湿法炼锌含锰硫酸锌溶液一步净化除锰联产低铁锌的方法与流程

1.本发明涉及一种湿法炼锌流程含锰硫酸锌溶液一步净化除锰联产低铁锌的方法，属于湿法炼锌技术领域。

背景技术：

2.锰在湿法炼锌系统是一种重要的元素，在浸出和净化过程，二氧化锰用于氧化硫化物或二价铁离子，进而锰以二价离子进入溶液。在锌电积过程，部分二价锰被氧化为二氧化锰附着在铅银阳极上保护阳极，或形成阳极泥落入电解槽，实现部分锰的“开路”。但是，因为锌冶炼原料含锰或工艺操作不当，在湿法炼锌系统中锰很难维持平衡，许多锌冶炼企业锰“开路”量远小于摄入量，造成锌湿法冶炼系统锰含量不断累积，超过正常生产允许的上限。
3.如果锌电解系统锰离子浓度过高(》6g/l)，则会造成诸多问题，如降低锌电积的电流效率(《80％)，增大电解液粘度，增加电解液电阻，导致电解过程槽电压升高，增加吨锌直流电单耗(》3400kwh)，危害铅银合金阳极表面二氧化锰的均匀形成与生长，生成鳞片状二氧化锰，增加阳极泥人为清除工作量和阳极破坏机率，缩短阳极寿命，同时增加阳极泥的产量和清槽劳动量，降低阴极锌产品质量(0#锌品级率《50％)，最终降低企业的经济效益。因此，继续惯用锌电积脱锰，无论从技术上还是经济上都不可取。
4.目前，文献报道从湿法炼锌系统脱锰的方法主要为试剂氧化法。主要分为漂白粉氧化法、次氯酸钠氧化法、过硫酸铵氧化法和高锰酸钾氧化法。
5.漂白粉氧化法是硫酸锌净化除二价锰离子传统的方法。以漂白粉为氧化剂，氧化锌浆为中和剂。将浸出的硫酸锌溶液加热并搅拌，加入次氯酸钙氧化二价锰离子，然后加入氧化锌中和产生的新酸，使ph值保持5.2～5.4。此法产生的渣量较大，澄清过滤困难，严重时使工艺过程停顿，无法正常生产，而且引入了氯离子，使硫酸锌液中氯离子增加，严重腐蚀阳极，降低电流效率和电锌的质量，且后续需从硫酸锌电解液中除去氯离子，因此，此法不可行。
6.次氯酸钠氧化法与漂白粉氧化法相似，差别在于次氯酸钠氧化法沉淀中不存在硫酸钙成分，渣量减少。但是在除去二价锰离子的同时依然引入了氯离子，同样会产生严重的阳极腐蚀问题，降低电流效率和电锌的质量，所以此法也不可行。
7.过硫酸铵氧化法是在中性溶液中，过硫酸铵将mn
2+
离子氧化成mno2沉淀。与前述两试剂法相比，过硫酸铵氧化法渣量少；适用二价锰离子浓度范围广；除锰效率高。但过硫酸铵价格贵，耗量也大，生产成本高，生产企业无法接受。
8.高锰酸钾氧化法是在弱酸性介质中将mn
2+
氧化成mn
4+
，而本身被还原成mn
4+
一起呈深棕的亚锰酸(mno2)沉淀。氧化过程中产生了硫酸，使ph值降低，这又影响到亚锰酸(mno2)的沉淀，甚至使沉淀溶解，因此必须加入石灰水或氧化锌中和氧化时产生的新酸，使溶液始终保持在ph＝5.4，以利于锰的氧化水解。在ph＝5.4的情况下，二价锰离子易氧化水解成亚锰酸(mno2)沉淀，而硫酸锌并不水解沉淀。此方法在操作过程中加入高锰酸钾的量
25.3mnso4+2hmno4+2h2o＝5mno2↓
+3h2so426.阴极室反应如下：
27.zn
2+
+2e＝zn
28.本发明方法至少具有以下优点：
29.(1)与锌电积过程阳极泥“开路”锰工艺相比，本发明方法的锰离子不在阴阳极间往返还原和氧化浪费电能，充分利用阳极区失电子和析氧效应将锰离子氧化为mno2，能耗低，电流效率高；除锰程度和效率高，锰脱除率可高达98.2％以上，远高于锌电积过程阳极泥“开路”锰《20％的水平；锰产物可返回湿法炼锌流程使用或出售，减少或避免了湿法炼锌流程软锰矿、双氧水等氧化试剂的消耗；联产附加值高的低铁锌产品，远高于锌电积过程阳极泥“开路”锰工艺0#锌品级率《50％的水平。
30.(2)与试剂氧化法相比，本发明方法无试剂消耗、不带入对湿法炼锌系统有害的杂质离子。
31.(3)本发明方法工艺流程简洁、操作简便、生产成本低、经济效益好。
32.(4)本发明可以实现简便、高效、低成本地脱除湿法炼锌流程中硫酸锌溶液中的锰，并生产得到低铁锌，保证湿法炼锌系统的稳定生产运行。阳极室锰产物可返回浸出和净化使用或出售、减少或避免了湿法炼锌流程软锰矿、双氧水等氧化试剂的消耗，阴极室联产低铁锌，能耗低，经济效益好。
附图说明
33.图1是本发明方法的电解示意图；
34.图2是电解槽由两组顺序相间排布的阳极室和阴极室构成的俯视示意图。
具体实施方式
35.下面结合附图和实施例，对本发明的内容作进一步说明。
36.实施例1
37.如图1所示，将含锰50g/l、含锌140g/l、硫酸浓度100g/l的含锰硫酸锌溶液加入电解槽1由隔膜2分隔的阳极室1a，湿法炼锌新液加入阴极室1b，阳极室和阴极室中分别放入惰性电极，接通直流电源dc进行电解。阳极室惰性电极3为铅基合金阳极，阴极室惰性电极4为铝基阴极。阳极室和阴极室间的隔膜采用微孔性隔膜。控制电解电流密度100a/m2电解温度为常温，电解时间48h，测得槽电压为2.3v。电解结束后，在阳极室得到二氧化锰，阳极室溶液锰离子浓度为0.6g/l，锰离子去除率为98.8％。在阴极室得到含锌大于99.997％的低铁锌。
38.实施例2
39.将含锰13.5g/l、含锌45g/l、硫酸浓度170g/l的含锰硫酸锌溶液加入由隔膜2分隔成阳极室1a和阴极室1b的电解槽1，阳极室和阴极室中分别放入惰性电极，接通直流电源dc进行电解。阳极室惰性电极3为钛基阳极，阴极室惰性电极4为铝基阴极。根据生产量要求，电解槽可以由多组顺序相间排布的阳极室和阴极室构成，图2为电解槽由两组顺序相间排布的阳极室和阴极室构成的俯视示意图。阳极室和阴极室间的隔膜采用阴离子膜。控制电解电流密度450a/m2，电解温度38℃，电解时间24h，测得槽电压为2.9v。电解结束后，在阳极
室得到二氧化锰，阳极室溶液锰离子浓度为0.2g/l，锰离子去除率为98.5％。在阴极室得到含锌大于99.997％的低铁锌。
40.实施例3
41.将含锰6g/l、含锌30g/l、硫酸浓度240g/l的含锰硫酸锌溶液加入电解槽由阴离子膜分隔成多个相间排布的阳极室，湿法炼锌新液与废电解液的混合液加入阴极室。阳极室和阴极室中分别放入石墨阳极和铝基阴极，接通直流电源电解，控制电解电流密度700a/m2，电解温度60℃，电解时间2h，测得槽电压为3.5v，电解结束后，在阳极室得到二氧化锰，阳极室溶液锰离子浓度为0.11g/l，锰离子去除率为98.2％。在阴极室得到含锌大于99.997％的低铁锌。
42.以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

