锌电解液的提纯方法

锌电解液的纯化
湿法冶金纯化方法： 离子沉淀法、置换法、有机溶剂萃取法离 子交换法、膜分离法、结晶法等。 对净化液的要求： Cu0.0005g/L、Ni 0.001g/L、Co 0.003-0.005mg/L，砷、锑、锗的浓度 低于0.0001g/L。
表1 锌焙砂中性浸出液的成分（g/L）
常见的分离提纯方法
对有机萃取剂的要求： ①与水不溶且易分层； ②被萃取物在其中溶解度大； ③萃取剂与被萃取物不发生 反应，且易分离。
（一般使用低沸点溶剂）
常见的分离提纯方法
置换
原理：
置换反应（displacement reaction）是无机 化学反应的四大基本反应类型之一，指一种单质 和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的 反应，可表示为：A+BC=B+AC 或 AB+C=AC+B 除此之外，也可以指路易斯酸间的置换反应， 此时并不需要单质参与反应。
锌电解液的纯化
2）高温、高酸浸出液中铁的沉淀方法
高温、高酸浸出液中Fe离子浓度在30g/L以上，如此高的 杂质铁不能用简单的水解法分离。1960年以来，工业上先 后用更先进的黄钾铁矾法、转化法、针铁矿法、赤铁矿法 除铁。这些方法的优点是：铁的沉淀结晶性能好，易沉降、 过滤和洗涤。 黄钾铁矾法应用最普遍，可以直接将Fe3+沉淀，针铁矿法 和赤铁矿法需要控制较低的Fe3+的浓度，为此需要将大部 分Fe3+还原为Fe2+。
中性浸出
高温高酸酸性浸出
锌焙砂高温高酸浸出流程
锌电解液的纯化
杂质在锌电解过程的影响：降低电流效率 （杂质电解沉淀积后形成杂质M—锌微电池， 锌焙砂的浸出是多段浸出， 使锌复溶；氢在杂质金属上的超电势大都低 于在金属锌上的超电势，使氢容易析出）； 最终得到的浸出液除含锌 影响金属锌的质量（化学质量和物理质量）。 离子（160~165g/L）外， 还含有各种杂质离子，这 些杂质离子有：Fe3+、 Fe2+、Cu2+、Co2+、Ni2+、 锑（Sb）、砷（As）等， 其中高温高酸浸出液中铁 离子浓度高达30g / L以上， 其他杂质浓度较低，但危 害大，都要进行净化分离。
萃取效率：
使用一定量的有机溶剂去萃取一定量的水溶 液中的有机物质，应该采取“少量多次”的 方法。
这样 既节省溶剂，又 可以实现高的萃取率。 利用分配定律可以定 量地说明萃取次数、 溶剂量与萃取后剩余 物之间的关系。即：
原溶 液 体积V 质量 Wo
用s（ml）萃取剂，n次萃 取
剩余 量 体积 V 质量 Wn
锌电解液的纯化
黄钾铁矾法 为了减少碱的消耗，高温、高酸浸出液可先用锌焙砂预中和， 调节pH为1.1-1.5，过滤，得到的渣返回高温、高酸浸工段； 滤液加入阳离子M+（M+为NH4+、Na+、K+等），加热至90-100oC， 保温3~4h，生成铁矾沉淀，过滤，铁矾外排，滤液残留的铁 浓度为1-3g/L，用于中性浸出。 3Fe2(SO4)3 + 2MOH + 10H2O = 2MFe3(SO4)2(OH)6 + 5H2SO4
锌电解液的纯化
B.铜盐和砷盐法 在中性或弱酸性硫酸锌溶液中加入铜盐或砷盐，温度为75-80oC，铜 离子首先被锌置换，形成Cu-Zn微电池，降低了钴的超电势，使钴易 置换沉淀。另一方面在金属电极的表面可能发生析氢反应，由于铜 的电极电位高于氢的电极电位，所以减少了析氢反应的发生。砷盐 法原理类似，但有毒性气体物质AsH3生成，可用无毒锑盐法代替。
常见的分离提纯方法
萃取
原理： 利用物质在互不相溶的两相中溶解度或分配系数的不同达到 提取、分离及纯化的。即:萃取是通过溶质在两相的溶解竞 争而实现的。
