權(quán)利要求

1.超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除銅鎘的方法，其特征在于，具體步驟如下： 采用硫酸將含有Cu 2+和Cd 2+的硫酸鋅溶液的pH值調(diào)節(jié)至3.5～5.0，加熱升溫并維持溫度為50～70℃，在攪拌條件下，加入金屬錳粉和惰性磨料并在超聲條件下除銅鎘反應(yīng)20～30min，固液分離得到除銅鎘硫酸鋅溶液和固體，固體經(jīng)相分離得到銅鎘凈化渣和惰性磨料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除銅鎘的方法，其特征在于：含有Cu 2+和Cd 2+的硫酸鋅溶液中Zn 2+濃度為130～170g/L，Cu 2+濃度為20～1000mg/L，Cd 2+濃度為500～1500mg/L。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除銅鎘的方法，其特征在于：惰性磨料為Al 2O 3，惰性磨料與金屬錳粉質(zhì)量比為(2～5):1。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除銅鎘的方法，其特征在于：金屬錳粉的加入量為Cu和Cd總置換理論值的1.5～2.5倍。 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除銅鎘的方法，其特征在于：超聲功率為75～300w。

說(shuō)明書(shū)

超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除銅鎘的方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除銅鎘的方法，屬于濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在濕法煉鋅浸出過(guò)程中，溶液中的Fe、As、Sb、Ge等雜質(zhì)大部分會(huì)由于浸出過(guò)程的中和水解作用除去，然而仍會(huì)殘留有Cu、Cd等雜質(zhì)。電積工序中這些雜質(zhì)濃度過(guò)高會(huì)使電流效率和金屬鋅質(zhì)量降低，電能消耗增加，對(duì)鋅電積極其不利，所以在在電積之前硫酸鋅溶液必須進(jìn)行凈化，將Cu、Cd等雜質(zhì)濃度降低至電積限度范圍。傳統(tǒng)的鋅粉置換除銅鎘法盡管工藝簡(jiǎn)單，但仍然存在鋅粉需要理論量的2～3倍、凈化渣含鋅30～50％、凈化渣含鎘低等問(wèn)題。究其原因：①被置換的銅、鎘與鋅形成電位更正的合金，降低置換反應(yīng)的熱力學(xué)推動(dòng)力；②鋅粉置換凈化除雜過(guò)程，鋅粉被置換產(chǎn)物包裹嚴(yán)重、易團(tuán)聚、置換反應(yīng)速度慢。

金屬錳的標(biāo)準(zhǔn)電極電位(-1.18V)比鋅的電極電位(-0.76V)低，用錳作為還原劑，一方面可以增加被置換金屬與還原劑間的熱力學(xué)推動(dòng)力，加快反應(yīng)過(guò)程。另一方面，隨著鋅電積生產(chǎn)過(guò)程的進(jìn)行，硫酸鋅溶液中的Mn 2+會(huì)發(fā)生貧化而導(dǎo)致陽(yáng)極壽命縮短和增加析出鋅中鉛含量。凈化過(guò)程中金屬錳作為硫酸鋅溶液中銅鎘的還原劑，在除銅鎘的同時(shí)又起向溶液中補(bǔ)入Mn 2+的作用。用金屬錳粉/或錳基合金粉來(lái)深度凈化硫酸鋅溶液中的雜質(zhì)Ni和Co，該法也有僅用于凈化Ni、Co，且凈化時(shí)必須使用惰性氣氛保護(hù)下，凈化條件苛刻。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)下硫酸鋅凈化除銅鎘的問(wèn)題，提供一種超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除銅鎘的方法，在超聲波作用下，以金屬錳粉為凈化劑、Al 2O 3為惰性磨料，在特定溫度和pH值下，金屬錳粉加入待凈化的硫酸鋅溶液，開(kāi)啟攪拌使錳粉懸浮置換銅鎘，實(shí)現(xiàn)硫酸鋅溶液深度凈化，并產(chǎn)出銅鎘含量高的凈化渣。

一種超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除銅鎘的方法，具體步驟如下：

采用硫酸將含有Cu 2+和Cd 2+的硫酸鋅溶液的pH值調(diào)節(jié)至3.5～5.0，加熱升溫并維持溫度為50～70℃，在攪拌條件下，加入金屬錳粉和惰性磨料并在超聲條件下除銅鎘反應(yīng)20～30min，固液分離得到除銅鎘硫酸鋅溶液和固體，固體經(jīng)相分離得到銅鎘凈化渣和惰性磨料；

所述含有Cu 2+和Cd 2+的硫酸鋅溶液中Zn 2+濃度為130～170g/L，Cu 2+濃度為20～1000mg/L，Cd 2+濃度為500～1500mg/L；

