一種從濕法煉鋅溶液脫除氯離子的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種從濕法煉鋅溶液脫除氯離子的方法，屬于有色金屬冶金領(lǐng)域。該方法是:向濕法煉鋅溶液中加入強(qiáng)氧化劑，將溶液中氯離子氧化為單質(zhì)氯，然后將上述溶液置于負(fù)壓環(huán)境下，使溶解于溶液中的單質(zhì)氯以氯氣形式迅速?gòu)臐穹掍\溶液中逸出，從而達(dá)到脫除溶液中氯離子的目的。本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單、無復(fù)雜設(shè)備要求、成本低、脫氯效果好等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。
【專利說明】一種從濕法煉鋅溶液脫除氯離子的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種從濕法煉鋅溶液中脫除氯離子的方法，屬于有色金屬冶金領(lǐng)域。技術(shù)背景
[0002]自20世紀(jì)80年代以來，全球鋅產(chǎn)量的80%以上采用濕法煉鋅工藝生產(chǎn)，且這一比例仍在不斷增長(zhǎng)，濕法煉鋅工藝已成為鋅冶金的必然趨勢(shì)。濕法煉鋅工藝的核心是獲得高品質(zhì)的硫酸鋅溶液，因此，凈化除雜是該工藝流程的重要環(huán)節(jié)之一，而硫酸鋅溶液中的氯離子對(duì)濕法煉鋅廠的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響十分顯著。過高的氯離子含量不僅導(dǎo)致設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，還會(huì)引發(fā)鋅電積過程中陽(yáng)極損耗，降低陰極鋅的品質(zhì)。為此，國(guó)內(nèi)外有色企業(yè)對(duì)鋅電積液中氯離子含量有著嚴(yán)格要求，一般要求鋅電積液中氯離子含量小于100mg/L。
[0003]眾所周知，濕法煉鋅溶液本身的酸度較低，氯離子含量也不高，這使得該溶液中氯離子的脫除變得尤為困難，為脫除濕法煉鋅溶液中氯離子，研究人員開展了十分廣泛的探討，并取得了一些進(jìn)步，如氯化亞銅沉淀法、銀離子沉淀法、離子交換法、萃取法等工藝。盡管這些方法均可在一定程度上脫除溶液中氯離子，但仍存在較多缺點(diǎn)，如流程長(zhǎng)、成本高、氯離子脫除率低等，從而使得這些方法未能被大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，業(yè)界亟需一種低成本、高效率的溶液中氯 離子的脫除方法。
[0004]查閱文獻(xiàn)，暫未發(fā)現(xiàn)利用強(qiáng)氧化劑氧化脫氯的報(bào)道，這是因?yàn)闈穹掍\溶液本身成分復(fù)雜，氯離子含量也不高，這一特點(diǎn)，使得氯離子的氧化反應(yīng)速度較慢。還有更重要的一點(diǎn)是，常溫常壓條件，氯氣在溶液中的溶解度較大，飽和溶解濃度超過6g/L。也就是說，對(duì)于含氯僅為2g/L的濕法煉鋅溶液，即使利用強(qiáng)氧化劑將氯離子轉(zhuǎn)化為單質(zhì)氯，也不能使其從溶液中完全逸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]25°C標(biāo)準(zhǔn)氣壓下，氯化鋅在100g水中的溶解度可達(dá)416g，而單質(zhì)氯的溶解度僅為
0.6413g，且隨著溶液溫度的升高，氯化鋅的溶解度逐步提高，而單質(zhì)氯的溶解度卻隨之降低。本發(fā)明以此為立足點(diǎn)，針對(duì)現(xiàn)有脫氯工藝的不足，提供了一種工藝簡(jiǎn)單、脫氯深度大、成本低的脫氯方法。
[0006]本發(fā)明一種從濕法煉鋅溶液中脫除氯離子的方法，按氧化劑理論用量的1-3倍，將氧化劑加入pH值< I的濕法煉鋅溶液中，攪拌，控制反應(yīng)壓力為<80KPa，反應(yīng)，得到脫氯的濕法煉鋅溶液，所述氧化劑理論用量是濕法煉鋅溶液中氯離子完全氧化成氯氣所需氧化劑的量，所述氧化劑選自高錳酸、水溶性高錳酸鹽、重鉻酸、水溶性重鉻酸鹽、高氯酸、水溶性高氯酸鹽、氯酸、水溶性氯酸鹽、次氯酸、水溶性次氯酸鹽中的一種。所述氧化劑優(yōu)選為高錳酸、水溶性高錳酸鹽、重鉻酸、水溶性重鉻酸鹽、高氯酸、水溶性高氯酸鹽、氯酸、水溶性氯酸鹽中的一種。進(jìn)一步優(yōu)選為高錳酸、水溶性高錳酸鹽、重鉻酸、水溶性重鉻酸鹽中的一種。
