專利名稱：砷鹽凈化鈷渣晶種、凈化方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高砷鹽凈化鈷渣晶種活性的方法，利用該方法純化得到的砷鹽 凈化鈷渣晶種，以及該純化后的晶種在濕法煉鋅中凈化硫酸鋅溶液中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
濕法煉鋅過程中，鈷是危害鋅電解析出最主要的雜質(zhì)之一。在由硫酸鋅溶液電解 制備鋅單質(zhì)時(shí)，電解液中的鈷含量達(dá)到一定程度，便在陰極析出，與鋅組成微電池，使鋅放 電進(jìn)人溶液，不僅降低鋅電解的電流效率，還使鋅片上出現(xiàn)雙圓孔狀的“燒板”現(xiàn)象。鋅電 解對電解液中雜質(zhì)的含量要求十分嚴(yán)格，雜質(zhì)超標(biāo)，電解就不能正常進(jìn)行，其中鈷含量的控 制尤為重要，要求新液中的鈷含量盡可能低。因此，在生產(chǎn)中需要采取措施將大部分鈷在進(jìn) 入電解工序之前從溶液中除去。
當(dāng)前鋅濕法冶煉過程中硫酸鋅溶液的凈化方法主要有黃藥凈化法、β -萘酚法、 砷鹽凈化法、銻鹽凈化法、合金鋅粉法等。
砷鹽凈化除鈷是在一定溫度以及有銅離子存在的條件下，利用Cu-Si微電池電位 差大于Co-ai微電池電位差而使鈷易于在Cu-ai微電池陰極上放電還原，形成Si-Cu-C0合 金的原理，通過向溶液中加入的三氧化二砷和鋅粉以及返回的底流晶種的作用，在溶液中 形成穩(wěn)定的As-Cu-C0 (-Zn)合金，從而使溶液中的Co2+以合金形式從溶液中沉淀分離出 來，使硫酸鋅溶液中的鈷降到適合電解的程度。
主要化學(xué)反應(yīng)
2Co2++2As3++5Zn = 2CoAs I +5Zn2+............... (1)
2Ni2++2As3++5Zn = 2NiAs I +5Zn2+............ (2)
6Cu2++2As3++9Zn = 2Cu3As I +9Zn2+......... (3)
CoAs, NiAs和Cu3As并不是砷化物，而是鈷、鎳、銅與砷的合金。鍺和銻也發(fā)生共 沉，進(jìn)入濾渣。
現(xiàn)有的操作步驟為第一步，將三氧化二砷用氫氧化鈉溶解，第二步，將溶解后的 氫氧化鈉溶液、鋅粉、返回的鈷渣(底流)晶種與含鈷的硫酸鋅溶液混合，在攪拌狀態(tài)下反 應(yīng)，得到含不同成分的多種合金、固體化合物、殘余鋅粉、硫酸鋅溶液等的混合物；第三步， 將硫酸鋅溶液和渣的混合物用液固分離設(shè)備進(jìn)行分離(如用壓濾機(jī)或濃密機(jī)，或靜置自然 分離)，合金、固體化合物、殘余鋅粉等沉淀進(jìn)入渣中，得到砷鹽凈化鈷渣，第四步，將適量鈷 渣作為晶種返回第二步使用。
申請人在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，不同批次的砷鹽凈化鈷渣(底流鈷渣)在成分組成上有所 不同，因而在作為晶種引入到除鈷體系中時(shí)其除鈷的活性有所不同。另外，鈷渣晶種在長時(shí) 間使用后，活性也存在下降的趨勢。如果按照固定的操作程序驅(qū)除鈷雜質(zhì)，則處理后物料中 的鈷含量不太穩(wěn)定或者質(zhì)量較差。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決目前存在的不同批次晶種成分組成不同的問題，本發(fā)明的目的在于提出 一種砷鹽凈化鈷渣的純化方法。
本發(fā)明提供的純化方法包括以下步驟將砷鹽凈化鈷渣晶種漿化，得到晶種漿化 液；將酸與晶種漿化液混合；以及進(jìn)行固液分離。
進(jìn)一步地，可以采用硫酸或者濕法煉鋅過程中產(chǎn)生的電解廢液與晶種漿化液混合。
進(jìn)一步地，將水或硫酸鋅溶液與所述砷鹽凈化鈷渣晶種混合，得到晶種漿化液。
進(jìn)一步地，晶種漿化液的液固比為0.5 1 10 1。
進(jìn)一步地，酸與晶種漿化液混合后形成的體系pH值在0. 5 4. 5之間。
