CN101113015A - 一种脱除硫酸锌溶液中氯的方法 - Google Patents
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Abstract
一种脱除硫酸锌溶液中氯的方法,属于有色金属冶炼。本发明利用铜渣中含有的单质铜、铜渣氧化产生的Cu2+和溶液中的氯离子反应产生难溶的CuCl沉淀,除去硫酸锌溶液中的氯。本发明能将湿法炼锌过程中产生的铜渣进一步利用,先将铜渣中的部分单质铜氧化得到Cu2+离子,无需加入硫酸铜即可得到Cu2+离子,达到同时提供单质铜和Cu2+离子参与除氯反应的效果,这样在除氯过程中就不需要加入硫酸铜,使铜渣得以充分利用,降低了生产成本,简化了操作程序,不增加废渣、废气、废水排放,无环境污染,所消耗的材料为普通材料,且消耗量较少,经济效益显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种脱除硫酸锌溶液中氯的方法,属于有色金属冶炼领域。
背景技术
在湿法炼锌过程中,氯是一种有害的杂质元素,主要来源于锌精矿、锌烟尘中的氯化物。电解循环液中氯浓度较高(Cl->0.3g/L)时,腐蚀电解阴、阳极板速度大大加快,增大了能耗,同时降低了电锌质量。因此在硫酸锌溶液送电解之前,必须除去溶液中大部分的氯。目前,一些工厂通常采用预先火法(如多膛炉)焙烧,来脱除锌烟尘中的氯,使大部分氯不进入湿法***,而当湿法***硫酸锌溶液中的氯达到一定浓度时,应考虑用净化的方法除去其中的氯。
传统的净化除氯的方法有:锌粉法除氯、氧化亚铜法除氯、银盐法除氯、铜渣除氯。由于锌粉法生产成本较高,操作较复杂;氧化亚铜法生产成本较高;银盐法银盐较贵,银的再生回收率低;故在实际生产中以采用铜渣脱除湿法炼锌***硫酸锌溶液中氯的方法为主。
铜渣脱氯的化学原理如下:
要除去溶液中的氯,需要一定数量的单质铜和Cu2+,Cu2+与Cu和氯离子相互作用生成CuCl沉淀,从而除去溶液中的氯。具体化学反应如下:
Cu2++Cu+2Cl-=2CuCl↓
具体的方法是:在硫酸锌溶液中加入硫酸铜(铜离子)和铜渣(含单质铜),硫酸铜的来源主要是外购或将含铜渣酸化焙烧、水浸得到硫酸铜,前者(指外购硫酸铜)需要增加相对较多的生产成本,后者(指将含铜渣酸化焙烧、水浸得到硫酸铜)除生产成本相对较多外,操作也相对较复杂。
发明内容
本发明的目的在于提出一种脱除硫酸锌溶液中氯的方法,它采用铜渣脱氯法,具有生产成本低、操作较简单的优点。
本发明的目的是通过以下途径实现的:
一种脱除硫酸锌溶液中氯的方法,利用Cu、Cu2+和Cl-离子反应产生CuCl沉淀,除去硫酸锌溶液中的氯,其特征在于:所述的Cu2+由单质铜Cu氧化而得。
作为对本发明的进一步改进,所述的单质铜为铜金属或含铜的冶炼副产物。
作为对本发明的进一步改进,单质铜Cu氧化成Cu2+的反应是在与硫酸锌溶液混合之前完成。
作为对本发明的进一步改进,所述的铜渣为湿法炼锌过程中产生的铜渣。
作为对本发明的进一步改进,它的具体步骤为:第一步,获得铜离子:将铜渣用水浆化成浆液,向浆液中加入氧化剂和硫酸,在搅拌状态下反应,得到含Cu2+、酸溶液和铜渣的混合物;第二步,除氯:将含氯的硫酸锌溶液与上述物质混合,搅拌,在自然温度进行反应,得到含Cl-(≤0.3g/l,这是湿法炼锌硫酸锌溶液中容许的合适的氯离子浓度)、Cu2+的硫酸锌溶液,CuCl沉淀进入渣中;第三步,将硫酸锌溶液和渣的混合物用液固分离设备进行分离(如用压滤机或浓密机,或静置自然分离)。
作为对本发明的进一步改进,所述的铜渣用水浆化的液固比为1∶1~10∶1。
作为对本发明的进一步改进,所述的硫酸加入量为12~800升/m3。
作为对本发明的进一步改进,所述的硫酸还可采用电解废酸,加入量为150~5000升/m3。
