一种利用含锌废料制备高纯超细活性锌粉的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用含锌废料制备高纯超细活性锌粉的方法，属于金属锌回收技术领域。本发明专利技术含锌废料在密闭研磨装置中进行机械研磨细化并经碱性溶液同步进行浸出反应得到碱浸出液和碱浸出渣；碱浸液中加入氧化剂进行氧化脱杂得到氧化脱杂溶液，氧化脱杂溶液中加入锌粉进行还原除杂得到净化溶液；调节净化溶液中锌离子和氯化铵的浓度，并添加表面活性剂得到电解液；在低电流密度下电解，使较锌电位更正的金属杂质还原析出；再提高电流密度继续电解，在阴极上沉积锌粉，将锌粉转移到稀酸溶液中活化处理，再经清洗、过滤、表面处理和干燥，即可得高纯超细活性锌粉；同时，当电解液中含锌较低且氯离子浓度富集到180～280g/L时，返回废液池循环用于浸出过程。回废液池循环用于浸出过程。回废液池循环用于浸出过程。

【技术实现步骤摘要】
一种利用含锌废料制备高纯超细活性锌粉的方法


[0001]本专利技术涉及一种利用含锌废料制备高纯超细活性锌粉的方法，属于金属锌回收


技术介绍

[0002]超细锌粉是指粒度在10μm以下的锌粉，由于其独特的物理化学性质，在化工生产、润滑添加剂、涂料、高性能电极材料等领域具有广阔的应用前景。目前，超细锌粉应用最多的行业还是涂料和防腐，可制作富锌涂料或直接镀于防腐层上。锌粉粒径越细小，表面活性越大，有利于镀层的形成。
[0003]目前，锌粉的制备方法主要有蒸馏法、雾化法、高能球磨法、电解法和真空蒸发冷凝法。产业化生产以气流雾化法和蒸发冷凝法为主，气流雾化法主要用于生产大于45微米以上的粗锌粉。传统的蒸发冷凝法用卧式锌粉炉制造锌蒸汽，用普通的冷凝器将锌蒸汽冷凝为锌粉。由于卧式锌粉炉只能生产锌蒸汽，不具备精炼的功能，不能用粗锌直接生产总锌含量在99.5～99.95％的高纯锌粉。锌粉在后续加工过程(如输送、筛分、分级、包装等工序)均在大气环境中完成，在此过程导致锌粉氧化，使得锌粉的活性下降。同时，在加工过程中，原料必须是锌锭，不能使用含锌物料制备，同时由于锌粉的外泄，恶化了生产环境，危害操作人员身体健康，同时也造成安全隐患。
[0004]相比较而言，电解法的优点是成本较低，生产周期短，产品纯度高，缺点是锌粉形状和尺寸不易控制，严重析氢导致电流效率低，产品收集困难。用氧化锌矿生产高纯度金属锌的方法中，先用强碱溶液将原料氧化锌矿中的锌、铅浸取溶入滤液，然后用分离剂将滤液中的铅、锌分离，最后将只含锌的滤液用电解的方法制得高纯度金属锌；从氧化锌矿生产高纯金属锌的方法中用碱溶液浸取氧化锌矿，在浸取后的滤液中加入硫化物分离剂，过滤分离液中的含铅滤渣，滤液进行锌的电解。但是以上两种流程生产出的锌粉粒径偏大，且粗细不均匀，制备超细锌粉需用球磨机磨碎，能耗高，工艺复杂。添加含铅化合物碱液电解制备超细锌粉的方法中分离剂分离出铅离子后，电解环节再根据需要添加含铅化合物较好地细化了锌粉，但是，又存在微量铅析出的问题。
