湿法炼锌净化工艺的选择_何静
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湿法炼锌净化工艺的选择
湿法炼锌净化工艺的选择广西来宾冶炼厂锌冶炼系统年产电锌3万t,为传统的湿法工艺流程,即:锌精矿-沸腾焙烧-焙砂硫酸浸出*浸出液净化—净化液电积—电锌。
2002 年3月开始技术改造扩建工程，使得电锌产量达到了年产6万t,在技术改造过程中，最关键的净化工艺拟采用三段连续净化取代改造前的两段间断净化。
因此，该工艺在生产中无论在设备上装置上还是在工艺操作中都引入了许多先进高效和适用的技术,有利于降低劳动强度、提高产率并实现生产过程的自动化控制。
1净化过程基本原理1.1净化方法净化过程是根据硫酸锌浸出液中不同的杂质及其含量，大多采用锌粉置换和加特殊试剂化学沉淀的方法将溶液中杂质除去。
工厂根据锌焙砂中性浸出上清液的特点，选择釆用加锌粉置换的逆歸净化方法。
1.2置换原理置换是一种氧化还原反应，置换的热力学过程可用金属活泼性的大小或电子得失的难易等来定性描述，中性浸出上清液锌粉置换反应为：MeSO4 + Zn = Z11SO4 + Me I置换过程中金属的平衡电位如表1所示。
表1置换过程中金属的平衡电位(298 K) V电极反应E°E平衡Zn2* +2e=Zn■0.763-0.752(150 g/L)Cd2* +2e=Cd-0.403-0.752(2xl0-7mg/L)Cu2+ +2e= Cu+ 0.337-0.752(3.18x 10-35 mg/L)Co2+ +2e=Co-0.227-0.752(5 x IQ-12 mg/L)Ni2+ +2e=Ni-0.250-0.752( 1.5x 10-17 mg/L)SbH3 = Sb+3H+ +3e+ 0.510+ 0.752(pH = 4, Pgb% = 202.65 Pa)A S H3 = As+ 3H*+3e+ 0.600+0.752(P H=4,P A1H3 = 202.65 Pa)置换的动力学过程的反应机理:加入的锌粉作为微电池的阳极溶入液相,在那里发生水化作用，继而向溶液深处扩散并参与溶液的对流运动。
分析湿法炼锌净化钴渣新处理工艺
分析湿法炼锌净化钴渣新处理工艺摘要：湿法炼锌为常用锌生产模式，但是此种方式具有渣含锌量高及渣钴品位低等问题。
传统三段逆锑锌粉除钴工艺缺点明显，如高成本、性能稳定性差、深度净化无法实现及易生成有害气体等，导致其应用价值受到影响，同时也使得此种工艺应用受限。
现阶段，我国部分湿法炼锌企业采用新型试剂除钴工艺进行钴渣净化，能够取得理想的除钴效果。
当前，新型试剂出库过程中所生成的钴渣为有机渣，含锌量较高且钴含量较少，但是此种生产方式可生成有机渣，会加大回收难度，若不及时处理可造成钴渣长时间堆积，容易污染环境并损失有价金属或者加重经济损失，因此采用新的钴渣处理和净化工艺很有必要，同时也可提高经济效益与环境效益。
关键词：湿法炼锌；钴渣净化；处理新工艺；环境效益；经济效益作为我国重要的战略性矿产资源，锌在有色金属工业中占据着非常重要的地位，在合金铸造、黄铜制造以及镀锌等工艺中均有着非常广泛的应用。
但是我国锌资源存在储采比低、需求量大及锌资源供不应求等的特点。
湿法炼锌属于炼锌常用工艺，其应用价值已经大量研究及生产实践证实，具有中性浸出、净化以及电解工艺等日趋成熟，行业技术发展已经向综合回收有价金属过程中转移[1]。
1湿法炼锌净化钴渣现存问题分析锌在我国的生产量和消费量均较高，而湿法炼锌属于中国锌冶炼企业最为常用的冶炼方法。
如硫化锌精矿焙烧可获得锌焙砂，浸出后中性上清液不但含有锌，同时还含有少量的镍、钴、铜等杂质，无论对锌电解亦或对锌产出品质均会产生不良影响，故而在实施电解前必须净化上清液，净化过程中会造成锌大量残留，现阶段常用的净化工艺所产生的净化渣主要包括铜镉渣和钴渣等，故而对净化渣资源进行提炼和综合利用具有非常重要的价值。
钴为湿法炼锌过程中生成的主要有害杂质，若溶液中钴含量>1mg/L时，钴电积过程中阴极可生成锌、钴，导致锌反溶析出，不但会造成锌电解电流效率下降，还会造成锌片出现烧板等现象，净化过程中钴主要来源包括钴渣酸洗溶液、贫镉液中的钴以及锌精矿中的钴。
湿法炼锌新型试剂净化工艺中降低净化铜渣含锌的方法
专利名称：湿法炼锌新型试剂净化工艺中降低净化铜渣含锌的方法
专利类型：发明专利
发明人：段小维,马菲菲,杨旭旭,岳运盛,窦强民
申请号：CN202111401277.1
申请日：20211124
公开号：CN114058873A
公开日：
20220218
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了湿法炼锌新型试剂净化工艺中降低净化铜渣含锌的方法，属于湿法炼锌冶炼技术领域。
包括以下步骤：控制一次二次置换锌粉净化槽温度，反应时间等因素；控制二甲基二硫代氨基甲酸钠试剂除钴净化一次置换槽、二次置换槽、酸溶槽反应温度为88‑90℃，控制二甲基二硫代氨基甲酸钠浓度为15％；控制铜镉渣浸出槽反应温度为88‑90℃，反应时间为6h，控制铜镉渣浸出槽PH值3.0‑3.5；控制铜渣酸洗槽反应温度为80‑85℃，反应时间为2.5h，液固比为6:1，控制铜渣酸洗槽PH值2.0‑2.5。
