[发明专利]一种熔盐电解制备金属锌的方法

说明书

本发明属于金属锌制备领域，特别涉及一种熔盐电解制备金属锌的方法，其过程如下：以氯化物熔盐为电解质，在电解装置中对球团状硫化锌精矿颗粒进行熔盐电解，在电解过程中，将电解产生的液态金属锌从液态锌层中间断吸出，并向液态锌层间断地加入球团状硫化锌精矿颗粒，有补充反应物。本发明以氯化物熔盐为电解质，在电解装置中对球团状硫化锌精矿颗粒进行熔盐电解，球团状硫化锌精矿颗粒加入到液态锌层，直接参与电化学还原反应，生成金属锌，而不需先将硫化锌氧化成氧化锌，因此简化了制备金属锌的工艺。

技术领域

本发明属于金属锌制备领域，特别涉及一种熔盐电解制备金属锌的方法。

背景技术

目前，金属锌的生产方法主要分为火法和湿法两大类。

火法炼锌是预先将硫化锌精矿焙烧成氧化锌物料，然后在高温下用碳作还原剂，从氧化锌物料中还原提取金属锌的过程；包括焙烧、还原蒸馏和精炼三个主要过程，主要有平罐炼锌、竖罐炼锌、密闭鼓风炉炼锌及电热法炼锌等。

湿法炼锌实际上是火法与湿法的联合流程，是20世纪初出现的炼锌方法，包括焙烧、浸出、净化、电积和熔铸五个主要过程。以稀硫酸为溶剂溶解含锌物料中的锌，使锌尽可能全部溶入溶液，再对得到的硫酸锌溶液进行净化以除去溶液中的杂质，然后从硫酸锌溶液中电解析出锌，电解析出的锌再熔铸成锭。

金属锌工业生产方法存在的问题是，无论火法炼锌还是湿法炼锌，都有焙烧工序，即需要先将硫化锌精矿焙烧成氧化锌，工艺均存在流程长、工艺复杂的问题。

发明内容

为克服现有技术中流程长、工艺复杂的问题，本发明的目的在于提供一种熔盐电解制备金属锌的方法，以简化制备金属锌的工艺。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种熔盐电解制备金属锌的方法，其过程如下：

以氯化物熔盐为电解质，在电解装置中对球团状硫化锌精矿颗粒进行熔盐电解，电解时，在电解装置的电解槽中形成电解质层和液态锌层，电解质层位于液态锌层的上层，在电解过程中，将电解产生的液态金属锌从液态锌层中间断吸出，并向液态锌层间断地加入球团状硫化锌精矿颗粒。

氯化物熔盐为NaCl、KCl和CaCl₂中的一种或几种的混合物，电解温度控制在650～850℃，电解电压为2.9～3.5V。

当氯化物熔盐为NaCl、KCl和CaCl₂中的几种形成的混合物时，氯化物熔盐中，NaCl、KCl和CaCl₂的摩尔比为(0～2)：(0～2)：(0～2)。

将从电解槽中吸出的金属锌再进行真空蒸馏，得到精炼锌。

球团状硫化锌精矿颗粒的制备过程为：将硫化锌精矿与粘结剂混合均匀，得到混合物A，利用圆盘造粒机或对辊压制机对混合物A进行制团，将制团后的混合物A干燥，得到球团状硫化锌精矿颗粒。

所述粘结剂聚乙烯醇溶液或糊精，当粘结剂为聚乙烯醇溶液时，每100g硫化锌精矿中对应加入0.03g/mL的聚乙烯醇溶液3～10ml；当粘结剂为糊精时，每100g硫化锌精矿中对应加入0.1～0.5g的糊精。

制团后的混合物A的干燥温度为70～100℃。

球团状硫化锌精矿颗粒的颗粒直径为2～10mm。

电解装置的阳极和阴极均为碳素材料，分别为阳极碳块和阴极碳块，阴极碳块设置在电解槽的内底部，阳极碳块设置在电解槽中部的上方，电解槽底部的一侧设有用于将电解槽内形成的液态锌层分隔为抽锌区和反应区的碳质隔板，在电解过程中，球团状硫化锌精矿颗粒加入到反应区中，液态锌层的液面不低于碳质隔板的顶部，电解产生液态金属锌从抽锌区处吸出电解槽。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：