新型除钴有机试剂对锌电解影响的研究.DOC

1、新型 除钴 有机 试剂对锌电解影响 的研究 王国 栋 ，伍贺东，徐学鸥， 席阳 （ 呼伦贝尔 驰宏矿业有限公司，内蒙古呼伦贝尔 021000） 摘要 ： 开展了新型 除钴 有机 试剂净化 后的 新液 与 使用锌粉、锑盐、硫酸铜净化 后的 新液进行锌电解 对比 研究 。结果表明 ， 使用 新型除钴有机试剂 净化 后的 新液进行锌电解 ，在 电流密度 320 A/m2、槽电压 3.153.3 V、 槽温2831 、 时间 32 h、 明胶溶液 每 2 小时 10 mL、 新型有机除 Co 试剂 用量 8.5 mg/L的条件下 ， 电解过程中锌片外观质量较好，槽面无返溶烧板现象 ，电流效率 86.0

2、9%89.22%， 电流效率高 出 8.35 个百分点 ；随着电解周期的延长，有机物不断 富集 ，电解阴极出现返溶、烧板迹象，但随着 活性炭 的加入，返溶、烧板现象停止，阴极锌片表面平整光滑。 关键词 ： 新型除钴有机试 ；锌 电解 ； 电流效率 中图分类号： TF813 文献标志码： A 文章编号： 1007-7545（ 2018） 04-0000-00 Study on Effects of New Organic Reagents on Cobalt Removal in Zinc Electrolytic WANG Guo-dong, WU He-dong, XU Xue-ou, XI

3、 Yang (Hulunbeier Chihong Mine Limited Company, Hulunbuir 021000, Inner Mongolia, China) Abstract： Comparative study on zinc electrolysis from new solution of cobalt removal purified by zinc powder, antimony salt, copper sulfate, and new organic reagent for cobalt removal was carried out. The result

4、s show that zinc plate with good appearance quality is obtained from new solution purified by new organic reagent, without phenomenon of re-dissolution and plate-burning, and current efficiency is 86.09%89.225 with 8.35 points higher than that of other purification methods under the optimum conditio

5、ns including current density of 320 A/m2, cell voltage of 3.153.3 V, tank temperature of 2831 , time of 32 h, dosage of gelatin solution of 10 mL every two hours, and dosage of new organic reagent of 8.5 mg/L. Organic matter accumulates continually, re-dissolution and plate-burning of electrolytic c

6、athode appear with prolonging of electrolysis duration, but stop after active carbon addition, and cathode zinc plate has flat and smooth surface. Key words： new organic reagent for cobalt removal; zinc electrolysis; current efficiency 呼伦贝尔 某 公司锌系统采用全湿法炼锌工艺，即两段氧压浸出 中和 净化 锌电积工艺 。 在锌电解实际生产过程往往由于新液纯度不达

7、标造成大面积返溶烧 板 1-5，由于 原料中钴含量偏高，净化过程中 ， 用常规锌粉 锑盐法 除 钴 比较困难， 如果 采用新型 有机试剂 进行钴的脱除 ， 需要考察 有机试剂 对电解的影响， 因此 本文 采用 新型有 机试 剂 对除铁上清液进行 净化 处理后得到合格新液 ， 与 常规锌粉 锑盐净化后 的 新液进行 锌电解小 试对比 研究 ， 考察 新型 有机试剂 对电解的影响。 1 试验部分 1.1 试验 原料及辅料 试验原料 ：新型 有机试剂 净化 后的 新液 5 L、 常规锌粉 锑盐 净化 后的 新液 5 L、 流程内生产新液 5 L、 流程内生产废电解液 5 L。 辅料 为 明胶、 新型

8、 除钴 有机试剂 。 1.2 有机试剂及净化 原理 试验 使用的 有机试剂 是葫芦岛福瑞泰克工程技术 有 限公司发明的 新型 净化除钴试剂， 系 采用有机材料合成的有机螯合沉淀剂 ， 固体 ， 无异味 ， 使用前用 水 溶解 ， 包括两种物质，一是净化剂， 另 一种是促进剂， 试验 过程 中 两种试剂配合使用进行溶液净化除杂。 有机试剂 净化原理： 有机试剂中 含有 的两个或多个配位体与溶液中特定的金属离子 （ Cu、 Cd、 Co、 Ni 等离子 ） 作为中心离子进行螯合反应 ， 生成环状结构的配位化合物即螯合物，生成的螯合物具有较好的稳定性 而沉淀 ，净化后液进行液固分离， Cu、 Cd、

