[发明专利]一种微波加热锌粉强化净化硫酸锌溶液的方法

说明书

本发明公开了一种微波加热锌粉强化净化硫酸锌溶液的方法，步骤包括：将锌粉喷吹雾化加入到微波设备内，进行加热升温，形成的高温锌粉通入硫酸锌溶液中进行超声净化处理，以除去硫酸锌溶液中铜、镉、钴和镍等金属杂质，获得合格硫酸锌溶液。本发明提供的净化硫酸锌溶液的方法，有效地优化了锌粉‑溶液之间的固‑液传质和传热过程，保证了反应界面温度高于溶液温度，促进反应力学过程，更新锌粉颗粒表面，保证反应界面的热力学条件并消除了有机物/氢氧化物对锌粉包裹阻障电子传递对置换反应的影响，实现高效除杂的同时有效的降低锌粉耗量和缩短置换反应时间，综合实现了经济效益和环境效益。

技术领域

本发明涉及精细化工领域，特别涉及一种微波加热锌粉强化净化硫酸锌溶液的方法。

背景技术

湿法炼锌中硫酸锌溶液常含有铜、镉、钴、镍、砷、锑、锗等杂质，对锌的电解沉积过程有极大危害，其含量超标会使电解电流效率降低，影响阴极锌质量。因此，必须通过溶液净化，将危害锌电解沉积的所有杂质除去，净化产出合格的硫酸锌溶液。

硫酸锌溶液的净化通常采用加锌粉置换法，辅助于加入添加剂，包括锌粉-砷盐法、锌粉-锑盐法、合金锌粉法等净化方法。在实际生产过程中，根据待脱除的各种杂质元素对温度的要求不同，分成两段或两段以上净化工艺，净化时间需要2.5小时以上，其中致少有一段高温除杂过程硫酸锌溶液整体温度需要维持在78℃以上，时间至少达1-2小时。

在现有净化作业时，都是将常温(室温)条件下的电炉锌粉(或金属锌粉)加入到硫酸锌溶液中，或者简单的将锌粉用液体制高浆后加入到硫酸锌溶液中。加入的锌粉需要通过吸收溶液的热量，使表面温度达到反应热力学条件后开始发生置换反应。在此吸热-传热过程中，锌粉内部缓慢升温至与溶液温度平衡，在此温度平衡过程中，反应界面处于低温期，置换反应缓慢，锌粉快速与溶液中的酸反应造成锌粉表面pH快速升高，形成氢氧化物包裹锌粉，使置换过程电子传递受阻。同时，净化过程中常用的电炉锌粉，在其生产过程中使用炭为还原剂，炭中的挥发物质进入到锌粉中，对锌粉形成一定的包裹，若直接加入到硫酸锌溶液中，有机物包裹锌粉会阻碍置换反应的电子传递，制约置换反应，造成锌粉利用率低，消耗量大。

因此，传统的硫酸锌溶液净化过程中存在锌粉利用效率低、锌粉消耗用量大(一般加入量为铜、镉、钴和镍的总质量的3-5倍甚至更高)、硫酸锌溶液温度条件严格、过程通常需要两次以上液固分离、整体生产过程能耗大、且生产成本高的问题。因此，硫酸锌溶液的净化方法有待于进一步改进。

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种微波加热锌粉强化净化硫酸锌溶液的方法，其为工艺流程简单、易于实施、降低能耗，可实现经济效益和环境效益的硫酸锌溶液净化方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，提供了一种采用高温锌粉除去硫酸锌溶液中铜、镉、钴、镍、砷、锑等的至少一种金属杂质的方法，包括锌粉通过微波设备，以汽化的非氧化性液体为保护介质和加热介质，形成高温锌粉通入硫酸锌溶液中，伴随超声进行净化处理，获得净化后的合格硫酸锌溶液。根据本发明提供的净化硫酸锌溶液的方法可以显著降低锌粉耗量和硫酸锌溶液温度、缩短净化时间、节约净化动力消耗和能耗，从而完成本发明。

本发明的目的在于提供以下技术方案：

(1)一种净化硫酸锌溶液的方法，该方法包括对锌粉进行加热处理，使其以高温锌粉的形式加入硫酸锌溶液中，对反应体系施加超声波，强化净化过程。

(2)根据上述(1)所述的方法，高温锌粉的温度为50～255℃，且高于待净化处理的硫酸锌溶液的温度而低于金属锌的熔点。

(3)根据上述(1)所述的方法，通过微波加热方式获得高温锌粉。

(4)根据上述(1)所述的方法，锌粉的粒径为0.08～0.4mm，优选为0.12～0.18mm。