控制金属分离的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种在制锌过程中控制连续金属去除的方法和装置，其中金属去除是在一个或多个反应器（１１ａ－ｃ）中进行的，与反应器相连地，测量氧化还原电势（１６ａ－ｃ）及酸度和／或碱度，并根据测量结果，朝所需方向调节金属去除的工艺变量（１７ａ－ｃ）。按照本发明专利技术，在反应器外部与反应器出口管相连，根据反应器中产生的淤浆进行氧化还原电势的测量（１６ａ－ｃ），并以预定间隔净化测量仪器（１６ａ－ｃ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于在锌制备中控制例如钴、镍、铜、锗和镉的金属去除的、如权利要求1前序中所述的方法和如权利要求13前序中所述的设备。
技术介绍
在湿法冶金制锌过程中，将含锌的矿石精选、焙烧并溶于硫酸。除了锌，溶解时还释放出铜、钴、镍和镉，以及锗和锑。通过在溶液提纯过程中使用锌粉还原以从溶液中去除这些金属或半金属，也就是杂质。可以通过在沉淀反应器等中在一个或多个阶段从含锌溶液中沉淀来进行这些金属的分离。在去除上述金属之后，由硫酸锌溶液电解还原锌。在锌制备中，必须从含锌的材料中去除杂质以便成功并有效地电解还原锌。特别地,Ge和Sb以及铁族的金属离子Co2+和Ni2+促使在电解中分层的锌再溶解，从而导致电流效率的降低。为了提高所需金属的分离效率并加速溶液提纯过程中的分离，在溶液中加入金属锌粉，以及至少一种活化剂。活化剂激活杂质金属的分离。此外，通常可以使用沉淀溶液中沉淀的最终产物或其性质来影响金属分离或沉淀速率。活化剂或沉淀的金属化合物的颗粒表面必须净化，以便它们能够激活沉淀反应。现有技术中已知多种优化金属去除的方法。现有技术中已知的是，在沉淀反应器的内部测量金属去除混合物的氧化还原电势和pH值。利用测量结果调节该过程的变量，例如锌的消耗。然而，存在一个问题，即浸在反应混合物中的氧化还原电势和pH值测量电极变脏，导致测量结果误差的增加。此外，与连续金属去除法有关的问题是对加入的锌粉的调节。这种调节是困难的，而且锌粉相对于该反应而言过量加入。专利技术目的本专利技术的目的是消除上述缺陷。本专利技术的具体目的是公开一种用于提高并优化锌制备中的金属去除的新型控制法和设备。此外，本专利技术的目的是优化锌粉的消耗，并在连续金属去除中获得质量有所改进的更纯的含锌溶液。专利技术概要本专利技术的方法和设备的特征是权利要求中阐述的那些。本专利技术基于一种在制锌过程中控制连续金属去除的方法，其中金属去除是在一个或多个反应器中进行的。与该反应器相连地，测量氧化还原电势和酸度和/或碱度，并根据测量结果朝所需方向调节金属去除的工艺变量。按照本专利技术，在反应容器外部、优选与淤浆的出口管相连，根据反应器中产生的淤浆进行氧化还原电势的测量，并以预定间隔净化测量仪器。此处所用的淤浆是指富含固体物质的溶液，其固体物质含量可以从完全溶液状的到接近固体的变化。在金属去除中，也就是在钴、镍、铜或镉去除中，目标值是对于含锌溶液中的每种金属都获得低于0.2毫克/升的杂质金属含量。对于锗和锑，目标值低于0.02毫克/升。在一个具体实施例方式中，氧化还原电势优选调节至相对于甘汞电极为-570至-650mV的范围内以沉淀钴、镍和锗，并调节至-480至-550mV的范围内以沉淀铜。本专利技术具有下述优点氧化还原电势的测量仪器位于反应器外部，这样可以以所需的间隔净化测量仪器。同时防止测量仪器结垢，并防止由此产生的测量误差，因而能够更稳定地进行测量。本专利技术能够在金属去除过程中实现稳定不间断的操作，这可以将例如加入的锌粉消耗减至最少，并精确地调节其它工艺变量。此外，获得了用于锌电解的高度提纯的锌溶液。由于本专利技术，在金属去除中去除的金属总体上可以更好地沉淀。在本专利技术的一个具体实施方式中，使用BT值测定反应器溶液的酸度和碱度。BT值，即所谓再滴定值，描述了溶液的酸度或碱度；其比pH值更精确地形容了该过程的状况。BT值用于指达到滴定的转折点所需的酸度的量。BT值随淤浆碱度的提高而提高。除了进料溶液，也就是制锌溶液，BT值受到锌粉量和加入该过程的返回酸的影响。当锌粉溶解时，因还原反应，杂质金属沉淀，并生成氢。氢的生成提高了BT值。过量加入该过程中的锌粉由此导致BT的提高。