專利名稱：高鐵閃鋅礦懸浮電解直接生產(chǎn)金屬鋅工藝的制作方法
所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及化學(xué)冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其是以高鐵閃鋅礦精礦為原料采用懸浮電解直接生產(chǎn)金屬鋅工藝。
背景技術(shù)：
高鐵閃鋅礦精礦雖然可以用電爐、ISP等火法煉鋅方法處理生產(chǎn)金屬鋅，但電爐方法處理時(shí)能耗高，限制該法的應(yīng)用?，F(xiàn)有的濕法煉鋅工藝處理時(shí)，在沸騰焙燒處理時(shí)易生成鐵酸鋅，焙砂浸出時(shí)鋅的浸出率低，高酸浸出時(shí)除鐵工藝復(fù)雜，因此濕法處理時(shí)成本也比較高。
傳統(tǒng)的懸浮電解工藝即采用氯化物和鹽酸混合溶液的懸浮電解液體系無法有效實(shí)現(xiàn)直接生產(chǎn)金屬鋅，主要是陰極鋅不致密，造成熔鑄直收率低，實(shí)用價(jià)值不大。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種全新的高鐵閃鋅礦懸浮電解直接生產(chǎn)金屬鋅工藝，一方面消除傳統(tǒng)的火法、濕法不能有效、低成本處理鋅的缺點(diǎn)，同時(shí)改變現(xiàn)有的懸浮電解液，使金屬鋅的電沉積變得致密，提高熔鑄直收率。
本發(fā)明通過以下技術(shù)措施達(dá)到a、采用由陽極區(qū)、中間區(qū)和陰極區(qū)組成的三區(qū)懸浮電解槽進(jìn)行電解，經(jīng)工業(yè)選礦至-120目以下的高鐵閃鋅礦精礦直接加入懸浮電解槽的陽極區(qū)，在攪拌器作用下攪拌成為懸浮的礦漿或?qū)⑵湫纬傻V漿后加入懸浮電解槽的陽極區(qū)，礦漿液固比為3～6∶1，懸浮電解過程是在直流電的作用下，在硫酸鹽電解液中將高鐵閃鋅礦氧化，鋅以鋅離子形式進(jìn)入溶液，硫以元素硫的形態(tài)存在于氧化殘?jiān)校趸?jīng)除硫與選礦分離后得到的鋅精礦送回到陽極區(qū)；
b、含鋅離子溶液從陽極區(qū)擴(kuò)散或運(yùn)動(dòng)到中間區(qū)，自中間區(qū)放出或取出，經(jīng)過傳統(tǒng)的、與濕法煉鋅浸出液相近的凈化工藝處理后得到合格的電解液；c、將步驟b產(chǎn)生的電解液加入明膠等添加劑后送入懸浮電解槽的陰極區(qū)，電解制取陰極鋅，陰極鋅經(jīng)熔鑄獲得合格的工業(yè)鋅錠。
所述懸浮電解槽中的電解液為硫酸鹽和少量的硫酸體系，硫酸鹽為硫酸鋅、硫酸銨、硫酸鈉所組成的溶液，溶液中鋅離子50～150g/l，硫酸銨10～60g/l，硫酸鈉10～60g/l，硫酸10～50g/l。
所述懸浮電解懸浮電解的主要技術(shù)參數(shù)槽電壓1.0～1.2V，陽極材料為石墨，陽極電流密度100～300A/m2，陰極電流密度150～300A/m2，溫度30～80℃，礦漿液固比3～6∶1，陽極氧化電位0.5～0.8V，氧化時(shí)間3～6天，陽極電流效率＞95％。噸鋅直流電耗＜1500度。添加劑采用明膠。
所述懸浮電解槽的中間區(qū)與陽極區(qū)和陰極區(qū)之間采用離子交換膜或工業(yè)濾布作隔膜，陰極區(qū)的液位高于中間區(qū)，以防止中間區(qū)中未凈化的溶液進(jìn)入陰極區(qū)，影響陰極區(qū)的電解時(shí)鋅片質(zhì)量。


圖1為本發(fā)明提出的高鐵閃鋅礦懸浮電解直接生產(chǎn)金屬鋅工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一將200g高鐵閃鋅礦(含鋅41.37％、硫31.87％)按液固比3∶1加入懸浮電解槽的陽極區(qū)，通入直流電進(jìn)行氧化，電流1.0A，氧化96h，陽極氧化電位0.7V，懸浮電解溫度50℃。懸浮電解液成分Zn2+80g/l，NH4+10g/l，硫酸10g/l。氧化殘?jiān)?18g，渣含鋅9.24％，硫53.56％。鋅的懸浮電解氧化浸出率達(dá)86.37％，渣的XRD和SEM分析結(jié)果顯示硫以氧化產(chǎn)出的元素硫?yàn)橹?，少量是存在于未氧化的閃鋅礦中，陰極產(chǎn)出的鋅片符合2號(hào)鋅的標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例二將150g高鐵閃鋅礦(含鋅41.37％、硫31.87％)按液固比4∶1加入懸浮電解槽的陽極區(qū)，通入直流電進(jìn)行氧化，電流0.5A，氧化72h，陽極氧化電位0.6V，懸浮電解溫度50℃。懸浮電解液成分Zn2+80g/l，NH4+10g/l，硫酸10g/l。氧化殘?jiān)?38g，渣含鋅28.04％，硫45.94％。