湿法炼锌净化除钴实验研究及实践

李世禄,王正民,朱 军,李 欣

(1.陕西锌业公司,陕西商洛 726007;2.西安建筑科技大学,陕西西安 710055)

湿法炼锌净化除钴实验研究及实践

李世禄1,王正民1,朱 军2,李 欣2

(1.陕西锌业公司,陕西商洛 726007;2.西安建筑科技大学,陕西西安 710055)

通过对传统的锌粉-锑盐净化除钴工艺改进实验研究,在高温锌粉-锑盐净化除钴工艺过程添加适量Cu2+,可将中性上清液里的高钴除到要求含量,为锌电解提供合格新电解液。此方法用于实际生产中,取得了较好的效果。

湿法炼锌;净化;除钴

在湿法炼锌过程中,中性上清液中含有的Cu2+、Cd2+、Ni2+、Co2+和 Fe、As、Sb等杂质会影响锌电解过程。这些杂质元素必须除去。合格电解液成分要求:[Cu2+]≤0.000 3 g/L、[Cd2+]≤0.002 g/L、[Ni2+]≤0.0015 g/L、[Co2+]≤0.001 5 g/L、[Fe]≤0.01 g/L、[As]+[Sb]≤0.000 5 g/L。

目前采用的净化除钴工艺有:一段低温锌粉除铜镉,二段高温锌粉-锑盐除钴镍工艺;一段低温锌粉除铜镉,二段低温锌粉-砷盐除钴镍工艺;一段高温锌粉-锑盐除铜钴镍,二段低温锌粉除镉等净化工艺。

工业生产时当中性上清液中[Co2+]≥0.002 g/L时,采用的净化除钴工艺为:一段低温锌粉除铜镉镍,二段黄药除钴工艺;一段低温锌粉除铜镉,二段B-萘酚除钴工艺等。黄药净化除钴工艺与B-萘酚除钴工艺相比生产成本低,但产生的黄酸根对人体有害,严重污染环境,且残留的有机物会引起电解“烧板”,降低了电流效率;B-萘酚除钴工艺不但生产成本高,而且有机物也引起电解“烧板”,从废渣中回收钴难度大,成本高,对环境污染严重。因此,研究经济环保的中性上清液除钴工艺,是湿法炼锌的关键课题之一,对生产过程具有重要的意义。

1 实验研究

1.1 实验原理

依据锌粉-锑盐净化除钴工艺过程的热力学理论,Co2+/Co电位-0.267 V、Cu2+/Cu电位+0.337 V、Zn2+/Zn电位-0.763 V,净化除钴时,置换出的单质钴附着在未反应的锌粉上或被锌粉置换出的单质铜上,由还原电极电位可以看到,钴在铜上析出的电位为+0.22 V,大且为正值,而在锌上析出的电位为-0.35 V,小且为负值,所以,在锌粉-锑盐净化除钴过程给溶液中添加适量Cu2+可以提高Co2+的析出电位,有利于钴的净化除去。另外,溶液中含有少量的锑,作为净化过程的活化剂,可有效提高Co2+析出电位,且析出的Co与Sb易形成的CoSb和CoSb2降低了 Co析出超电压,更有利于 Co2+的除去。

1.2 实验方法

本次实验在传统锌粉-锑盐净化除钴工艺基础上,通过在含钴溶液中添加不同量Cu2+,实验研究除钴效果。

1.2.1 实验设备及材料

本次实验在容积为5L烧杯中进行,采用机械搅拌。所用液体为一次锌粉净后液。成份为/mg·L-1: Cu2+1.5～2.5、Cd2+35～45、Co2+35～45、Sb2+0.28～0.40;锌粉为电炉锌粉,有效锌含量为 95%、Pb2.15%;粒度分布为:80目筛下占80%～85%、100目筛下占45%～55%;锑盐为锑白粉,Sb2O3含量为95.6%,Fe、As含量合格;添加Cu2+为化学纯硫酸铜水溶液;加热设备为电热板。

采用极普仪联测法测定液体试样中的Cu、Cd、Co含量,再用比色法测定试样中的Sb含量。

1.2.2 实验及结果

采用锌粉-锑盐净化工艺的实验条件为:温度80～85℃、反应时间70～75 min、加入锌粉量6.0 g/L、Sb2O32.0～2.5 g/L,实验分甲乙丙三组进行,实验结果列于表1、表2、表3。

表1 甲组实验结果 mg/L

表2 乙组实验结果 mg/L

表3 丙组实验结果 mg/L

由甲乙丙三组12次的实验结果可知:采用锌粉-锑盐净化除钴工艺,锌粉净化前,先加入CuSO4溶液,将溶液中Cu2+调整到3～12 mg/L,在温度为80～85℃、反应时间为70～75 min、加入锌粉6.0 g/L, Sb2O32.0～2.5 g/L的条件下,液体中的Co2+可净化除到1.5 mg/L以下,满足锌电解新液指标要求。

2 生产实践

某年产12万t电锌的冶炼厂,在10～12月份应用该工艺进行高钴液体净化除钴生产实践,被净化液体成份为/mg·L-1:Cu2+3.0～6.5、Cd2+35～68、Co2+45～60、Sb2+0.28～0.40,日处理液体4 100～ 4 200 m3,连续运行三个月,除钴后液Co2+含量稳定在12 mg/L以内,均达到锌电解所需液体质量标准,具体列于表4。电解工序生产稳定,析出锌产量、质量、电流效率等指标均达到国内先进水平。

表4 10～12月份净化实际生产情况一览表mg/L

3 结 论

经过实验研究和工厂生产实践表明,在传统的锌粉-锑盐净化除钴工艺基础上,提高在净化过程添加适量Cu2+,使被净化液体Cu2+保持在3.0～6.5 mg/L,在温度为80～85℃、反应时间为70～75 min、锌粉加入量为6.0 g/L、加入 Sb2O3为2.0～2.5 g/L的条件下,可以将Co2+净化除到1.5 mg/L以下,满足锌电解新液指标要求,符合工厂实际,值得推广应用。

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Experimental Study and Practice on the Process of Removing Cobalt for Zinc Hydrometallurgy

LI Shi-lu1,WANG Zheng-min1,ZHU Jun2,LI Xin2
(1.Shanxi Zinc Industry Company,Shangluo726007,China;2.University of A rchitecture and Technology,Xi’an710055,China)

Experimental study has been made on improving the traditional process of removing cobalt by zinc-antimony salt.By adding appropriate Cu2+in the process under high-temperature,the high cobalt in neutral supernatant can be removed to meet the qualification,providing qualified new electrolyte for zinc electrolysis,which can achieve good results in the actual production.

zinc hydrometallurgy;purification;cobalt removal

TF111.3

A

1003-5540(2010)02-0025-02

李世禄(1951-),男,高级工程师,主要从事选冶技术与管理工作。

2010-01-11