9、 Co、 Ni等离子入渣被除去。 1.3 试验 设备 WYJ 直流稳压电源； BT 系列恒流泵（ Z00B)； 2004 型 (HH系列 )恒温水浴锅 ； 普通电子秤； 烧杯 ； 量筒 ；温度计； 2000 W 电炉 等 。 收稿日期 ： 2017-10-30 作者简介 ：王国栋（ 1982-），男，内蒙古集宁人，工程师 . doi： 10.3969/j.issn.1007-7545.2018.04.007 1.4 试验方法 取 预先制备的两种新液装入 5 L塑料桶内 备用 ， 取流程内的 新液、 废电解液装入 5 L塑料桶内备用 ，试验产出的废液用于浸泡导电铜棒、阴极板、阳极板各 5 min

10、，再 用清水冲洗后装入电解槽，清洗铜棒、极板的废液集中回收。将极板间距调整至试验控制要求。将电解液分别倒入 A、 B电解 槽内，烧杯内留 2.5 L废液作为循环用。开启循环用恒流泵，将流量控制在 23 L/h，用恒流泵 加入新液，根据废液含锌量 的分析 结果 计算每小时新液加入量，以此来调整 恒流 泵转速。开启稳流电源，将电流密度控制在 400416 A/m2，根据槽面反应适当调整电流大小，开启恒温水浴锅将电解液温度控制在试验要求范围内。按照试验要求，加入不同量辅料 明胶或者新型有机试剂 ，并记录。每 2 h 观察一次槽面反应情况，发现异常及时处理并记录。每 2 h 取样滴定，控制好酸锌比，并

11、记录。电解周期 1248 h，剥锌完成后进行称重编号计量。 2 试验结果及讨论 电解对比试验共进行 5 个阶段试验，其中 A列始终使用新型除钴有机试剂制备的新液进行电解试验， B列试验作为 对照试验 ，整个试验具体内容如下 。 2.1 第一 周期 ： A、 B 列均中性开槽试验 工艺条件：电流密度 350416 A/m2、 槽电压 3.13.45 V、 槽温 3436 、 通电时间 40 h、 明胶溶液 每两小时 20 mL， 当通电 20 h 时 ， 按照 8.5 mg/L加入新型有机除 Co 试剂 到 A、 B列 电解槽 内 ， 试验 属于加入过量 有机试剂 电解试验， 试验 结果见表 1

12、。 可以看出，电解时间在 20 h 内 ， A、 B列上锌好， 锌片表面平整， 20 h 后 A列上锌依然比较好，锌片表面平整， 而 B列逐步出现小结瘤、锌片 返溶 烧板症状， A列的电流效率为 89.22%，B列为 80.87%，因此 ， 采用新型 有机试剂 净化 除钴所得新液电解优于常规方法净化除钴得到的新液。 表 1 A、 B 列均中性开槽试验 结果 Table 1 Electrolysis experiment results with neutral solution filled both in cell of column A and column B 类别 A列 B列 电解前液

13、 采用有机试 剂除钴产出的新液： Zn 141.13 g/L、 Cd 0.61 mg/L、 Co 0.4 mg/L、 Ni 0.2 m g/L、 Fe 7 mg/L、As 0.008 mg/L、 Sb 0.001 mg/L 采用常规净化方法后新液： Zn 158.63 g/L、 Cd 0.29 mg/L、 Co 0.81 mg/L、 Ni 0.094 mg/L、 Fe 7 mg/L、As 0.041 mg/L、 Sb 0.001 mg/L 电解后液 Zn 32.82 g/L、 H+ 179.19 g/L、 As 0.048 mg/L、 Sb 0.001 mg/L、 Ni 0.092 mg/L