本发明铜渣含锌显著降低，铜渣含锌由10％降低到5.5％以下，降低4.5％，年产铜渣1800t，多回收锌金属81t。
并且铜渣可作为中间产品外售，减少因铜渣堆存而产生的环保问题，具有良好的经济及社会效益。
申请人：白银有色集团股份有限公司
地址：730900 甘肃省白银市白银区友好路96号
国籍：CN
代理机构：成都弘毅天承知识产权代理有限公司
代理人：李卓霖
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2023年安全工程师-安全生产专业实务(金属冶炼安全)考试历年高频考点真题摘选附带答案10
2023年安全工程师-安全生产专业实务（金属冶炼安全）考试历年高频考点真题摘选附带答案第1卷一.全考点押密题库(共30题)1.(单项选择题)(每题1.00 分)电器着火时，下列不能用的灭火方法是（）。
A. CO2灭火器B. 干粉灭火器C. 用沙土灭火D. 泡沫灭火器2.(单项选择题)(每题1.00 分)下列关于克劳斯法硫黄（含氮分解）及湿接触法硫酸的安全技术要求，说法正确的是（）。
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A. 炉子点火时，炉内燃烧系统应具有一定的负压，点火程序必须是先点燃火种后给煤气B. 送煤气前已烘炉的炉子，其炉膛温度超过800℃时可不点火直接送煤气，但应严密监视其是否燃烧C. 强制送风的炉子，点火时应先开鼓风机但不送风，待点火送煤气燃着后，再逐步增大供风量和煤气量D. 停煤气时，应先停鼓风机，然后关闭所有的烧嘴4.(单项选择题)(每题1.00 分)下列关于焦化厂火灾的应急处置措施，说法正确的是（）。
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小型炼锌厂采用湿法炼锌工艺流程的选择和优化
１２ 硫 酸锌 的 电积 ．
１２１ 仪 器设 备 ＿＿
锌技术不仅难度大而且还会造成严重的环境污染。 所以我国的炼锌厂多采用湿法炼锌技术 ， 但湿法炼 锌 的前 期 投入 量 大 ， 不适 于小 型 炼 锌 厂 ， 以本 文 所 对其工 艺进行 了如 下摸索 性试 验 。
１ 试 验
１２２ 电极过程 所控 电积 参数 ．．
电积 温 度 控 制 在 ４ ￣ ０Ｃ，电 积过 程 中加 入 牛胶
２ ｍ ／ 加 人碳 酸锶 ０１／ ０ ｇＬ， ． Ｌ以及 少 ：称 取含 锌 矿 粉 ３ｇ放在 ０
２ ０ ｌ 杯 中 ，加 入 ２ ｏ Ｌ硫 酸 １ ０ １０ ５ｍ 烧 ｍｌ ＼ ５ ～ ８ ｍＬ在不
于稀 硫酸 ， 故要 用 稀硫 酸 除去 硫酸 铅 ） 同时用 该 矿 ， 粉 调 节 ｐ ４ 趁 热 减 压 过 滤 ， 液 至 于 ２ ０ Ｌ烧 Ｈ＝ ， 滤 ５ｍ
杯中。
２ ）氧 化除 Ｆ 、 ｎ 杂 质 ：将上 面滤 液加 热至 ｅ Ｍ ８ ～ ０Ｃ ，滴加 ０ ｍ ｌ Ｍｎ ０ ９ ￣后 ． ｏ ＬＫ Ｏ 至微 红 时 停止 加 ５ ＼ 入 ， 续加 热 至无 色 ， 制溶 液 ｐ ４ 趁 热减 压 过 继 控 Ｈ ，
深 ：．ｍ ４ ３ ￣ ｍ。 ５
仪器 ： 杯 ， 氏漏 斗 ， 滤瓶 ， 烧 布 抽 滤纸 。
试剂 ： 含锌 矿 粉 （ 主要 成分 为 氧化 锌 ）纯 锌 粉 ， ， ０ ｍｏ Ｌ Ｋ ｏ 溶液 ，ｍｏ Ｌ硫 酸 ３ ｏ＼。 ． ｌ Ｍｎ４ ５ ／ ２ ｌ ＼ ｍｌ Ｌ
１１ ．． 制备 方法 ２
１１ 硫酸锌 的 制备 ．
１１ １ 仪 器 和 试 剂 ．．
可控 硅 整 流 器 ： Ｇ Ｆ４４ ０ 输 出 电压 ２ Ｖ， Ｋ Ｃ ２／００ ｆ ４ 输 出 电 流 ４ ０Ａ ，电解 槽 长× × ＝ ．ｍ ０８ｍｘ ００ １ 宽 深 １ ｘ ．８ １ １ ６ 厚度 ５ ． ｍ， ０ ｍｍ， 四槽 （ 际用 一 槽 ）阳极 铅 板 共 实 ， 尺 寸 ：０ ｍ ６０ ｍ，厚 度 ５ ｍ 阴极 为纯 铝 板 尺 ９０ ｍｘ ８ ｍ ｍ 寸 ：０ ｍ ｘ ０ ｍ ８０ ｍ ７０ ｍ厚 度 ４ ｍ，废 电解液储 槽 直径Ｘ ｍ
１２１ 仪 器设 备 ＿＿
锌技术不仅难度大而且还会造成严重的环境污染。 所以我国的炼锌厂多采用湿法炼锌技术 ， 但湿法炼 锌 的前 期 投入 量 大 ， 不适 于小 型 炼 锌 厂 ， 以本 文 所 对其工 艺进行 了如 下摸索 性试 验 。
１ 试 验
１２２ 电极过程 所控 电积 参数 ．．
电积 温 度 控 制 在 ４ ￣ ０Ｃ，电 积过 程 中加 入 牛胶
２ ｍ ／ 加 人碳 酸锶 ０１／ ０ ｇＬ， ． Ｌ以及 少 ：称 取含 锌 矿 粉 ３ｇ放在 ０
２ ０ ｌ 杯 中 ，加 入 ２ ｏ Ｌ硫 酸 １ ０ １０ ５ｍ 烧 ｍｌ ＼ ５ ～ ８ ｍＬ在不
于稀 硫酸 ， 故要 用 稀硫 酸 除去 硫酸 铅 ） 同时用 该 矿 ， 粉 调 节 ｐ ４ 趁 热 减 压 过 滤 ， 液 至 于 ２ ０ Ｌ烧 Ｈ＝ ， 滤 ５ｍ
