CN103276212B - 一种净化湿法炼锌浸出液的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种净化湿法炼锌浸出液的方法及装置，包括步骤：A、提供两端均设有网状盖的中空的置换柱，所述置换柱的内半径为0.5-2.5cm，在所述置换柱中填充有粒径范围在0.15-2.00mm之间的锌粉，所述锌粉的总高度为置换柱长度的70-95%；B、将置换柱的两端通过法兰与所述净化槽的主体上的固定板连接，其中所述固定板由惰性材料制成；C、通入流速在0.01cm/s～20cm/s之间的浸出液。本发明在净化槽内的反应段增设若干小尺寸的置换柱，替代3～5级串联的传统反应器；增加浸出液与锌粉接触比表面积，提高除杂效率；并防止锌粉分布不匀而造成浸出液的反应速度不一致的现象，使浸出液的净化质量得以提高。

Description

一种净化湿法炼锌浸出液的方法及装置

技术领域

本发明涉及湿法炼锌领域，特别地，涉及一种净化湿法炼锌浸出液的方法及装置。

背景技术

目前，世界上采用湿法炼锌工艺产出的锌金属量已超过85%。湿法炼锌在浸出过程中，铁、砷、锑、锗等杂质大部分随中和水解作用可从溶液中除去，但仍残留有铜、镉、钴、镍及少量砷、锑、锗等杂质。这些杂质的存在将显著降低电流效率与电锌质量，增大电能消耗，对于锌电积是极为有害的，故必须进行净化。

对于浸出液中铜、镉等有色金属离子杂质的去除过程，主要通过锌粉与溶液中更正电性金属离子发生置换反应而将离子杂质除去，其化学反应如下：

Zn+Me²⁺=Zn²⁺+Me↓

式中Me表示硫酸锌溶液中Cu、Cd、Co、Ni等杂质。

沸腾净化槽和机械搅拌槽是目前使用较多的净化设备，参见图1，以沸腾净化槽为例，其净化浸出液的过程如下：沸腾净化槽分为搅拌段5、反应段2和澄清段1三个部分。浸出液及锌粉由底部的入口3进入，在底部旋转叶片4的作用下向反应段2运动，锌粉受到曳力、浮力以及重力等力的综合作用，通过控制浸出液的流速，使锌粉悬浮于反应段2与铜、镉等杂质接触发生置换反应，生成的絮状镉、铜等在重力作用下下沉至底部，而反应后的硫酸锌溶液逐渐上升至顶部澄清段1，由顶部出口6流出。

沸腾净化槽和机械搅拌槽仍存在杂质的去除率不够高、锌粉的使用量大、设备故障多等问题。其主要原因在于：（1）要使锌粉稳定在悬浮反应段，必须精确控制净化槽内流速，在生产过程中要做到这点非常难。而且反应段横截面上流速分布不均匀，部分区域流速较大，使锌粉直接上浮至澄清段，从出口流出，没有发挥锌粉的置换作用；而部分区域流速较小，致使锌粉聚集在净化槽的底部，引起底部堵塞，进而导致搅拌装置不能正常工作，产生设备故障，同时造成大量锌粉不能参与置换反应，造成锌粉的利用率低。（2）净化槽内液体流速不均匀，使得锌粉浓度分布不均匀，不能充分利用净化槽内的有效反应空间，致使浸出槽的效率较低。

发明内容

本发明目的在于提供一种净化湿法炼锌浸出液的方法及装置，以解决净化槽内锌粉分布不均的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种净化湿法炼锌浸出液的方法，包括步骤：

A、提供两端均设有网状盖的中空的置换柱，所述置换柱的内半径为0.5-2.5cm，在所述置换柱中填充有粒径范围在0.15-2.00mm之间的锌粉，所述锌粉的总高度为置换柱长度的70-95%；

B、将置换柱的两端通过法兰与所述净化槽的主体上的固定板连接，其中所述固定板由惰性材料制成；

C、通入流速在0.01cm/s～20cm/s之间的浸出液。

优选的，所述浸出液为含Cu离子浓度为160-1000mg/L、含Cd离子的浓度为400-1500mg/L的中性上清液。

优选的，所述网状盖由惰性材料制成。

优选的，在所述置换柱的入口前端设置匀流板。

本发明还提供一种用于净化湿法炼锌浸出液的装置，所述装置包括：

净化槽；

设置在净化槽内的若干置换柱，所述置换柱为内半径0.5-2.5cm的空心柱体；所述置换柱排列为梅花桩状，相邻置换柱之间的间距为置换柱内壁半径的1/2-1倍；

所述置换柱两端口设置网状盖，所述网状盖的孔径直径小于75微米。

优选的，所述置换柱为圆柱体。

优选的，在所述置换柱的入口前端，设置有匀流板。

优选的，所述置换柱的长度为净化槽高度的1/10-1/2倍。

优选的，所述置换柱两端通过法兰与固定板连接。

优选的，所述置换柱的数量为25-100根。

本发明具有以下有益效果：

1、提高除杂效果：本发明在净化槽内的反应段增设若干小尺寸的置换柱，替代3～5级串联的传统反应器；将锌粉置于置换柱内相对固定，增加浸出液与锌粉接触比表面积，提高除杂效率；并且，置换柱中的置换反应均匀，防止锌粉分布不匀而造成浸出液的反应速度不一致的现象，使浸出液的质量得以提高。

