一种高钴硫酸锌溶液的除钴剂及其除钴工艺

摘要

本发明公开了一种高钴硫酸锌溶液的除钴剂及其除钴工艺，属于硫酸锌溶液净化生产技术领域。它包括过滤、制一静后液、制二静后液、配制除钴剂‑A、配制除钴剂‑B、两静后液预热、混合搅拌、压滤，得新液，除钴剂为除钴剂‑A与除钴剂‑B的混合物。本发明能彻底解决硫酸锌溶液净化过程中锌粉过量的难题，不但降低了锌粉的使用量，提高了锌粉的利用率，同时还提高了硫酸锌溶液净化质量的稳定性。

权利要求

1.一种高钴硫酸锌溶液的除钴工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在常温下，采用西恩过滤器对硫酸锌中上清溶液进行精确过滤，使精确过滤后的溶液固体悬浮物含量小于50mg/L；

(2)将过滤后的中上清溶液，在70-80℃条件下，加锌粉2.0-2.5Kg/m3,搅拌反应0.5-

1.0h，压滤，得一净后液；

(3)将一净后液温度调控到55-65℃，持续加入锌粉，搅拌反应0.5-1.0h，压滤，直到溶液中各主要金属离子浓度达到一定浓度，停止加入锌粉，得二净后液，并测定其中的钴含量；

(4)按所述步骤(3)中二净后液中钴含量和其他金属离子的含量来计算甘氨酸加入量；

(5)将所述步骤(4)中确定含量的甘氨酸用工业用水按固/液＝0.1-0.2溶解后，将pH值调至8.0-9.0，得除钴剂-A；

(6)按所述步骤(3)中二净后液中钴含量和其他金属离子的含量来计算亚硝酸钠加入量；

(7)将所述步骤(6)中确定含量的亚硝酸钠用工业用水按固/液＝0.2-0.3溶解后，得除钴剂-B；

(8)将二净后液预热至55-80℃；

(9)将除钴剂-A和除钴剂-B加入预热后的二净后液中，搅拌2-5min；

(10)将所述步骤(9)中所得二净后液溶液pH值调至2.5-5.0，并保持溶液温度在55-80℃，搅拌反应1.0-2.0h；

(11)压滤，得新液，新液中残存的钴离子浓度≤0.3mg/L，其他金属离子符合电极要求。

2.根据权利要求1所述的一种高钴硫酸锌溶液的除钴工艺，其特征在于，所述步骤(3)溶液中当各主要金属离子达到的浓度为：Zn 120-150g/L，Cd 1-50mg/L，Cu 0.01-0.3mg/L,Ni 0.1-1.5mg/L，Fe 1.0-2.0mg/L，Ge 0.01-0.02mg/L，停止加入锌粉。

3.根据权利要求1或2所述的一种高钴硫酸锌溶液的除钴工艺，其特征在于，所述步骤(3)锌粉的加入量介于1.0-1.5Kg/m3之间。

4.根据权利要求1所述的一种高钴硫酸锌溶液的除钴工艺，其特征在于，所述步骤(4)中甘氨酸加入量的计算公式为：甘氨酸加入量mg/L＝{Co浓度mg/L+Fe浓度mg/L}×(4-6)+{其他金属离子浓度mg/L×(2-4)}。

5.根据权利要求1或2所述的一种高钴硫酸锌溶液的除钴工艺，其特征在于，所述步骤(6)中亚硝酸钠加入量的计算公式为：亚硝酸钠加入量mg/L＝{Co浓度mg/L+Fe浓度mg/L}×(2-4)。

6.根据权利要求1所述的一种高钴硫酸锌溶液的除钴工艺，其特征在于，所述步骤(10)用来调整pH值的物料为硫酸、锌系统电解产出的废电解液、醋酸、硝酸、磷酸中的任一种。