杯中。
２ ）氧 化除 Ｆ 、 ｎ 杂 质 ：将上 面滤 液加 热至 ｅ Ｍ ８ ～ ０Ｃ ，滴加 ０ ｍ ｌ Ｍｎ ０ ９ ￣后 ． ｏ ＬＫ Ｏ 至微 红 时 停止 加 ５ ＼ 入 ， 续加 热 至无 色 ， 制溶 液 ｐ ４ 趁 热减 压 过 继 控 Ｈ ，
深 ：．ｍ ４ ３ ￣ ｍ。 ５
仪器 ： 杯 ， 氏漏 斗 ， 滤瓶 ， 烧 布 抽 滤纸 。
试剂 ： 含锌 矿 粉 （ 主要 成分 为 氧化 锌 ）纯 锌 粉 ， ， ０ ｍｏ Ｌ Ｋ ｏ 溶液 ，ｍｏ Ｌ硫 酸 ３ ｏ＼。 ． ｌ Ｍｎ４ ５ ／ ２ ｌ ＼ ｍｌ Ｌ
１１ ．． 制备 方法 ２
１１ 硫酸锌 的 制备 ．
１１ １ 仪 器 和 试 剂 ．．
可控 硅 整 流 器 ： Ｇ Ｆ４４ ０ 输 出 电压 ２ Ｖ， Ｋ Ｃ ２／００ ｆ ４ 输 出 电 流 ４ ０Ａ ，电解 槽 长× × ＝ ．ｍ ０８ｍｘ ００ １ 宽 深 １ ｘ ．８ １ １ ６ 厚度 ５ ． ｍ， ０ ｍｍ， 四槽 （ 际用 一 槽 ）阳极 铅 板 共 实 ， 尺 寸 ：０ ｍ ６０ ｍ，厚 度 ５ ｍ 阴极 为纯 铝 板 尺 ９０ ｍｘ ８ ｍ ｍ 寸 ：０ ｍ ｘ ０ ｍ ８０ ｍ ７０ ｍ厚 度 ４ ｍ，废 电解液储 槽 直径Ｘ ｍ
湿法炼锌锌粉锑盐净化工艺锌粉单耗控制措施
湿法炼锌锌粉锑盐净化工艺锌粉单耗控制措施摘要：常规湿法炼锌工艺中，中上清液的净化通常采用锌粉锌锑盐净化工艺，锌粉单耗通常作为一个重要的技术经济指标进行考核。
本文介绍了通过控制锌粉、中上清液质量，净化工艺条件等措施降低锌粉单耗。
关键词：湿法炼;锌粉锑盐净化工艺;锌粉单耗;控制措施引言在常规湿法炼锌的中性浸出工序，Fe、As、Sb等杂质大部分可通过Fe3+水解胶体共沉淀除去，但溶液中仍存在对锌电积有害的Cu、Cd、Co、Ni形成Fe(OH)3等其他杂质元素，必须在电积前对中上清液进行净化。
1锌粉锑盐法净化原理锌粉锑盐净化法，即利用金属电位差原理，用锌粉中较负电性的锌单质置换除去中上清液中较正电性的Cu、Cd、Co、Ni等杂质金属。
从热力学计算可知，用锌粉置换除Co、Ni是可行的，且能除至很低的程度。
但实践中，单纯用锌粉置换除Co、Ni却是很困难的，这是由于Co、Ni属于过渡族元素，其在置换析出时具有较大的超电压，使其析出电位变得更负，与金属锌的析出电位差变小。
为降低电位差，通常采取提高反应温度或者添加某些较正电性的金属(锑盐、砷盐、铅盐等)以降低Co、Ni超电压，从而使反应能顺利进行。
锌粉锑盐除钴法具有效果好、成本低、污染小的特点，被各湿法炼锌厂广泛采用。
从动力学上看，锑盐除钴过程可看作是一个电化学腐蚀过程。
锌粉锑盐除钴电化学反应主要包括以下几个过程。
（1）Co2+向锌粉表面传输，这一过程属于液相中的传质过程。
（2）Co2+在锌粉表面吸附，这一过程属于表面转化过程。
（3）电化学过程:阳极反应Zn－2e→Zn2+;阴极反应Co2++2e-→Co。
（4）生成CoSb化合物脱附，这一过程属于表面转化过程。
（5）Zn2+从电极表面向溶液扩散，这一过程属于液相中的传质过程。
2锌粉单耗控制2.1原料净化用原料来自浸出工序的中上清液，中上清液的质量对降低锌粉单耗极为重要，需要从以下几个方面进行控制。
2.1.1控制适宜的中上清液中锌离子浓度。
湿法炼锌-中性浸出过程的水解除杂质(一)
湿法炼锌-中性浸出过程的水解除杂质（一）在湿法炼锌工艺中，浸出液要经过三个净化过程，第一个是焙烧料在中性浸出时，控制浸出终点pH值，使杂质元素水解，存留于浸出渣中。
第二个是中性浸出液，在电解锌前必须进行净化除杂，使中性浸出液中的杂质含量符合电积锌的要求。
第三个净化过程是酸浸液的除铁，这是因为在热酸浸出中，大量的铁进入溶液，要使溶液中的铁沉淀除去。
中性漫出过程的水解除杂质这一过程是在中性浸出中完成的，即在浸出终了调节溶液pH值，使锌离子不致水解，而杂质金属离子全部或部分以氢氧化物Me（OH）n形式析出。
金属离子水解按下式进行。
Me n+＋nH20 ==== Me(OH)n＋nH+ （10)该反应式（10）无电子迁移、离子活度只与pH有关。
反应的平衡条件是1pH=pHө- — lgaMen+n当水溶液介质的pH大于标准pHө时，aMen+就小于1，金属离子便水解沉淀。
反之，水溶液介质的pH小于标准pHө时，aMe n+大于1，Me（OH）n便溶解。
所以pHө是金属离子Me n+水解程度的重要数值。
按上述式（10)反应计算得出的pH25ө和PH70ө值见下表。
根据pHө值便可以计算出有关金属离子水解平衡的pH值。
1按反应式（10）的平衡关系，即 pH=pHө- — lgaMen+作图，见下图。
由它可以看出金属离子n活度在溶液中的稳定性随pH变化而变化的情况。
ө注：t=25℃，t=70℃，a=1时的数据。
随着浸出过程的进行，溶液中酸度逐渐降低，由上图可知某些杂质随着pH值升高，稳定度发生变化，并能发生水解被除去。
