硫酸锌溶液除钴镍有机试剂沉淀法
硫酸锌溶液深度净化除钴的现状与发展
硫酸锌溶液深度净化除钻的现状与发展1概述在湿法炼锌过程中，锌焙砂经过中性浸出所得的硫酸锌溶液含有许多杂质，其中有电位较锌正的杂质铜、镉、钻、碑、撲等，也有阴离子杂质氯、氟等。
这些杂质的存在对电解极为有害，如降低电流效率、增加电能消耗，影响产品质量等。
因此在电解前必须对这种溶液进行净化，把有害杂质除至允许含量。
中性浸出所得上清液和净化后新液成分要求各厂不完全一样，概括如表1所示。
随着电解法生产锌越来越多地被应用，硫酸锌溶液的净化成为保证电解顺利进行的基本条件。
为了强化生产，而采用较高的电流密度，为此必须进行深度净液，使溶液中各种杂质的含量尽可能降低，以保证获得优质的电锌产品。
由于工业技术的发展，国外的很多电锌厂都不同程度地实现机械化和自动化，机械化剥锌不仅省去了繁重的体力劳动，而且还大大地提高了劳动生产率，然而实现了机械化剥锌的基本保证是析出的锌具有光滑平整的表面和一定的厚度，要获得这样的析出锌也要求对硫酸锌溶液进行深度净化，使杂质含量降到足够低的程度，以满足生产的要求。
由于热酸浸出的普遍采用，深度净化显得更为重要，由此看来，硫酸锌溶液的深度净化，对电锌生产起着非常重要的作用，因此国内外近年对深度净液都十分重视，作了大量的试验研究工作，有的已应用于大规模生产。
表1中性上清液和净化后新液要求成分溶液/ (mg-lZ )元素中性上清液净化后新液Zn130〜150/ (g,L、) 130 ~ 150/ (g-L-1)Cu240 〜4200.2-0.5Cd460-680 1 ~7As0.18-0.360.06-0.2Sb0.30-0.400.05 ~ 0.1Ge0.20-0.500.05 ~ 0.1Ni20-700.1~ 0.5Co10-350.2-0.6Fe 1 ~7 1 ~5F50 ~ 10050 ~ 100Cl100-300100 - 300Mn 3 000 - 6 000 3 000 ~ 6 000SiO.50-7040-50铜量不足，氧化作用不彻底，除钻效率低；铜量过多又增加黄药消耗。
硫酸锌溶液除钴镍有机试剂沉淀法
（2）影响置换过程的因素
1）锌粉质量 选用较为纯净的锌粉；锌粉的表面积合适。 2）搅拌速度 选择适宜的搅拌强度。 3）温度 加锌粉置换除Cu，Cd应控制适当的反应温度，一般 为60℃左右。 4）浸出液的成分 生产实践一般控制浸出液含锌量在150～ 180g／L为宜。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 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SbH3容易分解)，因此，应在浸出段尽可能将砷、锑完 全除去。
2.2.3 除杂设备
立式机械搅拌罐 ：
图2-5机械搅拌设备的结构
1—槽体2一搅拌叶轮3一进料管 4一进液管 5一蒸气管 6一压缩空气管7—排料管
2.2.4 絮凝剂的添加与方法
2.3 硫酸锌溶液除铜、镉、钴、镍
2.3.1置换沉淀法除杂基础
（1）置换过程的热力学
如果将负电性的金属加入到较正电性金属的盐溶液中，则较负电性的金 属将自溶液中取代出较正电性的金属，而本身则进入溶液。例如将锌粉加入到 含有硫酸铜的溶液中，便会有铜沉淀析出而锌则进入溶液中： Cu2++Zn==Cu+Zn2+ 置换过程的反应及限度：在有过量置换金属存在的情况下，将一直进行到 两种金属的电化学可逆电位相等时为止。反应平衡条件为：
（3）镉复溶及避免镉复溶的措施
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。铜、镉渣与溶液的接触时间长短对镉的复溶影响较 大 。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。 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。
硫酸锌溶液置换沉淀法除铜镉钴镍.
