本发明公开了一种可解决硫酸锌溶液的过滤过程中过滤元件的堵塞及杂质反溶的问题的硫酸锌溶液的净化工艺，该工艺包括以下步骤：1)通过锌粉置换法在硫酸锌溶液中置换出铜、镉、钴、镍中的一种或几种杂质；2)采用由TiAl金属间化合物多孔材料为过滤元件的过滤装置进行固-液分离；3)重复上述步骤从而逐步在硫酸锌溶液中分离出铜、镉、钴、镍。当采用TiAl金属间化合物多孔材料作为过滤元件时，溶液中的沉淀物(包括锌粉)不会堵塞过滤元件，过滤速度明显提高，镉、钴、镍等杂质的反溶问题得到极大改善，并且过滤精度也有较大提高，产生了超乎意料的技术效果。
1.硫酸锌溶液的净化工艺，包括以下步骤：A、在硫酸锌溶液中加入锌粉以置换出铜和镉；B、采用由TiAl金属间化合物多孔材料为过滤元件的过滤装置进行第一次固—液分离；C、在硫酸锌溶液中加入锌粉和添加剂，或加入Pb-Sb合金锌粉，以置换出钴和镍；D、采用由TiAl金属间化合物多孔材料为过滤元件的过滤装置进行第二次固—液分离；其中，所说添加剂为砷盐、锑盐或锡盐；所加入锌粉的平均粒径为0.005㎜～0.015㎜；第一次固—液分离时将硫酸锌溶液的过滤前温度控制在50℃～70℃，第二次固—液分离时将硫酸锌溶液的过滤前温度控制在70℃～95℃。
2.如权利要求1所述的硫酸锌溶液的净化工艺，其特征在于：所述过滤装置采用错流过滤方式进行固—液分离。技术领域
本发明涉及湿法炼锌中的硫酸锌溶液净化技术。
背景技术
硫酸锌溶液的净化除杂是湿法炼锌工艺所必须面临的重要问题。中性浸出得到的硫酸锌溶液中的杂质主要包括两类：第一类包括铁、砷、锑、锗、铝、硅酸；第二类包括铜、镉、钴、镍。对于第一类杂质而言，通过调节溶液PH值再经固-液分离后可基本除去。第二类杂质是硫酸锌溶液净化除杂中的主要杂质，目前通过锌粉置换法进行沉淀或向溶液中加入特殊试剂(黄药、β-萘酚等)生成难溶性化合物进行沉淀，然后再通过固-液分离来去除。可见，硫酸锌溶液的净化过程主要就是利用溶液中杂质的化学特性，逐步加入其他特殊的化学物质使其发生化学反应，从而置换出溶液中需要除去的特定元素，由于被置换出的元素一般以固体杂质的形式出现，因此再采用固-液分离完成溶液净化。每利用化学反应除去一种杂质都需要过滤环节，故过滤是硫酸锌溶液净化中的最基础的环节，其过滤效果的好坏直接影响到下级净化的效果，从而对产品的品质产生重大影响。目前普遍都是采用板框压滤机完成上述的固-液分离过程。板框压滤机虽然是最常用的过滤设备，但在硫酸锌溶液净化中却主要面临以下问题：(1)过滤时溶液中的锌会在滤布、滤板上快速结晶，降低过滤速度甚至堵死液道；(2)过滤精度低，滤液纯度不高；(3)清洗、维护困难，滤板、滤布等备件消耗量大；(4)容易出现镉、钴、镍等的反溶现象，降低净化效果。因此，有必要采用一种更加简洁、高效、高精度的过滤技术来解决现有的过滤问题。TiAl金属间化合物多孔材料是一种已知的可作为过滤元件使用的新型材料。比如，本发明的申请人在CN101337145A的中国专利文献中就公开了TiAl金属间化合物多孔材料在TiCL4气体及液体过滤中的用途。然而，目前还没有见到将TiAl金属间化合物多孔材料运用到硫酸锌溶液净化中的尝试或研究。
发明内容
本发明所要解决的是硫酸锌溶液的过滤过程中过滤元件的堵塞及杂质反溶的技术问题。为此，本发明特别提出TiAl金属间化合物多孔材料作为过滤元件在硫酸锌溶液净化过程中的用途。试验发现，当采用TiAl金属间化合物多孔材料作为过滤元件对硫酸锌溶液进行过滤时，溶液中的沉淀物(包括锌粉)不会堵塞过滤元件，过滤速度明显提高，镉、钴、镍等杂质的反溶问题也得到极大改善，并且过滤精度也有较大提高，产生了出乎意料的技术效果。另外，本发明还要提供一种解决了相同技术问题的硫酸锌溶液的净化工艺。为此，该工艺包括以下步骤：1)通过锌粉置换法在硫酸锌溶液中置换出铜、镉、钴、镍中的一种或几种杂质；2)采用由TiAl金属间化合物多孔材料为过滤元件的过滤装置进行固-液分离；3)重复上述步骤从而逐步在硫酸锌溶液中分离出铜、镉、钴、镍。为了提高杂质置换效果，本发明特别建议所加入锌粉的平均粒径小于0.18mm。以往都要求锌粉的平均粒径大于或等于0.18mm，目的是尽量避免因锌粉过于细小而堵塞过滤元件。而本发明所采用的TiAl金属间化合物多孔材料可适应各种粒径的锌粉，由于锌粉的粒径越小，杂质置换效果越好，因此特别将锌粉的平均粒径设定在小于0.18mm的范围内，以达到较现有水平更好的杂质置换效果。