控制浸出终点的pH值愈高，杂质的水解除去则愈彻底。
但硫酸锌在一定pH值下也发生水解沉淀，锌水解pH值与其浓度有关，如生产实践浸出液锌的浓度在130~140g/L,则浸出终了所能允许的最大pH值不得超过5.5~5.6。
故工业生产中为了确保规定的锌浓度，浸出终点pH值取5.2~5.4。
综上所述，当浸出终点pH控制在5.2~5.4时，根据上表和上图各种杂质水解除去的可能性，以及浸出后续工序的需要，在生产实践中浸出后期水解除杂质主要是针对铁、砷、锑、硅几个元素进行，由于铁与砷、锑，铁与硅之间在水解沉淀过程中有着密切的关系，这些元素水解的好坏不仅关系它们本身净化的程度，而且还成为浸出矿浆能否很好澄清、过滤的关键。
210979000_湿法冶炼锌锌粉净化工艺及净化渣处理工艺优化实践
2022年 12月下 世界有色金属5冶金冶炼M etallurgical smelting湿法冶炼锌锌粉净化工艺及净化渣处理工艺优化实践冶玉花（白银有色集团股份有限公司，甘肃 白银 ７３０９００）摘 要：本文针对于锌冶炼原料的日益紧缺及杂质成分越来越高等现象，为了提高净化系统对原料的适应性，通过对湿法炼锌常规的锌粉－锑盐净化工艺及净化渣处理工艺分析研究，提出了较为详尽的工艺完善及优化措施，在生产实践中取得了较好的效果，达到了增加效益和提高企业综合利用率水平的目的。
关键词：一段低温锌粉除铜镉；二段高温锌粉－锑盐除钴镍；净化渣；铜镉渣；镍钴渣中图分类号：ＴＦ８１３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２２）２４－０００５－３Optimization of zinc powder purification process and slag treatment process in hydrometallurgical zinc smeltingYE Yu-hua（Ｂａｉｙｉｎ Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌｓ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｇａｎｓｕ Ｂａｉｙｉｎ ７３０９００）Abstract: Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｏｆ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｓｈｏｒｔａｇｅ ｏｆ ｚｉｎｃ ｓｍｅｌｔｉｎｇ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｈｉｇｈｅｒ ｉｍｐｕｒｉｔｙ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ， ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｚｉｎｃ ｈｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ ｚｉｎｃ ｐｏｗｄｅｒ － ａｎｔｉｍｏｎｙ ｓａｌｔ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｌａｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ， ｍｏｒｅ ｄｅｔａｉｌｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ， ａｎｄ ｇｏｏｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ． Ｉｔ ａｃｈｉｅｖｅｓ ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ．Keywords: ｆｉｒｓｔ－ｓｔａｇｅ ｌｏｗ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｚｉｎｃ ｐｏｗｄｅｒ ｆｏｒ ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ａｎｄ ｃａｄｍｉｕｍ； ｓｅｃｏｎｄ－ｓｔａｇｅ ｈｉｇｈ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｚｉｎｃ ｐｏｗｄｅｒ－ａｎｔｉｍｏｎｙ ｓａｌｔ ｆｏｒ ｒｅｍｏｖａｌ ｏｆ ｃｏｂａｌｔ ａｎｄ ｎｉｃｋｅｌ； ｃｏｐｐｅｒ－ｃａｄｍｉｕｍ ｓｌａｇ； ｎｉｃｋｅｌ－ｃｏｂａｌｔ ｓｌａｇ收稿日期：２０２２－１０作者简介：冶玉花（１９７８－），女，青海省民和县，大学本科，冶炼高级工程师，研究方向为锌湿法冶金、湿法炼锌综合回收利用。
浅谈湿法炼锌净化除钴工艺现状及发展
浅谈湿法炼锌净化除钴工艺现状及发展摘要：本文介绍了目前世界范围内湿法炼锌精制和脱钴技术的发展状况，并对其基本原理、主要流程、优缺点和应用前景作了简要介绍，以期对新的湿法炼锌精制过程的选型有一定的借鉴意义。