7.根据权利要求1或4所述的一种高钴硫酸锌溶液的除钴工艺，其特征在于，所述甘氨酸加入量为所述步骤(3)中所测二净后液中钴含量的4-6倍。

8.根据权利要求1所述的一种高钴硫酸锌溶液的除钴工艺，其特征在于，所述亚硝酸钠加入量为所述步骤(3)中所测二净后液中钴含量的1-2倍。

9.一种实施权利要求1所述的高钴硫酸锌溶液除钴工艺的除钴剂，其特征在于，所述除钴剂为所述步骤(5)中的除钴剂-A与所述步骤(7)中的除钴剂-B的混合物。

说明书

一种高钴硫酸锌溶液的除钴剂及其除钴工艺

技术领域

[0001] 本发明属于硫酸锌溶液净化生产技术领域，更具体地说，涉及一种高钴硫酸锌溶液的除钴剂及其除钴工艺。

背景技术

[0002] 目前，国内外电解锌生产过程中硫酸锌溶液的除钴工艺主要有锑盐法、砷盐法、黄药法和β萘酚法。锑盐法和砷盐法工艺中，均采用砷盐或锑盐作净化过程的添加剂。除钴的原理是基于较负电性的锌粉在一定的pH、温度和搅拌强度下同硫酸锌溶液中的较正电性的钴离子发生化学反应，从而将钴离子从溶液中置换出来。添加锑盐或砷盐就是为了降低钴离子的超电压，从而改善其置换的热力学条件，实现钴离子的有效脱除。采用砷盐作为净化添加剂虽然净化能力强，锌粉消耗低，但是过程易产生剧毒物质As H3，存在较大的安全隐患；而相比前者，采用锑盐作为净化添加剂，添加剂消耗低，无剧毒物质生成，但存在锌粉消耗较大，净化过程温度要求高，蒸汽消耗大，存在钴的较大分散。黄药净化法工艺工作环境差，操作工人难以接受且对环境污染严重，且需加入硫酸铜做活化剂及黄药臭味大等缺点已经逐渐被淘汰；β萘酚法除钴工艺流程如下：中上清→用锌粉一段除铜、镉→压滤(得一净后液)→β萘酚除钴→活性炭脱色→压滤(得二净后液)→深度除铜、镉→压滤→得新液。该工艺成本高，β萘酚和活性炭不能回收利用，资源浪费严重。

[0003] 在硫酸锌净化过程中所产生的净化渣通常不再使用，这就使得净化渣中所含有的大量未完全反应的锌粉未能得到充分利用，造成加工成本的上升，并且也不利于净化质量的稳定控制。由于市场因素，企业所采购的锌精矿品位的不断下降，而杂质含量越来越高。尤其是净化过程中溶液中钴杂质的脱除，成为企业生产过程中成本居高不下的一块“心病”。因此，寻找一种电解锌生产工艺中净化质量稳定的硫酸锌溶液的除钴新工艺具有重要意义。

发明内容

[0004] 1、要解决的问题

[0005] 针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种高钴硫酸锌溶液的除钴剂及其除钴工艺，彻底解决硫酸锌溶液净化过程中锌粉过量的难题，不但降低了锌粉的使用量，提高了锌粉的利用率，同时还提高了硫酸锌溶液净化质量的稳定性。

[0006] 2、技术方案

[0007] 为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

[0008] 一种高钴硫酸锌溶液的除钴剂及其除钴工艺，其特征在于，包括如下步骤：

[0009] (1)在常温下，采用西恩过滤器对硫酸锌中上清溶液进行精确过滤，使精确过滤后的溶液固体悬浮物含量小于50mg/L；

[0010] (2)将过滤后的中上清溶液，在70-80℃条件下，加锌粉2.0-2.5Kg/m3,搅拌反应0.5-1.0h，压滤，得一净后液；

[0011] (3)将一净后液温度调控到55-65℃，持续加入锌粉，搅拌反应0.5-1.0h，压滤，直到溶液中各主要金属离子浓度达到一定浓度，停止加入锌粉，得二净后液，并测定其中的钴含量；

