湿法炼锌中的贫镉液除钴.pdf

第5 8 卷第4 期 2 006 年11 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e t a l s V 0 1 ．5 8 ，N o ．4 N o v e m b e r2006 湿法炼锌中的贫镉液除钴 刘继军 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 4 4 摘要国内某湿法锌冶炼厂由于贫镉液中的钴随贫镉液返回锌系统形成钴的闭路循环而频繁出现锌电解的钴“烧板”现 象，为此研究贫镉液锑盐除钴和黄药除钴过程和效果。结果表明，采用两种除钻工艺都可以实现钴的开路，彻底消除“烧板”现象。 锑盐除钻工艺除钴效率相对稍低，且影响除钴的因素较多，但操作环境相对较好。然而不能综合回收钴。黄药除钴工艺除钻效率 比锑盐除钻高，可达到8 0 ％以上，且影响因素相对较少，可从除钴渣中回收钻，但操作环境差，需对贫镉液进行冷却降温处理。 关键词冶金技术；锌电解；除钴；锑盐除钴；黄药除钴 中图分类号T F 8 1 3 ；T F 8 0 3 ．2 7 ；T F 8 0 3 ．2 5文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 6 0 4 0 0 3 6 0 3 国内某大型锌冶炼厂电解过程中经常发生钴 “烧板”的现象，为此进行了多种原因的分析，最后分 析确认是由于镉回系统贫镉液中的钴闭路循环所造 成的。净化工序采用的是一段除铜、镉，二段除钴的 基本工艺流程，由于一段净化的条件过于强化，在一 段除铜、镉的同时有部分钴也被除去，而一段除铜、 镉后的铜镉渣作为回收铜、镉的原料。铜镉渣浸出 后的铜渣作为回收铜的原料，进行铜的回收。浸出 液进行除杂、置换等工艺后回收镉，置换后的贫镉液 则回到锌系统中去。而铜镉渣中钴在铜镉渣的浸出 过程中同时被浸出，最后进入贫镉液中随贫镉液回 到锌系统中，随着长时间的积累，锌系统中的钴含量 越来越高，增加了净化工序除钴的负担，当钴的含量 达到一定程度时会就造成系统的电解“烧板”。针对 这种原因造成的钴“烧板”，为了彻底解决钴的开路 问题，提出了对贫镉液进行除钴，进行以贫镉液系统 中钴开路的研究。 1实验方法 1 ．1 湿法炼锌中回收镉的基本工艺流程 湿法炼锌中回收镉的基本工艺流程如图1 所 示，在该工艺中，铜镉渣中的钴在浸出过程中与渣中 的镉一同被浸出，并经过净化、置换后随贫镉液一起 回到了锌系统中。 1 ．2 原料 收稿日期2 0 0 5 0 5 1 1 作者简介刘继军 1 9 7 1 一 ，男，湖南攸县人，工程师，硕士，主要从 事湿法冶金与金属材料等方面的研究。 』盥 图1工艺流程图 F i g ．1 P r o c e s sf l o w s h e e t 所处理的是国内某大型锌冶炼厂的铜镉渣经过 浸出、净化、置换等工序后的贫镉液，其钴的含量比 炼锌系统中浸出液的钴含量高出很多，并且波动范 围很大，另外镉的含量与p H 值波动范围也很大，具 体如表1 所示。 万方数据 第4 期刘继军湿法炼锌中的贫镉液除钴3 7 C o C A p H 1 8 0 3 2 0 3 ．O 2 7 0 6 2 0 3 ．5 1 4 5 8 8 0 4 ．0 6 0 2 3 0 3 ．5 6 4 1 3 9 0 4 ．5 5 5 6 9 7 4 ．5 1 3 9 2 2 6 4 ．O 1 0 5 1 0 0 0 3 ．5 9 8 3 6 2 4 ．5 1 4 3 4 6 7 4 ．5 2 试验结果与讨论 由于贫镉液的成分特点 钴、镉含量高、p H 值波 动范围大等 ，研究中分别采用了锑盐除钴与黄药除 钴两种除钴方式进行了贫镉液除钴工艺条件的确定 与除钴效果的对比。 2 ．1 锑盐除钴 2 ．1 ．1 锑盐除钴的基本原理。锑盐除钴的基本原 理是利用钴、锌的电动势不同，在除钴的过程中，锑 盐作为一种活化剂，在含钴的溶液中加入锌粉置换 除钴。在硫酸锌的溶液中，锑的水溶物为H S b 0 2 与 S b 0 2 ，当有锌粉存在时，被置换成金属锑，并与析出 的钴形成金属间化合物C o s b ，其反应式为C 0 2 s b o ； 4 H 2 ．5 Z n C o S b 2 ．5 Z n 2 2 H 2 0 和 C 0 2 H S b 0 2 3 H 2 ．5 Z n C o S b 2 ．5 Z n 2 H 2 0 。 2 。1 ．2 锑盐除钴的效果。试验是在不同钴镉含量 的贫镉液中加入一定量的锑盐和锌粉，控制在一定 温度下，反应一定的时间，试验结果如表2 所示。 表2 锑盐除钴试验结果 T a b l e2R e s u l to fr e m o v i n gc o b a l tw i t ha n t i m o n ys a l t 塑兰 二 二三 二 二 二 二 [ C o ] ／ m g L - 1 1 8 02 7 01 4 56 06 45 5 [ c A ] ／ m g L 一1 3 2 06 2 08 8 02 3 01 3 9 06 9 7 除钴率／％6 8 ．