鋅氨絡合物水溶液電解鋅技術的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋅氨絡合物水溶液體系電解鋅技術，特點是針對高低品位氧化鋅礦，用20%～25%濃度的氨水浸出，鋅氨絡合物浸出液經(jīng)過鋅粉還原凈化，進入電解工段；以金屬鋁板作為陰極，以涂釕金屬鈦板作陽極，通過正交試驗法確定最佳工藝條件是：溫度控制在18～26℃，電流6.5A，異極距3.5cm，電解液鋅濃度控制在60g/L-160g/L，電流效率為94.33%，電能消耗2869KW·h/t鋅，比傳統(tǒng)工藝節(jié)約10%的電能，電解鋅產(chǎn)品質(zhì)量可達99.84%-99.89%。
【專利說明】鋅氨絡合物水溶液電解鋅技術
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鋅氨絡合物溶液電解鋅的實用新技術，屬于濕法冶金電解鋅【技術領域】。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)酸法煉鋅工藝是在ZnSO4-H2SO4-H2O體系中進行的，酸浸渣中殘余鋅含量高，后經(jīng)高溫氣化回收鉛鋅，能耗高，污染大，且電能消耗量大，工藝流程復雜，并不適用于氧化鋅礦鋅物料。在氨法電解鋅中，主要采用Zn( II )-NH3-NH4Cl-H2O體系、ZnCl2-NH4Cl-H2O體系、Zn( II )- (NH4)2SO4-H2O體系,而在氨水體系下浸出電積鋅卻未曾見報道。
[0003]楊聲海，唐謨堂，龍運炳，劉志宏，羅為等“一種高純鋅及其制備方法”，專利號為:CN99115463.0.2.張保平，唐謨堂，楊聲海，氨法處理氧化鋅礦制取電鋅，中南工業(yè)大學學報(自然科學版)，2003，34 (6)，619-623
3.鄧良勛，吳保慶.絡合物電解制鋅.CN93104303.4.4.張保平，唐謨堂.NH4Cl-NH3-H2O體系浸出氧化鋅礦[J].中南工業(yè)大學學報(自然科學版)，2001, 32(5):483-485.5.唐謨堂，魯君樂.Zn(II )-NH3-(NH4)2SO4-H2O系的氨絡合平衡，[J],中南礦冶學院學報，1994，25(6):701-705.上述文獻1，文獻2，文獻3和文獻4介紹了氨浸取液電解鋅的工藝研究和制備方法，但是氨浸取的體系選用的是NH4Cl-NH3-H2O體系，由于該技術采用的是氯化氨存在條件下的浸取液，因此氨浸取液中存在氯離子，電解過程中陽極會產(chǎn)生氯氣，對電積造成腐蝕和環(huán)境污染。
[0004]文獻5則選用了 Zn( II )-NH3-(NH4)2S04-H20體系，氨浸取中增加了硫酸根離子，增加了體系中多鹽對的平衡，對溶液凈化增大了難度，提高了電解工段的消耗量。
[0005]目前尚未見有單一氨水體系中鋅氨絡合物電解鋅的相關技術文獻的報道和專利。該體系組分簡單，電耗低，產(chǎn)品純度高，清潔環(huán)保，氨循環(huán)利用，生產(chǎn)成本低。目前國內(nèi)外傳統(tǒng)電解鋅技術為硫酸法，該工藝復雜，要求的鋅礦品位高，電解液凈化難度大，電耗高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了改變和克服傳統(tǒng)硫酸法電解鋅溶液凈化難度大、固液分離困難、能耗高、污染重、成本高等不足而提供一種各類型鋅礦氨浸電解鋅的新方法。其特點是單一氨水體系電解鋅溶液凈化工藝簡單，無二次廢洛、廢液排放，氨水循環(huán)利用，耗能比硫酸法低20%，工藝流程短。與文獻報道的的Zn ( II )-NH3-NH4Cl-H2O體系相比較，氨浸取液中少了氯離子，可避免電解過程排放的氯氣污染和設備的腐蝕。本法電解鋅質(zhì)量優(yōu)于其它方法，產(chǎn)品質(zhì)量可達99.87%。該方法適用于各種高低品位氧化鋅礦。本研究對于利用低品位鋅礦提取分離高純度鋅的清潔環(huán)保生產(chǎn)技術和經(jīng)濟效益具有重要意義。[0007]本發(fā)明反應原理和工藝過程如下:
其中所述原料份數(shù)除特殊說明外，均為重量份數(shù)。
[0008]氨水浸鋅原理:
對于氧化鋅礦:
Zn2 (OH) 2C03+8NH3 H2O — 2 [Zn (NH3) 4 (OH) 2] +7H20+C02 ?