当前，在我国，锌粉替换添加锑盐作为活化剂，除钴法在我国得到了比较广泛的使用，而在国外，主要使用的是B-萘酚净化除钴法。
在还没有找到一种更好的除钴方法，并将其用于工业化，因此，从安全、环保和经济等方面来看，合金锌粉纯化法和锑盐纯化法的应用前景更加广阔。
关键词：湿法炼锌；净化；除钴Keywords: zinc hydrometallurgy; purification; cobalt removal锌湿法冶炼过程主要包括：锻烧，浸出，提纯，电解沉积等。
用氧化焙烧法将锌精矿制得锌焙砂，再将锌焙砂制得一种中性的硫酸锌浸提物，将其提纯就是将其中对电解锌不利的一些杂质进行提纯。
在纯化工艺中，钴、镍的脱除一直是个难题，从热力学的观点来看，可以用锌粉代替，但是在现实中，即使加入了数十、数百倍的锌粉，也不能使钴降低到容许含量之下。
目前，世界上常用的除钴法有锌粉法和专用药剂（黄药，13-萘酚法）两种。
探索一种清洁、高效、经济的除钴技术已成为众多学者关注的焦点，目前的技术发展趋势包括：锡盐法的提纯法、高效的除钴技术以及新的高效的药剂法。
一、传统湿法炼锌净化除钴方法在硫酸锌溶液的提纯中，采用锌粉体替代方法可以有效地去除 Cd和 Cu，但采用单一的锌粉体替代方法难以将 Co和 Ni等杂质去除到所需的数值。
目前，在世界范围内，所有的湿法炼锌厂都在使用各种除去钴的工艺，将其概括为两大类：一是替换（加助剂）的锌粉法，二是使用专用的化学药剂除去钴。
（一）锌粉置换法目前，代替锌粉法是国际上应用最为广泛的一种工艺。
用带负电的金属替代带正电的金属的方法称为置换。
在锌冶炼中，钴的还原析出也就是取代析出的析出方法，采用具有较低的电势的离子，使钴以金属状态析出。
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MeSO 4+ Zn= ZnSO4+ Me 置换过程中金属的平衡电位如表 1 所示。
作者简介: 何 静( 1962- ) , 女, 副教授, 主要从事有色金属冶金科学 研究和教学工作。
表 1 置换过程中金属的平衡电位( 298 K) V
电极反应 Zn2+ + 2e= Zn
E0 - 0 763
E 平衡 - 0 752( 150 g/ L)
2 采用低- 高- 中的三段净化方法就是逆锑盐 净化方法: 即第一段是低温, 第二段是高温, 第三段 是 适温。该工艺有如下优点: ( 1) 不需要加铜, 在 第
第4期
何 静, 等: 湿法炼锌净化工艺的选择
37
图 1 工艺流程图
一段中已除去镉, 减少了镉进入钴渣量, 镉的回收率 较其他净化方法 高, 可达 60% 以上; ( 2) 铜、镉除去 后, 加锑除钴的效果更好, 含钴量高达 15~ 20 mg/ L 时也能达到好的净化效果; ( 3) 净化中产生的 SbH 3 容易分解, 产生剧毒气体的危害性较小, 劳动条件大 为改善; ( 4) 锑的活性大, 添加剂消耗少, 可以降低生 产成本。由于逆锑盐净化方法具有上述优点, 故该 法在湿法炼锌厂得到广泛应用。其工艺过程是: 第 一段在 50~ 60 时加锌粉除 Cu、Cd, 一般锌粉的加 入 量是 理论量的 2倍, 所产出 的送综合 回收。一段
电极 Z n2+ / Zn Co2+ / Co
离子浓度 / g L- 1
29 1 53
05 34 10- 4
25
- 0 769 - 0 800
- 0 510 - 0 75
以上
E/ V 50 - 0 750 - 0 780
- 0 420 - 0 58~
- 0 52
75 - 0 730 - 0 747
- 0 346 - 0 45~
第 25 卷第 4 期
湖南有色金属
2009 年 8 月
HU NA N N ON FERROU S M ET AL S
35
湿法炼锌净化工艺的选择
何 静, 傅永良, 吴胜男
( 中南大学冶金科学与工程学院, 湖南 长沙 410083)
摘 要: 广西来宾冶炼厂锌系统新液净化工艺在技改前采用两段间断 净化流程, 锌系统扩产 后将采 用三段 连续深度净化的工艺流程。在选定工艺流程时, 除最主要是满 足电解对新液的要求外, 还要 考虑净 化杂质的富集与综合回收, 以及锌粉等的能耗和环保 问题。 关键词 : 连续净化; 平衡电位; 复溶; 化学沉淀 中图分 类号: T F 111 3 文献标识码: A 文章编号: 1003- 5540( 2009) 04- 0035- 03
3 目前成熟采用低- 高- 中的工艺流程的厂家 有: 西北白银铅锌冶炼厂、株州冶炼厂二系统、比利 时巴比伦电锌厂等。
4 笔者偏向于采用低- 高- 中的逆锑净化工艺 流程, 首先该流程比较成熟, 其次, 低- 高- 中的逆 锑净化工艺有利于在第一阶段将杂质 Cu、Cd 基本置 换下来, 不会 存在添加 CuSO4 除 Cd 的问 题; 同时, Cu、Cd 杂质一次置换下来, 富集程度较高, 有利于综 合回收, 并且有利于 Co 渣的富集回收。
有色冶金, 2005, ( 1) : 22- 23
