喷射自吸式空气催化氧化除铁、砷方法及装置

摘要

本发明属于锌的加工技术领域，具体公开了一种喷射自吸式空气氧化除铁、砷的方法及装置。本发明方法是在溶液中添加W2+作催化剂，然后溶液通过循环泵进入喷射器，由喷射器再回到存液池，如此往复循环操作，直到Fe2+、As3+离子达到工艺要求。该装置主要是由：存液池、气液分离器、喷射循环泵、喷射器四部分组成，溶液添加催化剂后，通过循环泵将溶液送至喷射器，再由喷射器回到存液池，如此往复循环，直至铁离子浓度达到工艺要求。本发明利用空气快速除铁，大大降低了生产成本，在除铁的同时还除去了砷，达到了节能、环保的双重效果。

权利要求

1.一种喷射自吸式空气氧化除铁、砷的方法，其特征在于包括向溶液存储装置中的反

2+

应溶液添加催化剂W 的步骤、以及循环执行的如下步骤：将反应溶液中生成的杂质脱除；

将反应溶液通过一动力装置送至一喷射装置中，在所述喷射装置中使空气与高速流动的反应溶液充分剪切、乳化、以及混合；

再通过所述喷射装置将反应溶液喷射回所述溶液存储装置；

所述一种喷射自吸式空气氧化除铁、砷的方法所专用的设备为一种喷射氧化器，包括以下部分：存液池，用于存在反应溶液；

气液分离器，与所述存液池连通，以脱除所述反应溶液中生成的杂质；

循环喷射泵，与所述气液分离器和喷射器连通，将所述反应溶液从气液分离器送至喷射器；

喷射器，与所述存液池连通，将反应溶液与空气充分剪切、乳化、以及混合并喷射回所述存液池。

说明书

喷射自吸式空气催化氧化除铁、砷方法及装置

技术领域

[0001] 本发明属于锌的加工技术领域，具体涉及一种喷射自吸式空气氧化除铁、砷的方法及装置。

背景技术

[0002] 在电解锌及硫酸锌生产过程中，通常要对电解液(硫酸锌液)中的铁、砷进行去除。目前采用空气除铁的方法在工业上的应用很少。主要是因为普通的空气除铁采用的是通过导气管输入空气进入溶液，这样的方法除铁速度非常慢，除铁效果差，难以达到理想效果，在工业上又难以应用。

[0003] 现在主要的除铁的方法是，在反应溶液中加入双氧水、二氧化锰、高锰酸钾、氯酸钾等等氧化剂进行除铁，相对与空气除铁成本较高。

发明内容

[0004] 为了解决在电解锌及硫酸锌生产过程中除铁成本高的问题，本发明的目的在于提供一种成本更低、且除铁效果好的方法和装置。

[0005] 为实现上述发明目的，本发明所采用技术方案如下：

[0006] 一种喷射自吸式空气氧化除铁、砷的方法，包括向溶液存储装置中的反应溶液添2+
加催化剂W 的步骤、以及循环执行的如下步骤：

[0007] 将反应溶液中生成的杂质脱除；

[0008] 将反应溶液通过一动力装置送至一喷射装置中，在所述喷射装置中使空气与高速流动的反应溶液充分剪切、乳化、以及混合；

[0009] 再通过所述喷射装置将反应溶液喷射回所述溶液存储装置。

[0010] 本发明采用一种以气液剪切、乳化、混合为特点的喷射装置及在溶液中添加催化剂的方法，较好的解决了现有技术问题，而且节约了成本，降低了能耗，铁渣易于过滤，同时3+ -3 3+ -3 -4
由于Fe 能与ASO4 离子形成稳定的固态FeASO4沉淀(Fe +ASO4 ＝ASO4 )，达到同时除铁、除砷的双重效果。其基本原理如下，喷射自吸式空气催化氧化除铁、砷是一种气、液两相化学反应：

[0011] W2+(催化剂)+Fe2+＝W++Fe3+(1)

[0012] H++W++O2＝W2++2H2O(2)

[0013] Fe3++2H2O＝FeOOH+3H+(3)

[0014] (1)、(2)、(3)式合并：

[0015] 4Fe2++O2+6H2O＝4FeOOH+8H+。

[0016] 根据动力学原理，以下几个方面都是提高Fe2+离子的化学反应速度的有效方法：(1)提高空气中氧在溶液的溶解度即增加液中氧的浓度；(2)加强搅拌强度，有利气液充分接触；(3)增加溶液中酸度等。但是由于生产工艺条件限制，上述措施中只有增加氧在溶液中的浓度才最为实际。

