废锌渣电沉积回收锌的工艺研究王伯勇王晓东王清李元善（山东省分析测试中心，济南２５００１４ ）摘要本文针对从废锌渣中电沉积回收锌的条件进行了研究，并提出了一套适合于小型湿法冶炼厂 利用废锌渣回收锌的工艺。关键词废锌渣；浸取；净化；电沉积；铸锌中图分类号ＴＦ１１锌的生 产一般采用两种方法：一是火法即蒸馏法，二是湿法即电解法。我国大部分厂家采用火法炼锌。在 火法炼锌过程中产生大量废锌渣，渣率一般在１０％以上，有的甚至达到２５％。这些废锌渣量大 且成份复杂，以前没有得到充分利用，只在近两年才被开发生产低档锌盐［１－２］。为此，本文 针对各炼锌厂家的废锌渣电沉积回收金属锌的工艺进行了研究，提出了一套适合于小型湿法冶炼厂 从废锌渣电解回收锌的工艺，为废锌渣的综合利用提供了一条投资少、见效快的可行的途径。１基 本原理锌渣中的氧化锌及锌粒易溶于稀硫酸，以锌离子的形式进入溶液：ＺｎＯ＋２Ｈ＋＝Ｚｎ２ ＋＋Ｈ２ＯＺｎ＋２Ｈ＋＝Ｚｎ２＋＋Ｈ２↑在锌进入溶液的同时，部分杂质（如铁等）也进入了 溶液，因此必须对溶液进行净化，除去各种有害杂质。待溶液纯度达到电解锌的要求后进行电解， 使锌在阴极板上沉积出来。２Ｚｎ２＋＋２Ｈ２Ｏ通电２Ｚｎ＋４Ｈ＋＋Ｏ２↑这样就可获得高质 量的阴极锌，对其进行熔锭而得成品锌。工艺流程如下图所示：锌渣→浸出→净化→电解→熔锭→ 成品锌↑｜图湿法生产电解锌工艺流程简图２实验过程２．１废锌渣成份试验用废锌渣是火法生产 锌所废弃的蓝粉、冷凝灰和落地酸化矿尘的混合物，其化学成份见表１．表１废锌渣化学成份元素 ＺｎＰｂＦｅＣｄＡｓＳｂＣｏＮｉＣｌ－含量（％）５７１２０．１０．０１０．００１０．０ ０１０．００１０．６锌渣中锌的物相组成以氧化锌和锌粒为主，硅酸锌和铁酸锌为辅。２．２浸 出针对锌渣的成份和物相组成，我们对废锌渣中锌的浸出采用了两段间歇酸性浸出法。在室温（约 ２０℃）和机械搅拌的情况下，考察了硫酸浓度、固液比、浸出时间等因素对浸出效果的影响，筛 选出了最佳浸出条件，其浸出条件见表２．表２浸出条件考察因素一段酸性浸出二段酸性浸出硫酸 浓度（ｇ／Ｌ）１７０２００固液比（ｗ／ｖ）１：４１：３浸出时间（ｈ）６６一段浸出液的波 美度在３３～３７°Ｂｅ′之间，ｐＨ在２～３之间，其组成成份见表３。表３一段浸出液成份组 成（单位ｍｇ／Ｌ）元素Ｚｎ（ｇ／Ｌ）ＦｅＡｓＳｂＳｉＣｄＣｏＮｉＣ－含量１３０４０００ ４０２０１２０２５０２１１１００一段浸出液送去净化，浸出渣再进行二段酸性浸出，其二段酸 性浸出分离后的浸出液再与废电解液按一定比例混合后再对锌渣进行一段酸性浸出，浸出作业依此 轮流进行。经两段浸出后，浸出渣中的锌含量＜５％，锌的总浸出率可达９８％以上。２．３净化 ２．３．１除铁、砷、锑、硅向待净化液中加入高锰酸钾，将其中的低价铁、砷、锑氧化为高价状 态：５Ｆｅ２＋＋ＭｎＯ－４＋８Ｈ＋＝５Ｆｅ３＋＋Ｍｎ２＋＋４Ｈ２Ｏ５Ａｓ３＋（Ｓｂ３＋ ）＋２ＭｎＯ－４＋１２Ｈ２Ｏ＝５ＡｓＯ３－４（ＳｂＯ３－４）＋２Ｍｎ２＋＋２４Ｈ＋３Ｍ ｎ２＋＋２ＭｎＯ－４＋２Ｈ２Ｏ＝５ＭｎＯ２↓＋４Ｈ＋氧化完成后，再用价格低廉的石灰乳调 节溶液的ｐＨ至５，使Ｆｅ３＋形成Ｆｅ（ＯＨ）３沉淀以除去铁，同时溶液中的ＡｓＯ３－４、 ＳｂＯ３－４和硅胶被氢氧化铁胶体吸附除去。由于少量Ｍｎ２＋的存在有利于锌的电沉积过程， 因此可不将Ｍｎ２＋全部氧化为ＭｎＯ２沉淀除去，将净化液的Ｍｎ２＋含量控制在１ｇ／Ｌ以内 就可。将沉淀分离后，用ｐＨ５左右的水洗沉淀，使锌含量小于５％，以保证锌的回收率。２．３ ．２除镉每立方米待净化液加入０．３ｋｇ的五水硫酸铜和０．７ｋｇ的金属锌粉（粒度小于１２ ０目），在５０℃的温度下机械搅拌约一小时后冷却，分离，浸出液中的镉被锌还原成金属状态的 镉而除去。２．３．３除钴镍每立方米待净化液加五水硫酸铜７０ｇ，锌粉１００ｇ，温度升至８ ０℃左右，机械搅拌２小时后冷却，分离，浸出液中的钴镍被锌粉还原成金属状态的钴镍从溶液中 沉淀出来。Ｍ２＋＋Ｚｎ＝Ｍ↓＋Ｚｎ２＋（Ｍ为Ｃｄ、Ｃｏ、Ｎｉ）在除Ｃｄ、Ｃｏ、Ｎｉ的过 程中，加入硫酸铜是借助于Ｃｕ２＋能与Ｃｄ、Ｃｏ、Ｎｉ等形成微电池，加速上述离子的放电析 出，并使析出完全。２．３．４除氯待净化液中的氯离子我们采用２０１×７型强碱阴离子交换树 脂除去，首先用５％硫酸液将树脂转变成ＳＯ２－４型，然后以净化液为流动相通过交换柱，将溶 液中的Ｃｌ－除去，最终控制净化液中［Ｃｌ－］＜１００ｍｇ／Ｌ，以达到电解液纯度的要求。 经上述各步净化后浸出液已达到电解的要求，其成份见表４。表４电解液杂质含量（单位：ｍｇ／ Ｌ）元素ＦｅＡｓＳｂＳｉＣｄＣｏＮｉＣｕＭｎＣｌ－含量＜２００．１０．１０．１０．２０ ．８０．５０．５８００７６３电解电解沉积技术条件：阳极：铅银合金板（含银～１％），用前 以１Ｎ硫酸液浸泡一昼夜使阳极板上形成一层硫酸铅膜。阴极：纯铝板，尺寸略大于阳极，四周涂 蜡。极间距４５ｃｍ。搅拌方式：慢速机械搅拌。电解液主要成份：Ｚｎ：１２０～１４０ｇ／Ｌ ，游离酸：４０ｇ／Ｌ。电解槽温度：＜３５℃。电解电压：３．４～３．６Ｖ。添加剂：ＳｒＣ Ｏ３：０．２ｋｇ／ｍ３，明胶：１５～３０ｇ／ｍ３．电解时间：１６～１８ｈ。电解废液成份 ：Ｚｎ～５０ｇ／Ｌ，游离酸：～１４０ｇ／Ｌ。在上述电解条件下操作，可得优质阴极锌。电流 效率大于９０％，吨锌电解直流能耗为２９００～３２００ｋＷ。ｈ。４熔锭将阴极锌片在氯化铵 存在下，保持温度在５００～５５０℃的条件下，将锌片熔化铸锭得成品锌。氯化铵用量为每吨锌 １公斤。参考文献［１］夏培夫．从工业废渣中回收锌盐．化学世界，１９８９，３０（８）：３ ７３～３７６［２］秦玉楠．从废渣中回收镉和硫酸锌．陕西化工，１９９１（４）：４４～４５ ＳＴＵＤＹＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＲＥＣＬＡＭＡＴＩＯＮＺＩＮＣＩＮＷＡＳＴＥＺＩ ＮＣＡＳＨＢＹＧＡＬＶＡＮＩＣＤＥＰＯＳＩＴＩＮＧＷａｎｇＢｏｙｏｎｇｅｔａｌ（Ｓｈａ ｎｄｏｎｇＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＴｅｓｔＣｅｎｔｒｅＪｉｎａｎ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎｚｉｎｃｉｎｗａｓｔｅ．Ｚｉｎｅａｓｈｂ ｙｇａｌｖａｎｉｃｄｅ－ｐｏｓｉｔｉｎｇｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄａｎｄａｔｅｃｈｎｏｌｏ ｇｙｆｉｔｉｎｇｓｍａｌｓｃａｌｅｏｆｈｙｄｒｏｍｅｔａｌｇｙｐｌａｎｔｓ．Ｒｅ－ｃｅ ａｍａｔｉｎｇｚｉｎｃｉｎｗａｓｔｅｚｉｎｃａｓｈｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｋｅｙｗ ｏｒｄｓｗａｓｔｅｚｉｎｃａｓｈ；ｌｅａｃｈｉｎｇ；ｄｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ；ｇ ａｌｖａｎｉｃｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ；ｃａｓｔｚｉｎｃ废锌渣电沉积回收锌的工艺研究@王伯 勇@王晓东@王清@李元善$山东省分析测试中心废锌渣；浸取；净化；电沉积；铸锌本文针对从 废锌渣中电沉积回收锌的条件进行了研究，并提出了一套适合于小型湿法冶炼厂利用废锌渣回收锌 的工艺。１］夏培夫．从工业废渣中回收锌盐．化学世界，１９８９，３０（８）：３７３～３７ ６［２］秦玉楠．从废渣中回收镉和硫酸锌．陕西化工，１９９１（４）：４４～４５酸铅膜。阴 极：纯铝板，尺寸略大于阳极，四周涂蜡。极间距４５ｃｍ。搅拌方式：慢速机械搅拌。电解液主 要成份：Ｚｎ：１２０～１４０ｇ／Ｌ，游离酸：４０ｇ／Ｌ。电解槽温度：＜３５℃。电解电压 ：３．４～３．６Ｖ。添加剂：ＳｒＣＯ３：０．２ｋｇ／ｍ３，明胶：１５～３０ｇ／ｍ３．电 解时间：１６～１８ｈ。电解废液成份：Ｚｎ～５０ｇ／Ｌ，游离酸：～１４０ｇ／Ｌ。在上述电 解条件下操作，可得优质阴极锌。电流效率大于９０％，吨锌电解直流能耗为２９００～３２００ ｋＷ。ｈ。４熔锭将阴极锌片在氯化铵存在下，保持温度在５００～５５０℃的条件下，将锌片熔 化铸锭得成品锌。氯化铵用量为每吨锌１公斤。参考文献［１］夏培夫．从工业废渣中回收锌盐． 化学世界，１９８９，３０（８）：３７３～３７６［２］秦玉楠．从废渣中回收镉和硫酸锌．陕 西化工，１９９１（４）：４４～４５ＳＴＵＤＹＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＲＥＣＬＡＭＡ ＴＩＯＮＺＩＮＣＩＮＷＡＳＴＥＺＩＮＣＡＳＨＢＹＧＡＬＶＡＮＩＣＤＥＰＯＳＩＴＩＮＧＷ ａｎｇＢｏｙｏｎｇｅｔａｌ（ＳｈａｎｄｏｎｇＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＴｅｓｔＣｅｎｔｒｅ Ｊｉｎａｎ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎｚｉｎ ｃｉｎｗａｓｔｅ．Ｚｉｎｅａｓｈｂｙｇａｌｖａｎｉｃｄｅ－ｐｏｓｉｔｉｎｇｗｅｒｅｓｔ ｕｄｉｅｄａｎｄａｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｉｔｉｎｇｓｍａｌｓｃａｌｅｏｆｈｙｄｒｏｍｅ ｔａｌｇｙｐｌａｎｔｓ．Ｒｅ－ｃｅａｍａｔｉｎｇｚｉｎｃｉｎｗａｓｔｅｚｉｎｃａｓｈｗ ａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｗａｓｔｅｚｉｎｃａｓｈ；ｌｅａｃｈｉｎｇ； ｄｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ；ｇａｌｖａｎｉｃｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ；ｃａｓｔｚｉｎｃ 废锌渣电沉积回收锌的工艺研究@王伯勇@王晓东@王清@李元善$山东省分析测试中心废锌渣； 浸取；净化；电沉积；铸锌本文针对从废锌渣中电沉积回收锌的条件进行了研究，并提出了一套适合于小型湿法冶炼厂利用废锌渣回收锌的工艺。１］夏培夫．从工业废渣中回收锌盐．化学世界，１９８９，３０（８）：３７３～３７６［２］秦玉楠．从废渣中回收镉和硫酸锌．陕西化工，１９９１（４）：４４～４５
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