浅谈湿法炼锌浸出液净化除钴方法及其优劣性
陈健
（湖南工业大学湖南株洲412007）
摘要：湿法冶金中浸出工序是一道极其重要的工序，而锌精矿的浸出只会得到一种含有铜、镉、钴等多种金属离子的溶液，除了钴离子以外其他离子能通过锌粉置换法较容易除去，但除钴则需要添加添加剂，本文主要对湿法炼锌浸出液净化除钴方法及其优劣进行讨论。
关键词：湿法冶金；炼锌；浸出液；净化；除钴
一、前言
目前，湿法炼锌是世界上最主要的炼锌方法，世界上85%--90%的锌通过湿法生产，湿法炼锌浸出的结果只能得到一种含有铜、镉、钴、镍、铊、砷、锑、锗等多种金属离子的溶液。这种成分复杂的溶液，会给下一步电积法提取锌带来困难，为满足锌电积的要求，必须在电积前将浸出液中的杂质离子净化至允许含量之下。铜、镉、镍、铊、砷、锑、锗等杂质离子能通过锌粉置换法较易除去，从Co/Co2+与Zn/Zn2+的标准电极电势来看，锌粉应该能置换出浸出液中的2价钴离子，理论上浸出液中的钴的起始浓度能降到5×10-12mg/L，但在实际生产中，浸出液中仅加入锌粉时钴浓度并不能降到锌电积所需要的程度。所以除钴需要加入添加剂。
二、浸出液的净化除钴方法及其优劣性
1.砷盐净化法
砷盐净化原理如下，在没有Cu2+存在的条件下，含钴的硫酸锌溶液中加锌粉置换钴是难以实现的。所以加锌粉置换钴的主要反应是CuSO4与锌粉的反应，亚砷酸的主要作用是促进这个反应的进行。由于铜很容易被锌粉置换出来，这样在锌粉表面沉积的铜微粒就会与锌粒共存，形成微电极的两极，在铜阴极上发生下列反应：
As2O3+12H++12e→2AsH3+3H2O
Co2++2e→Co
2H++2e→H2
而在锌粉阳极上发生溶解反应：
Zn→Zn2++2e
由表1可知，砷盐净化法能将浸出液中的Co2+浓度降到1mg/L以下，得到高质量的净化液。在同样的条件下，砷盐净化的效果比锑盐好。砷盐净化法适宜于处理含钴较低的溶液。
但是砷盐除钴仍然存在缺点，如原料中铜不足时需要补加铜，得到的Cu-Co渣被砷污染，要求高温（80℃以上），产生AsH3剧毒气体，不迅速分离钴渣时某些杂志易反溶致使有些结果不稳定。
目前国内应用砷盐法生产的厂家比较少，而国外由于安全防护措施和设备比较先进，砷盐法的应用比较多。
2.锑盐净化法
有些工厂采用锑粉作锑活化剂，还有些工厂采用的是Sb2O3或Pb-Sb合金锌粉，其实质都是Sb的作用，统称为锑盐净化法。
锑盐净化的反应机理是溶液中共存的杂志在锌粉表面上析出后或锌粉中含有的其他金属作为阴极，锌粉作为阳极，形成微电池，通过电化学作用，促使二阶钴离子还原析出。
表2 部分工厂锑盐净化法所得净液成分
锑Array盐
净
化法中加入的锑盐不能过多或过少，锑含量过少，与锌形成的微电池少，无助于Co2+的析出。锑含量过高，会与钴形成Sb-Co微电池，促使Co复溶。一般加入同Co相等的Sb2O3。
与砷盐净化相比有如下优点：
（1）浸出液不用加铜，镉的回收率比砷盐净化法（60%）要高。
（2）铜、镉被首先清除后，加锑除钴的效果更好，含钴60mg/L（一般为15mn/L）亦能达到较好的效果。
（3）由于SbH3容易分解，产生有毒气体的可能性较小。
（4）锑的活性大，添加剂消耗少。
现在许多锌冶炼工厂都用的锑盐除钴法
3.黄药除钴法
黄药除钴的实质是有硫酸铜存在的条件下，溶液中的硫酸钴与黄药反应，生成难溶的黄酸钴沉淀。其原理为：
H++C2H5OCS2-==C2H5OCS2H
黄药除钴法不仅原料成本昂贵，而且净化后溶液中钴残留程度较高，生成的黄酸钴沉淀也很难处理，所以基本没有工厂采用此净化方法。
4.β-萘酚除钴法
这种净化方法是让钴离子转化成成亚硝基-β-萘酚钴沉淀。主要化学反应如下：13C10H6ONO-+4Co2++5H+→C10H6NH2OH+4Co(C10H6ONO)3+H2O
β-萘酚除钴法虽然能获得质量较好的净化液，但不仅原料昂贵，而且还需要用
活性炭来吸附残余的试剂，因此国内采用这种方法除钴的工厂极少。但在国外
由于对此技术研究比较早，所以应用比较广泛。
由此可以看出，现在的各种净化除钴方法都有其局限性，所以国内外许多研究所和工厂研发部门都致力于寻找更好的净化除钴方法，现如今已经公开的主要有以下几个方向：（1）净化过程中使用活性炭（2）氧化沉钴法（3）锡盐净化法（4）NaBH4还原法，虽然这些新方法都研究出了一些成果，但目前只停留在实验室阶段，要应用到实际生产中还有很长一段路要走。
三、结语
综上所述，当前净化除钴的方法各有其优势和局限性。
目前世界上应用最广的是锑盐净化除钴法，因为其相对于其他净化法来说较为经济和环保，其中锌粉合金作为净化剂、锑盐为活化剂应用较广，我国锑盐净化技术已经较为成熟，但仍有许多问题需要深入研究，一是在正常生产中净化深度远不如国外，二是锌粉消耗偏高，三是净化渣中杂志金属分散，回收难度大。我们要依靠科技进步和技术创新，不断升级生产技术，使冶金走上可持续发展道路。
参考文献
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