進(jìn)一步地，酸與晶種漿化液混合后形成的體系pH值在3. 0 4. 5之間。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種砷鹽凈化鈷渣晶種，利用本發(fā)明提供的純化方法 對砷鹽凈化鈷渣晶種粗品進(jìn)行處理，制備得到砷鹽凈化鈷渣晶種。
本發(fā)明的還一個(gè)目的在于，將本發(fā)明提供的純化后的砷鹽凈化鈷渣晶種應(yīng)用到濕 法煉鋅中硫酸鋅溶液的凈化中。
本發(fā)明提供的砷鹽凈化鈷渣晶種純化方法，有效提高了砷鹽凈化鈷渣晶種的活 性，并且操作過程簡單，降低了生產(chǎn)成本，不增加廢渣、廢氣、廢水排放，無環(huán)境污染，最終提 升砷鹽凈化產(chǎn)品的質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益顯著。


圖1為根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)示例性工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖1詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
本發(fā)明是通過添加無機(jī)酸的方法，與砷鹽凈化產(chǎn)生的鈷渣晶種發(fā)生反應(yīng)，生成新 的晶種，新晶種具有更高的活性。無機(jī)酸可以是硫酸、鹽酸或者磷酸。這些酸可以是未經(jīng)使 用的酸，也可以為工業(yè)廢酸。作為優(yōu)選，硫酸和硝酸是最合適的，因?yàn)榱蛩峋哂泻芎玫碾x子 強(qiáng)度，另外不會(huì)揮發(fā)，對作業(yè)工人沒有毒害；而硝酸除了具有酸強(qiáng)度之外，還具有較高的氧 化性，處理效率會(huì)更高。在成本上考慮，優(yōu)選使用工業(yè)廢酸，例如含硫酸的冶煉副產(chǎn)物，或者 含硝酸的工業(yè)廢酸。
在本發(fā)明中，用酸調(diào)節(jié)后的鈷渣晶種漿化液的pH值適宜在0. 5 4. 5之間。濃度 過高則不利于過程的控制，也不利于其作為新晶種返回后對系統(tǒng)的控制；濃度過低，則反應(yīng) 速度太慢。該P(yáng)H值優(yōu)選在3. 0 4. 5之間，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在pH范圍內(nèi)，處理得到的新晶種 成份合理，利于系統(tǒng)控制。將酸處理體系中的酸濃度控制在此范圍最為合適，可以在較短的 時(shí)間內(nèi)完成處理操作。
酸處理的時(shí)間通常在0. 1 1小時(shí)，該時(shí)間可以根據(jù)酸濃度的大小作相應(yīng)調(diào)整。
在本發(fā)明的一種有利的實(shí)施方式中，采用濕法煉鋅過程中產(chǎn)生的電解廢液作為酸 源，與砷鹽凈化鈷渣晶種反應(yīng)，以活化該鈷渣晶種。該電解廢液通常由鋅電解工序提供，亦 即硫酸鋅溶液經(jīng)過電解后，鋅離子析出成為析出鋅片，并放出氧氣，最后的溶液含酸和殘余 鋅離子等，此時(shí)硫酸含量140 210g/l。
由于砷鹽凈化除鈷終點(diǎn)酸度很低，在鈷渣晶種表面形成大量各式各樣的沉積物， 作為晶種返回時(shí)，各種沉積物阻礙了晶種有效成分與溶液中雜質(zhì)離子的接觸，降低了晶種 的活性。在經(jīng)過硫酸處理后，鈷渣晶種中的沉積物及較活潑金屬(鋅)的一部分溶解到溶 液中，這樣一來，晶種中的各有效成份裸露出來，有利于與溶液中雜質(zhì)離子(主要為鈷)的 接觸，以達(dá)到將其除去的目。
本發(fā)明所采用的砷鹽凈化鈷渣化學(xué)成分以重量百分比計(jì)分別為Co 0. 1 10%、 Cu 5 70%、Zn 3 45%、As 3 40%，還有少量的 Cd、Sb、Ge、Au、Ag、Bi、Ni、Mn 等。在酸處理之后，金屬鋅含量比例上升，鋅離子含量比例下降，因?yàn)殇\離子更容易溶于酸。鋅離 子的溶解，導(dǎo)致更多金屬鋅和合金裸露，所以具有高活性。