技术特征：

1.湿法炼锌含锰硫酸锌溶液一步净化除锰联产低铁锌的方法，其特征在于，所述方法是将含锰硫酸锌溶液加入由隔膜分隔成阳极室和阴极室的电解槽，在阳极室和阴极室中分别放入惰性电极，接通直流电源进行电解，锰离子在阳极室氧化主要以二氧化锰析出，锌在阴极室还原以金属锌析出，在阳极室得到二氧化锰，阴极室得到低铁锌。2.根据权利要求1所述的湿法炼锌含锰硫酸锌溶液一步净化除锰联产低铁锌的方法，其特征在于，阳极室惰性电极为铅基合金阳极或钛基阳极或石墨阳极，阴极室惰性电极为铝基阴极。3.根据权利要求1或2所述的湿法炼锌含锰硫酸锌溶液一步净化除锰联产低铁锌的方法，其特征在于，阳极室的含锰硫酸锌溶液中，含有锰6～50g/l、锌30～140g/l，硫酸浓度为100～240g/l。4.根据权利要求1或2所述的湿法炼锌含锰硫酸锌溶液一步净化除锰联产低铁锌的方法，其特征在于，阴极室的含锰硫酸锌溶液可与权利要求3所述阳极室溶液相同或为湿法炼锌新液或新液与废电解液的混合液。5.根据权利要求1或2所述的湿法炼锌含锰硫酸锌溶液一步净化除锰联产低铁锌的方法，其特征在于，所述电解槽由多个相间排布的阳极室和阴极室构成，阳极室和阴极室间由微孔性隔膜或阴离子膜分隔。6.根据权利要求1或2所述的湿法炼锌含锰硫酸锌溶液一步净化除锰联产低铁锌的方法，其特征在于，电解电流密度为100～700a/m2，电解温度为常温～60℃、电解时间为2～48h。

技术总结

本发明涉及一种湿法炼锌含锰硫酸锌溶液一步净化除锰联产低铁锌的方法，所述方法是将含锰硫酸锌溶液加入由隔膜分隔成阳极室和阴极室的电解槽，在阳极室和阴极室中分别放入惰性电极，接通直流电源进行电解，锰离子在阳极室氧化主要以二氧化锰析出，锌在阴极室还原以金属锌析出，在阳极室得到二氧化锰，阴极室得到低铁锌。本发明无试剂消耗，不带入对湿法炼锌有害的杂质离子，除锰程度与效率高，锰脱除率可高达98.2％以上，阳极室锰产物可返回浸出和净化使用或出售、减少或避免了湿法炼锌流程软锰矿、双氧水等氧化试剂的消耗，阴极室联产低铁锌，能耗低，经济效益好。经济效益好。经济效益好。