[发明专利]用于生产无汞电池的锌制备方法

说明书

本发明涉及金属真空精炼，尤其是生产无汞电池用的锌的精炼。 

碱性锌锰电池采用MnO₂作正极活性物质，以锌作负极活性物质，锌与碱液作用会析出氢气，不但导致电池在存放和使用的过程中容量降低，而且还会造成电池膨胀变形、电解液渗漏甚至爆炸，因此传统的碱性锌电池都添加汞元素，用汞齐化的方法提高氢气在阳极析出的过电位来抑制氢气在锌表面的析出，从而达到减少锌的腐蚀速度、减少锌粉间接触电阻以及抑制电极变形。但是这种电池用完废弃时，因含有汞而给环境造成严重的污染。因此研究生产无汞电池所需要的锌，满足我国绿色环保电池制造的需要，具有十分重要的意义。

目前，生产适用于无汞电池的金属锌的方法有：

1.电积流程法：该方法需要使用多种添加剂，经过许多步骤分别除去原料中的各种杂质，流程长，操作繁琐，能耗高，设备投资大，特别是保证产业化产品质量的困难还在努力克服。

2.常压蒸馏法：用于制备无汞电池金属锌，要求铁含量很低，即1-3ppm，一般的电解精炼不能满足这一要求，采用常压蒸馏法除非所处理的粗锌含铁量很低，否则也达不到这一要求。

本发明的目的是克服经典方法的缺点，提供一种不但生产成本低，而且锌回收率高，产品质量好，又劳动强度小和无环境污染的生产无汞电池锌粉制备所需要的低铁锌原料的方法。

本发明为达到上述目的技术方案是采用真空技术处理一号锌或铸型锌渣生产无汞电池锌粉所需要的金属锌的方法。其特征就是将一号锌或铸型锌渣投入密闭的真空炉的蒸发区内，并且将真空度调节在100-10Pa的范围内，温度控制在500-750℃之间，蒸馏时间2-8小时，让物料中的锌挥发进入冷凝区间冷凝为液体或固体，待锌蒸发完以后，好往炉内充入惰性气体(如N₂)至常压，在500℃左右放出液体锌铸锭或待炉温降至室温后充入空气后打开炉盖取出固体锌。经检验所得的锌品质量能达到无汞电池锌粉制备的要求。

本发明与已有技术相比，其优点在于：

1.真空技术应用合理，一次蒸馏工艺过程简短，设备操作方便，生产占地面积少。

2.由于生产过程在真空状态下进行，作业温度低，能耗低，约为1500度/吨锌，并且整个过程不加任何添加剂，所以生产成本低。

3.由于生产过程在密封的真空设备内完成，金属不被氧化，所以金属直接回收率高，又因为蒸馏过程，除了对除Fe特别有效外，还可以同时除去许多其它杂质，所以产品质量不但好，而且很稳定。此外本发明所用的方法的生产环境质量好，工人劳动强度小。如果原料用电锌或蒸馏精锌，那么生产成本12500/吨，如果用铸型锌渣作为原料，那么生产成本还可以明显降低。

控制真空炉的技术条件：

1.炉温：500℃-750℃；

2.真空度：100-10Pa；

3.蒸馏时间：2-8小时。

4.冷凝器冷却强度：若高于锌的温度，冷凝物为液体，反之则为固体。

实施例：

1.原料：1号锌或铸型锌渣；

2.操作顺序如下：

(1)将待处理的1号锌加入真空炉的蒸馏区内；

(2)盖紧真空炉盖，并检查真空炉密封是否良好。若正常，则开泵抽至所需要的真空度；

(3)通电加热真空炉内的物料；

(4)打开冷凝器的冷却水；

(5)炉温达到500℃-750℃时，保持所需要的蒸馏时间；

(6)停止加热电源；

(7)炉温降至所需要的温度后向炉内充气至常压；

(8)打开炉盖出料并称量和送样分析化验。

3.结果：所取得的技术经济指标如下：

锌的直收率大于90％，产品锌铁含量约1ppm。