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一种湿法炼锌工艺中氟化镁电化学分离及利用方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2019-04-24
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2019-08-16
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2021-11-12
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2039-04-24
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201910333815.4 申请日 2019-04-24
公开/公告号 CN110041042B 公开/公告日 2021-11-12
授权日 2021-11-12 预估到期日 2039-04-24
申请年 2019年 公开/公告年 2021年
缴费截止日
分类号 C04B28/30C04B9/04C25B1/20C25B1/245 主分类号 C04B28/30
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 1
权利要求数量 2 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 3 专利申请国编码 CN
专利事件 转让 事务标签 公开、实质审查、授权、权利转移
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 西南科技大学 当前专利权人 合肥名龙电子科技有限公司
发明人 马小玲、谭宏斌、何辉超 第一发明人 马小玲
地址 四川省绵阳市涪城区青龙大道中段59号 邮编 621010
申请人数量 1 发明人数量 3
申请人所在省 四川省 申请人所在市 四川省绵阳市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
摘要
本专利公开了一种湿法炼锌工艺中氟化镁电化学分离及利用方法,其特征在于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。同已有技术方案相比,本方法工艺流程短,反应温和,生产效率高,产品质量好的特点。
  • 摘要附图
    一种湿法炼锌工艺中氟化镁电化学分离及利用方法
  • 说明书附图:[0032]
    一种湿法炼锌工艺中氟化镁电化学分离及利用方法
  • 说明书附图:[0035]
    一种湿法炼锌工艺中氟化镁电化学分离及利用方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2023-01-06 专利权的转移 登记生效日: 2022.12.23 专利权人由西南科技大学变更为合肥名龙电子科技有限公司 地址由621010 四川省绵阳市涪城区青龙大道中段59号变更为230000 安徽省合肥市蜀山区甘泉路81号沃野花园商办楼B-1015
2 2021-11-12 授权
3 2019-08-16 实质审查的生效 IPC(主分类): C04B 28/30 专利申请号: 201910333815.4 申请日: 2019.04.24
4 2019-07-23 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种湿法炼锌工艺中氟化镁电化学分离及利用方法,其特征在于,依次包括下述步骤: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;其中,氢氧化钾的加入量为氟化镁质量的150‑200%;稳定剂为柠檬酸、顺丁烯二酸中的一种,加入量为氟化镁质量的0.1‑1%;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;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%;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%;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%;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%。

2.根据权利要求1所述的一种湿法炼锌工艺中氟化镁电化学分离及利用方法,其特征在于,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。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及工业废渣的资源化利用领域,具体涉及湿法炼锌溶液中镁的除去和利用。

背景技术

[0002] 镁是锌矿中常见的伴生杂质元素,在锌湿法冶金工艺中,镁在经过焙烧和浸出后,大部分以硫酸盐的形式进入湿法炼锌工艺,锌精矿中的镁仅少量随溶液和渣开路,绝大部分的镁在电解液的循环中没有开路,并且在净化的过程中很难除去,这会造成镁在湿法炼锌过程中的富集;同时硫酸锌溶液中含有大量的硫酸根,当溶液体系温度降低的时,镁会出现盐析现象,以二水合硫酸镁的形式结晶析出,导致湿法炼锌过程中管道堵塞和槽壁结垢等现象,还会影响电积过程的电流效率,使湿法炼锌的能耗增加[吴海艳.湿法炼锌除镁行为研究[D]. 昆明理工大学,2016]。目前国内外常用的除镁方法包括预处理脱除法、氟化物化学沉淀法、开路溶液法、冷却结晶法、溶剂萃取法等五大类,但从硫酸锌溶液中除去的镁的高附加值应用报道较少。
[0003] 硫氧镁水泥是与氯氧镁水泥性能类似的镁质胶凝材料,由活性MgO与一定浓度的 MgSO4溶液组成的 MgO‑MgSO4‑H2O 三元体系气硬性胶凝材料。其原料主要为:轻烧氧化镁、七水硫酸镁、水、外加剂。硫氧镁水泥制品具有热膨胀性低、不易变形、开裂、弯曲、无返潮返卤返霜等现象、耐水性、抗冻性、抗渗性好的特点,可用于混凝土、板材、浮雕、涂料、管道等方面[王磊. 硫氧镁水泥改性技术研究[D]. 重庆大学,2016]。本专利用工业杂质,制备材料具有废物循环利用的特点。

发明内容

[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。

实施方案

[0027] 以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0028] (1)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。
[0029] 氟化镁中氢氧化钾加入量、稳定剂加入量,氧化镁快烧的温度和时间,见表1。
[0030] 表1。
[0031]
[0032] (2)在氧化镁中加入氟化镁质量30%的硫酸镁、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。有机外加剂、无机外加剂、增强剂、晶须加入量,见表2。
[0033] 表 2
[0034]
[0035] 从实施例1‑实施例15可以得出,得到的水泥28d 抗压强度均大于80MPa。
[0036] 本发明的实施例均可实施并能达到发明目的。本发明不限于这些实施例。
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