[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钴的方法

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钴的方法，属于湿法冶金技术领域。本发明采用硫酸将含有Co²⁺的硫酸锌溶液的pH值调节至3.5～4.8，加热升温并维持温度为70～85℃，在搅拌条件下，加入活化剂、金属锰粉和惰性磨料并在超声条件下除钴反应40～60min，固液分离得到除钴硫酸锌溶液和固体，固体经相分离得到钴净化渣和惰性磨料。本发明方法具有反应速度快、还原剂用量少，容易实现硫酸锌溶液深度净化、净化渣中钴品位高、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钴的方法，属于湿法冶金技术领域。

背景技术

在湿法炼锌浸出过程中，钴是一种对湿法炼锌工艺极其有害的杂质元素和最难去除的杂质，其浓度超过一定量时，会导致电锌质量下降、电流效率较低，甚至会发生烧板现象。因此，湿法炼锌工艺对系统中钴浓度有极其严格要求，通常要求钴浓度小于0.6mg/L。另一方面，随着大极板电解作业和机械剥锌等技术的应用，对硫酸锌溶液的质量要求更高，迫切需要深度脱除硫酸锌溶液中的钴杂质。

目前，从硫酸锌净化除钴的方法大体分为有机沉淀法、氧化沉淀法和锌粉置换法三大类，其中以锌粉置换法最为成熟和应用最广泛。然而，单一的锌粉置换除钴效果并不理想，即使用几百倍当量的锌粉也难以达到效果。所以工业生产上往往在硫酸锌溶液中加入硫酸铜、砷盐、锑盐等活化剂除钴，降低Co超电压，促进Co的净化。添加砷盐法由于会产生剧毒的AsH₃气体，所以湿法炼锌企业一般采用添加锑盐法。然而即使在添加剂锑盐及铜离子作用下，该工艺仍然存在锌粉需要理论量的100～300倍、锌粉消耗量大、工艺指标稳定性差、除钴深度差、钴易复溶、净化渣含钴低等不足。究其原因：①钴属于元素周期表上第八族铁系元素，从溶液中析出的超电位较大。钴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钴的还原剂，在除铜镉的同时又起向溶液中补入Mn²⁺的作用。用Zn-Mn-Mg-Al-Pb合金粉和金属锰粉净化硫酸锌溶液剂，此两法有一定效果，但锰合金制备工艺复杂且净化剂消耗量大，未能解决置换产物层包覆问题。

发明内容

本发明针对现有技术下硫酸锌净化除钴的问题，提供一种超声波联合惰性湿磨强化湿法炼锌深度净化除钴的方法，在超声波作用下，以金属锰粉为净化剂、Al₂O₃为惰性磨料、锑盐和Cu²⁺为活化剂，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钴，实现硫酸锌溶液深度净化，并产出钴含量高的净化渣。

一种超声波联合惰性湿磨强化湿法炼锌深度净化除钴的方法，具体步骤如下：

采用硫酸将含有Co²⁺的硫酸锌溶液的pH值调节至3.5～4.8，加热升温并维持温度为70～85℃，在搅拌条件下，加入活化剂、金属锰粉和惰性磨料并在超声条件下除钴反应40～60min，固液分离得到除钴硫酸锌溶液和固体，固体经相分离得到钴净化渣和惰性磨料；

所述含有Co²⁺的硫酸锌溶液中Zn²⁺浓度为135～150g/L，Co²⁺浓度为30～50mg/L；