一种偏磷酸锌的合成方法及其在硫酸锌溶液除铊中的应用技术

本发明专利技术公开了一种偏磷酸锌的合成方法及其在硫酸锌溶液除铊中的应用。本发明专利技术以磷酸和氧化锌为原料，将两者按一定比例混合，在100~500℃下焙烧2~10 h，焙烧后得到偏磷酸锌结块，结块经破碎后过筛得到偏磷酸锌粉末，将偏磷酸锌粉末加入锌粉、水后调浆，加入硫酸锌溶液中，在30~70℃条件下搅拌1~5h，之后通过压滤机分离得除铊渣和合格后液。本发明专利技术工艺简单、成本低、除铊效果好，易于与现行生产工艺衔接。易于与现行生产工艺衔接。易于与现行生产工艺衔接。

【技术实现步骤摘要】
一种偏磷酸锌的合成方法及其在硫酸锌溶液除铊中的应用


[0001]本专利技术涉及一种偏磷酸锌的合成方法及其在硫酸锌溶液除铊中的应用，属于化工冶炼及废水处理


技术介绍

[0002]铊是一种剧毒元素，其毒性高于镉、汞、铅等毒性强烈的重金属，且具有较强的生物蓄积性，对人体与生态环境产生极大的威胁。矿产资源的开发利用使得这些矿物暴露于地表，其中的Tl容易被释放出来，对环境造成危害。
[0003]目前国内外学者对金属铊的去除工艺进行了大量研究，主要有化学沉淀法、吸附法、离子交换法和萃取法等。化学沉淀法是目前研究最多的方法，根据沉淀原理又分为硫化沉淀法和水解沉淀法。专利CN104445732A和CN104445733A采用硫化沉淀法进行含铊废水的处理，该方法除铊效果较好，但两级处理导致工艺流程较长，且试剂加入较多，渣量较大。专利CN112981124A是采用水解沉淀法，先将废水中的铊氧化，并调节废水达碱性，使三价铊水解沉淀，从而去除并富集铊，该方法工艺简单，但调节pH达碱性导致成本较高。而专利CN106517587A则是结合两种沉淀方法除铊，先调节废水酸碱度使三价铊水解沉淀，再加入工业硫酸钠，使一价铊硫化沉淀，减少了氧化剂的使用，但不适用于酸度高的废水。
[0004]除化学沉淀法之外，吸附法和离子交换法的研究也较多。专利CN107381926A采用磁铁粉末吸附铊，调节废水为碱性；CN109607599A和CN109850935A是采用离子交换法进行铊废水的净化，先对废水中的铊离子进行氧化，得到三价铊离子，再用树脂吸附。
[0005]在锌的湿法冶炼过程中由于铊的存在，对锌电积过程产生不利影响，易造成烧板问题。专利CN1780923A以锌粉对硫酸锌溶液中的铊离子进行置换；专利CN109957668A和CN104894373A则是在硫酸锌溶液的净化过程中加入200~800 g/L的醋酸铅溶液除铊，成本较高。因此开发经济、高效地从硫酸锌溶液中净化除铊工艺对保障锌电积系统的稳定运行具有重要意义。