14、Zn 26.26 g/L、 H + 198.77 g/L、 As 0.048 mg/L、 Sb0.001 mg/L、 Ni 0.091 mg/L 试验现象 20 h 内上锌好，锌片表面平整； 20 h 后上锌依然比较好，锌片表面平整 20 h 内上锌好，锌片表面平整； 20 h 后上锌开始逐步出现小结瘤、锌片 返 溶烧板症状 电流效率 89.22% 80.87% 2.2 第二周期： A、 B 列均酸性开槽试验 工艺条件： 电流密度 416 A/m2、 槽电压 3.2 3.3 V、 槽温 34 35 、 通电时间 36 h、 明胶溶液 每两小时 10 mL。由于继续使用第一组 A列废电解液进行试

15、验，该废电解液已加入 8.5 mg/L有机除 Co 试剂，且随着有机试剂除钴制备的新液逐步加入， 有机试剂 会进一步富集，仍属于 有机试剂 过量加入电解试验。 试验 结果见表 2。 表 2 A、 B 列均酸性开槽电解试验 Table 2 Electrolysis experiment results with acid solution filled both in cell of column A and column B 类别 A列 B列 废 电解液 继续使用第一组 A 列废电解液： Zn 32.82 g/L、 H + 179.19 g/L、 As 0.048 mg/L、 Sb 0.001

16、 mg/L、 Ni 0.092 mg/L 当天生产用电解槽废电解液： Zn2+ 63.45 g/L、 H+ 136.11 g/L 新液 继续用有机除钴试剂制备新液： Zn 141.13 g/L、 Cd 0.61 mg/L、 Co 0.4 m g/L、 N i 0.2 mg/L、 Fe 7 m g/L、As 0.008 mg/L、 Sb 0.001 mg/L 继续使用生产用新液： Zn 158.63 g/L、 Cd 0.29 mg/L、Co 0.81 mg/L、 Ni 0.094 mg/L、 Fe 7 mg/L、 As 0.041 mg/L、 Sb 0.001 mg/L 电解后液 Zn 60.1

17、7 g/L、 H+ 173.32 g/L、 Cd 0.15 mg/L、 Co 0.25 mg/L Zn 112.68 g/L、 H + 83.23 g/L、 Cd 0.13 m g/L、 Co 0.39 mg/L 试验现象 上锌较好，比较平整 逐步出现小结瘤、烧穿、 返溶 烧板症状 从表 2 可以看出， 进行电解 36 h 的小电解试验， A列 产出的锌片表面光滑，没有 返溶 烧板 迹象 ； B列 的 锌片明显出现小结瘤、烧穿、 返溶 烧板症状，说明流程内有烧板杂质，因此保证净化溶液深度净化非常关键。 2.3 第三周期： A列酸性开槽、 B 列中性开槽试验 试验 条件：电流密度 400 A/m

18、2、 槽电压 3.05 3.4 V、 A列槽温 27 34 、 B列槽温 29 36 、 通电时间42 h、 明胶溶液 每两小时 10 mL。由于继续使用第一组 A列废电解液进行试验，该废电解液已加入 8.5 mg/L有机除 Co 试剂，且随着有机试剂除钴制备的新液逐步加入，会进一步富集，仍属于过量加入净化 有机 试剂 电解试验。 试验 结果见表 3。 从表 3 可以看出， A 列锌片表面光滑，继续进行 有机试剂 过量加入电解试验也未见 返溶 烧板； B列阴极板出现严重的结瘤、烧穿、 返溶 烧板症状，说明流程中产出的新液净化不够彻底。 表 3 A 列酸性开槽、 B列中性开槽电解试验 Table

19、 3 Electrolysis experiment results with acid solution filled in cell of column A and neutral solution filled in cell of column B 类别 A列 B列 废电解液 继续使用第一组 A 列废电解液： Zn 60 .17 g/ L、 H + 1 73 .32 g /L、 Cd 0.1 5 m g/ L、Co 0.25 mg/L 重新使用生产用新液进行中性开槽 新液 继续用有机除钴试剂制备新液： Z n 167.38 g/L、 Cd 0.77 mg/L、 Co 0.74 mg/L

