[0004] 为解决现有技术存在的问题,本发明提供了一种湿法炼锌工艺中氟化镁电化学分离及利用方法,同已有技术方案相比,本方法能节约生产成本,降低能耗,提高效率;并能显著提高硫氧镁水泥质量,具有显著的经济效益和社会效益。
[0005] 一种湿法炼锌工艺中氟化镁电化学分离及利用方法,包括以下步骤:
[0006] 在含镁的硫酸锌溶液中加入氟化镁晶种、氟化锌,得到晶粒粗大氟化镁沉淀,液固分离;在氟化镁沉淀中加入氢氧化钾溶液,得到氢氧化镁沉淀和氟化钾溶液,过滤分离;将氟化钾溶液和稳定剂加入隔膜电解槽中电解,得到氢氧化钾和氟化锌;将氢氧化镁快烧得到氧化镁;在氧化镁中加入硫酸镁、有机外加剂、无机外加剂、增强剂、晶须,混合均匀后得到硫氧镁水泥。
[0007] 所述氢氧化钾的加入量为氟化镁质量的150‑200%。
[0008] 所述隔膜电解槽中,隔膜为离子膜,阳极为金属锌板,阴极为惰性电极。
[0009] 所述稳定剂为聚乙烯醇、柠檬酸、顺丁烯二酸中的一种,加入量为氟化镁质量的0.1‑1%。
[0010] 所述氢氧化镁快烧温度为400‑600℃,快烧时间为10‑30s,快烧设备为烘干打散机。
[0011] 所述有机外加剂为苹果酸、酒石酸、草酸中的一种,加入量为氟化镁质量的0.1‑1%。
[0012] 所述无机外加剂为高强石膏、建筑石膏、高岭土中的一种,加入量为氟化镁质量的1‑10%。
[0013] 所述增强剂为乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共聚物中的一种,加入量为氟化镁质量的1‑10%。
[0014] 所述晶须为莫来石晶须、硼酸铝晶须、硼酸镁晶须中的一种,加入量为氟化镁质量的1‑10%。
[0015] 相对于现有技术,本发明具有以下优点:
[0016] 在硫酸锌溶液中加入氟化镁晶种,有利于氟化镁结晶,得到粒径粗大的颗粒,氟化镁晶体的粒径均大于20μm,有利于液固分离;其中,氟化镁晶种的加入量为氟化镁沉淀的0.1‑2%。得到的氟化镁中杂质含量较少,低于国家标准“GB/30760‑2014 水泥窑协同处置固体废物技术规范”表1所要求的入窑生料重金属含量参考限值的十分之一,为镁的资源化提供了保障。
[0017] 用氟化锌提供氟,除氟外,硫酸锌溶液中不会带来其它杂质,有利于溶液的净化。其中,氟化锌加入量为溶液中镁摩尔量的50‑100mol%,硫酸锌溶液温度为50‑98℃。
[0018] 由于氢氧化镁的溶解度低于氟化镁,所以在氟化镁中加入氢氧化钾可得到氢氧化镁和氟化钾。氟化钾易溶于水,有利于氢氧化镁和氟化钾分离。
[0019] 隔膜电解槽中的隔膜为离子膜,离子膜允许氟离子穿过。氟化钾溶液加入阴极槽中,阴极槽中氢离子得到电子变为氢气溢出,槽中为氢氧化钾溶液,氢氧化钾用于与氟化镁反应实现循环。阳极槽中阳极金属锌失去电子变为锌离子,与穿过离子膜的氟离子形成氟化锌溶液,氟化锌用于沉淀镁实现循环。在阳极槽中加入稳定剂与氟化锌形成络合物,提高氟化锌溶解度,有利于减少溶剂水的量,避免影响炼锌系统的运行。电解电压为1‑60V,均可使氟化钾电解。本发明用电化学的方法分解氟化钾,具有反应条件温和、反应容易控制的特点。
[0020] 氢氧化镁快烧得到氧化镁, 快烧设备为烘干打散机,烘干打散机为耐高温的锤式破碎机和热风炉组成,具有速度快的特点。
[0021] 在氧化镁中加入硫酸镁,其中硫酸镁的加入量为氟化镁质量的10‑35%,有利于得到高强度的水泥。
[0022] 在氧化镁中加入有机外加剂可以改善水泥水化产物的形貌,得到针状和互相交错的水化产物,得到高强度水泥。
[0023] 在氧化镁中加入无机外加剂可以调节水泥的凝结时间,并提高水泥强度。高强石膏和建筑石膏,由磷石膏、钛石膏和脱硫石膏制备,具有资源循环利用的特点。
[0024] 增强剂为有机物填充于水泥孔隙,改善水泥的施工性能,可进一步提高水泥强度。
[0025] 莫来石晶须由粉煤灰为原料用熔盐法制备,硼酸铝晶须用铝矾土和天然硼砂为原料用熔盐法制备,硼酸镁晶须用硼镁石和天然硼砂为原料用熔盐法制备;本发明晶须具有成本低的特点。
[0026] 本专利得到的硫氧镁水泥满足国家相关标准,可在市场上销售。将镁作为建筑材料,用途较广,有利于镁资源就地资源化,确保本专利技术的推广。