分配定律： 在一定温度下，此有机化合物在有机相和 水相的浓度之比为一常数。 分配定律数学表达式： CA/CB= K （≈溶解度之比）
常见的分离提纯方法
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制作人：李国强 王汉泽 吴天昊 演讲人：王肖懿
锌电解液的提纯方法
1、简述常见的提纯分离方法
2、锌电解液的纯化
常见的分离提纯方法
1、沉淀
沉淀分离法是利用 沉淀反应有选择地 沉淀某些离子，而 其它离子则留于溶 液中从而达到分离 的目的。它发生的 必要条件是溶液体 系对某些离子是饱 和的。
例：Fe3 OH- Fe（OH） 3
锌电解液的纯化
3）硫酸锌溶液（中性浸出液）的净化
中性浸出过程中，铁、砷、锑、锗等杂质大部分水解沉淀 除去，但还含有各种其他杂质离子，它们分别是铜、镉、 钴、镍、氟和氯以及少量砷、锑等离子，这些离子对锌的 电解都十分有害，需要净化除去。
净化除铜镉
工业上用锌粉置换法分离硫酸锌溶液中的铜镉，置换法的理 论依据是锌的活性比铜镉大。 Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+ Zn + Cd2+ = Cd + Zn2+ 除铜镉条件：温度45-50oC，锌粉用量为理论用量的1.6-2.0 倍，锌粉粒度为0.105-0.125mm以下。
表2 净化后的新液成分（g/L）
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1）中性浸出液中Fe2+的氧化和Fe3+与As、Sb的共沉淀分离
铁沉淀： Fe2+离子水解沉淀的pH较高，甚至高于Zn2+水解的pH，所以不能用 水解法除Fe2+，需要将Fe2+氧化为Fe3+后，才能用中和法控制pH约5 将其水解除去。氧化剂常用的是软锰矿（MnO2）或空气。 MnO2 + 2Fe2+ + 4H+ = Mn2+ + 2Fe3+ + 4H2O As、Sb的沉淀： pH大于5时，Fe3+全部水解生成Fe(OH)3胶体，胶体的等电点在 pH=5.2左右，小于5.2时，胶体带正电，而在此pH值时，As和Sb以 AsO43-和SbO43-形态存在，它们相互吸引而共沉淀，这也是中性浸 出终点pH为什么控制在小于5.2的原因。为了将Sb和As沉淀完全， 溶液中的铁含量应在Sb+As总量的10倍以上。
根据反应环境的类别，置换反应有以下2种情况：
（1）干态置换在加热或高温条件下固体与固体或固体与气体发生的置 换反应。 （2）湿态置换 在水溶液中进行的置换反应。
锌电解液的纯化
冶金方法或过程分为湿法冶金和火法冶金。湿法冶金
是在水溶液中进行的提取冶金过程。用试剂浸出矿石、 精矿或其他原料中所含的有价组分，使其进入液相， 再对液相中的组分进行分离和富集，最后以金属或其 他化合物的形式加以回收的方法。 整个湿法冶金过程分为三个步骤：浸出，净化，金 属沉积。
常见的分离提纯方法
在应用沉淀分离技术时,需要考虑三种因素
①沉淀的方法和技术应具有一定的选择性, 才能使目标成 分得到较好分离,纯度较高；
②对于一些活性物质( 如酶、蛋白质等 )的沉淀分离,必须 考虑沉淀方法对目标成分的活性和化学结构是否破坏； ③对于食品和医药中的目标成分的沉淀分离, 必须充分估 量残留物对人体的危害.
锌电解液的纯化
净化除钴 热力学上锌粉可以将钴置换沉淀完全，但由于动力学因素的 影响，也就是反应速度太慢，实际过程中需要加入添加剂才 能将钴沉淀完全。添加剂有铜盐、砷盐、锑盐等物质。
A.锑盐法 锑盐法是在硫酸锌溶液中加入锑盐（酒石酸锑钾），通过 形成Sb-Zn微电池降低钴的超电势达到除钴的目的。置换 钴的温度50oC。另外还有黄药除钴法等。