有效脱除电解锌硫酸锌液中镁离子的方法技术

本发明专利技术提供一种有效脱除电解锌硫酸锌液中镁离子的方法，在生产电解锌的硫酸锌液中，按Mg:HF=24:35—38的质量比，加入氢氟酸，同时加入碱性含锌物料至硫酸锌液pH值为3—5.2，进行氟化沉镁；通入压力为0.1—0.6Mpa的饱和水蒸汽，或者加热至110‑160℃、升压至0.1—0.6Mpa，保压2—6小时，使混合物中的氟化镁沉淀物受热、受压而紧缩、聚团、长大成颗粒物；减压，冷却，分离，得氟化镁颗粒物，在分离过程中氟化镁颗粒物不再会堵塞滤布或滤网，解决氟化镁沉淀这一胶体性物质堵塞滤布或滤网而无法固液分离的难题，并破除氟化镁沉淀对氟化锌的包裹，减少锌损失，降低成本。

【技术实现步骤摘要】
有效脱除电解锌硫酸锌液中镁离子的方法
本专利技术涉及一种有效脱除电解锌硫酸锌液中镁离子的方法，属于电解锌生产

技术介绍
锌的湿法冶炼技术大多采用硫酸锌+硫酸体系电解的方法，俗称电解锌。在长期的电解锌生产过程中，硫酸锌液中的镁离子会不断累积，浓度不断增加，致使Mg+2浓度高达30g/L以上，导致电解锌系统出现硫酸镁结晶物，严重影响生产的正常运行、增加电解电耗、增加净化锌粉用量。因此，需要脱除硫酸锌液中的镁离子。现有的电解锌工业生产中，还没有较好的能够彻底脱除镁离子的方法。目前在电解锌生产工艺中，脱除硫酸锌液中的镁离子的方法有二种：一）是用石灰中和电解废液，使锌沉淀，而镁则以硫酸镁留在液体中，沉淀锌返回浸出步骤回收锌，硫酸镁液则外排或用于生产硫酸镁，从而实现脱镁；二）是硫酸镁结晶法，又分为冷却结晶和开路浓缩结晶，冷却结晶是在电解锌生产中，将锌液（净化合格的温度≥60℃的硫酸锌液）或者锌液与电解废液的混合液进行冷却，利用硫酸镁溶解度（25.5g/100ml，20℃）小于硫酸锌溶解度（53.8g/100ml，20℃）这一特性，使硫酸镁最先过饱和而从硫酸锌液中结晶析出；开路浓缩结晶是将硫酸锌液从生产系统中开路一部分用于生产硫酸锌，在硫酸锌生产过程中，蒸发浓缩，因硫酸镁溶解度小于硫酸锌，故可率先析出硫酸镁结晶。它们的缺点是：1）中和法要消耗大量石灰来中和硫酸，硫酸镁回收过程中，需要除锰净化后再蒸发浓缩结晶，导致回收成本居高不下。2）硫酸镁结晶法的镁脱除效率极低，残留的镁离子浓度仍然较高，处理时间长，操作复杂，费用高。3）结晶法脱除的硫酸镁结晶含有大量硫酸锌，导致锌损失增加。4）结晶法脱除的硫酸镁属于固体危险物，不能直接作为商品销售，还需要进一步处理。中国授权专利CN104630471A公开了一种加压脱除硫酸锌溶液镁离子的方法及其装置，该方法实质上是浓缩结晶法，其利用加压、加温浓缩，与传统蒸发浓缩结晶法相比，仅仅是浓缩方式不同而已。同时该法存在以下缺点：1、脱除镁的效率很低，不管是冷却结晶法还是浓缩结晶法，利用的都是硫酸镁溶解度小于硫酸锌溶解度这一特点，使硫酸镁在硫酸锌液中率先析出结晶，这就注定了残留的硫酸镁量较高，因此，镁的脱除效率低下。2、该工艺显示，硫酸锌液需要反复加压、加热浓缩沉镁，不仅证明了其效率低下，而且反复多次操作必然带来成本增加的问题。3、该法脱镁不够彻底，由于是在高浓度的硫酸锌液中除镁，该法受硫酸镁溶解度的限制，无法深度除镁，如增加浓缩，又会使硫酸锌也同时析出结晶，造成锌损失过大的问题。