專利名稱：硫化鋅精懸浮電解一步煉鋅新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種冶金制取金屬鋅的方法，并涉及到一種濕法冶金制取金屬鋅的方法，適用于各種化學(xué)和冶金領(lǐng)域。
《重金屬冶金學(xué)》中介紹的方法作為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)之一。該現(xiàn)有技術(shù)是工業(yè)上通常將硫化鋅精礦經(jīng)火法焙燒成鋅焙砂(ZnO)、硫制成硫酸;鋅焙砂再配以還原煤火法蒸餾為粗鋅后再精餾為成品鋅;或?qū)\焙砂用稀硫酸浸出后，再經(jīng)一系列除雜質(zhì)工序獲得的純凈溶液電解，濕法生產(chǎn)為電解鋅，這種技術(shù)的火法煉鋅法的缺點(diǎn)是工序長(zhǎng)，能耗高，SO2對(duì)環(huán)境污染，耗用大量耐火材料，勞動(dòng)強(qiáng)度大;這種技術(shù)的濕法煉鋅法的缺點(diǎn)是同樣有SO2對(duì)環(huán)境污染，制酸投資大，硫酸儲(chǔ)存問題、運(yùn)輸問題及浸出系統(tǒng)龐大，電解時(shí)陽(yáng)極析出氧氣，車間酸霧大，槽電壓高，耗電量大及初次投資大等弱點(diǎn)?；鸱皾穹ㄒ睙掍\高溫焙燒硫化鋅精礦時(shí)生成了火法冶煉難于還原，濕法冶煉難于浸出的鐵酸鋅，增加了生產(chǎn)的難度和降低了鋅的回收率。
《有色金屬》雜志1987第5期中“硫化礦懸浮電解新技術(shù)”一文作為現(xiàn)有技術(shù)之二。該現(xiàn)有技術(shù)中是由電解槽隔膜是多孔聚丙烯濾布，其缺點(diǎn)為(1)只起分離礦漿之作用;(2)浸出液成本高;(3)鋅的浸出率低，工藝流程長(zhǎng)。
本發(fā)明的目的是提供一種既無污染，又能獲得高質(zhì)量產(chǎn)品，流程短，成本低的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的特征是采用特殊結(jié)構(gòu)的電解槽電解氯氣來處理硫化鋅礦，通過懸浮浸出、電解、凈化一步完成，易于工業(yè)實(shí)施的濕法生產(chǎn)過程，控制適當(dāng)?shù)臈l件來達(dá)到有效的，經(jīng)濟(jì)合理地制取金屬鋅的目的。
本發(fā)明適用于從含有一定雜質(zhì)的硫化鋅礦或硫化鋅精礦中制取金屬鋅。有關(guān)元素含量在以下范圍內(nèi)為宜Zn＞40%、Pb≤2%、Fe≤8%;對(duì)于含Zn較低，含Pb、Fe較高的原料也可以使用，只是生產(chǎn)過程較復(fù)雜，成本升高。
本發(fā)明中
懸浮氯化浸出及電解是在耐氯腐蝕的內(nèi)置離子交換陰模的陽(yáng)極室和陰極室中進(jìn)行的，懸浮電解槽材質(zhì)為呋喃玻璃鋼;根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模可將懸浮電解槽單體組合成具有多個(gè)陰陽(yáng)極室的復(fù)合槽及系列，每個(gè)復(fù)合槽邊配以耐酸噴流砂泵攪拌陽(yáng)極室礦漿，陽(yáng)極液及擴(kuò)漿用蒸汽加熱，其設(shè)備如

圖1所示。陽(yáng)極用石墨、陰極用鋁板或鈦板制做。
懸浮電解槽結(jié)構(gòu)由呋喃玻璃鋼槽體(1)、進(jìn)液管(2)、膜架(3)、離子交換陰模(4)、噴流攪拌器(5)、溢流管(6)、陽(yáng)極室(7)、陰極室(8)所組成。
硫化鋅精礦預(yù)先磨至-100目以下，根據(jù)原料的不同，控制浸出液的組成為[Cl-]2-5mol，HCl0.5～2N，余為水，液固比為6～12∶1。溫度70～100℃，電流密度300～1000A/m2，浸出時(shí)間4～8小時(shí)。與此同時(shí)在陰極室放入陰極板注入凈化后液并循環(huán)，控制電解液含Zn40～100g/L，酸度PH1～4，溫度50～70℃進(jìn)行電積鋅。
過程進(jìn)行一個(gè)周期后，將陽(yáng)極液及礦漿放出澄清過濾，濾渣熱水洗滌過濾、濾棄渣送提硫工序，濾洗液返回系統(tǒng);上清液除鐵、砷、銻、銅、鎘、鎳、鈷等，得到凈化液送下一次作陰液，電解廢液送下一周期陽(yáng)極區(qū)浸礦用。懸浮電解鋅浸出率可達(dá)95%、陰極電流效率大于93%，直接電耗800～950kwh/t，金屬鋅產(chǎn)品符合GB470～83 1～2級(jí)鋅標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明與已有技術(shù)比較，具有以下六個(gè)優(yōu)點(diǎn)1.工藝流程簡(jiǎn)單，鋅浸出和電積在同一設(shè)備中進(jìn)行，充分利用了陰陽(yáng)極兩極的電能，節(jié)約能源，設(shè)備投資省。
