[发明专利]一种超声波联合惰性湿磨强化湿法炼锌深度净化除铜镉的方法

说明书

本发明涉及一种超声波联合惰性湿磨强化湿法炼锌深度净化除铜镉的方法，属于湿法冶金技术领域。本发明针对硫酸锌净化阶段置换剂被产物层包覆、消耗量大、失活等问题，采用硫酸将含有Cu²⁺和Cd²⁺的硫酸锌溶液的pH值调节至3.5～5.0，加热升温并维持温度为50～70℃，在搅拌条件下，加入金属锰粉和惰性磨料并在超声条件下除铜镉反应20～30min，固液分离得到除铜镉硫酸锌溶液和固体，固体经相分离得到铜镉净化渣和惰性磨料。本发明方法具有反应速度快、还原剂用量少，净化过程中析出的氢气少、容易实现硫酸锌溶液深度净化、净化渣中铜镉品位高、为硫酸锌电解液补充锰离子及保护阳极、不引入危害锌电积的杂质、工艺过程简单、磨料易分离回收及多次利用等特点。

技术领域

本发明涉及一种超声波联合惰性湿磨强化湿法炼锌深度净化除铜镉的方法，属于湿法冶金技术领域。

背景技术

在湿法炼锌浸出过程中，溶液中的Fe、As、Sb、Ge等杂质大部分会由于浸出过程的中和水解作用除去，然而仍会残留有Cu、Cd等杂质。电积工序中这些杂质浓度过高会使电流效率和金属锌质量降低，电能消耗增加，对锌电积极其不利，所以在在电积之前硫酸锌溶液必须进行净化，将Cu、Cd等杂质浓度降低至电积限度范围。传统的锌粉置换除铜镉法尽管工艺简单，但仍然存在锌粉需要理论量的2～3倍、净化渣含锌30～50％、净化渣含镉低等问题。究其原因：①被置换的铜、镉与锌形成电位更正的合金，降低置换反应的热力学推动力；②锌粉置换净化除杂过程，锌粉被置换产物包裹严重、易团聚、置换反应速度慢。

金属锰的标准电极电位(-1.18V)比锌的电极电位(-0.76V)低，用锰作为还原剂，一方面可以增加被置换金属与还原剂间的热力学推动力，加快反应过程。另一方面，随着锌电积生产过程的进行，硫酸锌溶液中的Mn²⁺会发生贫化而导致阳极寿命缩短和增加析出锌中铅含量。净化过程中金属锰作为硫酸锌溶液中铜镉的还原剂，在除铜镉的同时又起向溶液中补入Mn²⁺的作用。用金属锰粉/或锰基合金粉来深度净化硫酸锌溶液中的杂质Ni和Co，该法也有仅用于净化Ni、Co，且净化时必须使用惰性气氛保护下，净化条件苛刻。

发明内容

本发明针对现有技术下硫酸锌净化除铜镉的问题，提供一种超声波联合惰性湿磨强化湿法炼锌深度净化除铜镉的方法，在超声波作用下，以金属锰粉为净化剂、Al₂O₃为惰性磨料，在特定温度和pH值下，金属锰粉加入待净化的硫酸锌溶液，开启搅拌使锰粉悬浮置换铜镉，实现硫酸锌溶液深度净化，并产出铜镉含量高的净化渣。

一种超声波联合惰性湿磨强化湿法炼锌深度净化除铜镉的方法，具体步骤如下：

采用硫酸将含有Cu²⁺和Cd²⁺的硫酸锌溶液的pH值调节至3.5～5.0，加热升温并维持温度为50～70℃，在搅拌条件下，加入金属锰粉和惰性磨料并在超声条件下除铜镉反应20～30min，固液分离得到除铜镉硫酸锌溶液和固体，固体经相分离得到铜镉净化渣和惰性磨料；

所述含有Cu²⁺和Cd²⁺的硫酸锌溶液中Zn²⁺浓度为130～170g/L，Cu²⁺浓度为20～1000mg/L，Cd²⁺浓度为500～1500mg/L；

所述搅拌速率为300～500rpm；

所述惰性磨料为Al₂O₃，惰性磨料与金属锰粉质量比为(2～5):1；优选的，惰性磨料的粒度为20～50目；

所述金属锰粉的加入量为Cu和Cd总置换理论值的1.5～2.5倍，金属锰粉的粒度为100～200目；

所述超声功率为75～300w，超声波功率不宜过大，超声时间不宜过长，否则容易导致净化渣中的铜和镉反溶，造成硫酸锌净化液中铜和镉杂质浓度偏高；