收稿日期: 2009- 03- 26
Review on Selection of the Purifying Process of Zinc Hydrometallurgy
HE Jing, FU Yong-liang, WU Sheng-nan
( School of Metall urgy Science and Engineer ing, Cent ral Sout h University , Changsha 410083, Chi na)
Cd2+ + 2e= Cd Cu2+ + 2e= Cu
- 0 403 + 0 337
- 0 752( 2 10- 7 m g/ L ) - 0 752( 3 18 10- 35 mg/ L)
C o2+ + 2e= Co
- 0 227
- 0 752( 5 10- 12 mg/ L)
Ni2+ + 2e= Ni SbH3= Sb+ 3H + + 3e AsH3= As+ 3H+ + 3e
2Cd+ O2= 2CdO
CdO + H2SO4= CdSO4+ H2O 其二是电化学溶解, 溶液中具有比镉电极电位更正
36
湖南有色金属
第 25卷
的金属离子( 如 Cu、F e) 导致镉 的电化学溶解, 其主 组成微电池, 钴将得到电子而析出。
要反应是:
Cd+ Cu2+ = Cd2+ + Cu Cd+ 2Fe3+ = Cd2+ + 2F e2+
净化后的过滤溶液通过加热升温到 85 左右, 加入 锌粉和锑活化剂除钴、镍等杂质, 过滤后的净化渣用 于回收金属钴。第三段 净化假如 锌粉除残 余的杂 质, 得到含锌较高的净化渣返回一段除铜、镉。采用 该净化方法净化后溶液中的 Cu、Cd、Co 的含量都可 以降到 1 mg/ L 以下, 电锌质量明显提高, 能耗降低。
属, 2002, ( 1) : 1- 4 [ 5] 杨莲 电解锌厂锌净液 工艺设计 [ J] 工程 设计与研 究, 2006,
( 1) : 14- 15 [ 6] 郭天立, 高良宾 硫酸锌溶液净化技术的现状与 展望[ J] 有色
矿冶, 2006, ( 1) : 26- 28 [ 7] 马杨辉, 阳雄魁 湿法炼锌锑盐锌粉除钴的生产 实践[ J] 中国
1 0~ 2 5
3 5~ 15
3 2 新液要求
来宾冶炼厂对新液的要求情况列于表 4。 表 4 新液要求
金属离子 含量
[ Zn2+ ] / g L - 1 130~ 150
[ Cu2+ ] / mg L - 1 [ Cd2+ ] / mg L - 1 [ As3+ ] / mg L - 1 [ Sb3+ ] / mg L - 1 [ Co2+ ] / mg L - 1 [ F e3+ ] / mg L - 1
参考文献:
[ 1] 徐采栋, 林蓉, 王大成 锌 冶金物理 化学[ M ] 上海: 上海 科学 技术出版社, 1979
[ 2] 徐鑫坤, 魏旭 锌冶金学[ M ] 昆明: 云南科技出版社, 1994 [ 3] 周新海 株冶锌 系统净化 工序的技 术改造 [ J] 湖南有 色金
属, 2008, ( 6) : 19- 22 [ 4] 陈爱国 镉在湿法炼锌过程 中的分布 与控制 [ J] 湖南有 色金
பைடு நூலகம்
而向溶液深处扩散并参与溶液的对流运动。
2 三段连续净化工艺
2 1 一段锌粉置换除铜镉 一段净化过程为锌粉置换除铜和镉, 操作温度
在 40~ 50 , 机械搅拌, 反应原理为: Zn+ CuSO 4= ZnSO 4+ Cu
Zn+ CdSO 4= ZnSO 4+ Cd 由表 1 可知, 在理论上加锌粉置换除 Cu、Cd 是 可行的。但在实际生产中, 一段除 Cu、Cd 后, 置换下 来的 Cd 会有复溶现象产生, 引起复溶的主要原因一 般认为有两个: 其一是化学溶解, 置换下来的金属与 溶解在溶液中的空气接触, 导致了镉的氧化溶解, 且 温度越高氧化溶解的速度越快, 主要化学反应是:
由表 2 可知, 随着温度的升高, | E Zn | 和| E Co| 都减
少, 且|
E
2+ Co
|
减少的比例远大于|
E Zn |
减少的比例,
使| E Zn| 与| E Co| 的差值随温度的升高而增大, 有利
于锌粉除 Co, 所以应该保 持高温。另外, 随离子浓
度的降低| E Zn| 与| E Co| 的值都增加, 所以当中上清 中的锌离子愈高, 而要达到深度净化除钴, 这个过程
含量基本可以达到电解的要求。
就会愈难进行。因此, 综合溶液的温度、离子浓度和
2 2 二段锑盐高温除砷、锑、钴
形成微电池的阴极金属对析出电位的影响, 除 Co 必
除铜镉后的 一段净化液含有砷、锑、钴等, 需要 须在高温( 80 以上) 和添加锌粉活化剂的反应过
进一步处理除杂, 即将溶液温度升至 80~ 90 , 加 程中, 才能使溶液达到深度净化。
1 净化过程基本原理
1 1 净化方法 净化过程是根据硫酸锌浸出液中不同的杂质及
其含量, 大多采用锌粉置换和加特殊试剂化学沉淀 的方法将溶液中杂质除去。工厂根据锌焙砂中性浸 出上清液的特点, 选择采用加锌粉置换的逆锑净化 方法。 1 2 置换原理