2.氯化劑的再生是與電解同時(shí)進(jìn)行，不需增加工序及設(shè)備。
3.硫化鋅精礦不需焙燒制酸，縮短了生序工序，節(jié)省了投資，避免了SO2對(duì)環(huán)境的污染，也不會(huì)象FeCl3作氯化劑那樣帶進(jìn)過多的鐵離子，增加再生和除鐵的麻煩。
4.采用本發(fā)明制取金屬鋅，鋅的冶煉回收率＞92%，高于常規(guī)生產(chǎn)方法，產(chǎn)品鋅達(dá)GB470-83二級(jí)鋅以上。
5.生產(chǎn)規(guī)模可大可小，對(duì)精礦適應(yīng)性廣。
6.主要原材料經(jīng)濟(jì)便宜，消耗少，生產(chǎn)成本低。
實(shí)例1.取含Zn50%的硫化鋅精礦90克，粒度-200目占39.8%，其余小于100目，用含[Cl-]4mol、HCl1.5mol、[Fe+++]3.24g/L的浸出液1升放入懸浮電解槽陽(yáng)極室，控制浸出溫度80℃±5，Dk700A/m2，陽(yáng)極室放入石墨陽(yáng)極，陰極室放入鈦陰極板進(jìn)行攪抖浸出和電解，陰極室電解液是經(jīng)凈化的ZnCl2溶液，控制極室PH1～4，陰極液電解溫度50～70℃，并循環(huán)使用。懸浮電解浸出5小時(shí)后，將陽(yáng)極液及浸渣放出澄清、過濾、濾液送凈化，濾渣熱水洗滌過濾，烘干送分析，陰極折出鋅經(jīng)洗滌烘干，質(zhì)量可達(dá)GB470-83 1～2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，含Zn99.97%，渣含鋅4.1%。Zn浸出率96.1%。
實(shí)例2.用含Zn48.6%的硫化鋅礦100克，磨至-100目，用浸出液一升同例1同樣操作攪浸，其中浸出液[Cl-]5 mol，HCl 1N[Fe+++]5g/L，控制浸出溫度70℃、DK550A/m2，陰極區(qū)電解液含Zn90g/L，PH1～4，電解溫度55℃，懸浮浸出電解7小時(shí)后，采用同例1同樣方法處理陰陽(yáng)極室產(chǎn)物，Zn浸出率95.55%，渣含鋅4.5%，產(chǎn)品鋅含鋅99.98%。
權(quán)利要求
1.一種濕法冶金制取金屬鋅的方法，由直接電解一步完成，其特征在于i)硫化鋅精礦直接進(jìn)入裝有氯鹽溶液的電解槽陽(yáng)極室被氯鹽溶液電解產(chǎn)生的電解氯浸出，產(chǎn)生渣和浸出液；ii)將陽(yáng)極室的浸出液經(jīng)凈化后進(jìn)入電解槽陰極室，電積產(chǎn)生電解鋅和廢電解液；iii)陰極室產(chǎn)生的廢電解液將作為氯鹽溶液重新進(jìn)入陽(yáng)極室重復(fù)上述步驟。
2.為權(quán)利要求1所述的濕法冶金制取金屬鋅的方法，其特征在于以電解氯作為浸出硫化鋅礦的氯化劑。
3.為權(quán)利要求1所述的濕法冶金制取金屬鋅的方法，其特征在于浸出劑(或廢電解液)的組成為「Cl-」2～5mol，「HCl」0.5～2N，余為水，液固比6～12∶1，溫度70～100℃，電流密度300～1000A/M2，時(shí)間4～8小時(shí)。
4.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1、2、3所述濕法冶金制取金屬鋅的電解槽，其特征在于ⅰ)所述的電解槽的陽(yáng)極室和陰極室之間采用離子交換陰模予以隔離;ⅱ)所述的電解槽陽(yáng)極室底部設(shè)有噴流攪拌器;ⅲ)所述的電解槽的陽(yáng)極用石墨，陰極用鋁板或鈦板。
全文摘要
硫化鋅礦懸浮電解一步煉鋅新工藝屬于化學(xué)和冶金領(lǐng)域，其特征是在特殊結(jié)構(gòu)的懸浮電解槽陽(yáng)極室用氯鹽溶液電解產(chǎn)生的新生態(tài)氯浸出硫化鋅礦并同時(shí)在陰極室電積經(jīng)凈化后的含氯化鋅的陽(yáng)極溶液，控制適當(dāng)?shù)臈l件，經(jīng)濟(jì)合理地從硫化鋅礦制取GB470—83一級(jí)或二級(jí)電解鋅和鋅粉。生產(chǎn)流程短，投資省，對(duì)環(huán)境無污染，生產(chǎn)規(guī)模可大可小，成本低。本發(fā)明適用于各種硫化鋅礦。
文檔編號(hào)C25C1/16GK1094762SQ93105469
公開日1994年11月9日 申請(qǐng)日期1993年5月6日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月6日
發(fā)明者樊遠(yuǎn)鑒, 張?jiān)? 王紹和, 陳家蓉 申請(qǐng)人:王紹和