一种湿法锌冶金超声净化方法、装置及用途制造方法及图纸

一种湿法锌冶金超声净化方法、装置及用途，在湿法锌冶金超声净化装置内，采用超声波产生的超声波声场对待净化湿法锌冶金溶液实施不可逆超声波照射，使净化反应后液中的离子态杂质浓度趋向不可逆降低，达到除杂的目的。应用该方法可实现快速净化达标，大幅降低锌粉消耗，并直接产出高品位铜渣、高品位镉渣和高品位钴渣，还可应用于处理在先湿法锌冶金净化方法产出的铜镉渣和钴镍渣。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种湿法锌冶金净化方法及装置，尤其是应用超声波改善锌粉活性条件 下的湿法锌冶金超声净化方法及装置，属净化

技术介绍
湿法炼锌中由于浸出锌矿粉产出的硫酸锌溶液包含铜、镉、钴、镍等多种杂质成分， 所以需要对浸出锌矿粉的硫酸锌溶液进行处理。目前一般采用锌粉作为还原剂脱除硫酸 锌溶液中的多种杂质，这是湿法炼锌工艺中的一种通用净化工艺。但目前的通用净化工 艺，锌粉消耗高，占到电锌产量的3-5%。而且能耗大量增加， 一直成为湿法炼锌中的 技术瓶颈。针对湿法炼锌工艺中锌粉消耗高的问题，欧洲专利EP134644提出用絮凝剂改善金 属杂质分离特性，以降低锌粉消耗；US4252622提出通过监测氧化一还原电位调控锌粉 添加，防止锌粉过量。EP134644、 US4252622提出的方法，没有解决锌粉活性随反应进 程降低的问题，锌粉消耗依然较高。经过本专利技术的专利技术人长期的研究分析，提出了用超声波强化湿法锌冶金净化过程除 杂的技术思路，并申报了国家专利，其公开号为CN101274262A。本专利技术人根据 CN101274262A提出的方法进行的大量试验，已经证实超声波用于强化湿法锌冶金净化 过程作用显著，同时也发现应用超声波改善锌粉活性条件下的湿法锌冶金超声净化过程 的一些重要特性1、 超声波照射可显著加快锌粉置换反应速度。2、 超声波照射可促进铜镉钴镍渣型晶粒反溶。3、 超声波照射时间同锌粉消耗成正比。4、 渣型晶粒及时分流，锌粉消耗显著降低。5、 控制超声波照射时间、净化温度和锌粉用量，可直接产出高品位铜渣和高品位镉渣。但同时也发现该专利所提出的"一锅煮"的净化方式，超声波照射效果不够稳定， 不利于充分发挥超声波强化作用，以致在实验室效果很好的情况下，产业化效果不理想。 因此很有必要进一步对此加以改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能更为具有产业化效果，且超声波照射效果更为稳定 的，应用超声波改善锌粉活性条件下的湿法锌冶金超声净化方法。本专利技术的另一目的在于提供一种湿法锌冶金超声净化装置。本专利技术的另一目的在于提供一种湿法锌冶金超声净化方法的用途。通过对现有湿法锌冶金净化方法的分析，发现通用净化装置为筒式搅拌净化槽，其 特点是槽内溶液流动状态包括水平环流和垂直环流，在水平环流中，溶液趋向水平流 体断面混合；在垂直环流中，溶液趋向垂直流体断面混合。在连续净化条件下，新进槽 的待净化溶液趋向与净化反应后液快速混合，新进槽的高杂质浓度迅速稀释成低杂质浓 度，离子态杂质浓度迅速由高浓度稀释到低浓度，使净化反应始终处在较低的离子态杂 质浓度下进行，以至净化效率低下。静态净化试验证实，钴浓度10mg/L的常规中上清， 去除70%钴杂质耗时约10分钟；钴浓度3mg/L的常规中上清，去除70%钴杂质耗时约 90分钟；在"一锅煮"的净化方式下，作为还原剂的锌粉用量主体消耗在离子态杂质 浓度较低的净化阶段。在模拟筒式搅拌净化槽的超声净化条件下，2L含钴《10mg/L的常规中上清，静态 超声净化达标时间为10分钟；900L含钴《10mg/L的常规中上清，静态超声净化达标 时间为30分钟；含钴《10mg/L的常规中上清，在流量为10L/分钟、筒式搅拌超声净化 槽内溶液体积为900L的条件下，连续超声净化达标时间为90分钟。显然，待净化溶液 与净化反应后液在超声净化槽内"一锅煮"的条件下，净化反应首先处在较低的离子态 杂质浓度下进行，净化达标时间延长；离子态杂质转化成渣型晶粒后又长时间滞留净化 槽内，渣型晶粒表面包层被超声波高效去除，造成渣型晶粒大量复溶，进一步加剧净化达标时间延长和锌粉消耗升高。