進(jìn)一步，所述鋅片的長(zhǎng)度為20?200mm、寬度為10?50mm、厚度為1?3mm。
[0013]—種硫酸鋅溶液連續(xù)凈化的方法，該方法通過(guò)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.(^/1、0.2?2.(^/1、0.002?0.0508/L、120?180g/L、pH值5.0?5.4的待處理的硫酸鋅溶液，在所述凈化槽內(nèi)進(jìn)行連續(xù)凈化后，得到處理過(guò)的硫酸鋅溶液和雜質(zhì)。
[0014]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)。
[0015]進(jìn)一步，所述處理過(guò)的硫酸鋅溶液中銅、鎘、鈷、鋅的質(zhì)量濃度分別為0.0001?0.0002g/L、0.0003 ?0.0005g/L、0.0004 ?0.0005g/L、120.3 ?183.2g/L，pH 值為 5.2?5.4，所述雜質(zhì)為銅、鎘、鈷。
[0016]進(jìn)一步，在所述凈化槽內(nèi)連續(xù)凈化的具體步驟為:待處理的硫酸鋅溶液連續(xù)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(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，所述待處理的硫酸鋅溶液與所述凈化槽槽體內(nèi)部的鋅片發(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，置換反應(yīng)結(jié)束后，處理過(guò)的硫酸鋅溶液和雜質(zhì)的混合物，以溢流形式連續(xù)通過(guò)所述濾板上的濾孔，流到出液管，進(jìn)而流出凈化槽外，未參與反應(yīng)的鋅片殘留物被濾板截留，繼續(xù)停留在凈化槽槽體內(nèi)部參與下一個(gè)除雜過(guò)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(guò)的硫酸鋅溶液和雜質(zhì)。
[0017]進(jìn)一步，所述反應(yīng)產(chǎn)生的氣體為氫氣。
[0018]上述反應(yīng)過(guò)程為:
[0019]Zn+2H+ = Zn2++H2T
[0020]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)液管連續(xù)流入裝有鋅片的凈化槽后，啟動(dòng)攪拌機(jī)，硫酸鋅溶液在攪拌機(jī)的作用下在槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，并與槽內(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)離子被置換，從溶液中析出，分別生成金屬銅小固體、金屬鎘小固體和金屬鈷小固體，也分別俗稱銅渣、鎘渣和鈷渣;金屬銅小固體、金屬鎘小固體和金屬鈷小固體，在攪拌機(jī)直接攪動(dòng)和運(yùn)動(dòng)溶液沖擊的雙重作用下，脫離鋅片表面，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)離子不斷被鋅片置換，雜質(zhì)離子濃度越來(lái)越低，反應(yīng)生成的銅渣、鎘渣和鈷渣小固體物質(zhì)越來(lái)越多；當(dāng)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)銅鎘鈷離子的目的，置換反應(yīng)結(jié)束，生成的銅鎘鈷渣小固體物質(zhì)最后隨著溶液一起流動(dòng)，以溢流形式透過(guò)濾板上的濾孔流到出液管，再而流出凈化槽外;反應(yīng)殘余的鋅片，由于其尺寸大于設(shè)置在出液管前