所述攪拌速率為300～500rpm；

所述惰性磨料為Al 2O 3，惰性磨料與金屬錳粉質(zhì)量比為(2～5):1；優(yōu)選的，惰性磨料的粒度為20～50目；

所述金屬錳粉的加入量為Cu和Cd總置換理論值的1.5～2.5倍，金屬錳粉的粒度為100～200目；

所述超聲功率為75～300w，超聲波功率不宜過(guò)大，超聲時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則容易導(dǎo)致凈化渣中的銅和鎘反溶，造成硫酸鋅凈化液中銅和鎘雜質(zhì)濃度偏高；

所述除銅鎘硫酸鋅溶液中Cd 2+和Cu 2+濃度小于1.0mg/L，Mn 2+濃度為1～8g/L。

超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除銅鎘的原理：超聲波的熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)及空化效應(yīng)為硫酸鋅溶液的凈化除銅鎘過(guò)程提供特定環(huán)境，可加快溶液中的離子傳質(zhì)，防止鋅粉團(tuán)聚及包裹；惰性磨料在攪拌過(guò)程中與置換劑產(chǎn)生摩擦和磨蝕，及時(shí)帶走錳粉表面的銅鎘產(chǎn)物，防止錳粉團(tuán)聚及包裹，使錳粉在除雜反應(yīng)中保持活性，從而實(shí)現(xiàn)降低錳粉用量、加速凈化速度以及深度凈化的目的；當(dāng)同時(shí)施加超聲波和惰性磨料時(shí)，既可以破壞置換還原劑錳粉表面包覆的產(chǎn)物層，使錳粉得到充分利用，實(shí)現(xiàn)深度除銅隔，同時(shí)也能降低還原劑的使用量和氫氣的釋放量、提高凈化渣中銅鎘的品位。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明采用的金屬錳粉還原電勢(shì)高、活性強(qiáng)、用量少、成本低、對(duì)除鎘凈化效率高、不引入危害鋅電積的雜質(zhì)，同時(shí)可為硫酸鋅電解液補(bǔ)充錳離子、保護(hù)陽(yáng)極、提高陰極鋅的質(zhì)量；

(2)本發(fā)明方法在超聲波作用下，以金屬錳粉為凈化劑、Al 2O 3為惰性磨料，在特定溫度和pH值下，金屬錳粉加入待凈化的硫酸鋅溶液置換銅鎘，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單并容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用；

(3)本發(fā)明方法具有反應(yīng)速度快、凈化過(guò)程中析出的氫氣少、容易實(shí)現(xiàn)硫酸鋅溶液深度凈化、凈化渣中銅鎘品位高、磨料易分離回收及多次利用等特點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于所述內(nèi)容。

實(shí)施例1：一種超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除銅鎘的方法，具體步驟如下：

采用硫酸將2L含有Cu 2+和Cd 2+的硫酸鋅溶液的pH值調(diào)節(jié)至4.8，加熱升溫并維持溫度為50℃，在攪拌速率為500rpm條件下，加入2.4g金屬錳粉和5g惰性磨料(Al 2O 3)并在超聲功率為150W條件下除銅鎘反應(yīng)20min，固液分離得到除銅鎘硫酸鋅溶液和固體，固體經(jīng)相分離得到銅鎘凈化渣和惰性磨料；其中含有Cu 2+和Cd 2+的硫酸鋅溶液中Zn 2+濃度為166.5g/L，Cd 2+濃度為360mg/L、Cu 2+濃度為500mg/L；惰性磨料的粒度為20～50目，惰性磨料與金屬錳粉質(zhì)量比為2:1；金屬錳粉的粒度為150～175目，純度為99.7％，金屬錳粉的加入量為Cu和Cd總置換理論值的2倍；

本實(shí)施例除銅鎘硫酸鋅溶液中Cd 2+0.36mg/L、Cu 2+0.14mg/L、Mn 2+1.89g/L，銅鎘凈化渣中含Cu28.47％、Cd16.94％、Mn11.52％、Zn17.67％，其它25.4％；銅的脫除率為99.97％，鎘的脫除率為99.9％。

實(shí)施例2：一種超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除銅鎘的方法，具體步驟如下：

采用硫酸將2L含有Cu 2+和Cd 2+的硫酸鋅溶液的pH值調(diào)節(jié)至4.5，加熱升溫并維持溫度為60℃，在攪拌速率為500rpm條件下，加入2.3g金屬錳粉和6.6g惰性磨料(Al 2O 3)并在超聲功率為75W條件下除銅鎘反應(yīng)30min，固液分離得到除銅鎘硫酸鋅溶液和固體，固體經(jīng)相分離得到銅鎘凈化渣和惰性磨料；其中含有Cu 2+和Cd 2+的硫酸鋅溶液中Zn 2+162.7g/L、Cd 2+780mg/L、Cu 2+450mg/L；惰性磨料的粒度為20～50目，惰性磨料與金屬錳粉質(zhì)量比為2.87:1；金屬錳粉的粒度為150～175目，純度為99.8％，金屬錳粉的加入量為Cu和Cd總置換理論值的1.5倍；