用多倍于当量的锌粉。在许多场合下，用置换沉淀法有可能完全除去溶液中被置换的金属离
子。
表 2-4
在平衡状态下被置换金属与置换金属离子活度的比值（ aMe1x ） aMe2y
置换金属
被置换金属
Zn
Cu
Fe
Cu
Ni
Cu
金属的标准电位，V
置换金属
-0.763 -0.440 -0.241
被置换金属
+0.337 +0.337 +0.337
+0.536 +0.798
Ag+,Ag
Ag++e→Ag
+0.799
Hg2+,Hg
Hg2++2e→Hg
Hale Waihona Puke +0.854Br(l),BrCl2(g),Cl-
1/2Br2+e→Br1/2Cl2+e→Cl-
+1.066 +1.358
Au+,Au
Au++e→Au
+1.50
F2(g),F-
1/2F2++e→F-
+2.85
2.1.1.2 置换沉淀的应用
（1） 用主体金属除去浸出液中的较正电性金属 如硫酸锌中性浸出液用锌粉置换脱铜、镉、钴和镍；镍钴溶液中用镍粉或钴粉置换脱铜。 在锌湿法冶金中，广泛使用锌粉置换除去中性浸出液中的铜、镉、钴和镍。该法除铜比
较容易，当使用量为铜量的 1.2～1.5 倍的锌粉时，就能将铜彻底除尽。但除镉较困难，除 钴和镍更困难。
离子的析出电位随离子活度和温度而变，表 2-5 是锌和钴的离子析出电位随温度和离子 活度变化的情况。
硫酸锌溶液置换沉淀法除铜镉钴镍.
（2） 用置换沉淀法从浸出液中提取金属
例如用铁屑从硫酸铜水溶液中置换金属铜。 对含铜 0.5～15g/L 的硫酸铜水溶液，以铁屑作沉淀剂置换提铜，反应式为
Fe+Cu2+ =Cu+Fe2+
在这类金属中 Co 属惰性金属，对氢的超电压不大，一般是难于除掉的。从热力学的角
度考虑，为防止氢的析出，可以采取以下措施：一是尽可能提高溶液的 pH 值以降低氢的电
势；二是加入添加剂，使之与被置换的金属形成合金以提高这些金属的电势。例如，在锌湿
法冶金中，用锌粉置换沉积钴时便可添加 As203 以提高钴的电势。
溶液的 pH 值控制在 2 左右，若酸度过大，则铁屑会白白消耗在氢的析出上，即： 2H Fe Fe2 H2
酸度过小，则会导致铁的碱式盐和氢氧化物的共同沉淀，降低铜的品位。 溶液中的 Fe3+是有害杂质，同样会增加铁的消耗量。
2Fe3 Fe 3Fe2 为了消除 Fe3+，可用磁黄铁矿或 SO2 还原。
Ni
-0.267
0.241
4.0×10-2
在置
淀法
实际应用过程中，必须重视下述副反应。
① 金属的氧化溶解反应
从金属－水系的电势－pH 图（图 2-4）可以看出，按热力学方面来说，氧完全有可能
使置换金属溶解，如
Zn+
1 2
O2
+2H+
=Zn
2+
+H
2O
甚至有可能使被置换沉淀出来的金属返溶，从而造成置换金属的无益损耗。因此，有必要尽
分离镍钴的方法
分离镍钴的方法
镍钴的分离主要有以下几种方法：
1. 沉淀法：这是一种利用沉淀物的特性来分离镍钴的方法。
通过添加化学沉淀剂，如氢氧化钠和碳酸钠，可以使镍和钴分别沉淀，达到分离的目的。
2. 萃取法：通过将混合物加入适当的有机溶剂中，再利用镍和钴在不同有机溶剂中的溶解度不同，用适当的方法将它们分离出来。
目前，溶剂萃取法具有高选择性、高直收率、流程简单、操作连续化和易于实现自动化等优点，被广泛应用于镍钴分离。
3. 电渗析法：这是一种利用离子在电场作用下运动方向的不同来分离镍钴的方法。
在直流电场作用下，镍离子和钴离子分别向阳极和阴极迁移，从而达到分离的目的。
4. 离子交换法：这是一种利用离子交换树脂的特性来分离镍钴的方法。
离子交换树脂具有选择性吸附镍离子和钴离子的能力，从而达到分离的目的。
5. 吸附法：利用吸附剂的表面活性来分离镍钴。
吸附剂具有吸附镍离子和钴离子的能力，将混合物通过吸附剂时，镍离子和钴离子分别被吸附在不同的表面上，从而达到分离的目的。
6. 其它方法：例如催化沉淀法、电渗析-离子交换法、电化学分离法等，也可以用来分离镍钴。
以上这些方法中，沉淀法和萃取法在工业生产和新能源领域具有重要的应用价值。
但是每种方法都有其优缺点，需要根据具体情况选择合适的方法。
一种硫酸钴溶液除镍的方法
一种硫酸钴溶液除镍的方法1.引言1.1 概述概述硫酸钴溶液除镍的方法是一种常用的工业处理工艺，旨在通过利用硫酸钴与镍的化学反应特性，将溶液中的镍元素有效地去除。
镍是一种常见的金属元素，广泛应用于电镀、合金制造、化工等领域。
然而，在一些特定的情况下，需要将溶液中的镍含量控制在较低水平，以满足生产要求或环保标准。
本文将介绍两种不同的方法来实现硫酸钴溶液除镍的过程。
方法一是基于化学反应的原理，通过添加合适的试剂来引发钴与镍之间的反应，从而使镍以一种可沉淀的形式从溶液中分离出来。
方法二则是利用物理分离的原理，通过电解或膜分离等技术手段将镍从硫酸钴溶液中分离出来。
