硫酸鋅溶液凈化(purificationofzinc

sulphatesolution)

將中性硫酸鋅浸出液中的有害雜質除去至符合鋅電解沉積要求的過程，為濕法煉鋅流程的組成部分。鋅電解沉積用的是鋅焙砂浸出的中性浸出液，中性浸出液是用酸性浸出液浸出鋅焙砂得到的。一般酸性浸出液的鐵、砷、銻、銅、鎘和鈷含量都超過鋅電解沉積所允許的濃度，但其中的鐵、砷、銻及可溶硅等已在中性浸出過程中除至合格，故中性浸出液凈化的主要任務是除去銅、鎘、鈷。按凈化原理分為加鋅粉置換法和加特殊試劑凈化法兩類。

加鋅粉置換法這是工業上廣泛采用的硫酸鋅溶液的凈化方法。

原理

Zn²⁺的標準電極電位(–0.763V)較被凈化除去的雜質離子Cu²⁺(+0.337V)、Cd²⁺(–0.403V)和Co²⁺(–0.277V)的更負，因而可用金屬鋅粉將雜質從凈化液中置換出來：

Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu↓

Zn+Cd²⁺=Zn²⁺+Cd↓

Zn+CO²⁺=Zn²⁺+Co↓

被置換的銅、鎘和鈷等沉淀進入凈化渣而除去。

工藝

影響加鋅粉置換作業的主要因素有鋅粉的粒度、作業溫度和所加的活化添加劑。用于一次除銅、鎘時，鋅粉的粒度要小于124～147μm；當銅含量很高要求分別置換沉淀銅、鎘時，開始采用粗粒鋅粉置換沉淀銅，然后再用細粒鋅粉置換沉淀鎘。在凈化過程中盡可能避免鋅粉被氧化，以使凈化液保持較高的金屬鋅含量。鋅粉單耗和中性浸出液的雜質濃度及凈化工藝有關，一般每噸電鋅耗鋅粉30～60kg。中性浸出液含鋅130～180g／L，含鐵、砷、銻和固體懸浮物越少越好。除銅、鎘作業溫度為328～343K，砷鹽凈化法除鈷的溫度第一段凈化要高于353K，第二段凈化為338～348K；逆銻凈化法除鈷的溫度第一段凈化為328K，第二段凈化為358～368K。置換沉淀鎘前要將溶液含銅濃度補加到200～250mg／L。沉鈷時，除需補加硫酸銅外，還要加活化添加劑砷或銻的化合物，或用含鉛、銻的合金鋅粉，使置換出來的鈷能與銻、砷、鉛、錫、銅、鋅生成金屬化合物，而得以有效地除去，難于置換除去的鎳也同時被置換除得很徹底。為防止與鋅粉結合的銅和銻等脫離鋅粉，造成鈷的反溶解，在置換末期，還要補加1～2次鋅粉“壓槽”，高溫凈化除鈷后的溶液，還須加鋅粉除鎘。所得凈化液含銅、鈷、鎳、砷、銻、鎘量均在1mg／L以下或更低，能滿足鋅電解沉積的要求。目前生產上用得較多的除鈷方法為逆銻凈化法。

設備

加鋅粉置換作業是在機械攪拌槽內進行的，槽容積一般為50～100m³，生產上趨向采用更大型的槽子。芬蘭科科拉(Kokkola)鋅廠用的是200m³槽，加拿大電鋅公司(Canadian

ElectrolyticZinc

Ltd)用的是220m³槽。中國株洲冶煉廠于1967年采用流態化凈化槽連續除銅、鎘，中性浸出上清液從槽底部沿切線方向入槽，螺旋上升和從槽頂部加入的鋅粉構成液一固流態化床，溶液中的銅、鎘迅速被鋅粉置換沉淀除去。溶液在槽內停留15～20min，由上部沉降室溢流排出，凈化渣定期從槽底排出。這種流態化凈化槽的生產能力為60～80m／³(h•臺)，有效容積20m³。與機械攪拌相比，流態化槽具有凈化過程迅速、連續作業、生產能力大、結構簡單、使用壽命長和勞動條件好等優點。1970年意大利薩米公司(SAMIM)用流態化凈化槽進行凈化試驗，于1977年應用于該公司馬爾蓋拉港(Porto

Marghera)鋅廠。

加特殊試劑凈化法有黃藥除鈷法和β–萘酚除鈷法之分。

黃藥除鈷法

在有硫酸銅存在的條件下，加黃酸鉀或黃酸鈉使溶液中的硫酸鈷形成難溶的黃酸鈷沉淀除去：

8C₂H₅OCS₂Na+2CuSO₄+2COSO₄=Cu₂(C₂H₅OCS₂)₂↓+2Co(C₂H₅OCS₂)₃↓+Na₂SO₄

在黃藥除鈷法中，要用氧化劑使CO²⁺氧化成CO³⁺。最好的鈷(Ⅱ)氧化劑是(CuSO₄•5H₂O)，也可用KM_nO₄和Fe₂(SO₄)₃。黃藥也可和銅、鎘、砷、銻、鐵等金屬雜質生成黃酸鹽沉淀被除去。為減少黃藥單耗，除鈷前要預先除去溶液中的上述雜質。除鈷過程是在溶液pH5.2～5.4、308～313K溫度下進行的，黃藥加入量為溶液中鈷量的10～15倍，補加硫酸銅量為黃藥量的20％左右。凈化后液含鈷較高(1～2mg／L)，達不到鋅電解沉積的深度凈化要求；而且黃藥會分解或蒸發產生臭味，惡化勞動條件；鈷渣也難處理。

β–萘酚除鈷法待凈化液中的鈷和B一萘酚反應生成亞硝基–β–萘酚鈷沉淀而被除去：

13C₁₀H₆ONO^–+4Co²⁺+5H⁺→C₁₀H₆NH₂OH+4Co(C₁₀H₆ONO)₃↓+H₂O

除鈷過程是：先向凈化液中加入堿性β–萘酚，再加NaOH和HNO₂，或者加入預先制備好的鈉鹽溶液，攪拌10min；接著加鋅電解沉積廢電解液使溶液中硫酸濃度達0.5g／L，繼續攪拌1h，過濾分出濾渣。為消除剩余β–萘酚對鋅電解沉積的不良影響，在除鈷凈化后液中加活性炭吸附除去過剩的β–萘酚。除鈷作業溫度為338～348K。除鈷后液含鉆低于0.5mg／L，且銅、鎘、鎳、砷、銻等雜質量也遠低于1mg／L，能滿足鋅電解沉積的深度凈化的要求。但此法所用的β–萘酚價貴，并需用活性炭吸附除去殘余試劑，現代生產中較少采用。