2、锌粉粒度大小直接影响着锌粉与浸出液组分进行作用的有效表面积，锌粉粒径过小容易造成置换柱堵塞，锌粉粒径过大则导致反应的比表面积减小，不利于置换反应的进行，因此本发明将锌粉控制在10目～100目之间的范围，即锌粉粒径在0.15mm～2.00mm之间，效果最佳。

3、装置灵活：置换柱为多管集成，其数量和位置可根据需要改变，调节范围广；置换柱为可拆装式，便于设备的维护。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是沸腾净化槽的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的反应段结构示意图；

图3是图2的A-A截面示意图；

其中，1、澄清段，2、反应段，3、净化槽入口，4、旋转叶片，5、搅拌段，6、净化槽出口，7、反应段入口，8、反应段出口，9、置换柱，10、匀流板，11、法兰，12、网状盖，13、固定板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图2和图3，本发明提供了一种净化湿法炼锌浸出液的方法，包括步骤：

A、提供两端均设有网状盖的中空的置换柱，所述置换柱的内壁半径为0.5-2.5cm；在所述置换柱中填充有粒径范围在0.15-2.00mm之间的锌粉，所述锌粉的总高度为置换柱长度的70-95%。

小尺度（厘米级）的置换柱可加大置换柱内的锌粉与流入置换柱的浸出液的固液接触面积，从而提高置换效率。网状盖则可以将锌粉锁在置换柱内，使其不至四处漂浮，导致堵塞或者利用率低的现象。

锌粉的粒径为0.15-2.00mm，小粒径则可带来较大的表面积；但粒径不能过小，以免堵塞。

网状盖应为惰性材料制成，不与金属锌及浸出液发生反应。

B、将置换柱的两端通过法兰与所述净化槽的主体上的固定板连接，其中所述固定板由惰性材料制成。

固定板为惰性材料，与净化槽主体焊接为一体。

盖上网状盖，将装了锌粉的置换柱两端通过法兰与固定板连接，将置换柱固定。

另外，可在所述置换柱的入口前端设置匀流板，以均匀流速流入反应段。

C、通入流速在0.01cm/s～20cm/s之间的浸出液。

浸出液可为含Cu离子浓度为160-1000mg/L，含Cd离子的浓度为400-1500mg/L的中性上清液。

浸出液流体从反应段入口7流入，流经匀流板10，以均匀流速流入置换柱9进行置换反应后，反应完毕的液体经反应段出口8流出。

以下为具体实施例。

采用内径为0.8cm的有机玻璃管为试验管，将40～26目（粒径为0.45～0.71mm）的锌粉固定在试验管中间形成置换柱的反应段，其长度取3.0cm。

以0.029mL/s的流速向装有锌粉的试验管内注入Cu²⁺浓度为10.24g/L的硫酸铜溶液，在出口处收集置换反应后的溶液。

应用电子耦合等离子体发射光谱仪对所收集溶液中Cu²⁺浓度进行了检测，结果表明经过置换反应后溶液中Cu²⁺浓度为4.12mg/L，可见采用此方法用锌粉置换Cu²⁺的效率是非常高的，置换效率为99.96%。

本发明还提供了一种用于净化湿法炼锌浸出液的装置，包括净化槽，并在净化槽内设置若干置换柱9，所述置换柱9为内壁半径0.5-2.5cm的空心柱体，以便容纳锌粉；所述置换柱9排列为梅花桩状，则使得流动的浸出液流经多个置换柱9，相邻置换柱9之间的间距为置换柱9内壁半径的1/2-1倍。

并且，所述置换柱9两端口设置了网状盖12，为了保证锌粉及反应生成的铜、镉等金属不随液体的流动流出，网状盖12的滤网空隙不可过大，所述网状盖12的孔径直径小于75微米，即目数大于200目。

为方便浸出液的流动，置换柱9可为圆柱体。

为使得浸出液流速均匀，可在所述置换柱9的入口前端，设置匀流板10。

置换柱9的两端通过法兰11与固定板连接固定，固定板为惰性材料，与净化槽主体焊接为一体。根据实际需求，置换柱9长度可为净化槽高度的1/2-1/10，数量为25-100根，都不影响本发明实施例的实现。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种净化湿法炼锌浸出液的方法，其特征在于，包括步骤：

A、提供两端均设有网状盖的中空的置换柱，所述置换柱的内半径为0.5-2.5cm，在所述置换柱中填充有粒径范围在0.15-2.00mm之间的锌粉，所述锌粉的总高度为置换柱长度的70-95％；所述网状盖由惰性材料制成；

B、将置换柱的两端通过法兰与净化槽的主体上的固定板连接，其中所述固定板由惰性材料制成；

C、通入流速在0.01cm/s～20cm/s之间的浸出液，所述浸出液为含Cu离子浓度为160-1000mg/L、含Cd离子的浓度为400-1500mg/L的中性上清液。

2.根据权利要求1所述的净化湿法炼锌浸出液的方法，其特征在于，在所述置换柱的入口前端设置匀流板。

3.用于净化湿法炼锌浸出液的装置，其特征在于，所述装置包括：

净化槽；

设置在净化槽内的若干置换柱，所述置换柱为内半径0.5-2.5cm的空心柱体；所述置换柱排列为梅花桩状，相邻置换柱之间的间距为置换柱内壁半径的1/2-1倍；

所述置换柱两端口设置网状盖，所述网状盖的孔径直径小于75微米。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述置换柱为圆柱体。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，在所述置换柱的入口前端，设置有匀流板。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述置换柱的长度为净化槽高度的1/10-1/2倍。

7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述置换柱两端通过法兰与固定板连接。

8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述置换柱的数量为25-100根。