鋅的懸浮電解氧化浸出率達(dá)37.64％，渣的XRD和SEM分析結(jié)果顯示硫以氧化產(chǎn)出的元素硫?yàn)橹?，少量是存在于未氧化的閃鋅礦中，陰極產(chǎn)出的鋅片符合1號(hào)鋅的標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例三將100g高鐵閃鋅礦(含鋅41.37％、硫31.87％)按液固比6∶1加入懸浮電解槽的陽極區(qū)，通入直流電進(jìn)行氧化，電流0.5A，氧化96h，陽極氧化電位0.6V，懸浮電解溫度60℃。懸浮電解液成分Zn2+100g/l，NH4+10g/l，硫酸15g/l。氧化殘?jiān)?7g，渣含鋅8.61％，硫55.54％。鋅的懸浮電解氧化浸出率達(dá)88.14％，渣的XRD和SEM分析結(jié)果顯示硫以氧化產(chǎn)出的元素硫?yàn)橹?，少量是存在于未氧化的閃鋅礦中，陰極產(chǎn)出的鋅片符合2號(hào)鋅的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例四將500g高鐵閃鋅礦(含鋅41.37％、硫31.87％)按液固比3∶1加入懸浮電解槽的陽極區(qū)，通入直流電進(jìn)行氧化，電流2.0A，氧化120h，陽極氧化電位0.7V，懸浮電解溫度60℃。懸浮電解液成分Zn2+120g/l，NH4+10g/l，硫酸20g/l。氧化殘?jiān)?08g，渣含鋅6.76％，硫52.67％。鋅的懸浮電解氧化浸出率達(dá)90.02％，渣的XRD和SEM分析結(jié)果顯示硫以氧化產(chǎn)出的元素硫?yàn)橹?，少量是存在于未氧化的閃鋅礦中，陰極產(chǎn)出的鋅片符合1號(hào)鋅的標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種高鐵閃鋅礦懸浮電解直接生產(chǎn)金屬鋅工藝，其特征是a、采用由陽極區(qū)、中間區(qū)和陰極區(qū)組成的三區(qū)懸浮電解槽進(jìn)行電解，經(jīng)工業(yè)選礦至-120目以下的高鐵閃鋅礦精礦直接加入懸浮電解槽的陽極區(qū)，在攪拌器作用下攪拌成為懸浮的礦漿或?qū)⑵鋽嚢璩蔀榈V漿后加入懸浮電解槽的陽極區(qū)，礦漿液固比為3～6∶1，懸浮電解過程是在直流電的作用下，在硫酸鹽電解液中被氧化浸出形成含有鋅離子的溶液和含元素硫的氧化殘?jiān)?，氧化渣?jīng)除硫與選礦分選得到的鋅精礦送回到陽極區(qū)；b、氧化浸出液中的鋅離子擴(kuò)散或運(yùn)動(dòng)到中間區(qū)，然后自中間區(qū)放出或取出。該溶液經(jīng)過傳統(tǒng)的與濕法煉鋅浸出液相近的凈化工藝處理后得到合格的電解液，c、將步驟b產(chǎn)生的電解液與明膠等添加劑混合后送入懸浮電解槽的陰極區(qū)，電解制取陰極鋅，陰極鋅經(jīng)熔鑄獲得合格的工業(yè)鋅錠。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征是懸浮電解槽中的電解液為硫酸鹽和少量的硫酸體系，硫酸鹽為硫酸鋅、硫酸銨、硫酸鈉所組成的溶液，溶液中鋅離子60～150g/l，硫酸銨10～60g/l，硫酸鈉10～60g/l，硫酸10～50g/l。
3.如權(quán)利要求1中所述的工藝，其特征是懸浮電解在技術(shù)參數(shù)為槽電壓1.0～1.2V，陽極材料為石墨，陽極電流密度100～300A/m2，陰極電流密度150～300A/m2，溫度30～80℃，礦漿液固比(3～6)∶1，陽極氧化電位0.5～0.8V，氧化時(shí)間3～6天，陽極電流效率＞95％。噸鋅直流電耗＜1500度的條件下進(jìn)行。
4.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征是懸浮電解槽的中間區(qū)與陽極區(qū)和陰極區(qū)之間采用離子交換膜或工業(yè)濾布作隔膜，陰極區(qū)的液位高于中間區(qū)。
全文摘要
高鐵閃鋅礦懸浮電解直接生產(chǎn)金屬鋅工藝，將高鐵閃鋅礦精礦攪拌成懸浮礦漿或以礦漿形式加入陽極區(qū)，懸浮電解液由硫酸鹽和少量的硫酸組成，在直流電作用下，懸浮電解液中的高鐵閃鋅礦被氧化形成鋅離子和元素硫，鋅離子從陽極區(qū)擴(kuò)散到中間區(qū)，隨電解液一同取出，經(jīng)凈化處理，獲得合格的電解液，再加入添加劑如明膠后，加入到懸浮電解槽的陰極區(qū)，在陰極上電解獲得金屬鋅片，懸浮電解的槽電壓1.0～1.2V，陽極電流密度100～300A/m
文檔編號(hào)C25C1/00GK1408902SQ02113849
公開日2003年4月9日 申請日期2002年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月7日
發(fā)明者楊大錦, 廖元雙, 陳加希, 閻江峰, 徐亞飛 申請人:云南省冶金研究設(shè)計(jì)院