權(quán)利要求

1.超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除鈷的方法，其特征在于，具體步驟如下： 采用硫酸將含有Co 2+的硫酸鋅溶液的pH值調(diào)節(jié)至3.5～4.8，加熱升溫并維持溫度為70～85℃，在攪拌條件下，加入活化劑、金屬錳粉和惰性磨料并在超聲條件下除鈷反應(yīng)40～60min，固液分離得到除鈷硫酸鋅溶液和固體，固體經(jīng)相分離得到鈷凈化渣和惰性磨料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除鈷的方法，其特征在于：含有Co 2+的硫酸鋅溶液中Zn 2+濃度為135～150g/L，Co 2+濃度為30～50mg/L。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除鈷的方法，其特征在于：活化劑為Cu 2+離子和Sb 2O 3，Cu 2+離子的加入量為20～50mg/L，Sb 2O 3的加入量為2～4mg/L。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除鈷的方法，其特征在于：惰性磨料為Al 2O 3，惰性磨料與金屬錳粉質(zhì)量比為(1～4):1。 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除鈷的方法，其特征在于：金屬錳粉的加入量為Co置換理論值的35～55倍。 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除鈷的方法，其特征在于：超聲功率為80～150w。

說明書

超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除鈷的方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除鈷的方法，屬于濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在濕法煉鋅浸出過程中，鈷是一種對濕法煉鋅工藝極其有害的雜質(zhì)元素和最難去除的雜質(zhì)，其濃度超過一定量時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電鋅質(zhì)量下降、電流效率較低，甚至?xí)l(fā)生燒板現(xiàn)象。因此，濕法煉鋅工藝對系統(tǒng)中鈷濃度有極其嚴(yán)格要求，通常要求鈷濃度小于0.6mg/L。另一方面，隨著大極板電解作業(yè)和機(jī)械剝鋅等技術(shù)的應(yīng)用，對硫酸鋅溶液的質(zhì)量要求更高，迫切需要深度脫除硫酸鋅溶液中的鈷雜質(zhì)。

目前，從硫酸鋅凈化除鈷的方法大體分為有機(jī)沉淀法、氧化沉淀法和鋅粉置換法三大類，其中以鋅粉置換法最為成熟和應(yīng)用最廣泛。然而，單一的鋅粉置換除鈷效果并不理想，即使用幾百倍當(dāng)量的鋅粉也難以達(dá)到效果。所以工業(yè)生產(chǎn)上往往在硫酸鋅溶液中加入硫酸銅、砷鹽、銻鹽等活化劑除鈷，降低Co超電壓，促進(jìn)Co的凈化。添加砷鹽法由于會(huì)產(chǎn)生劇毒的AsH 3氣體，所以濕法煉鋅企業(yè)一般采用添加銻鹽法。然而即使在添加劑銻鹽及銅離子作用下，該工藝仍然存在鋅粉需要理論量的100～300倍、鋅粉消耗量大、工藝指標(biāo)穩(wěn)定性差、除鈷深度差、鈷易復(fù)溶、凈化渣含鈷低等不足。究其原因：①鈷屬于元素周期表上第八族鐵系元素，從溶液中析出的超電位較大。鈷與鋅形成電位更正的合金，降低置換反應(yīng)的熱力學(xué)推動(dòng)力；②鋅粉置換凈化除雜過程，鋅粉被置換產(chǎn)物包裹嚴(yán)重、易團(tuán)聚、置換反應(yīng)速度慢。

金屬錳的標(biāo)準(zhǔn)電極電位(-1.18V)比鋅的電極電位(-0.76V)低，用錳作為還原劑，一方面可以增加被置換金屬與還原劑間的熱力學(xué)推動(dòng)力，加快反應(yīng)過程。另一方面，隨著鋅電積生產(chǎn)過程的進(jìn)行，硫酸鋅溶液中的Mn 2+會(huì)發(fā)生貧化而導(dǎo)致陽極壽命縮短和增加析出鋅中鉛含量。凈化過程中金屬錳作為硫酸鋅溶液中鈷的還原劑，在除銅鎘的同時(shí)又起向溶液中補(bǔ)入Mn 2+的作用。用Zn-Mn-Mg-Al-Pb合金粉和金屬錳粉凈化硫酸鋅溶液劑，此兩法有一定效果，但錳合金制備工藝復(fù)雜且凈化劑消耗量大，未能解決置換產(chǎn)物層包覆問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)下硫酸鋅凈化除鈷的問題，提供一種超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除鈷的方法，在超聲波作用下，以金屬錳粉為凈化劑、Al 2O 3為惰性磨料、銻鹽和Cu 2+為活化劑，在特定溫度和pH值下，金屬錳粉加入待凈化的硫酸鋅溶液，開啟攪拌使錳粉懸浮置換鈷，實(shí)現(xiàn)硫酸鋅溶液深度凈化，并產(chǎn)出鈷含量高的凈化渣。