高BT，例如高于3.5，产生不合意的碱性硫酸锌，并导致盐沉淀在可溶锌粉的表面，这减缓了粉末颗粒的溶解并由此削弱了提纯效果。另一方面，不合意的沉淀物在所得最终产物表面结垢，由此减缓了杂质沉淀。在这种情况下，必须增加锌粉的加入以获得所需结果，这增加了成本。此外，所述碱性盐可能提高在金属去除中使用的浓缩器溢流的过滤压力，这使过滤更加困难并可能导致固体物质穿过滤布进入滤液。优选地，试图获得低BT值，大约1.0-3.0，最优选大约2的BT值。按照本身已知的方式测定BT值在样品中加入一定量的与样品反应的试剂，并在反应后使用测量溶液滴定剩余试剂。通过监测BT值并优选通过将其调节得较低，可以在金属去除中获得良好的锌溶液提纯效果、获得均匀的溶液和低的锌粉消耗。此外，能够使用BT值进行精确的测定以评估该过程的状况。在本专利技术的一个具体实施方式中，测定反应器溶液的固体物质含量。通过监测并调节固体物质含量使其达到合适的量，优选在10-200克/升、更优选30-100克/升的范围内，获得许多活性反应表面，这加速了沉淀并影响了锌粉的消耗量。在本专利技术的一个具体实施方式中，根据测量结果调节在金属去除反应器中加入锌粉的情况。对于每升锌溶液进料，锌粉加入量优选为0.3-0.9克，更优选大约0.4-0.7克。优选地，除了锌粉的加入，还根据测量结果调节氧化还原电势、溶液的酸度和/或碱度、固体物质含量和/或反应器的温度。通过调节温度，可以防止形成沉淀的不需要的物质。通过考虑下述因素——例如在钴去除中，石膏在过低的温度下沉淀，而在过高的温度下，硬石膏开始沉淀，由此优化温度使其合适。然而，可以通过例如分级从该过程中去除大粒度固体物质颗粒，由此减少这些固体的沉淀。在本专利技术的一个具体实施方式中，金属去除是指钴去除。在一个具体实施方式中，至少在两个串联的反应器中进行金属去除。在本专利技术的一个具体实施方式中，测量仪器与反应器出口管相连或与反应器之间的连接管相连。在一个具体实施方式中，酸度/碱度测量仪器与反应容器相连。在本专利技术的一个具体实施方式中，使用测量电极进行氧化还原电势的测量。优选地，在反应器出口管或反应器之间的连接管上设置接合管，电极放置在接合管中。在本专利技术的一个具体实施方式中，定期(优选以1-2小时为间隔)清洗测量仪器以防结垢。在本专利技术的一个具体实施方式中，与每一反应器相连地，专门对每一反应器进行测量以控制所需工艺变量的调节。在一个优选具体实施方式中，在每一反应器之后测量氧化还原电势，这控制了各个反应器的锌粉加入。根据另一方法，可以将所需量的锌粉手工加入反应器中。此外，本专利技术还涉及在制锌过程控制连续金属去除的设备，其中在一个或多个反应器中进行金属去除，该设备包括至少一个用于与反应器相连地测量氧化还原电势和酸度和/或碱度的测量仪器，至少一个用于根据测量结果朝所需方向调节金属去除工艺变量的调节装置，和至少一个用于将测量结果从测量仪器传送到调节装置的控制装置。按照本专利技术，氧化还原电势的测量仪器位于反应容器外部，并与连接到反应器的管道相连，反应器中产生的淤浆流经该管道，并且该设备包括用于以预定间隔净化测量仪器的净化装置。本专利技术的设备具有简单的结构，并因此有利于实施。在本专利技术的一个具体实施方式中，本专利技术涉及本专利技术的方法和设备在锌制造中的钴去除过程中的用途。关于钴去除过程，可以沉淀例如铜、镍、锗和锑。在钴去除过程中，在含有来自铜去除过程的残余铜(例如50-300毫克/升)的溶液中加入作为活化剂的例如五氧化二砷，以加速金属从含锌溶液中的沉淀。此外，将还原的锌粉加入溶液，在这种情况下，沉淀出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在制锌过程中控制连续金属去除的方法，其中金属去除是在一个或多个反应器中进行的，与反应器相连地，测量氧化还原电势及酸度和／或碱度，并根据测量结果朝所需方向调节金属去除的工艺变量，其特征在于氧化还原电势的测量是在反应器外部根据反应器中产生的淤浆进行的，并以预定的间隔净化测量仪器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A耶尔维宁，K尤丁，H纳图宁，Y奥伊诺宁，P塔洛宁，
申请(专利权)人：奥特泰克公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]