本文将详细介绍每种方法的背景和实施步骤，并对它们的优缺点进行评价。
通过对这些方法的深入研究和分析，我们可以更好地了解硫酸钴溶液除镍的机制和适用范围，为相关行业的生产和环保工作提供有益的参考和指导。
1.2 文章结构本篇文章分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，将对本文的研究背景和意义进行概述，包括硫酸钴溶液除镍的重要性和现有方法的不足之处。
然后，将介绍本文的结构和目的。
接下来是正文部分，主要介绍了两种方法来实现硫酸钴溶液除镍的过程。
首先，方法一会先进行背景介绍，包括涉及到的相关概念和理论知识。
然后，详细描述实施该方法的步骤和条件，并给出实验结果和数据。
接着，方法二也会进行相同的介绍，包括背景介绍、实施步骤和实验结果。
通过对比这两种方法，可以对它们的优缺点进行评估和比较，为后续的讨论提供依据。
最后是结论部分，将对实验结果进行分析和总结，讨论方法的有效性和可行性。
同时，还会对这两种方法的优缺点进行评价，以便后续的改进和优化。
通过以上的文章结构，读者可以清晰地了解到本文的整体框架和内容安排，有助于他们更好地理解文章的核心观点和实验过程。
1.3 目的目的部分的内容可以是以下内容：目的部分旨在说明本文的研究目标和意义，明确研究该方法的目的和潜在好处。
通过对本文目的的阐述，读者可以更好地理解为什么需要研究这种硫酸钴溶液除镍的方法，以及该方法对于解决当前较为普遍的镍污染问题具有的重要意义。
2、硫酸锌溶液的净化
2.1 湿法炼锌净化过程
（1）硫酸锌溶液净化的目的
1）将溶液中的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； 2）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，便于从渣中进 一步回收有价金属成分。
（2） 在湿法炼锌工艺中，浸出液经过的三个净化 过程 1）中性浸出时控制溶液终点pH值，使某些能够 发生水解的杂质元素从浸液中沉淀下来（中和水 解法）； 2）酸性浸出时的除铁； 3）针对打入净化工序的中浸液除杂，使之符合 电积锌的要求。在实际的生产中，这些过程并不 全是在净化单元完成，如：杂质Fe、As、Sb、Si 大部分在浸出过程除去，而Cu，Cd，Co，Ni， Ge等则在净化过程除去。
锌粉置换法的反应式表示如下：
（2）影响置换过程的因素
1）锌粉质量 选用较为纯净的锌粉；锌粉的表面积合适。
2）搅拌速度 选择适宜的搅拌强度。
3）温度 加锌粉置换除Cu，Cd应控制适当的反应温度，一般 为60℃左右。
4）浸出液的成分 生产实践一般控制浸出液含锌量在150～ 180g／L为宜。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。
（3）湿法炼锌工艺 流程
虚线框中的工序在实际 生产中是放在浸出单元过 程中完成，产出合格浸出 液（上清液）打入净化单 元过程。
表2-1 湿法炼锌工艺流程
含锌物料 浸出
含大量杂质的硫酸锌溶液
中性浸出 除 去 Fe 、 As 、 Sb 、 Si ， 仍 含 有 Cu 、 Ge等杂质的合格上清液
净化 加Zn粉
Cu2++Zn==Cu+Zn2+ 置换过程的反应及限度：在有过量置换金属存在的情况下，将一直进行到 两种金属的电化学可逆电位相等时为止。反应平衡条件为：
硫酸锌溶液的净化工艺技术
硫酸锌溶液的净化工艺技术一、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。
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（3）镉复溶及避免镉复溶的措施
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。铜、镉渣与溶液的接触时间长短对镉的复溶影响较 大 。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。 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。
铜、镉渣
净化 合格净化液（新液）
铜、镉渣处理工序
表2-1 湿法炼锌工艺流程
电积
（3）净化的方法
在浸出单元中，主要利用的是中和水解法和 共沉淀法除去杂质铁、砷、锑、硅，而在净化单 元中，按照净化原理可将净化的方法分为两类： 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；
2.3.2除杂过程
（1）置换法除铜、镉、钴、镍的基本反应
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。 锌粉置换法的反应式表示如下：