[0017] 众所周知，要提高氧在溶液中的浓度，必须加大风量或增加空气与溶液的接触面。通常情况是：压缩空气一般都是通过数根插入溶液中的导气管对溶液进行充气氧化，实际证明，通过导气管进入溶液中的空气柱往往呈大气泡状态，在未能与溶液充分接触的情况下就过早地逸出液面，氧的利用率很低。增加气量或增加压力的效果并不理想，而且能量耗量很大，既不经济，又无法实现工业化。因此需找一种使空气泡细化和增加催化剂的方法，本发明就是基于上述目的，将反应溶液吸出在喷射回反应容器中，在所述喷射装置中使空气与高速流动的反应溶液充分剪切、乳化、以及混合，融入更多的氧气，从而加快反应。

[0018] 为此，本发明设计的专用设备如下：

[0019] 一种喷射氧化器，包括以下部分：

[0020] 存液池，用于存在反应溶液；

[0021] 气液分离器，与所述存液池连通，以脱除所述反应溶液中生成的杂质；

[0022] 循环喷射泵，与所述气液分离器和喷射器连通，将所述反应溶液从气液分离器送至喷射器；

[0023] 喷射器，与所述存液池连通，将反应溶液与空气充分剪切、乳化、以及混合并喷射回所述存液池。

[0024] 该装置主要是由存液池、气液分离器、喷射循环泵、喷射器四部分组成。具体操作原理是：溶液添加催化剂后，在气液分离器中脱除反应溶液中生成的杂质，再通过循环泵将溶液送至喷射器，再由喷射器回到存液池，如此往复循环，直至铁离子浓度达到工艺要求，[0025] 该装置的主要作用是：由循环泵将溶液送至喷射器高压喷出后，在喷射器内形成较高的真空度，通过空气吸入管将空气吸入喷射器内与高速流动的溶液充分剪切、乳化、混合，使空气泡迅速细微化，从而达到空气泡细化的目的，使空气中氧与溶液的接触面极大的增加，快速提高了铁离子的氧化速度。比传统的压缩空气氧化除铁速度快6-7倍，因为氧3+ 3+
化反应是放热反应，无需加热，它能自动升温满促工艺要求，节约能源，由于Fe 、As 在氧化环境中能形成稳定的FeAsO4沉淀达到同时除铁、除砷的目的，实现了节能、环保的双重效果。

[0026] 综上所述，喷射自吸式催化空气氧化除铁、砷方法及装置，使空气除铁实现了工业化，大大提高了空气氧化除铁的速度，缩短除铁的时间，同时附带除去溶液中有害元素砷。本发明利用空气快速除铁，大大降低了生产成本，且达到了节能、环保的双重效果。

附图说明

[0027] 此附图说明所提供的图片用来辅助对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

[0028] 图1为本发明喷射氧化器的原理结构示意图。

[0029] 图示：

[0030] 1、存液池 2、气液分离器

[0031] 3、循环喷射泵 4、喷射器

具体实施方式

[0032] 下面将结合附图以及具体实施方法来详细说明本发明，在本发明的示意性实施及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

[0033] 本发明公开了一种喷射自吸式空气氧化除铁、砷的方法及装置。

[0034] 其中，喷射自吸式空气氧化除铁、砷的方法，包括以下步骤：

[0035] Step1：向溶液存储装置中的反应溶液添加催化剂W2+；

[0036] 以及循环执行的如下步骤：

[0037] Step2：将反应溶液中生成的杂质脱除；

[0038] Step3：将反应溶液通过一动力装置送至一喷射装置中，在所述喷射装置中使空气与高速流动的反应溶液充分剪切、乳化、以及混合；

[0039] Step4：再通过所述喷射装置将反应溶液喷射回所述溶液存储装置。

[0040] 为了增加反应溶液中氧的浓度，并提高Fe2+离子的化学反应速度，本发明提供的装置是：

[0041] 一种喷射氧化器，如图1所示，包括以下部分：

[0042] 存液池1，用于存在反应溶液；

[0043] 气液分离器2，与所述存液池1连通，以脱除所述反应溶液中生成的杂质；

[0044] 循环喷射泵3，与所述气液分离器2和喷射器4连通，将所述反应溶液从气液分离器送至喷射器；

[0045] 喷射器4，与所述存液池1连通，将反应溶液与空气充分剪切、乳化、以及混合并喷射回所述存液池；该喷射器中，吸入空气是通过空气吸入管41实现的。

[0046] 该装置由循环泵3将溶液送至喷射器4高压喷出后，在喷射器4内形成较高的真空度，通过空气吸入管将空气吸入喷射器4内与高速流动的溶液充分剪切、乳化、混合，使空气泡迅速细微化，从而达到空气泡细化的目的，使空气中氧与溶液的接触面极大的增加，快速提高了铁离子的氧化速度。比传统的压缩空气氧化除铁速度快6-7倍，因为氧化反应3+ 3+
是放热反应，无需加热，它能自动升温满促工艺要求，节约能源，由于Fe 、As 在氧化环境中能形成稳定的FeAsO4沉淀达到同时除铁、除砷的目的，实现了节能、环保的双重效果。

[0047] 以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。