20、、 As0 .07 8 mg/L、 Sb 0 .0 01 mg/L 使用生产用新液： Z n 158.63 g/L、 Cd 0.72 mg/L、 Co 0.69 mg/L、 Fe 5 mg/L 电解后液 Zn 54.70 g/L、 H+ 193.24 g/L、 Cd 0.79 mg/L Zn 75.49 g/L、 H+ 118.69 g/L、 Cd 0.79 mg/L 试验现象 上锌较好，比较平整 通电 2 h 阴极左下角有枝状锌粒子析出；通电 4 h 结晶持续长大，引起极间短路；通电 5 h 结晶摘除后下沿绝缘条未见枝状锌析出，板面出现烧板现象；通电 30 h 溶液发白，返溶加剧，同时 锌片

21、庖丁增大，四周起黑边 2.4 第四周期： 有机试剂 净化富 集 电解试验 工艺条件：电流密度 030 h为 400 A/m2、 3036 h为 350 A/m2、 3644 h为 400 A/m2；槽电压 3.053.3 V（初期调整存在波动）；槽温 3032 ；通电时间 44 h； 明胶溶液 每两小时 10 mL。 由于继续使用第一组 A列废电解液进行试验，该废电解液已加入 8.5 mg/L有机除 Co 试剂，且随着有机试剂除钴制备的新液 逐步 加入，会进一步富集， 进行 有机试剂 富集 电解试验，电解时间延长到 44 h， 试验 结果 见表 4。 表 4 有机试剂净化富集电解试验 Tabl

22、e 4 Electrolysis test of purification with new organic reagent 类别 A列 B列 废电解液 继续使用第一组 A 列废电解液： Zn 54 .70 g/ L、 H+ 19 3 .2 4 g/ L、 C d 0 .79 mg/ L 继续使用第一组 B 列废电解液： Z n 7 5.4 9 g/ L、 H+ 1 1 8.69 g/ L、Cd 0.79 mg/L 新液 继续用有机除钴试剂制备新液： Zn 167.38 g/L、 Cd 0.77 mg/L、 Co 0.74 mg/ L、 As 0 .07 8 m g/ L、 Sb 0.0 01

23、 mg/ L 使用生产用新液： Z n 15 8 .6 3 g/ L、 Cd 0 .72 m g/ L、 Co 0 .6 9 m g/ L、Fe 5 mg/L、 As 0.006 mg/L、 Sb 0 .0 0 1 mg/L、 Ni 0.079 mg/L 电解后液 Zn 85.33 g/L、 H+ 137.33 g/L、 Cu 0.66 mg/L、 Cd 0.38 mg/L Zn 62.63 g/L、 H+ 152.04 g/L、 Cu 0.1 mg/L、 Cd 0.33 mg/L 试验现象 通电 2 .5 4 .5 h，陆续出现 A -2 以及 A -1、A -3 上部返溶；通电 1 1.5

24、 h， A -1、 A -2、A -3 边缘返溶，由内至外；通电 2 0 .5 h，板面个别处出现小孔 通电 04 h 废电解液 含锌逐步升高，停加新液 ；通电 9 .5 h板面出现小庖丁 ；通电 3 1.5 h 板面庖丁长大、长圆 从表 4 可知 ， A列随着 电解时间的延长及含 有机除钴试剂的新液逐步加入， 电解槽 内 有机试剂 不断富 集 ，阴极板 开始出现局部少量返溶，表面平整度变差 ，说明随着电解净化 有机试剂 富 集 会造成阴极返溶； B列 阴极片 出现庖丁且较大较圆 ，净化过程不彻底会造成电解返溶烧板。 2.5 第五周期： 加入活性炭脱除净化 有机试剂 电解试验 试验 条件：电流

25、密度 023.5 h 为 400 A/m2、 23.532 h为 350 A/m2；槽电压 3.153.3 V；槽温 2831 ；通电时间 32 h； 明胶溶液 每两小时 10 mL。 继续使用第一组 A列废电解液进行试验，该废电解液已加入 8.5 mg/L有机除 Co 试剂，且随着有机试剂除钴制备的新液逐步加入，会进一步富集，但由于 A列锌片局部出现返溶，故本次试验通电前，废液烧杯内加入纱布包裹的 活性炭 脱除净化 有机试剂 ，会逐步减少有机物含量。试验结果见表 5。 表 5 加入活性炭脱除净化有机试剂电解试验 Table 5 Electrolysis test of removal pur