對于氧化鋅渣:
Zn0+4NH3 H2O — [Zn (NH3) 4 (OH) 2] +3Η20
電解原理:
2 [Zn (NH3) 4 (OH) 2] +6Η20 — 2Ζη+8ΝΗ3 Η20+02 ?
鋅氨絡合水溶液體系電解鋅技術方法具體實施方案的技術方案包括以下內(nèi)容:
1.本技術針對天然高低品位的氧化鋅礦石類。
[0009]2.將氧化鋅礦粉破碎-細磨至60-160目，裝入密閉容器中，加入20-25%濃度的氨水，在常溫常壓條件下進行循環(huán)溶浸，使浸取液中鋅濃度達到60g/L-160g/L的濃度要求。
[0010]3.浸出鋅氨溶液經(jīng)過 鋅粉還原凈化除去浸出液中的Cu2+，Cd2+，Pb2+，Ag+，Sb3+，As3+等雜質(zhì)，以保證電解鋅產(chǎn)品質(zhì)量。
[0011]4.采用5mm厚度的有機玻璃板設計制作了 200mmX 140mmX 130mm規(guī)格的加蓋電
解槽，其容積為3.6升。
[0012]5.在凈化后的鋅氨絡合液中加入0.lg/L的明膠，0.lg/L的TP和10mg/L的TBN三種添加劑(注=TP和TBN均為本發(fā)明專利添加劑代號)。
[0013]6.以金屬招板做陰極板,面積為IOcmX IOcm,厚度為3mm,陽極板為涂釕金屬鈦板IOcmX IOcm,厚度為2mm ;電解溫度控制在18°C -26°C范圍內(nèi)均可；異極距3.5cm,極板數(shù)為陽極板2，陰極板I，雙面電積鋅。
[0014]7.電解槽電壓為3.2v，電流為6.5A，電解效率為94.33%，電解鋅產(chǎn)品純度達到99.84%-99.89%ο
[0015]8.本工藝技術與傳統(tǒng)硫酸法電解鋅工藝相比，電能消耗為2869KW.h/噸，可節(jié)約10%的電能；本工藝中氨的損耗率小于5%，電解后的氨水可返回浸出鋅的工藝中，氨水可循環(huán)使用，電解后氨水體系中鋅離子的濃度小于5g/L.本發(fā)明實施方案如下:
實施例1
將四川漢源某地的氧化鋅礦粉破碎-細磨至80-120目，取該氧化鋅礦礦粉5000g，該氧化鋅礦粉中鋅的含量為5.21%，用加入20-25%濃度的氨水，在常溫常壓條件下進行循環(huán)溶浸，使浸取液中鋅濃度達到60g/L-80g/L的濃度要求，該礦粉中鋅的浸出率為85.36%，浸出鋅氨溶液經(jīng)過鋅粉還原凈化除去浸出液中的Cu2+，Cd2+，Pb2+，Ag+，Sb3+，As3+等雜質(zhì)，在凈化后的鋅氨絡合液中加入0.lg/L的明膠，0.lg/L的TP和10mg/L的TBN三種添加劑，在電解槽中進行電解，獲得的電解鋅純度為99.84%。
[0016]實施例2
將四川平武某地的氧化鋅礦粉破碎-細磨至100-120目，取氧化鋅礦礦粉3600g，該氧化鋅礦粉中鋅的含量為9.34%，用加入20-25%濃度的氨水，在常溫常壓條件下進行循環(huán)溶浸，使浸取液中鋅濃度達到80g/L-100g/L的濃度要求，該礦粉中鋅的浸出率為90.28%，浸出鋅氨溶液經(jīng)過鋅粉還原凈化除去浸出液中的Cu2+，Cd2+，Pb2+，Ag+，Sb3+，As3+等雜質(zhì)，在凈化后的鋅氨絡合液中加入0.lg/L的明膠，0.lg/L的TP和10mg/L的TBN三種添加劑，在電解槽中進行電解，獲得的電解鋅純度為99.89%。