[0005]另外，含锌废渣回收的研究工作一直在进行，目前为止，还没有比较完善的方法。现在处理含锌废渣有三种：一是火法回收锌电解废渣有价金属，存在能耗很高，以至于不能单独处理废渣，要掺合高品位氧化矿才能生产，而且产生的烟尘对环境危害大，需要很好的除尘设备，火法生产设备和除尘设备投资很大。二是浮选方法回收电解锌废渣中的有价金属，此法药剂消耗大，选矿收率不高，精矿品位难以达到要求，最重要的是排水排渣依然对环境造成严重的危害，并造成二次污染。三是湿法浸取的方法回收电解锌浸出渣，在回收率方面较高，品位方面可容易做到高品位的金属盐产品，缺点是现在用的湿法浸取工艺回收产品为锌锭，导致回收成本比较高且附加值低，虽然湿法浸出废渣是有前途的发展方向，但需更努力去研究和开发新的工艺方法，以及高附加值的产品。用锌粉尘或锌浮渣生产金属锌粉的方法中，用强碱溶液浸出锌，过滤后用硫化钠等将铅沉淀，再电解沉积得到锌粉，其
操作步骤复杂，含锌物料中的铅分离出来只能作为铅的废料，不能直接作为产品。从含锌粉料中回收并制备超细锌粉的方法中，用强碱溶液浸出锌，固液分离电解沉积获得锌粉，碱溶液循环作为浸取锌浮渣原料，得到的锌粉纯度不够，且只能处理粉料等缺陷。
[0006]总之，现有锌粉的制备主要有两种方法：(1)将金属锌液态雾化，快速冷却；(2)将金属锌加热成气体，快速冷却；上述生产锌粉的方法，生产粒度小于20微米的锌粉比较困难，且原料需用金属锌。然而，参照国际标准组织超细高活性锌粉标准(ISO3549)，超细高纯活性锌粉系指粒度10μm以下，粉末含量达到80％以上的锌粉，且具有金属锌含量高(≥98％)、杂质含量低、表面光滑整洁、比表面积大、活性高、松装密度小、表面氧化少、融熔变形及粘连和平台状颗粒少等特征，但是，依靠现有制备技术无法达到相关技术参数指标。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对超细活性锌粉制备的问题，提供了一种利用含锌废料制备高纯超细活性锌粉的方法，即以含锌废料为原料，通过球磨和浸出协同，促进含锌废渣细化颗粒和提高浸出过程均匀性，并利用球磨摩擦产生的热加快浸出速率和效果；通过氧化剂和锌粉协同除杂，并进一步在低电流下除杂，保障锌粉的纯度；本方法生产超细锌粉具有粒度小、活性高和纯度高的特点，并且生产成本低，能耗小，流程控制简单。
[0008]一种利用含锌废料制备高纯超细活性锌粉的方法，具体步骤如下：
[0009](1)含锌废料在密闭研磨装置中进行机械研磨细化颗粒并经碱性溶液同步进行浸出反应，固液分离，得到碱性浸出液和浸出渣；所述碱性溶液为氯化铵和氨水的混合溶液；
[0010](2)在步骤(1)碱性浸出液中加入氧化剂进行氧化脱杂，固液分离得到脱杂溶液，然后向脱杂溶液中加入锌粉进行还原除杂，得到净化溶液；
[0011](3)调节步骤(2)净化溶液中锌离子和氯化铵的浓度，添加表面活性剂，调节pH值，得到电解液；
[0012](4)在步骤(3)所得电解液中插入阳极板和阴极板进行电解反应；阴极上沉积锌粉，并刮取阴极上的电解锌粉；
[0013](5)将步骤(4)中制得电解锌粉加入到稀酸溶液中进行活化处理，再经清洗、过滤得到活性锌粉，然后将活性锌粉加入到表面处理溶液中进行表面处理，过滤、干燥即得高纯超细活性锌粉；优选的，清洗方法为采用温度为50～70℃的热水以冲洗残留的酸根离子和吸附的表面活性剂，再采用无水乙醇冲洗锌粉上的残留水；
[0014](6)步骤(4)中电解液继续电解若干个周期后，电解液中锌离子含量降低，氯离子浓度增大，当氯离子浓度富集到180～280g/L时，电解液返回步骤(1)用于浸出过程。