置换是一种氧化还原反应, 置换的热力学过程 可用金属活泼性的大小或电子得失的难易等来定性 描述, 中性浸出上清液锌粉置换反应为:
置换出来, 此时锑与钴之间形成一系列金属化合物, 如 CoSb, CoSb2 等。由于氢在锑上的超电压较高, 从 而抑制了氢离子放电, 这些金属化合物与锌粉颗粒
3 来宾冶炼厂工艺
3 1 中上清含量 来宾冶炼厂中上清含量情况列于表 3。
表 3 中上清含量
金属离子 含量
[ Zn2+ ] / g L - 1 130~ 150
- 0 250 + 0 510 + 0 600
- 0 752( 1 5 10- 17 mg / L) + 0 752( pH = 4, P SbH3= 202 65 Pa) + 0 752( pH= 4, PAsH3 = 202 65 Pa)
作者简介: 何 静( 1962- ) , 女, 副教授, 主要从事有色金属冶金科学 研究和教学工作。
表 1 置换过程中金属的平衡电位( 298 K) V
电极反应 Zn2+ + 2e= Zn
E0 - 0 763
E 平衡 - 0 752( 150 g/ L)
2 采用低- 高- 中的三段净化方法就是逆锑盐 净化方法: 即第一段是低温, 第二段是高温, 第三段 是 适温。该工艺有如下优点: ( 1) 不需要加铜, 在 第
第4期
何 静, 等: 湿法炼锌净化工艺的选择
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图 1 工艺流程图
一段中已除去镉, 减少了镉进入钴渣量, 镉的回收率 较其他净化方法 高, 可达 60% 以上; ( 2) 铜、镉除去 后, 加锑除钴的效果更好, 含钴量高达 15~ 20 mg/ L 时也能达到好的净化效果; ( 3) 净化中产生的 SbH 3 容易分解, 产生剧毒气体的危害性较小, 劳动条件大 为改善; ( 4) 锑的活性大, 添加剂消耗少, 可以降低生 产成本。由于逆锑盐净化方法具有上述优点, 故该 法在湿法炼锌厂得到广泛应用。其工艺过程是: 第 一段在 50~ 60 时加锌粉除 Cu、Cd, 一般锌粉的加 入 量是 理论量的 2倍, 所产出 的送综合 回收。一段
电极 Z n2+ / Zn Co2+ / Co
离子浓度 / g L- 1
29 1 53
05 34 10- 4
25
- 0 769 - 0 800
- 0 510 - 0 75
以上
E/ V 50 - 0 750 - 0 780
- 0 420 - 0 58~
- 0 52
75 - 0 730 - 0 747
- 0 346 - 0 45~
第 25 卷第 4 期
湖南有色金属
2009 年 8 月
HU NA N N ON FERROU S M ET AL S
35
湿法炼锌净化工艺的选择
何 静, 傅永良, 吴胜男
( 中南大学冶金科学与工程学院, 湖南 长沙 410083)
摘 要: 广西来宾冶炼厂锌系统新液净化工艺在技改前采用两段间断 净化流程, 锌系统扩产 后将采 用三段 连续深度净化的工艺流程。在选定工艺流程时, 除最主要是满 足电解对新液的要求外, 还要 考虑净 化杂质的富集与综合回收, 以及锌粉等的能耗和环保 问题。 关键词 : 连续净化; 平衡电位; 复溶; 化学沉淀 中图分 类号: T F 111 3 文献标识码: A 文章编号: 1003- 5540( 2009) 04- 0035- 03
3 目前成熟采用低- 高- 中的工艺流程的厂家 有: 西北白银铅锌冶炼厂、株州冶炼厂二系统、比利 时巴比伦电锌厂等。
4 笔者偏向于采用低- 高- 中的逆锑净化工艺 流程, 首先该流程比较成熟, 其次, 低- 高- 中的逆 锑净化工艺有利于在第一阶段将杂质 Cu、Cd 基本置 换下来, 不会 存在添加 CuSO4 除 Cd 的问 题; 同时, Cu、Cd 杂质一次置换下来, 富集程度较高, 有利于综 合回收, 并且有利于 Co 渣的富集回收。
有色冶金, 2005, ( 1) : 22- 23
收稿日期: 2009- 03- 26
Review on Selection of the Purifying Process of Zinc Hydrometallurgy
HE Jing, FU Yong-liang, WU Sheng-nan
( School of Metall urgy Science and Engineer ing, Cent ral Sout h University , Changsha 410083, Chi na)
Cd2+ + 2e= Cd Cu2+ + 2e= Cu
- 0 403 + 0 337
- 0 752( 2 10- 7 m g/ L ) - 0 752( 3 18 10- 35 mg/ L)
C o2+ + 2e= Co
- 0 227
- 0 752( 5 10- 12 mg/ L)
Ni2+ + 2e= Ni SbH3= Sb+ 3H + + 3e AsH3= As+ 3H+ + 3e