圖1示出本發(fā)明的一種典型實(shí)施方式，具體步驟為第一步，將砷鹽凈化鈷渣用硫 酸鋅溶液或者水漿化，使其成為易于輸送的漿狀物，并使下一步酸洗反應(yīng)易于進(jìn)行。這里使 用的硫酸鋅溶液可以是來自濕法煉鋅除鈷后液或鋅電解之前的新液。在用水進(jìn)行漿化的情 況下，漿化后的液固比為0.5 1 10 1。第二步，將漿化好的砷鹽凈化鈷渣與酸混合， 開啟攪拌機(jī)攪拌，反應(yīng)0. 2 8小時(shí)，得到含新晶種、含多雜質(zhì)的硫酸鋅溶液等的混合物；第 三步，將硫酸鋅溶液和渣的混合物用液固分離設(shè)備進(jìn)行分離(如用壓濾機(jī)或濃密機(jī)，或靜 置自然分離)，固體物為得到的新晶種。濾液則進(jìn)入下一步以回收鋅。
下面介紹幾種具體實(shí)施例。
實(shí)施例1
砷鹽凈化鈷·晶種化學(xué)成分=Co1. 54%,Zn 25. 36%,Cu 25. 10%,As 7. 23%，生 產(chǎn)工藝條件見表1
表1 提高砷鹽凈化鈷渣晶種質(zhì)量的工藝條件
權(quán)利要求
1.一種砷鹽凈化鈷渣晶種的純化方法，其特征在于，所述純化方法包括將所述砷鹽凈化鈷渣晶種漿化，得到晶種漿化液；將酸與所述晶種漿化液混合；以及進(jìn)行固液分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純化方法，其特征在于，所述酸為硫酸或者是濕法煉鋅過程 中產(chǎn)生的電解廢液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純化方法，其特征在于，將水或硫酸鋅溶液與所述砷鹽凈化 鈷渣晶種混合，得到所述晶種漿化液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純化方法，其中，所述晶種漿化液的液固比為0.5 1 10 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的純化方法，其特征在于，所述酸與晶種漿化液混 合后形成的體系PH值在0. 5 4. 5之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的純化方法，其特征在于，所述酸與晶種漿化液混合后形成的 體系PH值在3.0 4. 5之間。
7.—種砷鹽凈化鈷渣晶種，其特征在于，利用權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的純化方法 對砷鹽凈化鈷渣晶種粗品進(jìn)行處理，制備而成所述砷鹽凈化鈷渣晶種。
8.權(quán)利要求7所述的砷鹽凈化鈷渣晶種在濕法煉鋅中凈化硫酸鋅溶液中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種砷鹽凈化鈷渣晶種的純化方法，利用該方法純化得到的砷鹽凈化鈷渣晶種，以及該純化后的晶種在濕法煉鋅中凈化硫酸鋅溶液中的應(yīng)用。該純化方法包括將砷鹽凈化鈷渣晶種漿化，得到晶種漿化液；將酸與所述晶種漿化液混合；以及進(jìn)行固液分離。該純化方法能有效提高濕法煉鋅過程中產(chǎn)生的砷鹽凈化鈷渣晶種的活性，操作過程簡單，降低了生產(chǎn)成本，不增加廢渣、廢氣、廢水排放，無環(huán)境污染，最終提升砷鹽凈化產(chǎn)品質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
文檔編號C22B19/00GK102031370SQ20101062098
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者劉懿, 尹華光, 林文軍, 苗華磊, 陽雄魁, 陳愛國 申請人:株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司