[0007]本發(fā)明一種從濕法煉鋅溶液中脫除氯離子的方法，氧化劑用量?jī)?yōu)選為1-3倍，進(jìn)一步優(yōu)選為1-1.5倍理論用量；氧化劑用量過高則會(huì)導(dǎo)致處理成本升高、脫氯后溶液中殘余的氧化劑濃度過高，而不利于后續(xù)的操作。
[0008]本發(fā)明一種從濕法煉鋅溶液中脫除氯離子的方法，所述濕法煉鋅溶液的溫度為25-950C ;優(yōu)選為 30-90°C，進(jìn)一步優(yōu)選為 35_60°C。
[0009]本發(fā)明一種從濕法煉鋅溶液中脫除氯離子的方法，所述濕法煉鋅溶液中氯離子的濃度大于100mg/L。
[0010]本發(fā)明一種從濕法煉鋅溶液中脫除氯離子的方法，反應(yīng)壓力優(yōu)選為25-75Kpa，進(jìn)一步優(yōu)選為25-50Kpa。
[0011]本發(fā)明一種從濕法煉鋅溶液中脫除氯離子的方法，反應(yīng)時(shí)，控制反應(yīng)時(shí)間為l-4h。
[0012]本發(fā)明一種從濕法煉鋅溶液中脫除氯離子的方法，包括下述步驟:
[0013]步驟一
[0014]將氯離子的 濃度大于100mg/L的濕法煉鋅溶液泵入到反應(yīng)釜中，開啟攪拌，調(diào)整溶液PH值至≤1，并升溫至溶液的溫度為25-95°C ；
[0015]步驟二
[0016]以濕法煉鋅溶液中氯離子完全氧化成氯氣所需氧化劑的量為理論用量，按氧化劑理論用量的1-1.5倍，將氧化劑加入反應(yīng)釜中，使反應(yīng)釜內(nèi)壓力維持在< 80KPa，攪拌反應(yīng)l_4h，得到脫氯的濕法煉鋅溶液，收集反應(yīng)產(chǎn)生的氣體。
[0017]本發(fā)明一種從濕法煉鋅溶液中脫除氯離子的方法，氯的脫除率> 90%。
[0018]本發(fā)明一種從濕法煉鋅溶液中脫除氯離子的方法，脫氯反應(yīng)產(chǎn)生的氯氣可被收集作為副產(chǎn)品回收。
[0019]本發(fā)明一種從濕法煉鋅溶液中脫除氯離子的方法，調(diào)整強(qiáng)氧化劑的加入量和/或控制反應(yīng)釜內(nèi)的壓力可以控制溶液中氯離子的脫除率。
[0020]本發(fā)明提供的一種從濕法煉鋅溶液中脫除氯離子的方法中，加入強(qiáng)氧化劑后，將反應(yīng)釜內(nèi)維持在負(fù)壓狀態(tài)，不僅可加速氯離子的氧化速度和脫除速度，還可提高氯離子的脫除率。
[0021]原理和優(yōu)勢(shì)
[0022]本發(fā)明利用氧化劑將濕法煉鋅溶液中高溶解度的氯離子轉(zhuǎn)化為低溶解度的單質(zhì)氯，同時(shí)利用負(fù)壓條件加速氧化反應(yīng)，并促使溶解于溶液中的單質(zhì)氯以氯氣的形式迅速逸出，收集氯氣作為副產(chǎn)品，從而達(dá)到脫氯的目的。利用負(fù)壓條件，不僅可促進(jìn)氧化速度，還可有效降低單質(zhì)氯在溶液中溶解度。由化學(xué)反應(yīng)平衡理論可知，反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的濃度均能影響反應(yīng)速度，甚至反應(yīng)方向。因此，氯離子的氧化速度，不僅取決于氯離子和氧化劑的濃度，還取決于溶液中單質(zhì)氯的濃度。隨著氧化反應(yīng)的進(jìn)行，溶液中氯離子和氧化劑濃度下降，而單質(zhì)氯的濃度卻逐步提高，直至達(dá)到飽和，這一變化趨勢(shì)將不利于氯離子氧化反應(yīng)的進(jìn)行，導(dǎo)致反應(yīng)速度迅速降低。根據(jù)亨利定律，在一定溫度下，氣體在液體中的溶解度與壓力呈反比。因此，當(dāng)控制反應(yīng)釜內(nèi)為負(fù)壓氣氛時(shí)，可使原本溶解于水中的氯氣析出，從而降低了水中的氯氣濃度，并促進(jìn)氧化反應(yīng)的進(jìn)行。
[0023]本發(fā)明嚴(yán)格控制濕法煉鋅溶液的pH值≤1、溫度為25_95°C (優(yōu)選為30_90°C，進(jìn)一步優(yōu)選為35-60 °C )、壓力為≤80Kpa(反應(yīng)壓力優(yōu)選為25_75Kpa，進(jìn)一步優(yōu)選為25-50Kpa)，通過酸度、壓力、溫度以及還原劑的協(xié)同作用確保了濕法煉鋅溶液中的氯離子盡可能完全轉(zhuǎn)化成氯氣并從溶液中脫離除去，從而得到了符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的鋅電積液。[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有以下優(yōu)勢(shì):
