[发明专利]一种同时脱除湿法炼锌废电解液中多种杂质离子的方法

说明书

本发明涉及一种同时脱除湿法炼锌废电解液中多种杂质离子的方法。属于有色金属冶金领域。将湿法炼锌废电解液通过换热器预冷，再将预冷后的溶液加入带搅拌装置的除杂反应釜中换热降温至‑15～0℃，降温过程中加入晶种，反应20～60min，将溶液中的铅、钙、硅、氟和锑等杂质成份以固体结晶产物的形式沉淀析出，反应结束后快速将含有杂质成份的固体产物分离，获得脱除杂质后的电解液。本方法是在不改变湿法炼锌废电解液主体成份的前提下，从含高浓度硫酸的废电解液中同时直接分离出铅、钙、硅、氟和锑等杂质，脱除杂质后的电解液满足锌电解沉积杂质浓度的要求，具有工艺流程短、操作简单、试剂消耗量少、杂质离子脱除效率高等优势。

技术领域

本发明涉及一种同时脱除湿法炼锌废电解液中多种杂质离子的方法，属于有色金属冶金技术领域。

背景技术

目前，约80％的锌都采用湿法冶金工艺生产，在电沉积锌工序中，电解液中的杂质离子浓度偏高会对电流效率、电能损耗和沉积锌的质量都产生很大的不利影响。湿法炼锌电解液中杂质离子较多，其中常见的铜、镉、镍和钴等杂质离子在锌电解工序之前采用锌粉置换净化的方法除去，但铅、钙、硅、氟、锑等杂质离子因随着废电解液的循环利用而富集，导致电解液中这些杂质离子难以脱除，对湿法炼锌电沉积锌带来很大的危害。

湿法炼锌电解过程广泛采用铅银合金作为阳极，在锌电解过程中虽然阳极表面形成一层致密的PbO₂保护膜及二氧化锰覆盖层保护，但是生产中阳极的腐蚀和铅的溶解反应仍然不可避免，特别是当二氧化锰覆盖层遭到破坏或变得松散时，铅银阳极腐蚀速度加快，电解液中铅浓度上升(严重时电解液中的铅浓度高于5mg/L)，造成阴极锌中铅含量超标。由于铅的标准还原电位远大于锌的标准还原电位，即使电解液中铅浓度极低时，铅也会优先于锌在阴极上析出，污染析出的阴极锌产品。

湿法炼锌电解液中的钙会与硫酸根结合形成硫酸钙吸附在阳极板表面，增加阳极电阻，增加电能消耗。在湿法炼锌浸出过程中，锌焙砂中的硅部分形成可溶硅进入浸出液，在净化过程中虽然部分可溶硅可以水解除去，但净化液中残留的少量可溶硅随硫酸锌进入电解工序后，由于溶液中硫酸浓度变高，温度降低等工艺条件的变化，导致这些可溶硅转化为硅胶等具有粘性的胶团，吸附于阴极锌表面，不仅影响锌产品的质量，还阻碍锌离子的进一步沉积析出，降低电流效率，增加电解能耗。

电解液中氟浓度过高，将破坏阴极铝板表面的氧化铝薄膜，使析出的锌与铝板新鲜表面形成锌铝合金，导致锌片剥离困难。工业生产中，需要控制电解液中氟离子浓度不超过80mg/L。锑是锌电解沉积过程中危害最大的杂质元素之一，电解液中锑浓度超标影响引起析出锌返溶，为确保锌电解过程正常进行，湿法炼锌企业通常要求电解液中锑浓度小于0.3mg/L。

由于废电解液中的硫酸浓度高(达到150～180g/L)，不能直接采用锌粉置换净化除去铅、钙、硅、氟、锑等杂质成份。此外，由于锌电解车间采用废电解液循环配液制度，即锌电解产出的废电解液大部分经冷却塔降温后，返回配液槽与新液按比例混合后供给各个电解槽再次电解，如此循环过程中各杂质离子的循环累积不可避免。生产中通常采用开路部分废电解液，再添加石灰进行中和的方法实现杂质离子的脱除。但是采用废电解液石灰中和方法产出大量的含重金属的石膏渣和酸性废水，废渣和废水产出量大，成本高，已不满足目前湿法炼锌工厂从废电解液中脱除杂质离子的需求。因此，开发新型高效的从湿法炼锌废电解液中脱除杂质的方法，已成为锌冶炼行业面临的共性难题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种同时脱除湿法炼锌废电解液中多种杂质离子的方法。本发明通过降温处理结合晶种的进入，在特殊条件参数的协同作用下，实现了同时、快速脱除湿法炼锌废电解液中的多种杂质离子。

本发明一种同时脱除湿法炼锌废电解液中多种杂质离子的方法，包括下述步骤：

以湿法炼锌电解工序产出的废电解液为处理对象；将处理对象降温至-15～0℃；然后引入晶种，反应至少15min后，经固液分离；得到脱除杂质离子的电解液；所述杂质离子包括铅、钙、硅、氟、锑中的至少两种；