一种脱氟氯剂及其制备和使用其脱除氟氯的方法技术

本发明专利技术公开了一种脱氟氯剂及其制备和使用其脱除氟氯的方法，属于湿法炼锌技术领域，脱氟氯剂包括硝酸铋、硝酸铝和硅酸钠，硝酸铋、硝酸铝和硅酸钠的质量比为5‑30:2‑11:1‑9；其制备方法包括加热反应和降温粉碎；使用其脱除氟氯的方法包括浆化除氟氯、含氟氯渣洗、水洗渣碱洗、碱洗渣洗涤和废液回收。本发明专利技术可以实现湿法炼锌系统一步脱氟氯，工艺流程短，操作简单，试剂可重复使用，投资少，环保经济，成本低，氟氯脱除效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种脱氟氯剂及其制备和使用其脱除氟氯的方法
本专利技术属于湿法炼锌
，具体涉及一种脱氟氯剂及其制备和使用其脱除氟氯的方法。
技术介绍
全球精锌产量约为1400万吨，其中约80%由湿法冶炼技术生产。随着锌冶炼工业的飞速发展，锌精矿资源日趋短缺，锌精矿价格逐年攀升，多数锌冶炼企业逐渐采用成分更加复杂、价格更为便宜的含锌氧化物料进行电锌生产。大多数锌冶炼厂采用的含锌氧化物料主要来自于自产两渣（铁矾渣和铅银渣）经综合利用及无害化处理后得到的氧化锌和外购氧化锌物料，相较于锌精矿焙砂，其含有较高的氟和氯，氟和氯随着含锌氧化物料一起进入湿法炼锌系统。含锌氧化物料中的氟和氯对湿法炼锌冶炼系统和制酸系统会造成巨大的破坏，随着锌冶炼工艺的不断推进，含锌氧化物料中的一部分氟和氯会跟随着烟气进入制酸系统，另一部分直接进入湿法炼锌冶炼系统。进入硫酸系统的氟和氯造成制酸系统空塔、填料塔、干燥塔等设备的出酸管腐蚀更加严重，使得喷淋酸分布极不均匀，影响净化、干燥和吸收效果，同时腐蚀风机、泵、阀组等设备，还不同程度地对各个塔内的瓷填料产生了腐蚀引起触媒粉化，最终导致锌冶炼制酸系统瘫痪。另一部分氟和氯则随着氧化锌料一起进入湿法炼锌冶炼系统，在累积效应的作用下，含量逐渐升高，不仅会造成整个湿法炼锌系统设备的严重腐蚀，加快老化，若在浸出和净化过程中未采取有效去除措施，氟和氯会随着系统溶液的流动进入电积系统，电解液中较高的氟和氯会对锌冶炼电积工艺造成严重的破坏，溶液中氟和氯超过一定浓度后会使阴极铝和阳极铅板上生成的钝化层受到破坏，在电积过程中锌与阴极铝板发生粘连无法剥离，甚至会导致阴极铝板发生断裂而进入电解槽，当浓度过高时，大量的铅和铝进入电解液中并在阴极析出，降低电流效率和电锌产品质量，最终导致整个湿法炼锌系统瘫痪。此外，随着氟、氯浓度的升高，整个湿法炼锌过程中会有大量的HCl、HF和Cl2等气体溢出，恶化操作环境，对生产人员造成不可恢复的伤害。为此，国内外锌冶炼企业对电积液中的氟、氯含量都提出了严格限定，一般要求氟离子小于50mg/L，氯离子小于200mg/L。当前从硫酸锌溶液体系中脱除氟氯的方法主要有沉淀法、离子交换法、萃取法、开路热分接触法等。其中沉淀法主要是通过向硫酸锌电解液中加入与氟氯离子能生成沉淀的Cu1+、Ca2+或者阴离子，将氟氯从溶液中去除。该方法的除氯剂主要为含铜渣、石灰，虽然对硫酸锌溶液中的氯有一定的去除效果，但是除氯效率不高，锌损失大，且单质铜、银渣价格高，工艺条件控制困难，实际生产中采用较少。离子交换法对硫酸锌溶液中氟氯离子具有较高的去除率，但是，该方法在除氯过程中对交换树脂的选型和生产参数条件要求较高，且在树脂再生过程中会产生大量的废水，限制其的应用推广。