[0025](I)本發(fā)明操作簡(jiǎn)單、無復(fù)雜設(shè)備要求、成本低，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
[0026](2)本發(fā)明投入少、成本低，且所添加氧化劑對(duì)后續(xù)電解鋅的生產(chǎn)無負(fù)面影響，工藝匹配性好。
[0027](3)本發(fā)明脫氯效率高、脫氯深度大，可從根本上解決因濕法煉鋅溶液中氯離子含量超標(biāo)所帶來的的種種問題，滿足高品質(zhì)電解鋅的生產(chǎn)要求，特別是為今后的大極板電解
奠定基礎(chǔ)。
[0028](4)本發(fā)明環(huán)境友好，無廢氣、廢渣產(chǎn)生，所產(chǎn)生氯氣被吸收后可做為副產(chǎn)品出售。
【具體實(shí)施方式】
[0029]實(shí)施例1:
[0030]將8000L pH為0.6的含氯離子1200mg/L、鋅112g/L的濕法煉鋅浸出液泵入到反應(yīng)釜中，開啟攪拌，并升溫至60°C，開啟真空泵(2BV5-131型水環(huán)真空泵)和淋洗塔循環(huán)泵，然后向溶液中加 入14.24Kg高錳酸鉀，即控制氯離子與高錳酸鉀摩爾比為3:1 (氧化劑用量為理論用量的1.7倍)。加料完成繼續(xù)保溫反應(yīng)3h，反應(yīng)時(shí)控制反應(yīng)壓力為65Kpa ;結(jié)束脫氯反應(yīng)后，所得溶液中氯離子含量為82mg/L，氯的脫除率為93%。
[0031]實(shí)施例2:
[0032]將8000L pH為0.2的含氯離子1500mg/L、鋅124g/L的濕法煉鋅浸出液泵入到反應(yīng)釜中，開啟攪拌，并升溫至35°C，開啟真空泵(2BV5-131型水環(huán)真空泵)和淋洗塔循環(huán)泵，然后向溶液中加入20.32Kg高錳酸，即控制氯離子與高錳酸摩爾比為2:1 (氧化劑用量為理論用量的2.5倍)。加料完成繼續(xù)保溫反應(yīng)lh，反應(yīng)時(shí)控制反應(yīng)壓力為40Kpa ;結(jié)束脫氯反應(yīng)后，所得溶液中氯離子含量為28mg/L，氯的脫除率為98%。
[0033]實(shí)施例3:
[0034]將8000L pH為0.15的含氯離子1000mg/L、鋅80g/L的濕法煉鋅浸出液泵入到反應(yīng)釜中，開啟攪拌，并升溫至30°C，開啟真空泵(2BV5-131型水環(huán)真空泵)和淋洗塔循環(huán)泵，然后向溶液中加入16.56Kg重鉻酸鉀，即控制氯離子與重鉻酸鉀摩爾比為4:1 (氧化劑用量為理論用量的1.5倍)。加料完成繼續(xù)保溫反應(yīng)4.5h，反應(yīng)時(shí)控制反應(yīng)壓力為60Kpa ;結(jié)束脫氯反應(yīng)后，所得溶液中氯離子含量為85mg/L，氯的脫除率為92%。
[0035]實(shí)施例4:
[0036]將8000L pH為0.42的含氯離子1200mg/L、鋅118g/L的濕法煉鋅浸出液泵入到反應(yīng)釜中，開啟攪拌，并升溫至80°C，開啟真空泵(2BV5-131型水環(huán)真空泵)和淋洗塔循環(huán)泵，然后向溶液中加入9.06Kg高氯酸，即控制氯離子與高氯酸摩爾比為7:1 (氧化劑用量為理論用量的1.15倍)。加料完成繼續(xù)保溫反應(yīng)3h，反應(yīng)時(shí)控制反應(yīng)壓力為50Kpa ;結(jié)束脫氯反應(yīng)后，所得溶液中氯離子含量為58mg/L，氯的脫除率為91%。
[0037]實(shí)施例5:
[0038]將8000L pH為0.76的含氯離子1100mg/L、鋅110g/L的濕法煉鋅浸出液泵入到反應(yīng)釜中，開啟攪拌，并升溫至40°C，開啟真空泵(2BV5-131型水環(huán)真空泵)和淋洗塔循環(huán)泵，然后向溶液中加入5.72Kg高氯酸鉀，即控制氯離子與高氯酸鉀摩爾比為6:1 (氧化劑用量為理論用量的1.3倍)。加料完成繼續(xù)保溫反應(yīng)2.5h，反應(yīng)時(shí)控制反應(yīng)壓力為30Kpa ;結(jié)束脫氯反應(yīng)后，所得溶液中氯離子含量為65mg/L，氯的脫除率為92%。