[0015]所述含锌废料为含锌烟尘、锌冶炼废渣、锌粉尘、锌浮渣、高氯含锌废渣的一种或多种；含锌废料的主要成分为Zn、ZnO、ZnCl2的一种或多种，并含有杂质FeO、CuO和铅的化合物；碱性溶液中氯化铵溶液浓度为20～80g/L，氨水的浓度为3～10g/L。
[0016]所述步骤(2)中氧化剂为双氧水、葡萄糖、水合肼、甲醛、抗坏血酸的一种或多种，氧化剂的加入量为5～20g/L；氧化剂优选双氧水。
[0017]所述步骤(2)锌粉的加入量为2～8g/L。
[0018]所述步骤(3)锌离子浓度为20～30g/L，氯化铵浓度为45～60g/L，电解液的pH值为9
‑
10。
[0019]所述步骤(3)表面活性剂的添加量为10～30mg/L，表面活性剂为吐温、十二烷基苯磺酸钠、淀粉、聚乙二醇的一种或多种。
[0020]所述步骤(4)阳极为锌板阳极、铅合金阳极或钛基涂层阳极，阴极为不锈钢阴极、铝阴极或锌阴极，极间距为5～15cm，整个电解过程在一个电解槽中进行，电解温度为40～60℃；电解反应的具体方法为：在低电流密度为50～150A/m2下电解5～15min，致使溶液中较锌更正电性的杂质金属被还原去除；然后在高电流密度为550～800A/m2下电解2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用含锌废料制备高纯超细活性锌粉的方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)含锌废料在密闭研磨装置中进行机械研磨细化颗粒并经碱性溶液同步进行浸出反应，固液分离，得到碱性浸出液和浸出渣；所述碱性溶液为氯化铵和氨水的混合溶液；(2)在步骤(1)碱性浸出液中加入氧化剂进行氧化脱杂，固液分离得到脱杂溶液，然后向脱杂溶液中加入锌粉进行还原除杂，得到净化溶液；(3)调节步骤(2)净化溶液中锌离子和氯化铵的浓度，添加表面活性剂，调节pH值，得到电解液；(4)在步骤(3)所得电解液中插入阳极板和阴极板进行电解反应；阴极上沉积锌粉，并刮取阴极上的电解锌粉；(5)将步骤(4)中制得电解锌粉加入到稀酸溶液中进行活化处理，再经清洗、过滤得到活性锌粉，然后将活性锌粉加入到表面处理溶液中进行表面处理，过滤、干燥即得高纯超细活性锌粉；(6)步骤(4)中电解液继续电解若干个周期后，电解液中锌离子含量降低，氯离子浓度逐渐富集，当氯离子浓度富集到180～280g/L时，电解液返回步骤(1)用于浸出过程。2.根据权利要求1所述利用含锌废料制备高纯超细活性锌粉的方法，其特征在于：含锌废料为含锌烟尘、锌冶炼废渣、锌粉尘、锌浮渣、高氯含锌废渣的一种或多种；含锌废料中含有杂质FeO、CuO和铅的化合物；碱性溶液中氯化铵溶液浓度为20～80g/L，氨水的浓度为3～10g/L。3.根据权利要求1所述利用含锌废料制备高纯超细活性锌粉的方法，其特征在于：步骤(2)中氧化剂为双氧水、葡萄糖、水合肼、甲醛、抗坏血酸的一种或多种，氧化剂的加入量为5～20g/L。4.根据权利要求1或3所述利用含锌废料制备高纯超细活性锌粉的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄惠，欧阳伦熬，谷怀迪，张毓芳，潘明熙，鲁睿强，
申请(专利权)人：紫金矿业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：