2Cd+ O2= 2CdO
CdO + H2SO4= CdSO4+ H2O 其二是电化学溶解, 溶液中具有比镉电极电位更正
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湖南有色金属
第 25卷
的金属离子( 如 Cu、F e) 导致镉 的电化学溶解, 其主 组成微电池, 钴将得到电子而析出。
要反应是:
Cd+ Cu2+ = Cd2+ + Cu Cd+ 2Fe3+ = Cd2+ + 2F e2+
净化后的过滤溶液通过加热升温到 85 左右, 加入 锌粉和锑活化剂除钴、镍等杂质, 过滤后的净化渣用 于回收金属钴。第三段 净化假如 锌粉除残 余的杂 质, 得到含锌较高的净化渣返回一段除铜、镉。采用 该净化方法净化后溶液中的 Cu、Cd、Co 的含量都可 以降到 1 mg/ L 以下, 电锌质量明显提高, 能耗降低。
属, 2002, ( 1) : 1- 4 [ 5] 杨莲 电解锌厂锌净液 工艺设计 [ J] 工程 设计与研 究, 2006,
( 1) : 14- 15 [ 6] 郭天立, 高良宾 硫酸锌溶液净化技术的现状与 展望[ J] 有色
矿冶, 2006, ( 1) : 26- 28 [ 7] 马杨辉, 阳雄魁 湿法炼锌锑盐锌粉除钴的生产 实践[ J] 中国
1 0~ 2 5
3 5~ 15
3 2 新液要求
来宾冶炼厂对新液的要求情况列于表 4。 表 4 新液要求
金属离子 含量
[ Zn2+ ] / g L - 1 130~ 150
[ Cu2+ ] / mg L - 1 [ Cd2+ ] / mg L - 1 [ As3+ ] / mg L - 1 [ Sb3+ ] / mg L - 1 [ Co2+ ] / mg L - 1 [ F e3+ ] / mg L - 1
参考文献:
[ 1] 徐采栋, 林蓉, 王大成 锌 冶金物理 化学[ M ] 上海: 上海 科学 技术出版社, 1979
[ 2] 徐鑫坤, 魏旭 锌冶金学[ M ] 昆明: 云南科技出版社, 1994 [ 3] 周新海 株冶锌 系统净化 工序的技 术改造 [ J] 湖南有 色金
属, 2008, ( 6) : 19- 22 [ 4] 陈爱国 镉在湿法炼锌过程 中的分布 与控制 [ J] 湖南有 色金
பைடு நூலகம்
而向溶液深处扩散并参与溶液的对流运动。
2 三段连续净化工艺
2 1 一段锌粉置换除铜镉 一段净化过程为锌粉置换除铜和镉, 操作温度
在 40~ 50 , 机械搅拌, 反应原理为: Zn+ CuSO 4= ZnSO 4+ Cu
Zn+ CdSO 4= ZnSO 4+ Cd 由表 1 可知, 在理论上加锌粉置换除 Cu、Cd 是 可行的。但在实际生产中, 一段除 Cu、Cd 后, 置换下 来的 Cd 会有复溶现象产生, 引起复溶的主要原因一 般认为有两个: 其一是化学溶解, 置换下来的金属与 溶解在溶液中的空气接触, 导致了镉的氧化溶解, 且 温度越高氧化溶解的速度越快, 主要化学反应是:
由表 2 可知, 随着温度的升高, | E Zn | 和| E Co| 都减
少, 且|
E
2+ Co
|
减少的比例远大于|
E Zn |
减少的比例,
使| E Zn| 与| E Co| 的差值随温度的升高而增大, 有利
于锌粉除 Co, 所以应该保 持高温。另外, 随离子浓
度的降低| E Zn| 与| E Co| 的值都增加, 所以当中上清 中的锌离子愈高, 而要达到深度净化除钴, 这个过程
含量基本可以达到电解的要求。
就会愈难进行。因此, 综合溶液的温度、离子浓度和
2 2 二段锑盐高温除砷、锑、钴
形成微电池的阴极金属对析出电位的影响, 除 Co 必
除铜镉后的 一段净化液含有砷、锑、钴等, 需要 须在高温( 80 以上) 和添加锌粉活化剂的反应过
进一步处理除杂, 即将溶液温度升至 80~ 90 , 加 程中, 才能使溶液达到深度净化。
1 净化过程基本原理
1 1 净化方法 净化过程是根据硫酸锌浸出液中不同的杂质及
其含量, 大多采用锌粉置换和加特殊试剂化学沉淀 的方法将溶液中杂质除去。工厂根据锌焙砂中性浸 出上清液的特点, 选择采用加锌粉置换的逆锑净化 方法。 1 2 置换原理
置换是一种氧化还原反应, 置换的热力学过程 可用金属活泼性的大小或电子得失的难易等来定性 描述, 中性浸出上清液锌粉置换反应为:
置换出来, 此时锑与钴之间形成一系列金属化合物, 如 CoSb, CoSb2 等。由于氢在锑上的超电压较高, 从 而抑制了氢离子放电, 这些金属化合物与锌粉颗粒
3 来宾冶炼厂工艺
3 1 中上清含量 来宾冶炼厂中上清含量情况列于表 3。
表 3 中上清含量
金属离子 含量
[ Zn2+ ] / g L - 1 130~ 150
- 0 250 + 0 510 + 0 600
- 0 752( 1 5 10- 17 mg / L) + 0 752( pH = 4, P SbH3= 202 65 Pa) + 0 752( pH= 4, PAsH3 = 202 65 Pa)