[0017]實施例3
將云南彌勒某地的氧化鋅礦粉破碎-細磨至100-160目，取該氧化鋅礦礦粉2500g，該氧化鋅礦粉中鋅的含量為13.64%，用加入20-25%濃度的氨水，在常溫常壓條件下進行循環(huán)溶浸，使浸取液中鋅濃度達到120g/L-160g/L的濃度要求，該礦粉中鋅的浸出率為93.27%，浸出鋅氨溶液經(jīng)過鋅粉還原凈化除去浸出液中的Cu2+，Cd2+，Pb2+，Ag+，Sb3+，As3+等雜質(zhì)，在凈化后的鋅氨絡合液中加入0.lg/L的明膠，0.lg/L的TP和10mg/L的TBN三種添加劑，在本發(fā)明的電解槽中進 行電解，獲得的電解鋅純度為99.87%。
【權利要求】
1.一種鋅氨絡合物水溶液體系電解鋅技術，其特征在于，包括以下工藝步驟: (1)鋅氨液的浸出和凈化 研磨到一定粒度的氧化鋅礦粉末中加入純氨水，在常溫常壓條件下裝入密閉容器中浸取鋅；浸出鋅氨絡合物水溶液經(jīng)過鋅粉還原，除去浸出液中的雜質(zhì)，凈化后的鋅氨絡合液中，進入電解槽中電解； (2)鋅氨絡合物水溶液的電解 在電解槽中加入凈化后的鋅氨液，同時加入0.1g明膠、0.1gTPUOmgTBN三種添加劑，以金屬招板作為陰極，面積10 cmX 10 cm,以涂釕金屬鈦板作陽極,面積10 cmX 10 cm,外界溫度控制在18~26°C，電積電流6.5A，雙面電積鋅，異極距3.5cm,電積時鋅質(zhì)量濃度控制在 60g/L-160g/L 以內(nèi)； 在最佳工藝條件下，經(jīng)過多次電積制鋅過程，可得出電流效率為94.33% ；電能消耗2869kff h/t鋅，比傳統(tǒng)工藝節(jié)約10%的電能；得到的金屬鋅平均厚度達0.2cm。
2.根據(jù)權利要求1所述的鋅氨液的浸取和凈化，其特征在于浸取的氨水濃度為20%-25% ;浸出鋅氨液經(jīng)過鋅粉還原，浸出液中的Cu2+，Cd2+, Pb2+, Ag+，Sb3+，As3+等雜質(zhì)被除去，凈化后的鋅氨絡合液中，鋅的濃度為60g/L -160g/ L范圍內(nèi)，進入電解槽中電解。
3.根據(jù)權利要求1所述的鋅氨絡合物水溶液的電解，其特征在于電解鋅后氨水殘余鋅濃度為2g/L-5g/L，有 效氨的濃度為20%-24% ;得到的金屬鋅純度達到99.84%_99.89%。
4.根據(jù)權利要求1所述的鋅氨絡合物水溶液的電解，電解后的氨水可返回浸礦工段循環(huán)利用，以降低生產(chǎn)成本。
5.根據(jù)權利要求1所述的鋅氨絡合物水溶液的電解；其特征在于所含的含鋅礦物為各種高低品位的氧化鋅礦。
【文檔編號】C25C1/16GK103993330SQ201410188406
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權日:2014年5月7日
【發(fā)明者】桑世華, 唐明林, 王淵 申請人:成都理工大學