[發明專利]用超聲波改善鋅粉活性的方法、裝置及用途

有效

• 申請號: 200810031128.9
• 申請日: 2008-04-23
• 公開（公告）號: CN101274262A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 曾興民;游力揮;范玉峰;盛曉敏;高文博;汪旭明
• 申請（專利權）人: 株洲市興民科技有限公司
• 主分類號: B01J19/10
• 分類號: B01J19/10
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司
• 代理人: 盧宏

所屬技術領域

本發明涉及一種硫酸鋅溶液除雜的方法及裝置，具體說是一種采用鋅粉作為還原劑去除溶液中雜質的方法及裝置，尤其是在濕法煉鋅工藝中用超聲波改善鋅粉活性的方法及裝置，屬凈化技術領域。

背景技術

濕法煉鋅中由于浸出鋅礦粉產出的硫酸鋅溶液包含銅、鎘、鈷、鎳等多種雜質成分，所以需要對浸出鋅礦粉的硫酸鋅溶液進行處理。目前一般采用鋅粉作為還原劑脫除硫酸鋅溶液中的多種雜質，這是濕法煉鋅工藝中的一種通用凈化工藝。銻鹽除鈷工藝，是在鋅粉作為還原劑的條件下，利用銻鹽(包括酒石酸銻鉀、銻白等銻化合物)除鈷，屬于脫除硫酸鋅溶液中鈷離子的一種通用除鈷工藝。

銻鹽除鈷工藝，通過鋅粉發生置換反應，將硫酸鋅溶液電位降低并維持在較負的電位區，使鈷離子與銻鹽反應，生成CoSb化合物。CoSb的穩態化電位區為-0.4～-1.0V，當溶液處于該電位區時，鈷離子與銻鹽生成CoSb，并能穩定存在；當鋅粉置換反應不足以維持CoSb的穩態化電位時，CoSb又發生復溶。因此，鋅粉的活性或鋅粉參與反應的有效性，直接關系到銻鹽除鈷工藝的鋅粉消耗。研究表明，鋅粉置換反應將溶液中的氫離子還原成氫氣，溶液pH值趨向上升，促使堿式鋅鹽(包括Zn(OH)₂)生成；堿式鋅鹽會在鋅粉表面形成鈍化膜，將鋅粉層層包裹，使其降低或失去活性，最嚴重的情況是鋅粉完全被堿式鋅鹽鈍化膜覆蓋，成為無效鋅粉。為減弱或消除堿式鋅鹽鈍化膜的負面影響，銻鹽除鈷工藝采用高強度機械攪拌，控制溶液pH5.2以下、液溫75℃以上等技術措施，但鋅粉消耗依然高達理論需要量的150-200倍，占到電鋅產量的3-4％。當硫酸鋅溶液含鈷濃度達到40mg/L以上時，鋅粉消耗及能耗大量增加，且需采用多段除鈷工藝，因此高鈷濃度的硫酸鋅溶液凈化，又成為制約銻鹽除鈷工藝的技術瓶頸。

針對銻鹽除鈷工藝鋅粉消耗高的問題，EP134644提出用絮凝劑改善金屬雜質分離特性，以降低鋅粉消耗；US4252622提出通過監測氧化-還原電位調控鋅粉添加，防止鋅粉過量。EP134644、US4252622提出的方法，沒有解決鋅粉活性隨反應進程降低的問題，鋅粉消耗依然較高。因此很有必要對此進一步加以研究。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有采用鋅粉作為還原劑去除溶液中的雜質，鋅粉活性低或易于失效、尤其是濕法煉鋅工藝中鋅粉活性低或易于失效的問題，提供一種可以改善鋅粉還原劑活性的方法。

本發明的另一目的在于：提供一種可以改善鋅粉還原劑活性的裝置。

本發明的另一目的在于：提供一種用超聲波改善鋅粉還原劑活性方法的用途。

本發明所采取的技術方案是：一種利用超聲波改善溶液環境條件下鋅粉活性的方法，采用鋅粉作為還原劑，并用超聲波對溶液進行照射，利用超聲波的超聲空化作用去除包裹鋅粉表面的堿式鋅鹽鈍化膜，使鋅粉始終保持新鮮活性表面。

所述的超聲波，頻率為15-60kHz，聲強為1-1000w/cm2，對鋅粉的超聲波作用時間為1-45分鐘。

所述的溶液，為含鈷離子濃度100mg/L以下的濕法煉鋅工藝的常規硫酸鋅溶液。

所述的超聲空化作用是利用超聲波對硫酸鋅溶液進行超聲波照射，使超聲波射入硫酸鋅溶液，在溶液中產生大量空化泡，引發超聲空化效應：當空化泡崩潰時，在極短的時間內在空化泡周圍極小的空間形成高達5000K的高溫、幾千個大氣壓的高壓，并伴隨產生高速的射流去除硫酸鋅溶液中包裹并已鈍化的鋅粉活性的表面粒子膜，使鋅粉始終保持新鮮的活性表面，從而強化鋅粉反應的作用過程。該種空化作用在溶液處于雜質金屬間化合物穩定的條件下，超聲波又對雜質晶粒施加振動清洗，使其始終保持新鮮的活性表面，從而強化晶粒的晶種起晶作用，進一步促進雜質金屬間化合物的生成反應，加速除雜反應。

所述的用超聲波改善鋅粉活性的方法的主要用途，包括應用于濕法煉鋅工藝中的銻鹽除鈷工藝及砷鹽除鈷工藝中。