一種超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除鈷的方法，具體步驟如下：

采用硫酸將含有Co 2+的硫酸鋅溶液的pH值調(diào)節(jié)至3.5～4.8，加熱升溫并維持溫度為70～85℃，在攪拌條件下，加入活化劑、金屬錳粉和惰性磨料并在超聲條件下除鈷反應(yīng)40～60min，固液分離得到除鈷硫酸鋅溶液和固體，固體經(jīng)相分離得到鈷凈化渣和惰性磨料；

所述含有Co 2+的硫酸鋅溶液中Zn 2+濃度為135～150g/L，Co 2+濃度為30～50mg/L；

所述活化劑為Cu 2+離子和Sb 2O 3，Cu 2+離子的加入量為20～50mg/L，Sb 2O 3的加入量為2～4mg/L；

所述攪拌速率為300～500rpm；

所述惰性磨料為Al 2O 3，惰性磨料與金屬錳粉質(zhì)量比為(1～4):1；優(yōu)選的，惰性磨料的粒度為20～50目；

所述金屬錳粉的加入量為Co置換理論值的35～55倍；

所述超聲功率為80～150w，超聲波功率不宜過大，超聲時(shí)間不宜過長，否則容易導(dǎo)致凈化渣中的Co反溶，造成硫酸鋅凈化液中Co雜質(zhì)濃度偏高；

所述除鈷硫酸鋅溶液中Co 2+濃度小于0.6mg/L，Mn 2+濃度為1～8g/L。

超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除鈷的原理：超聲波的熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)及空化效應(yīng)為硫酸鋅溶液的凈化除鈷過程提供特定環(huán)境，可加快溶液中的離子傳質(zhì)，防止鋅粉團(tuán)聚及包裹；活化劑Sb 2O 3等可以使銻與鉆形成金屬間化合物，從而提高了錳粉置換除鉆的熱力學(xué)推動(dòng)力；惰性磨料在攪拌過程中與置換劑產(chǎn)生摩擦和磨蝕，及時(shí)帶走錳粉表面的鈷產(chǎn)物，防止錳粉團(tuán)聚及包裹，使錳粉在除雜反應(yīng)中保持活性，從而實(shí)現(xiàn)降低錳粉用量、加速凈化速度以及深度凈化的目的；當(dāng)同時(shí)施加超聲波、活化劑和惰性磨料時(shí)，既可以增加錳粉置換除鈷的熱力學(xué)推動(dòng)力，也可以破壞置換還原劑錳粉表面包覆的產(chǎn)物層，使錳粉得到充分利用，實(shí)現(xiàn)深度除鈷，同時(shí)也能降低還原劑的使用量以及提高凈化渣中鈷的品位。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明方法具有反應(yīng)速度快、還原劑用量少，容易實(shí)現(xiàn)硫酸鋅溶液深度凈化、凈化渣中鈷品位高、不引入危害鋅電積的雜質(zhì)、磨料易分離回收及多次利用、工藝過程簡單等特點(diǎn)；

(2)本發(fā)明采用的金屬錳粉還原電勢高、活性強(qiáng)、對除鈷凈化效率高、用量少、成本低。同時(shí)可為硫酸鋅電解液補(bǔ)充錳離子及保護(hù)陽極。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于所述內(nèi)容。

實(shí)施例1：一種超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除鈷的方法，具體步驟如下：

采用硫酸將含有Co 2+的硫酸鋅溶液的pH值調(diào)節(jié)至4.8，加熱升溫并維持溫度為70℃，在攪拌速率為500rpm條件下，加入活化劑(Cu 2+和Sb 2O 3)、金屬錳粉和惰性磨料(Al 2O 3)并在超聲功率為80W條件下除鈷反應(yīng)50min，固液分離得到除鈷硫酸鋅溶液和固體，固體經(jīng)相分離得到Co含量為4.87％的鈷凈化渣和惰性磨料；其中含有Co 2+的硫酸鋅溶液中Zn 2+濃度為140.5g/L，Co 2+濃度為50mg/L；Cu 2+離子的加入量為30mg/L，Sb 2O 3的加入量為3mg/L；惰性磨料的粒度為20～50目，惰性磨料與金屬錳粉質(zhì)量比為2:1；金屬錳粉的粒度小于100目，純度為99.7％，金屬錳粉的加入量為Co置換理論值的30倍；

