[发明专利]用活性氧化铝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，具体涉及一种用活性氧化铝脱除硫酸锌溶液中氟的方法，它特别适合在高氟含锌原料生产电解锌过程中对高氟硫酸锌溶液进行脱氟处理。

背景技术

我国是世界上最主要的金属锌生产国之一，产能增长速度远远超过世界平均水平，我国的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，这使得金属冶炼行业在湿法炼锌中难以直接处理高氟含锌原料，增加了企业生产成本，造成了资源浪费。

目前，在湿法炼锌中处理高氟含锌原料常用方法为：回转窑或多膛炉焙烧含锌原料，脱除原料中氟，然后应用于常规湿法炼锌工艺。该方法虽然工艺成熟，但存在单位能耗比高、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。为此，从高氟含锌原料浸出液中除氟的不同方法相继出现，如：减压蒸发方法挥发电解锌溶液中氟；以萃取剂TBP脱除硫酸锌溶液中氟；采用硅胶作吸附剂脱除电解锌溶液中氟；在硫酸锌溶液中生成针铁矿，吸附硫酸锌溶液中氟；以阴离子交换树脂D201脱除电解锌溶液中氟；生成Al₂(PO₃F)₃沉淀物脱除硫酸锌溶液中氟；以K₂SiF₆为沉淀物脱除硫酸锌溶液中氟；采用Fe₂O₃等含铁晶体吸附硫酸锌溶液中氟等。这些方法，在处理氟含量低的硫酸锌溶液时效果较为明显，但对于处理氟含量高的硫酸锌溶液，这些方法技术操作难度大，生产成本偏高。

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技术操作难度低、经济可行、实用性强和有针对性的在硫酸锌溶液中脱除氟的方法。

发明内容

本发明的技术目的在于：针对上述现有技术的不足，自主研发一种用活性氧化铝脱除硫酸锌溶液中氟的方法，该方法具有技术操作难度低、经济可行、实用性和针对性强等特点，它特别适合在高氟含锌原料生产电解锌过程中对高氟硫酸锌溶液进行脱氟处理。

为了实现上述技术目的，本发明采用活性氧化铝为除氟剂，进行吸附—解吸附—再吸附的循环工艺，脱除高氟硫酸锌溶液中的氟。具体设计原理为：在偏酸性溶液中，F^-与再生后活性氧化铝（Al₂O₃·H⁺）络合，在碱性溶液中，吸附氟后活性氧化铝（Al₂O₃·HF）解吸附，由于活性氧化铝耐磨性和耐腐蚀性强，解吸附的活性氧化铝可以循环重复利用。整个脱氟过程中所涉及的反应表示如下：

在偏酸性溶液中吸附氟过程：                                               

在碱性溶液中解吸附过程：

本发明具体采用的技术方案如下所述。

一种用活性氧化铝脱除硫酸锌溶液中氟的方法，包括以下顺序步骤：

A. 吸附除氟：在硫酸锌溶液中加入活性氧化铝，硫酸锌溶液温度为45～55℃，硫酸锌溶液pH值为5.0～5.4，活性氧化铝与硫酸锌溶液中氟的质量比为300～500:1，吸附90～120分钟，通过活性氧化铝的吸附作用脱除硫酸锌溶液中大部分氟，使溶液中氟＜0.1g/L，过滤，氟含量低的硫酸锌溶液进入常规湿法炼锌系统，滤渣进入洗涤工序；

B. 洗涤工序：以液固质量比为3.0～5.0:1.0的比例在步骤A的滤渣中加入水，进行洗涤，在温度为40～60℃的条件下，洗涤10～30分钟，使滤渣中硫酸锌含量降低，过滤，滤液进入沉锌工序，滤渣进入再生工序；

C. 再生工序：以液固质量比为3.0～5.0:1.0的比例在步骤B的滤渣中加入水，在温度为30～60℃的条件下，加入烧碱，终点pH值为9.0～13.0，解吸附90～120分钟，进行再生，使吸附在活性氧化铝中的氟解吸附，过滤，滤液进入废水处理工序，滤渣进入吸附除氟工序，用于对下一批次的硫酸锌溶液除氟；