2.2.3 除杂设备
立式机械搅拌罐 ：
图2-5机械搅拌设备的结构
1—槽体2一搅拌叶轮3一进料管 4一进液管 5一蒸气管 6一压缩空气管7—排料管
2.2.4 絮凝剂的添加与方法
2.3 硫酸锌溶液除铜、镉、钴、镍
2.3.1置换沉淀法除杂基础
（1）置换过程的热力学
如果将负电性的金属加入到较正电性金属的盐溶液中，则较负电性的金 属将自溶液中取代出较正电性的金属，而本身则进入溶液。例如将锌粉加入到 含有硫酸铜的溶液中，便会有铜沉淀析出而锌则进入溶液中： Cu2++Zn==Cu+Zn2+ 置换过程的反应及限度：在有过量置换金属存在的情况下，将一直进行到 两种金属的电化学可逆电位相等时为止。反应平衡条件为：
（2）影响置换过程的因素
1）锌粉质量 选用较为纯净的锌粉；锌粉的表面积合适。 2）搅拌速度 选择适宜的搅拌强度。 3）温度 加锌粉置换除Cu，Cd应控制适当的反应温度，一般 为60℃左右。 4）浸出液的成分 生产实践一般控制浸出液含锌量在150～ 180g／L为宜。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 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SbH3容易分解)，因此，应在浸出段尽可能将砷、锑完 全除去。
2、硫酸锌溶液的净化
2.1 湿法炼锌净化过程
（1）硫酸锌溶液净化的目的
1）将溶液中的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； 2）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，便于从渣中进 一步回收有价金属成分。
（2） 在湿法炼锌工艺中，浸出液经过的三个净化 过程 1）中性浸出时控制溶液终点pH值，使某些能够 发生水解的杂质元素从浸液中沉淀下来（中和水 解法）； 2）酸性浸出时的除铁； 3）针对打入净化工序的中浸液除杂，使之符合 电积锌的要求。在实际的生产中，这些过程并不 全是在净化单元完成，如：杂质Fe、As、Sb、Si 大部分在浸出过程除去，而Cu，Cd，Co，Ni， Ge等则在净化过程除去。
（2）除铁过程
除铁过程也在浸出槽中进行，将废电解液及氧化剂 （软锰矿、锰矿浆）混合后制成氧化液用于冲矿，浆液经 过分级后送入中性浸出。通过pH自动控制系统控制浸出终 点pH值，浸出过程的各个浸出槽出口的pH值设定后，自动 系统根据设定的pH值信号自动调整酸的加入量，使浸出终 点达到设定的pH值。
2.2.2 共沉淀法除砷、锑
含锌物料
（3）湿法炼锌工艺 流程
虚线框中的工序在实际 生产中是放在浸出单元过 程中完成，产出合格浸出 液（上清液）打入净化单 元过程。
浸出
含大量杂质的硫酸锌溶液
中性浸出 除去 Fe 、 As 、 Sb 、 Si ，仍含有 Cu 、 Ge等杂质的合格上清液
净化
加Zn粉
含Ni、Co等杂质的净化液
加有机试剂
Men nH2O Me(OH )n nH
反应的平衡条件是:
1 pH pH，反应正向进行，金属离子水解沉淀，反之 则逆向进行，Me(OH)n溶解。在硫酸锌溶液中，物质的稳定性除了与溶液pH 值有关，还与离子的电极电位有关，即会发生氧化还原反应，如同类离子高 价态和低价态的转化，因此通常采用电位-pH图来研究影响物质在水溶液中稳 定性的因素，为制取所需要的产品创造合适的条件。
（1）除杂基础
在沉淀过程中，某些未饱和组份亦随难溶化合物的沉淀 而部分沉淀，这种现象称为“共沉淀”。 共沉淀产生的原因 ：形成固溶体、表面吸附、吸留和 机械夹杂、后沉淀。
影响共沉淀的因素：沉淀物的性质 、浓度 、温度、沉 淀过程的速度和沉淀剂的浓度 。
共沉淀法的应用 ：共晶沉淀、吸附共沉淀 。
（2）除杂过程
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。
（4）各种净化方法的工艺过程概要
表2-1 各种硫酸锌溶液净化方法的几种典型流程
（5）部分工厂的中性浸出液成分
表2-2中性浸出液的成分(g/l)实例
2.2 硫酸锌溶液除铁、砷、锑
2.2.1中和水解法除铁
（1）除铁基础
在中性浸出中完成的，即控制浸出终点pH值在5.2～5.4之间，使锌离子 不发生水解，而绝大部分铁离子以氢氧化物Fe（OH）2形式析出，从而达到 除铁目的。 在溶液中金属离子水解按下式进行：
置换过程的副反应：金属的氧化溶解反应 、氢的析出反应、砷化氢或锑化 氢的析出反应。
（2）置换沉淀的应用
用主体金属除去浸出液中的较正电性金属：如硫酸锌 中性浸出液用锌粉置换脱铜、镉、钴和镍；镍钴溶液中用镍 粉或钴粉置换脱铜。 用置换沉淀法从浸出液中提取金属 ：例如用铁屑从硫 酸铜水溶液中置换金属铜。