本专利技术所采取的技术方案正是根据上述生产工况特性而提出的，所采用的技术方案 是 一种湿法锌冶金超声净化方法，在湿法锌冶金超声净化装置内，采用超声波产生的 超声波声场对待净化湿法锌冶金溶液实施不可逆超声波照射，使净化反应后液中的离子 态杂质浓度趋向不可逆降低，达到除杂的目的。所述的超声波声场，至少包括频率为15-28kHz、声强为0.5-5w/cm2的超声波声场。所述的待净化湿法锌冶金溶液，是含铜、镉、钴、镍离子态杂质的锌矿粉浸出后液 (通称中上清)，所述的离子态杂质的浓度范围至少包括铜《2000mg/L和(或)镉《 2000mg/L和(或)钴《200mg/L和(或)镍《200mg/L，并且待净化湿法锌冶金溶液的 温度应控制在60-85'C之内。所述的不可逆超声波照射，是被至少一束超声波照射的待净化湿法锌冶金溶液是不 可逆流动的，且至少包括以下一种超声波照射方式超声波波源浸没于待净化湿法锌冶 金溶液中发射超声波照射待净化湿法锌冶金溶液的直接照射方式和(或)超声波波源浸 没于其它液体介质中发射超声波照射待净化湿法锌冶金溶液的隔离照射方式和(或)超 声波波源向待净化湿法锌冶金溶液连续发射超声波的连续照射方式和(或)超声波波源 向待净化湿法锌冶金溶液断续发射超声波的断续照射方式和(或)声场相同的超声波波 源向待净化湿法锌冶金溶液发射超声波的同源照射方式和(或)声场不相同的超声波波 源向待净化湿法锌冶金溶液发射超声波的非同源照射方式。所述的净化反应后液中的离子态杂质浓度趋向不可逆降低，可以是采用待净化湿法 锌冶金溶液和浆状锌粉以不可逆同向流动的方式流经至少一种超声波声场的不可逆超 声波照射区的方法来实现的过程，且净化反应后液中的锌粉浓度是趋向不可逆降低的， 净化反应后液中的固态杂质晶粒浓度是趋向不可逆升高的；也可以是采用待净化湿法锌 冶金溶液和浆状锌粉以互为逆向流动的方式流经至少一种声场的不可逆超声波照射区 的方法来实现的过程，且净化反应后液中的锌粉浓度可以是趋向升高的，净化反应后液 中的固态杂质晶粒浓度可以是趋向降低的。所述的净化反应后液中的锌粉浓度趋向升高，可以是采用在净化反应腔液面以下喷 洒浆状锌粉、且锌粉的沉降方向垂直逆向待净化湿法锌冶金溶液流动方向的方式来实现 的，也可以是采用将待净化湿法锌冶金溶液逆向锌粉垂直沉降方向形成螺旋流的方式来 实现的，所述的螺旋流可以是采用螺旋桨搅拌方式来实现，也可以是采用旋流喷射方式 来实现的。所述的净化反应后液中的固态杂质晶粒浓度趋向降低，可以是采用垂直逆向待净化 湿法锌冶金溶液流动方向分流固态杂质晶粒的方式来实现的，所述的分流固态杂质晶粒 的方式至少包括无压分流净化反应后液底流的方式。所述的浆状锌粉，可以是以水为溶剂的常规锌粉溶液，锌粉用量为用于超声去铜 时，为待净化湿法锌冶金溶液中铜含量的1-1.5倍；用于超声去镉时，为待净化湿法锌 冶金溶液中镉含量1-1.5倍；用于超声去钴时，为待净化湿法锌冶金溶液中钴含量20-100倍；用于超声去镍时，为待净化湿法锌冶金溶液中镍含量20-50倍。根据所述的湿法锌冶金超声净化方法提出的一种超声净化装置是 一种湿法锌冶金 超声净化装置，包括至少一个盛满待净化湿法锌冶金溶液的超声净化反应腔，至少一个 待净化湿法锌冶金溶液进口 ，至少一个超声净化反应后液出口和至少一个超声净化反应 后液底流出口，其特征是所述的超声净化反应腔内，设有至少一种声场的不可逆超声 波照射区，所述的不可逆超声波照射区设有包含至少一种超声波照射方式的一个以上超 声波波源装置，且包含至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湿法锌冶金超声净化方法，其特征在于：所述的湿法锌冶金超声净化方法，在湿法锌冶金超声净化装置内，采用超声波产生的超声波声场对待净化湿法锌冶金溶液实施不可逆超声波照射，使净化反应后液中的离子态杂质浓度趋向不可逆降低，达到除杂的目的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾兴民，盛晓敏，杨征，强娟茹，胡原，游力挥，
申请(专利权)人：株洲市兴民科技有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]