萃取法是采用锌萃取剂，将硫酸锌溶液中的锌进入有机相，氟氯留在水相中，进而达到除氟氯的目的，该方法可实现锌和氟氯95%以上的分离率，但是在锌反萃过程中，会有有机相进入电解液中，影响锌电解过程。开路热分接触法是通过将硫酸锌溶解与热风接触，形成除氟氯的硫酸锌溶液和含氟氯的气体，进而达到去除硫酸锌溶液中氟氯的目的，该方法操作虽然简单，但是过程会消耗大量的热能，导致生产能耗大幅提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种脱氟氯剂及其制备和使用其脱除氟氯的方法，以解决现有技术除氯效率不高，锌损失大，成本高，工艺条件难以控制，产生废水量大，影响锌电解及生产能耗过大的问题。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种脱氟氯剂，包括硝酸铋、硝酸铝和硅酸钠，硝酸铋、硝酸铝和硅酸钠的质量比为5-30:2-11:1-9。所述硝酸铋、硝酸铝和硅酸钠的质量比为6:3:1。一种脱氟氯剂的制备方法，包括如下步骤：步骤一、加热反应：将硝酸铋、硝酸铝和硅酸钠混合，加热至500-1300℃进行反应；在加热条件下，摩尔比为1:1:1时，形成主要成分为铝硅酸铋（Bi2Al2SiO8）化合物；步骤二、降温粉碎：保温0.5-3h后自然降温,粉碎得到脱氟氯剂。经破碎研磨后得到粒度低于100μm的除氟氯试剂。步骤一中所述加热升温速率为10-50℃/min。步骤二中所述脱氟氯剂粉碎后粒径为0.1-100μm。一种脱除氟氯的方法，包括如下步骤：步骤一、浆化除氟氯：将脱氟氯剂与锌废电解液或稀硫酸混合，搅拌10-30min混合，向混合液中加入低酸度的含氯锌液，混合液中氟氯与脱氟氯剂的质量比为10-45:1，反应0.3-2.5h后过滤得到含氟氯渣和脱氟氯液；步骤二、含氟氯渣洗涤：将含氟氯渣用水进行清洗，过滤后得到水洗渣和水洗液；步骤三、水洗渣碱洗：将水洗渣进行碱洗，过滤后得到碱洗渣和碱洗液；步骤四、碱洗渣洗涤：将碱洗渣再用水进行清洗，得到再生脱氟氯剂，再生脱氟氯剂水洗后返回步骤一作为脱氟氯剂使用；步骤五、废液回收：将步骤二得到的水洗液进行锌回收，将步骤三得到的碱洗液和步骤四得到的水洗液作为废水处理。步骤一中所述锌废电解液或稀硫酸的酸度为80-160g/L，含氯锌液中氯浓度为0.2-10g/L，氟浓度为10-100mg/L，锌浓度为20-160g/L，含氯锌液和废电解液温度为20-40℃，搅拌速率为150-400rad/min，反应终点pH为0.5-4。步骤二中所述水为工业水，工业水与含氟氯渣的质量比为5-10:1，洗涤温度为20-50℃，洗涤时间为0.5-2.0h，搅拌速率为150-400rad/min。步骤三中所述碱洗采用氢氧化钠溶液，pH不低于12，氢氧化钠溶液与水洗渣的质量比为3-8:1，反应温度10-50℃，搅拌速率150-400rd/min。步骤四中所述水为工业水，水与碱洗渣的质量比为4-6:1，温度20-80℃，搅拌速率150-400rd/min。本专利技术相较于现有技术的有益效果为：本专利技术可以实现湿法炼锌系统一步脱氟氯，工艺流程短，操作简单，试剂可重复使用，投资少，环保经济，成本低，氟氯脱除效率高。