从该专利的三个实施例中看出，均未公开脱镁前与脱镁后的硫酸锌液中镁浓度的变化，按其方法操作，液体从进入装置到底流固液分离、再返回装置，循环一次能脱除多少镁是不清楚的，缺少非常重要的脱镁的效果或程度的实际运用实例数据。4、该法与传统三效蒸发浓缩、四效蒸发浓缩、MVR蒸发浓缩相比，热利用率更低。5、该法与传统冷却法相比，均属于硫酸镁结晶法，均从高浓度硫酸锌液中析出硫酸镁结晶，因此不可避免地会含有大量硫酸锌，也正因为硫酸镁、硫酸锌都是水溶性物，无法通过水洗分离。该专利公布的方法是将此硫酸镁结晶送火法系统处理，即是送电解锌厂的回转窑挥发回收锌，不仅锌回收成本高，且硫酸镁被污染，增加硫酸镁回收成本。比较理想的方法是氟化镁沉淀除镁法，据公开资料显示：国内外大专院校、科研工作者及大型电解锌厂工程技术人员，均研究过用氢氟酸或者氟化锌来沉淀硫酸锌液中的镁，使之生成氟化镁沉淀物，从而脱除镁，该方法有许多优点，且理论上是完全可行的，只要脱镁后的硫酸锌液中的Mg+离子浓度适度（不要太低），就可以保证脱除镁后的硫酸锌液中的F-离子浓度≤50mg/L，进而满足电解锌的工艺要求。但是，自上个世纪九十年代初以来，该方法几十年来一直未能在工业生产中得到应用，其原因是存在下列难题：1）氟化镁（MgF2）的溶度积为6.5×10-9，用沉淀氟化镁的方式来脱除硫酸锌液中的镁时，由于氟化镁沉淀是一种胶体性物质，在进行固液分离时，滤布或滤网的网孔极易被这一胶体性物质堵塞，短时间内就会使滤布或滤网失去过滤作用，进而无法再完成过滤分离，为此不得不清洗过滤的滤布或滤网，也正因为是胶体性物质，清洗时不可避免地要耗费大量的水，不仅造成水资源浪费，而且极易导致氟化镁沉淀的含湿率大幅度提升，因此无法在工业生产中应用。2）在脱除硫酸锌液中镁的过程中，不可避免地会生成氟化锌沉淀，由于氟化锌沉淀是微溶物质，在水中的溶解度为1.516g/100ml，致使部分氟化锌沉淀来不及溶解，就会被生成的氟化镁沉淀所包裹，从而导致氟及锌的双重损失，实验表明，锌的损失达2~5%，氟的损失超过20%。3）在氟化镁沉淀中，锌含量高，还会给后续的用氟化镁再生氢氟酸、回收硫酸镁，造成硫酸镁中锌含量过高，为此又需要进一步处理，带来工艺流程长，成本高，硫酸镁的回收价值小等诸多问题。因此，有必要对现有技术加以改进。
技术实现思路
本专利技术就是针对氟化镁沉淀除镁法存在的因氟化镁这一胶体性物质极易堵塞滤布、滤网，造成固液分离困难，再因氟化镁沉淀会包裹氟化锌，进而增加锌、氟损失等关键性问题，提供一种易于过滤分离、降低锌、氟损失，进而打通工艺路径，使其能够在实际工业生产中得到应用，发挥其实用性、先进性、经济效益的作用的有效脱除电解锌硫酸锌液中镁离子的方法。本专利技术通过下列技术方案实现：一种有效脱除电解锌硫酸锌液中镁离子的方法，其特征在于包括下列步骤：A、在生产电解锌得到的硫酸锌液中，按Mg:HF=24:35—38的质量比，加入氢氟酸，同时加入碱性含锌物料至硫酸锌液pH值为3—5.2，进行氟化沉镁，得混合物；B、在步骤A的混合物中通入压力为0.1—0.6Mpa的饱和水蒸汽或者将步骤A的混合物加热至110-160℃，升压至0.1—0.6Mpa，保压2—6小时，使混合物中的氟化镁沉淀物受热、受压而紧缩、聚团、长大成颗粒物；C、将步骤B的含氟化镁颗粒物的混合物，减压至常压、冷却至80℃以下，离心分离，得到氟化镁颗粒物和硫酸锌液；D、将步骤C的氟化镁颗粒物用水洗涤，使其中的硫酸锌进入洗液中，过滤分离，得氟化镁颗粒物和洗液，氟化镁颗粒物经常规干燥后，得氟化镁产品；E、将步骤C的硫酸锌液，返回电解锌生产线中循环生产，从而脱除硫酸锌液中的镁离子。