本實(shí)施例除鈷硫酸鋅溶液中Co 2+濃度為0.56mg/L，Mn 2+濃度為1.31g/L，鈷的脫除率為98.88％。

實(shí)施例2：一種超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除鈷的方法，具體步驟如下：

采用硫酸將含有Co 2+的硫酸鋅溶液的pH值調(diào)節(jié)至4.5，加熱升溫并維持溫度為75℃，在攪拌速率為450rpm條件下，加入活化劑(Cu 2+和Sb 2O 3)、金屬錳粉和惰性磨料(Al 2O 3)并在超聲功率為100W條件下除鈷反應(yīng)50min，固液分離得到除鈷硫酸鋅溶液和固體，固體經(jīng)相分離得到Co含量為4.97％的鈷凈化渣和惰性磨料；其中含有Co 2+的硫酸鋅溶液中Zn 2+濃度為140.5g/L，Co 2+濃度為50mg/L；Cu 2+離子的加入量為30mg/L，Sb 2O 3的加入量為3mg/L；惰性磨料的粒度為20～50目，惰性磨料與金屬錳粉質(zhì)量比為2:1；金屬錳粉的粒度小于100目，純度為99.7％，金屬錳粉的加入量為Co置換理論值的45倍；

本實(shí)施例除鈷硫酸鋅溶液中Co 2+濃度為0.17mg/L，Mn 2+濃度為2.03g/L，鈷的脫除率為98.88％。

實(shí)施例3：一種超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除鈷的方法，具體步驟如下：

采用硫酸將含有Co 2+的硫酸鋅溶液的pH值調(diào)節(jié)至4.5，加熱升溫并維持溫度為80℃，在攪拌速率為500rpm條件下，加入活化劑(Cu 2+和Sb 2O 3)、金屬錳粉和惰性磨料(Al 2O 3)并在超聲功率為80W條件下除鈷反應(yīng)50min，固液分離得到除鈷硫酸鋅溶液和固體，固體經(jīng)相分離得到Co含量為4.02％的鈷凈化渣和惰性磨料；其中含有Co 2+的硫酸鋅溶液中Zn 2+濃度為142.5g/L，Co 2+濃度為40mg/L；Cu 2+離子的加入量為25mg/L，Sb 2O 3的加入量為3mg/L；惰性磨料的粒度為20～50目，惰性磨料與金屬錳粉質(zhì)量比為1.5:1；金屬錳粉的粒度小于100目，純度為99.85％，金屬錳粉的加入量為Co置換理論值的40倍；

本實(shí)施例除鈷硫酸鋅溶液中Co 2+濃度為0.31mg/L，Mn 2+濃度為1.42g/L，鈷的脫除率為99.22％。

實(shí)施例4：一種超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除鈷的方法，具體步驟如下：

采用硫酸將含有Co 2+的硫酸鋅溶液的pH值調(diào)節(jié)至4.0，加熱升溫并維持溫度為85℃，在攪拌速率為500rpm條件下，加入活化劑(Cu 2+和Sb 2O 3)、金屬錳粉和惰性磨料(Al 2O 3)并在超聲功率為120W條件下除鈷反應(yīng)40min，固液分離得到除鈷硫酸鋅溶液和固體，固體經(jīng)相分離得到Co含量為4.13％的鈷凈化渣和惰性磨料；其中含有Co 2+的硫酸鋅溶液中Zn 2+濃度為142.5g/L，Co 2+濃度為40mg/L，Cu 2+離子的加入量為25mg/L，Sb 2O 3的加入量為3mg/L；惰性磨料的粒度為20～50目，惰性磨料與金屬錳粉質(zhì)量比為2:1；金屬錳粉的粒度小于100目，純度為99.8％，金屬錳粉的加入量為Co置換理論值的50倍；

本實(shí)施例除鈷硫酸鋅溶液中Co 2+濃度為0.22mg/L，Mn 2+濃度為1.75g/L，鈷的脫除率為99.45％。

實(shí)施例5：一種超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除鈷的方法，具體步驟如下：

采用硫酸將含有Co 2+的硫酸鋅溶液的pH值調(diào)節(jié)至4.5，加熱升溫并維持溫度為85℃，在攪拌速率為400rpm條件下，加入活化劑(Cu 2+和Sb 2O 3)、金屬錳粉和惰性磨料(Al 2O 3)并在超聲功率為150W條件下除鈷反應(yīng)50min，固液分離得到除鈷硫酸鋅溶液和固體，固體經(jīng)相分離得到Co含量為4.63％的鈷凈化渣和惰性磨料；其中含有Co 2+的硫酸鋅溶液中Zn 2+濃度為142.5g/L；Co 2+濃度為50mg/L，Cu 2+離子的加入量為35mg/L，Sb 2O 3的加入量為3mg/L；惰性磨料的粒度為20～50目，惰性磨料與金屬錳粉質(zhì)量比為2:1；金屬錳粉的粒度小于100目，純度為99.9％，金屬錳粉的加入量為Co置換理論值的47倍；

本實(shí)施例除鈷硫酸鋅溶液中Co 2+濃度為0.45mg/L，Mn 2+濃度為2.09g/L，鈷的脫除率為99.10％。

以上對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。

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