[0012] (4)按所述步骤(3)中二净后液中钴含量和其他金属离子的含量来计算甘氨酸加入量；

[0013] (5)将所述步骤(4)中确定含量的甘氨酸用工业用水按固/液＝0.1-0.2溶解后，将pH值调至8.0-9.0，得除钴剂-A；

[0014] (6)按所述步骤(3)中二净后液中钴含量和其他金属离子的含量来计算亚硝酸钠加入量；

[0015] (7)将所述步骤(6)中确定含量的亚硝酸钠用工业用水按固/液＝0.2-0.3溶解后，得除钴剂-B；

[0016] (8)将二净后液预热至55-80℃；

[0017] (9)将除钴剂-A和除钴剂-B加入预热后的二净后液中，搅拌2-5min；

[0018] (10)将所述步骤(9)中所得二净后液溶液pH值调至2.5-5.0，并保持溶液温度在55-80℃，搅拌反应1.0-2.0h；

[0019] (11)压滤，得新液，新液中残存的钴离子浓度≤0.3mg/L，其他金属离子符合电极要求。

[0020] 进一步地，所述步骤(3)溶液中当各主要金属离子达到的浓度为：Zn 120-150g/L，Cd 1-50mg/L，Cu 0.01-0.3mg/L,Ni 0.1-1.5mg/L，Fe 1.0-2.0mg/L，Ge 0.01-0.02mg/L，停止加入锌粉。

[0021] 进一步地，所述步骤(3)锌粉的加入量介于1.0-1.5Kg/m3之间。

[0022] 进一步地，所述步骤(4)中甘氨酸加入量的计算公式为：甘氨酸加入量(mg/L)＝{Co浓度(mg/L)+Fe浓度(mg/L)}×(4-6)+{其他金属离子浓度(mg/L)×(2-4)}。

[0023] 进一步地，所述步骤(6)中亚硝酸钠加入量的计算公式为：亚硝酸钠加入量(mg/L)＝{Co浓度(mg/L)+Fe浓度(mg/L)}×(2-4)。

[0024] 进一步地，所述步骤(10)用来调整pH值的物料为硫酸、锌系统电解产出的废电解液、醋酸、硝酸、磷酸中的任一种。

[0025] 进一步地，所述甘氨酸加入量为所述步骤(3)中所测二净后液中钴含量的4-6倍。

[0026] 进一步地，所述亚硝酸钠加入量为所述步骤(3)中所测二净后液中钴含量的1-2倍。

[0027] 更进一步地，所述除钴剂为所述步骤(5)中的除钴剂-A与所述步骤(7)中的除钴剂-B的混合物。

[0028] 3、有益效果

[0029] 相比于现有技术，本发明的有益效果为：

[0030] (1)本发明通过对硫酸锌溶液中成分含量的检测，并做记录，再调整硫酸锌溶液的PH值为2.5-5.0，进而使得硫酸锌在进行后续的纯化工艺能够满足条件要求，促进了硫酸锌中Zn、Cd、Cu、Ni、Fe、Ge元素的排除率，提高了硫酸锌溶液的纯度；并结合处理过程加入除钴剂再进行搅拌，再向其中加入锌粉，再搅拌过滤，使得硫酸锌中的Zn、Cd、Cu、Ni、Fe、Ge元素能够同时被除去掉，降低硫酸锌中杂质元素的含量，提高了硫酸锌的纯度；并且还使得净化过程能够在55-80℃的环境下完成，降低了净化过程的能耗；

[0031] (2)本发明将钴含量由60～90mg/L降至0.3mg/L以下，以满足24小时、48小时电解要求；

[0032] (3)通过添加除钴剂显著提高了除钴去杂效果，彻底解决硫酸锌溶液净化过程中锌粉过量的难题，不但降低了锌粉的使用量，提高了锌粉的利用率，同时还提高了硫酸锌溶液净化质量的稳定性，经济效益显著，操作简单，实用；

[0033] (4)将净化过滤液及时用西恩过滤器进行精确过滤，脱除少量的透滤渣，从根源上消除滤渣中的镉金属溶解到滤液中，从而确保了净化过滤溶液能够长时间满足新液的质量标准要求；

[0034] (5)本发明的硫酸锌净化方法的工艺流程短，净化周期短，能耗低，加入的试剂量较少，成本较低，生产效率高；并且还不会给环境带来污染，具有显著的经济效益和环保价值。

具体实施方式

[0035] 下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

[0036] 实施例1

[0037] 一种高钴硫酸锌溶液的除钴工艺，包括如下步骤：

[0038] (1)在常温下，采用西恩过滤器对硫酸锌中上清溶液进行精确过滤，使精确过滤后的溶液固体悬浮物含量小于50mg/L；

[0039] (2)将过滤后的中上清溶液，在70-80℃条件下，加锌粉2.0-2.5Kg/m3,搅拌反应0.5-1.0h，压滤，得一净后液；

[0040] (3)将一净后液温度调控到55-65℃，持续加入锌粉，搅拌反应0.5-1.0h，压滤，直到溶液中各主要金属离子浓度达到Zn 120-150g/L，Cd 1-50mg/L，Cu 0.01-0.3mg/L,Ni 0.1-1.5mg/L，Fe 1.0-2.0mg/L，Ge 0.01-0.02mg/L，停止加入锌粉，得二净后液，并测定其中的钴含量，其中锌粉的加入量介于1.0-1.5Kg/m3之间；

[0041] (4)配制除钴剂-A，按所述步骤(3)中二净后液中钴含量和其他金属离子的含量来计算甘氨酸加入量，甘氨酸加入量的计算公式为：甘氨酸加入量(mg/L)＝{Co浓度(mg/L)+Fe浓度(mg/L)}×(5)+{其他金属离子浓度(mg/L)×(3)}；将确定含量的甘氨酸用工业用水按固/液＝0.15溶解后，将pH值调至8.0-9.0，得除钴剂-A；

[0042] (5)配制除钴剂-B，按所述步骤(3)中二净后液中钴含量和其他金属离子的含量来计算亚硝酸钠加入量，亚硝酸钠加入量的计算公式为：亚硝酸钠加入量(mg/L)＝{Co浓度(mg/L)+Fe浓度(mg/L)}×(3)；将确定含量的亚硝酸钠用工业用水按固/液＝0.25溶解后，得除钴剂-B；

[0043] (6)预热，将二净后液预热至55-80℃；

[0044] (7)将除钴剂-A和除钴剂-B加入预热后的二净后液中，搅拌2-5min；

[0045] (8)将所述步骤(9)中所得二净后液溶液pH值调至2.5-5.0，并保持溶液温度在55-80℃，搅拌反应1.0-2.0h；

[0046] (9)压滤，得新液，新液中残存的钴离子浓度≤0.3mg/L，其他金属离子符合电极要求。

[0047] 值得注意的是，所述步骤(10)用来调整pH值的物料为硫酸、锌系统电解产出的废电解液、醋酸、硝酸、磷酸中的任一种。

[0048] 在本实施例中，所述甘氨酸加入量为所述步骤(3)中所测二净后液中钴含量的4-6倍。

[0049] 在本实施例中，所述亚硝酸钠加入量为所述步骤(3)中所测二净后液中钴含量的1-2倍。

[0050] 此外，一种高钴硫酸锌溶液的除钴剂为所述步骤(5)中的除钴剂-A与所述步骤(7)中的除钴剂-B的混合物。

[0051] 实施例2

[0052] 一种高钴硫酸锌溶液的除钴剂同实施例1，所不同的是，一种高钴硫酸锌溶液的除钴工艺，包括如下步骤：

[0053] (1)在常温下，采用西恩过滤器对硫酸锌中上清溶液进行精确过滤，使精确过滤后的溶液固体悬浮物含量小于50mg/L；

[0054] (2)将过滤后的中上清溶液，在70-80℃条件下，加锌粉2.0-2.5Kg/m3,搅拌反应0.5-1.0h，压滤，得一净后液；

[0055] (3)将一净后液温度调控到55-65℃，持续加入锌粉，搅拌反应0.5-1.0h，压滤，直到溶液中各主要金属离子浓度达到Zn 120-150g/L，Cd 1-50mg/L，Cu 0.01-0.3mg/L,Ni 0.1-1.5mg/L，Fe 1.0-2.0mg/L，Ge 0.01-0.02mg/L，停止加入锌粉，得二净后液，并测定其中的钴含量，其中锌粉的加入量介于1.0-1.5Kg/m3之间；

[0056] (4)配制除钴剂-A，按所述步骤(3)中二净后液中钴含量和其他金属离子的含量来计算甘氨酸加入量，甘氨酸加入量的计算公式为：甘氨酸加入量(mg/L)＝{Co浓度(mg/L)+Fe浓度(mg/L)}×(4)+{其他金属离子浓度(mg/L)×(2)}；将所述步骤(4)中确定含量的甘氨酸用工业用水按固/液＝0.1溶解后，将pH值调至8.0-9.0，得除钴剂-A；

[0057] (5)配制除钴剂-B，按所述步骤(3)中二净后液中钴含量和其他金属离子的含量来计算亚硝酸钠加入量，亚硝酸钠加入量的计算公式为：亚硝酸钠加入量(mg/L)＝{Co浓度(mg/L)+Fe浓度(mg/L)}×(4)；将确定含量的亚硝酸钠用工业用水按固/液＝0.3溶解后，得除钴剂-B；

[0058] (6)将二净后液预热至55-80℃；

[0059] (7)将除钴剂-A和除钴剂-B加入预热后的二净后液中，搅拌2-5min；

[0060] (8)将所述步骤(9)中所得二净后液溶液pH值调至2.5-5.0，并保持溶液温度在55-80℃，搅拌反应1.0-2.0h；

[0061] (9)压滤，得新液，新液中残存的钴离子浓度≤0.3mg/L，其他金属离子符合电极要求。

[0062] 值得注意的是，所述步骤(10)用来调整pH值的物料为硫酸、锌系统电解产出的废电解液、醋酸、硝酸、磷酸中的任一种。

[0063] 在本实施例中，所述甘氨酸加入量为所述步骤(3)中所测二净后液中钴含量的4-6倍。

[0064] 此外，所述亚硝酸钠加入量为所述步骤(3)中所测二净后液中钴含量的1-2倍。

[0065] 实施例3

[0066] 一种高钴硫酸锌溶液的除钴剂同实施例1，所不同的是，一种高钴硫酸锌溶液的除钴工艺，包括如下步骤：

[0067] (1)在常温下，采用西恩过滤器对硫酸锌中上清溶液进行精确过滤，使精确过滤后的溶液固体悬浮物含量小于50mg/L；

[0068] (2)将过滤后的中上清溶液，在70-80℃条件下，加锌粉2.0-2.5Kg/m3,搅拌反应0.5-1.0h，压滤，得一净后液；

[0069] (3)将一净后液温度调控到55-65℃，持续加入锌粉，搅拌反应0.5-1.0h，压滤，直到溶液中各主要金属离子浓度达到Zn 120-150g/L，Cd 1-50mg/L，Cu 0.01-0.3mg/L,Ni 0.1-1.5mg/L，Fe 1.0-2.0mg/L，Ge 0.01-0.02mg/L，停止加入锌粉，得二净后液，并测定其中的钴含量，其中锌粉的加入量介于1.0-1.5Kg/m3之间；

[0070] (4)配制除钴剂-A，按所述步骤(3)中二净后液中钴含量和其他金属离子的含量来计算甘氨酸加入量，甘氨酸加入量的计算公式为：甘氨酸加入量(mg/L)＝{Co浓度(mg/L)+Fe浓度(mg/L)}×(6)+{其他金属离子浓度(mg/L)×(4)}；将确定含量的甘氨酸用工业用水按固/液＝0.2溶解后，将pH值调至8.0-9.0，得除钴剂-A；

[0071] (5)配制除钴剂-B，按所述步骤(3)中二净后液中钴含量和其他金属离子的含量来计算亚硝酸钠加入量，亚硝酸钠加入量的计算公式为：亚硝酸钠加入量(mg/L)＝{Co浓度(mg/L)+Fe浓度(mg/L)}×(2)；将确定含量的亚硝酸钠用工业用水按固/液＝0.2溶解后，得除钴剂-B；

[0072] (6)预热，将二净后液预热至55-80℃；

[0073] (7)将除钴剂-A和除钴剂-B加入预热后的二净后液中，搅拌2-5min；

[0074] (8)将所述步骤(9)中所得二净后液溶液pH值调至2.5-5.0，并保持溶液温度在55-80℃，搅拌反应1.0-2.0h；

[0075] (9)压滤，得新液，新液中残存的钴离子浓度≤0.3mg/L，其他金属离子符合电极要求。

[0076] 值得注意的是，所述步骤(10)用来调整pH值的物料为硫酸、锌系统电解产出的废电解液、醋酸、硝酸、磷酸中的任一种。

[0077] 在本实施例中，所述甘氨酸加入量为所述步骤(3)中所测二净后液中钴含量的4-6倍。

[0078] 此外，所述亚硝酸钠加入量为所述步骤(3)中所测二净后液中钴含量的1-2倍。

[0079] 以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。