26、ification of organic reagent with active carbon addition 类别 A列 B列 废电解液 继续使用第一组 A 列废电解液： Zn 85.33 g/L、 H+ 137.33 g/L、 Cu 0.66 mg/L、 Cd 0.38 mg/L 继续使用第一组 B 列废电解液： Z n 62.63 g/ L、 H+ 152.04 g/ L、Cu 0.1 mg/L、 Cd 0.33 mg/L 新液 继续用有机除钴试剂制备新液： Z n 167.38 g/L、 Cd 0.7 7 m g/ L、 Co 0 .7 4 m g/ L、 As 0 .07 8 m

27、g/ L、 Sb 0 .00 1 mg/L 使用生产用新液： Z n 15 5 .3 9 g /L、 Cd 0.5 6 m g/ L、 C o 0 .7 2 mg/ L、Fe 9 mg/L、 As 0.065 mg/L、 Sb 0 .0 0 1 mg/L、 Ni 0.1 mg/L 电解后液 Zn 75.48 g/L、 H+ 157.93 g/L、 Cu 0.66 mg/L、 Cd 0.38 mg/L Zn 51.42 g/L、 H+ 164.79 g/L、 Cu 0.1 mg/L、 Cd 0.33 mg/L 试验现象 通电 23.5 h，陆续出现 A-1、 A -3 上部轻 微返溶；通电 24

28、.5 h， A-2 上部轻微返溶；通电 2 7 .5 h， 锌片上液面返溶约 2 mm；通电 28 .5 h， 阴极下部出现孔洞 ；通电 30 h，加入明胶后，槽内出现明显胶沫 上锌情况较好 从表 5 可知 ， 随着活性炭加入，净化 有机试剂 经过 有效的脱除 后 ， A列极板 返溶 明显减少 ，锌片表面平整度 逐渐好转，说明及时有效脱除净化 有机试剂 ，采用 有机试剂 进行净化产出新液不会对电解造成影响； B 列生产用新液加入 电解槽进行电解试验，阴极 上锌情况较好。 3 结论 1） 采用 有机试剂 进行净化，能够实现深度净化的目的 。 2）采用 有机试剂 进行净 化得到的新液进行电解，短周

29、期不会出现问题，但是随着电解周期的延长 有机试剂会不断地 富集 ，如果不采取有效措施会造成电解返溶烧板 。 3）有机 试剂 净化得到的新液采用 活性炭、或者活性炭吸附柱等 脱除有机物后电解，不会对电解 造成 影响 。 4） 使用新型除钴有机试剂净化后的新液进行锌电解 ，在 电 流密度 320 A/m2、槽电压 3.153.3 V、 槽温2831 、 时间 32 h、 生产用明胶溶液 每 2 小时 10 mL、 新型有机除 Co 试剂 用量 8.5 mg/L，并且电解废液循环使用 的条件下 ，属于过量加入净化 有机试剂 ，电解过程中锌片外观质量 较好，槽面无返溶烧板现象，电流效率86.09%89

30、.22%，电流效率高出 常规净化 8.35 个百分点；随着电解周期的延长，有机物不断 富集 ，电解阴极出现返溶、烧板迹象，但随着 活性炭 的加入，返溶、烧板现象停止，阴极锌片表面平整光滑。 参考文献 1 梅光贵，王德润，周敬元，等 . 湿法冶金学 M. 长沙：中南大学出版社， 2001： 65-112. 2铅锌冶金学编委会 . 铅锌冶金学 M. 北京：科学出版社， 2003： 80-95. 3 何贻柏 . 萃锗余液中有机物对锌电解的影响及其衍生物的消除 J. 株冶科技， 1995， 23（ 4）： 23-28. 4 黄忠民 . 株洲冶炼厂锌电解节能实践 J. 有色冶金节能， 2000(4)： 46-47. 5 唐爱勇 . 有机物对锌电积的影响及脱除 J. 世界有色金属， 2009（ 7）： 35-37.