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步说明。一种脱氟氯剂，包括硝酸铋、硝酸铝和硅酸钠，硝酸铋、硝酸铝和硅酸钠的质量比为5-30:2-11:1-9。所述硝酸铋、硝酸铝和硅酸钠的质量比为6:3:1。一种脱氟氯剂的制备方法，包括如下步骤：步骤一、加热反应：将硝酸铋、硝酸铝和硅酸钠混合，加热至500-1300℃进行反应，加热升温速率为10-50℃/min；步骤二、降温粉碎：保温0.5-3h后自然降温,粉碎至粒径为0.1-100μm即得到脱氟氯剂。一种脱除氟氯的方法，包括如下步骤：步骤一、浆化除氟氯：将脱氟氯剂与锌废电解液或稀硫酸混合，搅拌10-30min混合，向混合液中加入低酸度的含氯锌液，混合液中氟氯与脱氟氯剂的质量比为10-45:1,反应0.3-2.5h后过滤得到含氟氯渣和脱氟氯液；锌废电解液或稀硫酸的酸度为80-160g/L，含氯锌液中氯浓度为0.2-10g/L，氟浓度为10-100mg/L，锌浓度为20-160g/L，含氯锌液和废电解液温度为20-40℃，搅拌速率为150-400rad/min，反应终点pH为0.5-4；步骤二、含氟氯渣洗涤：将含氟氯渣用水进行清洗，过滤后得到水洗渣和水洗液；水为工业水，工业水与含氟氯渣的质量比为5-10:1，洗涤温度为20-50℃，洗涤时间为0.5-2.0h，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脱氟氯剂，其特征在于：包括硝酸铋、硝酸铝和硅酸钠，硝酸铋、硝酸铝和硅酸钠的质量比为5‑30:2‑11:1‑9。

【技术特征摘要】
1.一种脱氟氯剂，其特征在于：包括硝酸铋、硝酸铝和硅酸钠，硝酸铋、硝酸铝和硅酸钠的质量比为5-30:2-11:1-9。2.如权利要求1所述的脱氟氯剂，其特征在于：所述硝酸铋、硝酸铝和硅酸钠的质量比为6:3:1。3.一种脱氟氯剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一、加热反应：将硝酸铋、硝酸铝和硅酸钠混合，加热至500-1300℃进行反应；步骤二、降温粉碎：保温0.5-3h后自然降温,粉碎得到脱氟氯剂。4.如权利要求3所述脱氟氯剂的制备方法，其特征在于：步骤一中所述加热升温速率为10-50℃/min。5.如权利要求4所述脱氟氯剂的制备方法，其特征在于：步骤二中所述脱氟氯剂粉碎后粒径为0.1-100μm。6.一种脱除氟氯的方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一、浆化除氟氯：将脱氟氯剂与锌废电解液或稀硫酸混合，搅拌10-30min混合，向混合液中加入低酸度的含氯锌液，混合液中氟氯与脱氟氯剂的质量比为10-45:1,反应0.3-2.5h后过滤得到含氟氯渣和脱氟氯液；步骤二、含氟氯渣洗涤：将含氟氯渣用水进行清洗，过滤后得到水洗渣和水洗液；步骤三、水洗渣碱洗：将水洗渣进行碱洗，过滤后得到碱洗渣和碱洗液；步骤四、碱洗渣洗涤：将碱洗渣再用水进行清...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彦龙，李银丽，张千霞，余江鸿，鲁兴武，程亮，李俞良，姚夏妍，李守荣，牛永胜，张恩玉，李安，
申请(专利权)人：西北矿冶研究院，
类型：发明
国别省市：甘肃,62