作为对本发明的进一步改进,所述的氧化剂为高锰酸钾或二氧化锰,高锰酸钾的加入量为10~120kg/t,二氧化锰加入量为100~1200kg/t。
作为对本发明的进一步改进,所述的第二步中硫酸锌溶液含Cl-的浓度≤0.3g/l。
本发明的反应原理是:
利用铜渣作为单质铜,铜渣氧化产生Cu2+作为铜离子,氧化剂为高锰酸钾或二氧化锰,具体反应式如下:
2Mn7++3Cu=2Mn4++3Cu2+
Mn4++Cu=Mn2++Cu2+
Cu、Cu2+和Cl-离子反应产生CuCl沉淀除去硫酸锌溶液中的氯,具体反应式如下:
Cu2++Cu+2Cl-=2CuCl↓
本发明能将湿法炼锌过程中产生的铜渣进一步利用,先将铜渣中的部分单质铜氧化得到Cu2+离子,无需加入硫酸铜即可得到Cu2+离子,达到同时提供单质铜和Cu2+离子参与除氯反应的效果,这样在除氯过程中就不需要加入硫酸铜,使铜渣得以充分利用,降低了生产成本,简化了操作程序,不增加废渣、废气、废水排放,无环境污染,所消耗的材料为普通材料,且消耗量较少,经济效益显著。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。
本发明利用Cu、Cu2+和Cl-离子反应产生CuCl沉淀,除去硫酸锌溶液中的氯,其中Cu2+由单质铜氧化而得;单质铜可为铜金属或含铜的冶炼副产物,而且,单质铜氧化成Cu2+的反应是在与硫酸锌溶液混合之前完成;铜的冶炼副产物为湿法炼锌过程中产生的铜渣。
本发明采用湿法炼锌过程中产生的铜渣中的铜作为单质铜,氧化剂采用高锰酸钾或二氧化锰。
本发明的具体步骤为:第一步,获取Cu2+离子:将铜渣用水浆化,泵入搅拌槽,再加入氧化剂和硫酸,控制浸出始酸50~300g/l,开启搅拌机搅拌,反应1~8小时,得到含Cu2+5~50g/l、含酸40~200g/l的溶液和铜渣的混合物;第二步,除氯:将含氯0.5~10g/l的硫酸锌溶液泵入搅拌槽,继续搅拌,温度控制在自然温度,反应0.5~4小时,终酸2~20g/l,得到含Cl-0.1~0.3g/l、Cu2+0.1~5g/l的硫酸锌溶液,氯进入渣中。第三步,将硫酸锌溶液和渣的混合物用液固分离设备进行分离(如用压滤机或浓密机,或静置自然分离)。
本发明的铜渣用水浆化的液固比为1∶1~10∶1,硫酸加入量为12~800升/m3,硫酸还可用电解废酸代替,它的加入量为150~5000升/m3,氧化剂可采用高锰酸钾或二氧化锰,加入量分别为10~120kg/t和100~1200kg/t。
本发明所采用的铜渣的化学成分:Cu 15~70%,其它成分可以是:Cd 0.5~15%、Zn 1~20%、Pb 2%~15%、Fe 0.1~1%,还有少量的As、Sb、Ge、Au、Ag、Bi、Ni、SiO2、Co、Mn等;硫酸锌溶液的化学成分:Cl 0.5~10g/l、Zn 50~200g/l、Cu 0.1~2g/l、Fe 0.01~5g/l、Cd 0.2~2g/l,还有Mn、As、Sb、Ge、Ni、SiO2、Co等。
下面介绍几种具体实施例。
实施例1:
硫酸锌溶液的化学成分:Cl 1.1g/l、Zn 140g/l、Cu 0.3g/l、Fe 0.02g/l、Cd 0.8g/l,生产工艺条件见表1:
表1:脱除硫酸锌溶液中氯的工艺条件
铜渣重量(kg) | 浆化水体积(m3) | 高锰酸钾重量(kg) | 电解废酸体积(m/3) | 浸铜时间(h) | 硫酸锌溶液体积(m3) | 除氯时间(h) |
800 | 5 | 20 | 3 | 2 | 40 | 1 |
浸出铜渣、硫酸锌溶液除氯结果:
铜渣浸出液含Cu2+5.8g/l、含酸110g/l,除氯后的硫酸锌溶液化学成分:Cl 0.22g/l、Zn 132g/l、Cu 2.1g/l、Fe 0.02g/l、Cd 1.42g/l。除氯渣化学成分:Cl 3.2%、Cu 34.2%。
实施例2:
硫酸锌溶液的化学成分:Cl 1.36g/l、Zn 130g/l、Cu 0.2g/l、Fe 0.025g/l、Cd 0.7g/l,生产工艺条件见表2:
表2:脱除硫酸锌溶液中氯的工艺条件
铜渣重量(kg) | 浆化水体积(m3) | 高锰酸钾重量(kg) | 电解废酸体积(m3) | 浸铜时间(h) | 硫酸锌溶液体积(m3) | 除氯时间(h) |
1100 | 5 | 25 | 4 | 3 | 40 | 1.5 |
浸出铜渣、硫酸锌溶液除氯结果:
铜渣浸出液含Cu2+14g/l、含酸130g/l,除氯后的硫酸锌溶液化学成分:Cl 0.28g/l、Zn 120g/l、Cu 1.5g/l、Fe 0.02g/l、Cd 1.6g/l。除氯渣化学成分:Cl 5.42%、Cu 34.07%。
实施例3:
硫酸锌溶液的化学成分:Cl 1.5g/l、Zn 130g/l、Cu 0.8g/l、Fe 0.2g/l、Cd 1.2g/l。生产工艺条件见表3:
表3:脱除硫酸锌溶液中氯的工艺条件
铜渣重量(kg) | 浆化水体积(m3) | 高锰酸钾重量(kg) | 电解废酸体积(m3) | 浸铜时间(h) | 硫酸锌溶液体积(m3) | 除氯时间(h) |
600 | 5 | 20 | 2 | 1.5 | 40 | 1.5 |
浸出铜渣、硫酸锌溶液除氯结果:
铜渣浸出液含Cu2+7.2g/l、含酸90g/l,除氯后的硫酸锌溶液化学成分:Cl 0.24g/l、Zn 124g/l、Cu 3.1g/l、Fe 0.23g/l、Cd 1.56g/l。除氯渣化学成分:Cl 3.2%、Cu 34.2%。
Claims (10)
1.一种脱除硫酸锌溶液中氯的方法,利用Cu、Cu2+和Cl-离子反应产生CuCl沉淀,除去硫酸锌溶液中的氯,其特征在于:所述的Cu2+由单质铜Cu氧化而得。
2.根据权利要求1所述的一种脱除硫酸锌溶液中氯的方法,其特征在于:所述的单质铜为铜金属或含铜的冶炼副产物。
3.根据权利要求2所述的一种脱除硫酸锌溶液中氯的方法,其特征在于:单质铜Cu氧化成Cu2+的反应是在与硫酸锌溶液混合之前完成。
4.根据权利要求3所述的一种脱除硫酸锌溶液中氯的方法,其特征在于:所述的铜渣为湿法炼锌过程中产生的铜渣。
5.根据权利要求4所述的一种脱除硫酸锌溶液中氯的方法,其特征在于它的具体步骤为:第一步,获得铜离子:将铜渣用水浆化成浆液,向浆液中加入氧化剂和硫酸,在搅拌状态下反应,得到含Cu2+、酸溶液和铜渣的混合物;
第二步,除氯:将含氯的硫酸锌溶液与上述物质混合,搅拌,在自然温度进行反应,得到含Cl-、Cu2+的硫酸锌溶液,CuCl沉淀进入渣中;
第三步,将硫酸锌溶液和渣的混合物用液固分离设备进行分离。
6.根据权利要求5所述的一种脱除硫酸锌溶液中氯的方法,其特征在于所述的铜渣用水浆化的液固比为1∶1~10∶1。
7.根据权利要求5所述的一种脱除硫酸锌溶液中氯的方法,其特征在于所述的硫酸加入量为12~800升/m3。
8.根据权利要求7所述的一种脱除硫酸锌溶液中氯的方法,其特征在于所述的硫酸还可采用电解废酸,加入量为150~5000升/m3。
9.根据权利要求8所述的一种脱除硫酸锌溶液中氯的方法,其特征在于所述的氧化剂为高锰酸钾或二氧化锰,高锰酸钾的加入量为10~120kg/t,二氧化锰加入量为100~1200kg/t。
10.根据权利要求5所述的一种脱除硫酸锌溶液中氯的方法,其特征在于所述的第二步中硫酸锌溶液含Cl-的浓度≤0.3g/l。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |