一、硫酸锌溶液成分及其净化方法
锌焙砂或其他的含锌物料（如氧化锌烟尘、氧化锌原矿等）经过浸出后，产出中性浸出液，虽然在浸出过程中通过控制终点酸度使Fe3＋完全水解沉淀的同时，除去了砷、锑等部分杂质，但是残存的许多杂质（如Cu，Cd，CO，Ni，AS，Sb，Ge等）对锌电解沉积过程有极大危害，会使电解电流效率降低、增加电能消耗、影响阴极锌质量、腐蚀阴极和造成剥锌困难等。 因此，必须通过溶液净化，将危害锌电积的所有杂质除去，产出合格净化液才能送至锌电解槽。中彭化工环保技术生产。
表1 中性浸出液的成分范围及平均含量（g/L）
净化的目的是将中性浸出液中的铜、镉、钴、镍、砷、锑等杂质除至电积过程的允许含量范围之内，确保电积过程的正常进行并生产出较高等级的锌片。同时，通过净化过程的富集作用，使原料中的有价伴生元素，如铜、镉、钴、铟、铊等得到富集，便于从净化渣中进一步回收有价金属成分。
净化方法按其净化原理可分为两类：①加锌粉置换除铜、镉，或在有其他添加剂存在时，加锌粉置换除铜、镉的同时除镍、钴。根据添加剂成分的不同该类方法又可分为锌粉－砷盐法、锌粉－锑盐法、合金锌粉法等净化方法；②加有机试剂形成难溶化合物除钴，如黄药净化法和亚硝基β－萘酚净化法。各种净化方法的工艺过程概要列于表2。 表2 各种硫酸锌溶液净化方法的几种典型流程
从表2可以看出，由于各厂中性浸出液的杂质成分与新液成分控制标准不同，故各厂的净化方法亦有所差别，且净化段的设置亦不同。按净化段的设置不同，净化流程有二段、三段
、四段之分。按净化的作业方式不同有间断、连续作业两种。间断作业由于操作与控制相对较易，可根据溶液成分的变化及时调整组织生产，为中、小型湿法炼锌厂广泛应用。连续作业的生产率较高、占地面积少、设备易于实现大型化、自动化，故近年来发展较快，但该法操作与控制要求较高。
由于铜、镉的电位相对较正，其净化除杂相对容易，故各工厂都在第一段优先将铜、镉首先除去。利用锌粉置换除铜、镉时，由于铜的电位较镉正，更易优先沉淀，而锌粉置换除镉则相对困难些，需加入过量的锌粉才能达到净化的要求。
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由于钴、镍是浸出液中最难除去的杂质，各工厂净化工艺方法的差异（表2）实质上就在于除钴方法的不同。采用置换法除钴、镍时除需加添加剂外，还要在较高的温度下，并加入过量的锌粉才能达到净化要求。或者使用价格昂贵的有机试剂，合理选择除钴净化工艺可降低净化成本。
二、锌粉置换除铜、镉
由于锌的标准电位较负，即锌的金属活性较强，它能够从硫酸锌溶液中置换除去大部分较正电性的金属杂质，且由于置换反应的产物Zn2＋进入溶液而不会造成二次污染，故所有湿法炼锌工厂都选择锌粉作为置换剂。金属锌粉被加入到硫酸锌溶液中便会与较正电性的金属离子如Cu2＋，Cd2＋等发生置换反应。
因Cu，Cd，Co，Ni四种金属的标准电极电位都较锌为正，但由于铜的电位较锌的电位正得多，所以Cu2＋能比Cd2＋，Co2＋，Ni2＋更容易被置换出来。在生产实践中，如果净化液中其他杂质成分能满足电积要求，那么Cu2＋则完全能够达到新液质量标准。
湿法炼锌厂浸出液含锌一般在150g／L左右，锌电极反应平衡电位为－0．752V。那么上述置换反应就可以一直进行到Cu，Cd，Co，Ni等杂质离子的平衡电位达到－0．752V时为止，即从理论上讲这些杂质金属离子都能被置换得很完全。但这仅仅是从热力学角度通过计算得到的结果，与实际情况有很大偏差。例如，从热力学数据比较，钴的平衡电位比镉的平衡电位相对较正，应当优先于镉被置换沉淀，但由于Co2＋还原析出的超电压较高的缘故，实际上Co难以被锌粉置换除去，甚至几百倍理论量的锌粉也难以将Co除去至锌电积的要求。结果刚好相反，因此在生产上需要通过采取其他的措施才能将钴从溶液中置换
沉淀出来。
（二）置换过程的影响因素
由于铜、镉较易除去，故大多数工厂都选择在同一段将铜、镉同时除去，该置换过程受以下几个方面的影响：
药草香1、锌粉质量
置换除Cu，Cd应当选用较为纯净的锌粉，除了可避免带入新的杂质外，同时减少锌粉的用量。由于置换反应是液相与固相之间的反应，故反应速度主要取决于锌粉的比表面积，因此，锌粉的表面积越大，溶液中杂质成分与金属锌粉接触的机会就越多，反应速度越快。
但是，过细的锌粉容易漂浮在溶液表面，也不利于置换反应的进行。由于净化用锌粉在制备、贮藏等过程中均不可避免地有部分表面氧化，使锌粉的置换能力大大降低，故有的工厂在净化时首先用废液将净化前液酸化，使锌粉表面的ZnO与硫酸发生反应，使锌粉呈现新鲜的金属表面，以提高锌粉的置换反应能力。应当指出，溶液酸化必须适当，酸度过低则难以达到目的，酸度过高则会增加锌粉耗量，一般工厂控制酸化PH值为3.5～4.0。
如果采用一次加锌粉同时除Cu和Cd，一般要求锌粉的粒度为－0.149～－0.125mm。但有的工厂由于浸出液含铜较高，故采用两段分别除铜和镉。例如比利时巴伦电锌厂，当溶液含铜超过400mg／L时，首先加粗锌粉沉铜。飞龙实业有限责任公司当溶液含铜超过500mg／L时，加入粗锌粉将铜首先沉积下来，产出海绵铜后再将溶液送至除镉工段。在单设的除镉工序则可选用粒度相对较粗的锌粉。
2、搅拌速度
由于置换反应是液相与固相之间的反应，提高搅拌速度有利于增加溶液中Cu2＋和Cd2＋与锌粉相互接触的机会，另外，搅拌还能促使已沉积在锌粉表面的沉积物脱落，暴露出锌粉的新鲜表面，有利于反应的进行。同时，加强搅拌更有利于被置换离子向锌粉表面扩散，从而达到降低锌粉单耗的目的。但搅拌强度过高对反应速度的提高并无明显改善，反而增加了能耗，造成净化成本上升，因此选择适宜的搅拌强度是很重要的。为了强化生产，有的工厂在净化除铜、镉时采用流态化净液槽。
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锌粉置换除铜、镉时的搅拌方式应该采用机械搅拌，若采用空气搅拌则会使锌粉表面氧化而出现钝化现象，另外，空气中的氧会使已置换析出的铜、镉发生复溶。
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3、温 度
提高温度可以提高置换过程的反应速度与反应进行的完全程度，但提高温度也会增加锌粉的溶解以及已沉淀析出的镉的复溶。所以加锌粉置换除Cu，Cd应控制适当的反应温度，一般为60℃左右。研究表明，镉在40～45℃之间存在同素异形体的转变点，温度过高会促使镉复溶。
4、浸出液的成分
浸出液含锌浓度、酸度与杂质含量及固体悬浮物等，均影响置换反应的进行。浸出液含锌浓度较低则有利于置换过程中锌粉表面Zn2＋向外扩散，但浓度过低则有利于氢气的析出，从而增大锌粉消耗量。故生产实践一般控制浸出液含锌量在150～180g／L为宜。
溶液酸度越高则越有利于氢气的析出，从而产生无益的锌粉损耗，并促使镉的复溶。生产实践中，为使净化溶液残余的Cu，Cd达到净化要求，须维持溶液的PH值在3.5以上。
5、副反应的发生
尽管在浸出过程中已将大部分的AS，Sb通过共沉淀的方法除去，但仍有一定量的AS，Sb存在于浸出液中，置换过程中尤其在酸度较高的情况下，在实际溶液PH值条件下，不可避免地产生剧毒的AsH3和SbH3气体（后者很不稳定，在锌电积条件下SbH人体3d建模3容易分解），因此，应在浸出段尽可能将砷、锑完全除去。另外，在生产中应加强工作场地的通风换气，确保生产安全。
（三）镉复溶及避免镉复溶的措施
前已述及，镉的复溶与温度有很大的关系，故须控制适宜的操作温度。另外，生产实践表明镉的复溶还与时间、渣量以及溶液成分等因素有关。其中铜、镉渣与溶液的接触时间长短对镉的复溶影响较大。
由于置换析出的铜、镉渣与溶液接触的时间越长则置后液含镉越高，故净化作业结束后应快速进行固液分离。生产实践表明，溶液中铜、镉渣的渣量也对镉复溶有很大影响，渣量越多则镉复溶越厉害，故在生产过程中应定期清理槽罐，采用流态化净化时应尽量缩短放渣周期。
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溶液中的杂质AS，Sb的存在，不仅增加锌粉的单耗，也促使镉的复溶。因此中性浸出时应尽可能将这些杂质完全除去。此外，还需要控制好中性浸出液中Cu2＋的浓度，铜离子的浓度控制在0.2～0.3g／L为宜。
为尽量避免除铜、镉净化过程中镉的复溶，生产实践中除控制好操作技术条件外，还须控制好适宜的锌粉过量倍数，有的工厂在除铜、镉中将锌粉分批次投入，并在净化压滤前投入少量锌粉压槽，并通过增加铜、镉渣中的金属锌粉量来减少镉的复溶。
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