95 9 ．36 5 ．57 5 ．68 4 ．68 8 ．6 试验结果表明，在贫镉液中加锑盐除钴的效果 与溶液中的钴、镉的含量有关。当溶液中钴含量超 过1 0 0m g ／L 同时镉的含量小于1 0 0 0 m g ／L 时，除钴 率一般在5 0 ％左右。当溶液中钴含量超过1 0 0 m g ／L 同时镉的含量在1 0 0 02 0 0 0 m g ／L 时，除钴率 可达到7 0 ％以上。当溶液中的钴的含量小于 1 0 0 m g ／L 同时镉的含量在5 0 0 ～1 0 0 0 m g ／L 时，除钴 率可达到7 0 ％以上。另外，除钴的效果也与溶液的 p H 有关，当溶液的p H 偏低时，除钴的效果会稍微 差或者锌粉加入量会增加，这是因为当溶液p H 较 低时，加入的锌粉有部分与溶液中的H 发生置换 反应，从而影响了除钴的效果。所以，在贫镉液中采 用锑盐除钴的工艺时，根据溶液中的钴含量，需要调 整贫镉液中的镉含量与溶液的p H 值，采用的锌粉 必须是较细的锌粉，且需控制好锌粉的加入速度，这 样才能达到较好的除钴效果。 2 ．2 黄药除钴 2 ．2 ．1黄药除钴的基本原理。黄药除钴与锑盐除 钴的原理不同，是利用黄酸盐与锌和钴等形成的化 合物的溶度积不同 黄酸锌的溶度积为4 ．9 X1 0 一， 黄酸钴的溶度积为1 0 - 1 3 ～1 0 _ 1 4 ，所以加入黄药就 可以除去硫酸锌溶液中的钴离子。黄药除钴的实质是 在有硫酸铜存在的条件下，溶液中的硫酸钴与黄药作 用，形成难溶的黄酸钴而沉淀，反应式为8 G H 5 0 C 譬 2 G L S 0 4 2 C x S 0 4 C 也 G H s C X S 2 2 2 C o Q H 5 0 C 是 3 、} 4 s o i 一。从反应式可以看出，硫酸 铜起使C 0 2 氧化为C 0 3 的作用，是一种氧化剂。 2 ．2 ．2 黄药除钴的效果。试验是在不同钴镉含量 的贫镉液冷却到一定温度时，然后加入一定量的黄 药与硫酸铜，反应一定的时间，试验结果见表3 。 表3 黄药除钴试验结果 T a b l e3R e s u l to fr e m o v i n gc o b a l tw i t hs o d i u r f le t h y lx a n t h a t e [ c o ] ／ m g L 一1 1 3 91 0 59 81 4 3 [ c d ] ／ r a g L - 1 2 2 6 1 0 0 03 6 24 6 7 除钴率／％8 49 59 98 7 试验结果表明，采用黄药对贫镉液进行除钴，相 对于锑盐而言可以达到更高的除钴率，平均可达到 8 0 ％以上，并且贫镉液中的镉含量对除钴的效果影 响也不大，但由于黄药除钴的温度较锑盐除钴的温 度低，在除钴前须对溶液进行冷却处理。当贫镉液 中的C o 1 0 0 m g ／L 时，黄药的用量较高，除钴率可 达到8 0 ％以上，当贫镉液中的C o 1 0 0 m g ／L 时，黄 药的用量较少，除钴率更高，可达到9 0 ％以上。 3结论 从试验研究的情况来看，采用两种除钴的工艺 都可以达到对系统中的钻进行开路的目的，对贫镉 液在连续进行一段时间的除钴之后都可以将锌系统 里的钴含量降下来，彻底解决因钴含量超标所造成 万方数据 3 8有色金属第5 8 卷 的电解“烧板”现象。锑盐除钻工艺除钴效率相对稍 低，且影响除钴的因素较多，如溶液钴、镉含量与p H 值等均会影响除钴的效果，但锑盐除钴的操作环境 相对较好，除钴渣经锌系统挥发窑处理，钴最后进入 窑渣，实现了钴的开路，然而不能综合回收钴，不能 实现资源的综合利用。黄药除钴工艺除钴效率比锑 参考文献 盐除钴高，可达到8 0 ％以上，并且影响因素相对较 少，但是由于黄药本身有臭味，操作环境差，由于贫 镉液温度高于黄药除钴工艺要求的温度，所以首先 得对贫镉液进行冷却降温处理，增加设备投资。除 钴后的黄酸钴渣可以进行钴的回收，既达到了钴开 路的目的，同时也可实现了资源的综合回收。 [ 1 ] 铅锌冶金学编委会．铅锌冶金学[ M ] ．北京科学出版社，2 0 0 3 3 8 2 3 8 8 ． [ 2 ] 邱竹贤．有色金属冶金学[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 8 2 2 2 2 2 4 ． [ 3 ] 马迸，陈利春，秦永宏．锌粉置换除钴的研究及运用[ J ] ．有色冶炼，2 0 0 2 ，3 1 5 3 0 3 2 ． [ 4 ] 郭忠诚，阎江峰，杨显万．S b 2 0 3 在硫酸锌溶液净化除钴过程中的机理[ J ] ．中国有色金属学报，2 0 0 0 ， 5 6 9 7 7 0 0 [ 5 ] 王德全，林茂森．砷净液和锑净液除钴的进展[ J ] ．