[发明专利]一种脱除硫酸锌溶液中氟的方法

说明书

技术领域

本发明属于有色金属冶金中的湿法冶金领域，具体涉及一种脱除硫酸锌溶液中氟的方法，它特别适合对高氟硫酸锌溶液进行脱氟处理。

背景技术

目前，金属锌基本上采用湿法炼锌工艺生产，这是因为湿法炼锌相较火法炼锌具有环保、成本低和回收率高等特点。但是，在湿法炼锌过程中，需要对电解溶液中氟含量进行严格控制，若氟含量过高（F^-＞0.1 g/L）时，会使电解产生的阴极锌与阴极铝板发生粘连，产生阴极锌难以剥离等生产故障，导致企业的生产能力减小，严重时甚至会导致生产陷入停顿，而且溶液中过高的氟含量还会严重腐蚀阴极铝板，使阴极板损坏加快，从而造成企业生产成本上升，这使得大量高氟含锌原料无法直接用于湿法炼锌，增加了企业生产成本，造成了资源浪费。

在工业实践中，高氟含锌原料进行湿法炼锌，基本上是以先脱氟的方式处理，待原料中氟降低至锌精矿标准，再运用于常规湿法炼锌工艺。而脱除高氟原料中氟的常用方法有火法和湿法，火法采用回转窑或多膛炉焙烧原料，使原料中的氟挥发出去，该方法虽然工艺成熟，但存在单位能耗比较高、脱除效果不理想和污染大等缺陷，在全球能源价格不断上涨和倡导节能减排的大环境下，该方法不是理想之举；湿法采用碱性溶液洗涤原料，使原料中氟溶解在溶液中，该方法虽然能耗低，工作环境良好，但是工艺复杂，针对来源不同的原料，需要不同的工艺参数，可操作性差。

为了克服上述难题，开辟可操作性好、能耗低和脱氟效果理想的方法，各金属冶炼企业及个人做了大量尝试研究，例如中国专利文献公开的“锌电解冶炼中电解液的氟吸脱剂及用氟吸脱剂的除氟方法”（公开号: CN101001693，公开日: 2007.07.18），它公开了四种类型的锌电解液的氟吸脱剂及用氟吸脱剂的除氟方法，分别为碱性硫酸铁类氟吸脱剂、过氧氢氧化铁类氟吸脱剂、氧化铁类氟吸脱剂、氢氧化铁类氟吸脱剂，该技术由于吸脱剂的吸附氟能力有限，氟吸脱剂用量巨大，解吸时产生大量废水，污染严重，而且工艺流程较长，设备投入较大，企业生产成本高；再如中国专利文献公开的“湿法炼锌工业化离子交换法除氟氯技术”（公开号: CN101492772，公开日: 2009.07.29），它采用阴离子交换树脂D201的吸附和解吸附循环过程，脱除高氟硫酸锌溶液中的氟，该方法与公开号为 CN101001693的技术相似，存在解吸时废水排放量大、污染严重的缺点；又如中国专利文献公开的“硫酸锌溶液除氟工艺”（公开号: CN1966407，公开日: 2007.05.23），它公开一种生成Al₂(PO₃F)₃沉淀物脱除高氟硫酸锌溶液中氟的方法，该方法采用Al₂(SO₄)₃·12H₂O和Na₃PO₄·12H₂O为原料，存在原料加入量大、渣量大以及硫酸锌溶液中锌损失大的缺点。

综上所述，目前我国金属冶炼行业在湿法炼锌中深受氟离子超标的困扰，且缺乏良好的解决方法，现急需自主研发一种简单易行、无污染、经济可靠和实用性强的在硫酸锌溶液中脱除氟的方法。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术的不足，自主研发一种除氟效果好、运行成本低、简单易行、无污染、经济可靠和技术操作难度低的脱除硫酸锌溶液中氟的方法，它特别适合对高氟硫酸锌溶液进行脱氟处理。

为了实现上述技术目的，本发明采用Ce₂(CO₃)₃为除氟剂，通过球磨降低除氟所需Ce₂(CO₃)₃单位用量，提高Ce₂(CO₃)₃利用率，Ce₂(CO₃)₃除氟剂与高氟硫酸锌溶液中的氟进行反应，反应生成CeCO₃F沉淀物，从而脱除高氟硫酸锌溶液中的氟，反应生成的沉淀物CeCO₃F对于稀土冶炼企业来说，容易加工处理，CeCO₃F作为副产品价格较高，利于降低企业生产成本。整个脱氟处理过程中，经过球磨后的固体Ce₂(CO₃)₃与高氟硫酸锌溶液中的F^-反应生成CeCO₃F，所涉及的反应可以表示如下：