[發(fā)明專利]一種電場作用下的氟、鎂離子共同去除方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010005792.7
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111172407A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葛金月;周向陽;王輝;周昊宸;周向清;郝江楠;賀煥文;唐晶晶;楊娟
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué);湖南烯富環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: C22B19/20
• 分類號: C22B19/20;C22B19/32;C25C1/16;C25C7/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 趙進;顏勇

本發(fā)明公開了一種電場作用下的氟、鎂離子共同去除方法，將含鎂、氟的溶液加入至反應(yīng)容器中，所述反應(yīng)容器通過滲透膜隔開成陽極室和陰極室；給反應(yīng)容器通電，在陰陽兩極間形成電勢差，促使氟離子向陽極室移動，鎂離子向陰極室移動；在陽極室加入除氟藥劑脫氟，在陰極室加入除鎂藥劑脫鎂。本發(fā)明能有效解決鎂含量較高時除氟、除鎂困難的問題并有效解決除氟鎂結(jié)束后的過濾困難問題，有效避免增加除雜工藝而導(dǎo)致的鋅金屬損失，且不引入新的雜質(zhì)，能確保鋅電積生產(chǎn)的連續(xù)、正常進行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氟、鎂脫除技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電場作用下的氟、鎂離子共同去除方法。

背景技術(shù)

在濕法煉鋅工藝中，氟是電積過程中的有害雜質(zhì)之一。特別是以氧化鋅煙塵為原料的二次資源，含有大量以ZnF₂、PbF₂等形式存在的氟化物，浸出時氟直接進入硫酸鋅電解液，在濕法電鋅系統(tǒng)中形成閉路循環(huán)，并不斷積累，直接導(dǎo)致陰極板剝鋅困難、極板消耗增加、0^#鋅錠產(chǎn)率降低等。目前國內(nèi)外濕法煉鋅要求硫酸鋅電解液含氟低于50mg/L。另一方面，氟是人體必需的微量元素之一，但過量時會引發(fā)慢性氟中毒。WHO(World HealthOrganization)把飲用水中氟化物質(zhì)量濃度0.5～1.5mg·L-1作為對人體有益的最佳濃度范圍，我國生活飲用水衛(wèi)生標準(GB5749-2006)規(guī)定，氟化物的質(zhì)量濃度限值為1.0mg·L^-1。

雜質(zhì)鎂對濕法煉鋅影響較大，隨著生產(chǎn)的進行，鎂的濃度也在不斷地循環(huán)富集，在濾布上很容易達到飽和形成結(jié)晶析出，堵塞濾布，使壓濾不能順利進行；結(jié)晶不斷地富集形成堅硬的固體，會堵塞運輸管路、損害生產(chǎn)設(shè)備，甚至造成電解廠停產(chǎn)；在電解過程中，電解液中鎂濃度過高會增大溶液電阻，進而降低電解效率、增大電耗。鎂離子是人體必需的營養(yǎng)素，通過飲水可以補充一定量的鎂離子，但如果長期飲用含鎂離子過高的水可能導(dǎo)致一些疾病，升高腎結(jié)石的發(fā)病率。生活用水中鎂含量過高還會給生活帶來很多麻煩，水垢就是鈣鎂化合物，器具上結(jié)水垢后會減低肥皂和清潔劑的洗滌效率，清洗不便。

目前主要的除氟方法有吸附除氟、沉淀法除氟、離子交換法除氟、針鐵礦除氟等。常用的除鎂方法主要有沉鋅除鎂法、氟化物沉淀法、精礦酸洗法以及機械手段等。但吸附除氟法，吸附容量有限，吸附劑耗量大；沉淀法除氟法，工藝過長且能耗較高，易引入新的雜質(zhì)，且除氟劑顆粒較大造成顆粒內(nèi)部藥劑得不到充分利用；離子交換法使用的離子交換樹脂重復(fù)利用率低，容易產(chǎn)生重金屬廢水，綜合成本不易控制；針鐵礦法除氟效果明顯，但容易將新的雜質(zhì)Fe³⁺帶入溶液中，增大了后續(xù)工藝的除鐵壓力。而且上述除氟方法在處理含鎂較高(大于15g/L)的溶液時，處理效果很差。沉鋅除鎂法，大量除鋅后液的處理以及大量石膏渣的處理給生產(chǎn)造成很大困難；氟化物沉淀法產(chǎn)生的氟化鎂為膠體，顆粒過細，粘度大，導(dǎo)致過濾速度較慢，嚴重影響了生產(chǎn)效率且氟離子的殘留會對陰極板造成很嚴重的損害；精礦酸洗法不能從根本上解決控制鎂含量的問題，并且精礦酸洗后的水份増加給下一步工藝焙燒帶來了很多的不便，酸洗過程中精礦中的一些有價金屬也會被溶解損失；機械手段費時費力且會在處理的過程中因操作不當(dāng)或結(jié)晶物太牢而導(dǎo)致管道表面受損。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有除氟除鎂工藝存在的處理含鎂較高(不低于15g/L)的溶液時過濾困難和殘氟較高的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是在于提供了一種電場作用下的氟、鎂離子共同去除方法，能有效解決鎂含量較高時除氟、除鎂困難的問題并有效解決除氟鎂結(jié)束后的過濾困難問題，有效避免增加除雜工藝而導(dǎo)致的鋅金屬損失，且不引入新的雜質(zhì)，能確保鋅電積生產(chǎn)的連續(xù)、正常進行。

為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種電場作用下的氟、鎂離子共同去除方法，將含鎂、氟的溶液加入至帶有中間密封隔板的反應(yīng)容器中，所述反應(yīng)容器通過滲透膜和密封隔板隔開成陽極室和陰極室；密封隔板打開狀態(tài)時，給反應(yīng)容器通電，在陰陽兩極間形成電勢差，促使氟離子向陽極室移動，鎂離子向陰極室移動；在陽極室加入除氟藥劑脫氟，在陰極室加入除鎂藥劑脫鎂。