本實(shí)施例除銅鎘硫酸鋅溶液中Cd 2+0.48mg/L、Cu 2+0.18mg/L、Mn 2+1.76g/L，銅鎘凈化渣中含Cu26.15％、Cd21.17％、Mn10.96％、Zn16.13％，其它25.59％；銅的脫除率為99.96％，鎘的脫除率為99.94％。

實(shí)施例3：一種超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除銅鎘的方法，具體步驟如下：

采用硫酸將2L含有Cu 2+和Cd 2+的硫酸鋅溶液的pH值調(diào)節(jié)至4.0，加熱升溫并維持溫度為60℃，在攪拌速率為450rpm條件下，加入3.67g金屬錳粉和11.01g惰性磨料(Al 2O 3)并在超聲功率為100W條件下除銅鎘反應(yīng)25min，固液分離得到除銅鎘硫酸鋅溶液和固體，固體經(jīng)相分離得到銅鎘凈化渣和惰性磨料；其中含有Cu 2+和Cd 2+的硫酸鋅溶液中Zn 2+145.8g/L、Cd 2+1000mg/L、Cu 2+500mg/L；惰性磨料的粒度為20～50目，惰性磨料與金屬錳粉質(zhì)量比為3:1；金屬錳粉的粒度為150～175目，純度為99.9％，金屬錳粉的加入量為Cu和Cd總置換理論值的2倍；

本實(shí)施例除銅鎘硫酸鋅溶液中Cd 2+0.31mg/L、Cu 2+0.09mg/L、Mn 2+2.67g/L，銅鎘凈化渣中含Cu24.75％、Cd29.17％、Mn9.16％、Zn14.13％，其它22.79％；銅的脫除率為99.98％，鎘的脫除率為99.97％。

實(shí)施例4：一種超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除銅鎘的方法，具體步驟如下：

采用硫酸將2L含有Cu 2+和Cd 2+的硫酸鋅溶液的pH值調(diào)節(jié)至4.8，加熱升溫并維持溫度為70℃，在攪拌速率為500rpm條件下，加入2.4g金屬錳粉和9.6g惰性磨料(Al 2O 3)并在超聲功率為150W條件下除銅鎘反應(yīng)20min，固液分離得到除銅鎘硫酸鋅溶液和固體，固體經(jīng)相分離得到銅鎘凈化渣和惰性磨料；其中含有Cu 2+和Cd 2+的硫酸鋅溶液中Zn 2+166.5g/L、Cd 2+360mg/L、Cu 2+500mg/L；惰性磨料的粒度為20～50目，惰性磨料與金屬錳粉質(zhì)量比為4:1；金屬錳粉的粒度為120～150目，純度為99.8％，金屬錳粉的加入量為Cu和Cd總置換理論值的2倍；

本實(shí)施例除銅鎘硫酸鋅溶液中Cd 2+0.88mg/L、Cu 2+0.16mg/L、Mn 2+1.92g/L，銅鎘凈化渣中含Cu27.78％、Cd14.17％、Mn11.84％、Zn18.22％，其它27.99％；銅的脫除率為99.97％，鎘的脫除率為99.75％。

實(shí)施例5：一種超聲波聯(lián)合惰性濕磨強(qiáng)化濕法煉鋅深度凈化除銅鎘的方法，具體步驟如下：

采用硫酸將2L含有Cu 2+和Cd 2+的硫酸鋅溶液的pH值調(diào)節(jié)至4.5，加熱升溫并維持溫度為55℃，在攪拌速率為400rpm條件下，加入5.94g金屬錳粉和11.88g惰性磨料(Al 2O 3)并在超聲功率為200W條件下除銅鎘反應(yīng)20min，固液分離得到除銅鎘硫酸鋅溶液和固體，固體經(jīng)相分離得到銅鎘凈化渣和惰性磨料；其中含有Cu 2+和Cd 2+的硫酸鋅溶液中Zn 2+150.2g/L、Cd 2+1200mg/L、Cu 2+700mg/L；惰性磨料的粒度為20～50目，惰性磨料與金屬錳粉質(zhì)量比為2:1；金屬錳粉的粒度為100～120目，純度為99.9％，金屬錳粉的加入量為Cu和Cd總置換理論值的2.5倍；

本實(shí)施例除銅鎘硫酸鋅溶液中Cd 2+0.14mg/L、Cu 2+0.05mg/L、Mn 2+4.73g/L，銅鎘凈化渣中含Cu21.22％、Cd28.35％、Mn10.67％、Zn17.29％，其它22.47％；銅的脫除率為99.99％，鎘的脫除率為99.99％。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。

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