[發(fā)明專利]離子膜同時(shí)電解熱鍍鋅鋁渣回收鋅和鋁的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010605260.3
• 申請日: 2010-12-14
• 公開（公告）號: CN102108519A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏琦峰;任秀蓮;胡素榮
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)
• 主分類號: C25C1/16
• 分類號: C25C1/16;C25C7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有色金屬冶金領(lǐng)域，具體地說是一種離子膜同時(shí)電解熱鍍鋅鋁渣回收鋅和鋁的方法。

背景技術(shù)

鋅的冶煉有火法冶煉和濕法冶煉兩種。濕法冶煉具有生產(chǎn)能力大、效率高、操作條件好、環(huán)境污染小以及有價(jià)金屬綜合回收好等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛采用。但濕法煉鋅中的鋅電積工序能耗巨大，約占濕法煉鋅總能耗的80％，其主要原因是高濃度硫酸電解液體系中一直采用鉛基合金陽極，其析氧過電位達(dá)到1V，由此增加無用電耗近1000kWh/t鋅，約占鋅電積總能耗(約3200kWh/t鋅)的30％。另外，鉛基合金陽極密度大、強(qiáng)度低、易彎曲蠕變而造成短路，降低電流效率，增加能耗；鉛基合金陽極的二氧化鉛鈍化膜疏松多孔，易脫落形成陽極泥，并污染陰極鋅，降低產(chǎn)品質(zhì)量。雖然ZnCl₂-NH₃-NH₄Cl溶液電解體系中能耗有所降低，但陽極依然使用惰性陽極，沒有充分利用電能。改進(jìn)和提高濕法煉鋅的電積工藝能節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本。

在熱鍍鋅過程中，渣中鋅和鋁資源含量極其豐富。以熱鍍鋅渣為電積鋅陽極可以擴(kuò)大鋅資源的使用壽命、降低生產(chǎn)能耗。資料顯示，在從鋅原生礦生產(chǎn)鋅的總費(fèi)用中，能源費(fèi)占了20％，若采用鋅渣廢料生產(chǎn)金屬鋅，其能耗比用原生鋅礦生產(chǎn)鋅金屬的能耗降低約60％～72％。同時(shí)，若用原生鋅礦精煉鋅，由于礦物原料品位低、成份復(fù)雜，因而工藝流程長，生產(chǎn)技術(shù)復(fù)雜，生產(chǎn)中產(chǎn)生的“三廢”多。有的鋅渣中鋅的含量高達(dá)85％以上，原料品位較高，工藝流程較短，因而用鋅渣直接生產(chǎn)金屬鋅可以減少對環(huán)境的污染，減少三廢的排放量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對鋅的回收率低，電能消耗大，提出一種以熱鍍鋅鋁渣為陽極，在陽極得到含鋅離子和鋁離子的電解液的同時(shí)在陰極得到金屬鋅的離子膜同時(shí)電解熱鍍鋅鋁渣回收鋅和鋁的方法，

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：一種離子膜同時(shí)電解熱鍍鋅鋁渣回收鋅和鋁的方法，使用離子交換膜將電解槽分隔為陽極室和陰極室，陽極與陰極、陽極液與陰極液分別對應(yīng)置于陽極室與陰極室中，陽極液為濃度10～80g/L的氯化銨溶液，陰極液為含鋅離子的氨性溶液，其組成為：Zn²⁺濃度30～150g/L，氨水調(diào)節(jié)pH為7.5～10；在電流密度為100～800A/m²時(shí)，通直流電電解，電解時(shí)電解液的溫度為10～60℃，在陽極室得到含鋅離子和鋁離子的電解液的同時(shí)，在陰極室得到金屬鋅；陽極主要反應(yīng)為熱鍍鋅鋁渣的電化學(xué)溶解反應(yīng)，陰極主要反應(yīng)為析出金屬鋅的電化學(xué)沉積反應(yīng)。

所述的離子交換膜為陰離子交換膜。所述的陽極為熱鍍鋅鋁渣熔鑄板，陰極為不銹鋼板。所述的陰極與離子交換膜、陽極與離子交換膜的距離均為5～50mm，電極距離為10～100mm。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：由于離子交換膜的使用，在陽極室得到含鋅離子、鋁離子的電解液的同時(shí)，也可在陰極室得到高純金屬鋅，降低電積金屬鋅的能耗。通過對不同電解液濃度的調(diào)整，提高了熱鍍鋅鋁渣的溶解量和陽極電流效率，陽極室電解液經(jīng)凈化后可以制備氫氧化鋁，母液可以作為電積金屬鋅的電解液，達(dá)到了對熱鍍鋅鋁渣的綜合回收利用。

具體實(shí)施方式

一種離子膜同時(shí)電解熱鍍鋅鋁渣回收鋅和鋁的方法，使用離子交換膜將電解槽分隔為陽極室和陰極室，陽極與陰極、陽極液與陰極液分別對應(yīng)置于陽極室與陰極室中，陽極液為濃度10～80g/L的氯化銨溶液，陰極液為含鋅離子的氨性溶液，其組成為：Zn²⁺濃度30～150g/L，氨水調(diào)節(jié)pH為7.5～10；在電流密度為100～800A/m²時(shí)，通直流電電解，電解時(shí)電解液的溫度為10～60℃，在陽極室得到含鋅離子和鋁離子的電解液的同時(shí)，在陰極室得到金屬鋅；陽極主要反應(yīng)為熱鍍鋅鋁渣的電化學(xué)溶解反應(yīng)，陰極主要反應(yīng)為析出金屬鋅的電化學(xué)沉積反應(yīng)。

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容做進(jìn)一步的詳細(xì)說明

實(shí)施例1

一種離子膜同時(shí)電解熱鍍鋅鋁渣回收鋅和鋁的方法：陽極為熱鍍鋅鋁渣熔鑄板，陰極為不銹鋼板；電解槽陰、陽兩極均為板框式結(jié)構(gòu)；電極隔膜為陰離子交換膜；電極距離為60mm；電流密度為300A/m²。

量取500mL濃度為40g/L的氯化銨溶液為陽極液；另量取500mL?Zn²⁺濃度為40g/L的氨性溶液為陰極液，pH為9；在溫度為25℃時(shí)電解1h，結(jié)果為：電流效率99.50％，平均槽壓1.6V。

實(shí)施例2