所述步骤A的碱性含锌物料为氧化锌、碱式碳酸锌、氢氧化锌、氧化锌中的一种或几种，且几种的比例是任意的。所述步骤D的洗液可按常规吸收氟化氢气体制成氢氟酸循环使用。所述步骤F的氟化镁产品可用常规方法制成氢氟酸循环使用。所述步骤A的氟化沉镁是在本申请人在先申请的专利号为201710215324.0的装置中完成的，该装置结构包括：与反应罐连通的筒体，反应罐内壁设有与超声波发生器相连的超声波震板，筒体内设有空腔，筒体上设有与空腔连通的进、出口，进、出口分别通过进料管及泵、出料管与反应罐连通，筒体内设有带涡轮的搅拌轴，筒体空腔内设有磨擦件，筒体空腔壁上设有隔板，筒体空腔两端分别设有带通孔或通槽的耐磨分隔板；所述磨擦件为陶瓷磨球，呈自由态置于筒体空腔内，用于磨擦物料；所述筒体空腔壁上的隔板为耐磨环形圆板，间隔设置在筒体空腔壁上，用于限制磨擦件的自由度，保持磨擦件均匀分布在筒体空腔中，确保磨擦物料的质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有效脱除电解锌硫酸锌液中镁离子的方法，其特征在于包括下列步骤：A、在生产电解锌得到的硫酸锌液中，按Mg : HF = 24 : 35—38的质量比，加入氢氟酸，同时加入碱性含锌物料至硫酸锌液pH值为3—5.2，进行氟化沉镁，得混合物；B、在步骤A的混合物中通入压力为0.1—0.6Mpa的饱和水蒸汽或者将步骤A的混合物加热至110‑160℃，升压至0.1—0.6Mpa，保压2—6小时，使混合物中的氟化镁沉淀物受热、受压而紧缩、聚团、长大成颗粒物；C、将步骤B的含氟化镁颗粒物的混合物，减压至常压、冷却至80℃以下，离心分离，得到氟化镁颗粒物和硫酸锌液；D、将步骤C的氟化镁颗粒物用水洗涤，使其中的硫酸锌进入洗液中，过滤分离，得氟化镁颗粒物和洗液，氟化镁颗粒物经常规干燥后，得氟化镁产品；E、将步骤C的硫酸锌液，返回电解锌生产线中，从而脱除硫酸锌液中的镁离子。

【技术特征摘要】
1.一种有效脱除电解锌硫酸锌液中镁离子的方法，其特征在于包括下列步骤：A、在生产电解锌得到的硫酸锌液中，按Mg:HF=24:35—38的质量比，加入氢氟酸，同时加入碱性含锌物料至硫酸锌液pH值为3—5.2，进行氟化沉镁，得混合物；B、在步骤A的混合物中通入压力为0.1—0.6Mpa的饱和水蒸汽或者将步骤A的混合物加热至110-160℃，升压至0.1—0.6Mpa，保压2—6小时，使混合物中的氟化镁沉淀物受热、受压而紧缩、聚团、长大成颗粒物；C、将步骤B的含氟化镁颗粒物的混合物，减压至常压、冷却至80℃以下，离心分离，得到氟化镁颗粒物和硫酸锌液；D、将步骤C的氟化镁颗粒物用水洗涤，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华，
申请(专利权)人：张华，
类型：发明
国别省市：云南,53