技术实现思路

[0006]针对
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提出一种偏磷酸锌的合成方法及其在硫酸锌溶液除铊中的应用，采用合成制备—破碎调浆—搅拌沉铊工艺进行硫酸锌溶液除铊处理。具有原料适应性强、工艺流程简约、除铊效果好、成本低的优点。
[0007]本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：一种偏磷酸锌的合成方法及其在硫酸锌溶液除铊中的应用，以氧化锌和磷酸为原料，先混合搅拌混匀，再于焙烧炉中合成偏磷酸锌，焙烧温度为100~500℃，时间为2~10 h，焙烧后得到偏磷酸锌块，经进一步破碎筛分后得粒度小于100目的偏磷酸锌粉，向偏磷酸锌粉加入锌粉、水调浆形成锌粉浆液，加入含铊硫酸溶液中，在30~70℃下进行搅拌置换除铊，置换后分离得到合格除铊后液和除铊渣，除铊液可直接送电解，除铊渣经洗涤后可进一步处理，回收其中的重金属。
[0008]本专利技术科学设计了生产步骤，各工序衔接流畅，除铊效果好。本专利技术首先进行偏磷酸锌的制备，通过焙烧合成使氧化锌和磷酸反应生成偏磷酸锌，偏磷酸锌粉与锌粉、水调浆后加入硫酸锌溶液中进行置换除铊，置换后分离得到合格除铊后液和除铊渣。本专利技术的工艺中没有废水和废渣排出，工艺流程简约、除铊彻底、成本低。
[0009]优选地，所述的磷酸的配入量为3~5倍，焙烧的温度为200~400℃，焙烧时间为2~8 h。
[0010]优选地，所述的偏磷酸锌粉粒度小于150目。
[0011]优选地，所述的调浆液中锌粉含量为40~80%，偏磷酸锌加入量为锌粉的0.5~3 %。进一步优选地调浆液中锌粉含量为50~70%，偏磷酸锌加入量为锌粉的1~2 %。
[0012]优选地，所述的锌粉浆液加入量为0.5~3 g/L、搅拌温度为30~60℃、时间为1~3 h。
[0013]优选地，偏磷酸锌的合成方法及其在除铊中的应用，包括以下主要步骤：S1.合成制备：以氧化锌和磷酸为原料，先混合混匀得到混合浆液，磷酸加入量为氧化锌量的3~6倍，浆液于焙烧炉中焙烧合成偏磷酸锌，所述的焙烧过程焙烧温度为100~500℃，焙烧时间为2~10 h。
[0014]S2.破碎调浆：将偏磷酸锌结块倒出焙烧炉，放入破碎机中破碎，破碎后的粉末经筛分后得粒度小于100目的偏磷酸锌粉，继而与锌粉混合倒入调浆槽中，偏磷酸锌粉加入量为锌粉质量的0.5~3 %，加入水或含铊溶液调浆后，得固含30~80 %的锌粉浆液。
[0015]S3.搅拌沉铊：将固含40~80 %的锌粉浆液倒入含铊硫酸锌溶液中，调浆锌粉加入量为0.5~5 g/L，溶液在30~60℃下搅拌1~5 h，反应结束后沉淀过滤，后液为合格溶液，可直接送锌电积。
[0016]本专利技术技术方案中以氧化锌和磷酸为原料制备偏磷酸锌，具有生产效率高、低温操作、工艺简单等优点。过程中主要发生以下反应：ZnO+2H3PO
4 = Zn(PO3)2+3H2O(g)
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(1)除铊过程中主要发生锌置换铊反应，通过磷酸酸锌的引入强化了锌粉的分散效果，同时不引入新的杂质，使体系的纯度得到控制，发生反应如下：Zn + 2Tl
+ = Zn
2+ + 2Tl
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(2)Zn + Tl
3+ = Zn
2+ + Tl
+
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(3)3Zn + 2Tl
3+ = 3Zn
2+ + 2Tl
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(4)优选地，步骤S1中所述的磷酸加入量为氧化锌的3~5倍、焙烧的温度为200~400℃，焙烧时间为2~8 h。
[0017]优选地，步骤S2中所述偏磷酸锌粉的粒度小于150目，偏磷酸锌粉加入量为锌粉的0.5~2 %。
[0018]优选地，步骤S2中所述浆液固体含量为50~80 %。
[0019]优选地，步骤S3中所述锌粉加入量为0.5~5 g/L，置换温度为30~60℃，时间为1~3 h。
[0020]本专利技术的有益效果在于：（1）本专利技术通过焙烧合成得到偏磷酸锌，合成温度低，无废渣废气生成，清洁环保。
[0021]（2）本专利技术锌粉与偏磷酸锌混合调浆，降低了粉末团聚，有利于粉末的分散，提高了锌粉的除铊效率。
[0022]（3）本专利技术以偏磷酸锌为分散剂，分散效果好，与锌粉混合除铊，消除了杂质离子对硫酸锌溶液的二次污染。
[0023]（4）本专利技术以锌粉置换除铊，适用于酸性溶液，除铊过程亦可降低部分重金属杂质离子浓度。
[0024]（5）本专利技术科学设计了生产步骤，各工序衔接流畅，除铊效果稳定，不向溶液中引入新的杂质离子。没有废水和废渣排出，具有原料适应性强、工艺流程简约、除铊效果好、清洁环保的优点。
附图说明
[0025]图1为本专利技术方法工艺流程图。
具体实施方式
[0026]为了便于理解本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种偏磷酸锌的合成方法及其在硫酸锌溶液除铊中的应用，其特征在于，包括以下步骤：以磷酸和氧化锌为原料，将两者按一定比例混合，在100~500℃下焙烧，焙烧后得到偏磷酸锌结块，经破碎后过筛得到偏磷酸锌粉，将偏磷酸锌粉加入锌粉、水后调浆，形成锌粉浆液，将锌粉浆液加入加入到含铊的硫酸锌溶液中进行除铊反应，之后通过压滤机分离得除铊渣和除铊后液。2.根据权利要求1所述的一种偏磷酸锌的合成方法及其在硫酸锌溶液除铊中的应用，其特征在于：所述的偏磷酸锌合成原料为磷酸和氧化锌，磷酸的配入量是氧化锌质量的3~6倍。3.根据权利要求1所述的一种偏磷酸锌的合成方法及其在硫酸锌溶液除铊中的应用，其特征在于：焙烧时间为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭双义，王勇，赵为上，林文军，叶龙钢，唐亦秋，苗华磊，熊邦国，杨岳云，
申请(专利权)人：株洲冶炼集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：