[0039]實(shí)施例6:
[0040]將8000L pH為0.36的含氯離子1260mg/L、鋅132g/L的濕法煉鋅浸出液泵入到反應(yīng)釜中，開啟攪拌，并升溫至90°C，開啟真空泵(2BV5-131型水環(huán)真空泵)和淋洗塔循環(huán)泵，然后向溶液中加入6.96Kg氯酸鉀，即控制氯離子與氯酸鉀摩爾比為5:1 (氧化劑用量為理論用量的1.2倍)。加料完成繼續(xù)保溫反應(yīng)2h，反應(yīng)時(shí)控制反應(yīng)壓力為20Kpa ;結(jié)束脫氯反應(yīng)后，所得溶液中氯離子含量為96mg/L，氯的脫除率為91%。
[0041]實(shí)施例7:[0042]將8000L pH為0.12的含氯離子1600mg/L、鋅106g/L的濕法煉鋅浸出液泵入到反應(yīng)釜中，開啟攪拌，并升溫至75°C，開啟真空泵(2BV5-131型水環(huán)真空泵)和淋洗塔循環(huán)泵，然后向溶液中加入22.SKg次氯酸鉀，即控制氯離子與次氯酸鉀摩爾比為0.25:1 (氧化劑用量為理論用量的2倍)。加料完成繼續(xù)保溫反應(yīng)0.5h，反應(yīng)時(shí)控制反應(yīng)壓力為25Kpa ;結(jié)束脫氯反應(yīng)后，后，結(jié)束脫氯反應(yīng)，所得溶液中氯離子含量為47mg/L，氯的脫除率為91 %。
【權(quán)利要求】
1.一種從濕法煉鋅溶液中脫除氯離子的方法，其特征在于:以濕法煉鋅溶液中氯離子完全氧化成氯氣所需氧化劑的量為理論用量，按氧化劑理論用量的1-3倍，將氧化劑加入pH值≤ I的濕法煉鋅溶液中，攪拌，控制反應(yīng)壓力為<80Kpa，反應(yīng)，得到脫氯的濕法煉鋅溶液，所述氧化劑選自高錳酸、水溶性高錳酸鹽、重鉻酸、水溶性重鉻酸鹽、高氯酸、水溶性高氯酸鹽、氯酸、水溶性氯酸鹽、次氯酸、水溶性次氯酸鹽中的一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從濕法煉鋅溶液中脫除氯離子的方法，其特征在于:氧化劑用量為1-1.5倍理論用量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從濕法煉鋅溶液中脫除氯離子的方法，其特征在于:所述濕法煉鋅溶液的溫度為25-95°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從濕法煉鋅溶液中脫除氯離子的方法，其特征在于:所述濕法煉鋅溶液中氯離子的濃度大于100mg/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從濕法煉鋅溶液中脫除氯離子的方法，其特征在于:反應(yīng)壓力為25-50KPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從濕法煉鋅溶液中脫除氯離子的方法，其特征在于:反應(yīng)時(shí)，控制反應(yīng)時(shí)間為l_4h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的一種從濕法煉鋅溶液中脫除氯離子的方法，其特征在于，包括下述步驟: 步驟一 將氯離子的濃度大于100mg/L的濕法煉鋅溶液泵入到反應(yīng)釜中，開啟攪拌，調(diào)整溶液pH值至≤1，并升溫至溶液的溫度為25-95°C ； 步驟二 以濕法煉鋅溶液中氯離子完全氧化成氯氣所需氧化劑的量為理論用量，按氧化劑理論用量的1-1.5倍，將氧化劑加入反應(yīng)釜中，使反應(yīng)釜內(nèi)壓力維持在< 80Kpa，攪拌反應(yīng)l-4h，得到脫氯的濕法煉鋅溶液，收集反應(yīng)產(chǎn)生的氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種從濕法煉鋅溶液中脫除氯離子的方法，其特征在于:氯的脫除率≥90%。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種從濕法煉鋅溶液中脫除氯離子的方法，其特征在于，脫氯反應(yīng)生成的氯氣作為副產(chǎn)品回收。
【文檔編號(hào)】C01B7/01GK103952553SQ201410200971
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】李玉虎, 劉志宏, 李啟厚, 劉智勇, 劉付朋, 譚青, 諶偉 申請(qǐng)人:中南大學(xué)