[發(fā)明專(zhuān)利]一種微波加熱鋅粉強(qiáng)化凈化硫酸鋅溶液的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810897416.6
• 申請(qǐng)日: 2018-08-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110819802B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張利波;羅永光;李靜;曲洪濤;謝庭芳;楊大錦;李云;夏洪應(yīng);付光;王仕興;保佳懿;張?zhí)?/a>;楊坤;顧利坤;張宏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué);云南馳宏鋅鍺股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C22B3/46
• 分類(lèi)號(hào): C22B3/46;C22B19/20
• 代理公司: 北京康思博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11426
• 代理人: 孫建玲;劉冬梅

本發(fā)明公開(kāi)了一種微波加熱鋅粉強(qiáng)化凈化硫酸鋅溶液的方法，步驟包括：將鋅粉噴吹霧化加入到微波設(shè)備內(nèi)，進(jìn)行加熱升溫，形成的高溫鋅粉通入硫酸鋅溶液中進(jìn)行超聲凈化處理，以除去硫酸鋅溶液中銅、鎘、鈷和鎳等金屬雜質(zhì)，獲得合格硫酸鋅溶液。本發(fā)明提供的凈化硫酸鋅溶液的方法，有效地優(yōu)化了鋅粉?溶液之間的固?液傳質(zhì)和傳熱過(guò)程，保證了反應(yīng)界面溫度高于溶液溫度，促進(jìn)反應(yīng)力學(xué)過(guò)程，更新鋅粉顆粒表面，保證反應(yīng)界面的熱力學(xué)條件并消除了有機(jī)物/氫氧化物對(duì)鋅粉包裹阻障電子傳遞對(duì)置換反應(yīng)的影響，實(shí)現(xiàn)高效除雜的同時(shí)有效的降低鋅粉耗量和縮短置換反應(yīng)時(shí)間，綜合實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及精細(xì)化工領(lǐng)域，特別涉及一種微波加熱鋅粉強(qiáng)化凈化硫酸鋅溶液的方法。

背景技術(shù)

濕法煉鋅中硫酸鋅溶液常含有銅、鎘、鈷、鎳、砷、銻、鍺等雜質(zhì)，對(duì)鋅的電解沉積過(guò)程有極大危害，其含量超標(biāo)會(huì)使電解電流效率降低，影響陰極鋅質(zhì)量。因此，必須通過(guò)溶液凈化，將危害鋅電解沉積的所有雜質(zhì)除去，凈化產(chǎn)出合格的硫酸鋅溶液。

硫酸鋅溶液的凈化通常采用加鋅粉置換法，輔助于加入添加劑，包括鋅粉-砷鹽法、鋅粉-銻鹽法、合金鋅粉法等凈化方法。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)待脫除的各種雜質(zhì)元素對(duì)溫度的要求不同，分成兩段或兩段以上凈化工藝，凈化時(shí)間需要2.5小時(shí)以上，其中致少有一段高溫除雜過(guò)程硫酸鋅溶液整體溫度需要維持在78℃以上，時(shí)間至少達(dá)1-2小時(shí)。

在現(xiàn)有凈化作業(yè)時(shí)，都是將常溫(室溫)條件下的電爐鋅粉(或金屬鋅粉)加入到硫酸鋅溶液中，或者簡(jiǎn)單的將鋅粉用液體制高漿后加入到硫酸鋅溶液中。加入的鋅粉需要通過(guò)吸收溶液的熱量，使表面溫度達(dá)到反應(yīng)熱力學(xué)條件后開(kāi)始發(fā)生置換反應(yīng)。在此吸熱-傳熱過(guò)程中，鋅粉內(nèi)部緩慢升溫至與溶液溫度平衡，在此溫度平衡過(guò)程中，反應(yīng)界面處于低溫期，置換反應(yīng)緩慢，鋅粉快速與溶液中的酸反應(yīng)造成鋅粉表面pH快速升高，形成氫氧化物包裹鋅粉，使置換過(guò)程電子傳遞受阻。同時(shí)，凈化過(guò)程中常用的電爐鋅粉，在其生產(chǎn)過(guò)程中使用炭為還原劑，炭中的揮發(fā)物質(zhì)進(jìn)入到鋅粉中，對(duì)鋅粉形成一定的包裹，若直接加入到硫酸鋅溶液中，有機(jī)物包裹鋅粉會(huì)阻礙置換反應(yīng)的電子傳遞，制約置換反應(yīng)，造成鋅粉利用率低，消耗量大。

因此，傳統(tǒng)的硫酸鋅溶液凈化過(guò)程中存在鋅粉利用效率低、鋅粉消耗用量大(一般加入量為銅、鎘、鈷和鎳的總質(zhì)量的3-5倍甚至更高)、硫酸鋅溶液溫度條件嚴(yán)格、過(guò)程通常需要兩次以上液固分離、整體生產(chǎn)過(guò)程能耗大、且生產(chǎn)成本高的問(wèn)題。因此，硫酸鋅溶液的凈化方法有待于進(jìn)一步改進(jìn)。

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種微波加熱鋅粉強(qiáng)化凈化硫酸鋅溶液的方法，其為工藝流程簡(jiǎn)單、易于實(shí)施、降低能耗，可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的硫酸鋅溶液凈化方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，提供了一種采用高溫鋅粉除去硫酸鋅溶液中銅、鎘、鈷、鎳、砷、銻等的至少一種金屬雜質(zhì)的方法，包括鋅粉通過(guò)微波設(shè)備，以汽化的非氧化性液體為保護(hù)介質(zhì)和加熱介質(zhì)，形成高溫鋅粉通入硫酸鋅溶液中，伴隨超聲進(jìn)行凈化處理，獲得凈化后的合格硫酸鋅溶液。根據(jù)本發(fā)明提供的凈化硫酸鋅溶液的方法可以顯著降低鋅粉耗量和硫酸鋅溶液溫度、縮短凈化時(shí)間、節(jié)約凈化動(dòng)力消耗和能耗，從而完成本發(fā)明。

本發(fā)明的目的在于提供以下技術(shù)方案：

(1)一種凈化硫酸鋅溶液的方法，該方法包括對(duì)鋅粉進(jìn)行加熱處理，使其以高溫鋅粉的形式加入硫酸鋅溶液中，對(duì)反應(yīng)體系施加超聲波，強(qiáng)化凈化過(guò)程。

(2)根據(jù)上述(1)所述的方法，高溫鋅粉的溫度為50～255℃，且高于待凈化處理的硫酸鋅溶液的溫度而低于金屬鋅的熔點(diǎn)。

(3)根據(jù)上述(1)所述的方法，通過(guò)微波加熱方式獲得高溫鋅粉。

(4)根據(jù)上述(1)所述的方法，鋅粉的粒徑為0.08～0.4mm，優(yōu)選為0.12～0.18mm。