有色金属，1 9 9 5 ，4 7 4 9 1 1 ． C o b a l tR e m o v a lf r o mP o o rC a d m i u mS o l u t i o ni nZ i n cH y d r o m e t a l l u r g i c a lP r o c e s s L I UJ i - j u n B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n a A b s t r a c t I nad o m e s t i cz i n cs m e l t e r ，t h e “b u r n i n gb o a r d ’’p h e n o m e n o ni nz i n ce l e c t r o d e p o s i t i o nr e s u l t e df r o mt h e c o b a l tr e c y c l i n gt Oz i n cs y s t e mw i t hp o o rc a d m i u ms o l u t i o nf r e q u e n t l yo c c u r s ，t h ep r o c e s s e sa n dt h ee f f e c t sf o r c o b a l tr e m o v a lf r o mp o v e r t yc a d m i u ms o l u t i o nb o t hw i t ha n t i m o n ys a l ta n dw i t hs o d i u me t h y lx a n t h a t ea r ei n v e s t i g a t e df o rs o l v i n gt h e “b u r n i n gb o a r d ”p r o b l e m , T h er e s u l t ss h o wt h a tt h ec o b a l td i s c y c l i n ga n d “b u r n i n g b o a r d ’’p h e n o m e n o nd i s a p p e a r i n gc a nb ea c h i e v e db yb o t hc o b a l tr e m o v a lt e c h n o l o g i e s ．T h eo p e r a t i o ne n v i r o n m e n ti sf a v o r a b l e ；b u tt h ec o b a l tr a m o v a le f f i c i e n c yi sr e l a t i v e l yl o wa n di n f l u e n c i n gf a c t o r sa r el i t t l em o r ea n d c o b a l tc a nn o tb er e c o v e r e df o ru s i n gt e c h n o l o g yo fc o b a l tr e m o v a lw i t ha n t i m o n ys a l t ．T h ec o b a l tr e m o v a le f f i c i e n c yi sr e l a t i v e l yh i g h ，u pt om o r et h a t8 0 ％，a n di n f l u e n c i n gf a c t o r sa r ef e w e ra n dc o b a l tc a nb er e c o v e r e d f r o mt h er e s i d u e ，b u tt h eo p e r a t i o ne n v i r o n m e n ti ss o m e w h a ta w f u la n dt h ep o v e r t yc a d m i u ms o l u t i o nh a st ob e c o o l e df o ru s i n gt e c h n o l o g yo fc o b a l tr e m o v a lw i t hs o d i u me t h y lx a n t h a t e ． K e y w o r d s m e t a l l u r g i c a lt e c h n o l o g y ；z i n ce l e c t r o d e p o s i t i o n ；c o b a l tr e m o v a l ；c o b a l tr e m o v a lw i t ha n t i m o n y s a l t ；c o b a l tr e m o v a lw i t hs o d i u me t h y lx a n t h a t e 万方数据