其中，本发明特别优选出锌粉的平均粒径为0.005mm～0.015mm。验证发现，当锌粉的平均粒径控制在上述范围之内时，只需一次过滤就可将溶液中钴、镍离子的含量净化至0.5mg/L左右，大大低于硫酸锌电解要求的1mg/L标准之下，且锌粉加入量较现有水平更少。经计算，生产每吨锌可降低锌粉及燃煤消耗成本约2000元。另外，本发明还建议该过滤装置最好采用错流过滤方式进行固-液分离，以进一步提高过滤速度，从而更好的避免镉、钴、镍等杂质反溶，并且减少对过滤元件的污染。在上述技术方案的基础上，本发明提供的一种硫酸锌溶液具体净化工艺为：A、在硫酸锌溶液中加入锌粉以置换出铜和镉；B、采用由TiAl金属间化合物多孔材料为过滤元件的过滤装置进行第一次固-液分离；C、在硫酸锌溶液中加入锌粉和添加剂，或加入Pb-Sb合金锌粉，以置换出钴和镍；D、采用由TiAl金属间化合物多孔材料为过滤元件的过滤装置进行第二次固-液分离；其中，所说添加剂为砷盐、锑盐或锡盐。上述工艺实际将硫酸锌溶液分为两段净化：I段净化时采用普通的锌粉置换法加过滤去除溶液中的铜和镉，II段净化时采用特殊的锌粉置换法加过滤去除溶液中的钴和镍。这两段净化过程均采用一次过滤，净化过程简单、净化效果好。此外，作为对该工艺的进一步改进，第一次固-液分离时将硫酸锌溶液的过滤前温度控制在50℃～70℃，第二次固-液分离时将硫酸锌溶液的过滤前温度控制在70℃～95℃。温度对净化效果的影响是本领域所公知的，但常规做法是在置换反应时对溶液进行加热，而反应后对溶液进行过滤则不再对溶液温度进行控制。比如CN101994005A的专利文献即公开了这种常规做法。本发明的改进措施实现了对过滤时的溶液温度进行控制，能够有效的克服过滤时的杂质反溶问题。综上，本发明有效解决了硫酸锌溶液过滤过程中过滤元件的堵塞及杂质反溶问题，过滤效率和精度均得到全面提升。
具体实施方式
硫酸锌溶液净化工艺一其具体步骤为：A、在硫酸锌溶液中加入锌粉以置换出铜和镉；B、采用由TiAl金属间化合物多孔材料为过滤元件的过滤装置进行第一次固-液分离；C、在硫酸锌溶液中加入锌粉和添加剂，或加入Pb-Sb合金锌粉，以置换出钴和镍；D、采用由TiAl金属间化合物多孔材料为过滤元件的过滤装置进行第二次固-液分离；其中，所说添加剂为砷盐、锑盐或锡盐。该工艺将硫酸锌溶液分为两段净化：I段净化时采用普通的锌粉置换法加过滤去除溶液中的铜和镉，II段净化时采用特殊的锌粉置换法加过滤去除溶液中的钴和镍。采用该工艺的实施例1～10分别为：ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="679"/>注：上表中实施例9采用Pb-Sb合金锌粉置换杂质钴、镍。通过将实施例1～4与实施例5～10进行对比可以发现，当加入的锌粉平均粒径为0.005mm～0.015mm时，净化后溶液中的钴、镍离子的含量迅速降低至0.5mg/L左右，净化效果显著提高；并且，未发生过滤元件堵塞现象。通过将实施例8与实施例10进行对比后可以发现，将步骤B中过滤前温度设定在75℃时，I段净化后溶液中的镉离子含量为0.45mg/L，比实施例8中将过滤前温度设定在55℃时明显增高，说明在75℃条件下过滤镉出现反溶，因此最好将第一次固-液分离时的过滤前温度控制在50℃～70℃的较低范围。此外，实施例8与实施例10的对比还表明，将步骤D中过滤前温度设定在95℃比设定在85℃的情况下钴、镍含量有所下降，说明提高II段净化时的过滤前温度更有利于提高溶液净化效果，因此最好将第二次固-液分离时的过滤前温度控制在70℃～95℃的较高范围。硫酸锌溶液净化工艺二其具体步骤为：A、在硫酸锌溶液中加入锌粉和AS₂O₃以置换出铜、钴和镍；B、采用由TiAl金属间化合物多孔材料为过滤元件的过滤装置进行第一次固-液分离；C、在硫酸锌溶液中加入锌粉和硫酸铜以置换出镉；D、采用由TiAl金属间化合物多孔材料为过滤元件的过滤装置进行第二次固-液分离。经验证，采用这种工艺不会出现过滤元件的堵塞及杂质反溶问题。硫酸锌溶液净化工艺三其具体步骤为：A、在硫酸锌溶液中加入锌粉和AS₂O₃以置换出铜、钴和镍；B、采用由TiAl金属间化合物多孔材料为过滤元件的过滤装置进行第一次固-液分离；C、在硫酸锌溶液中加入锌粉和硫酸铜以置换出镉；D、采用由TiAl金属间化合物多孔材料为过滤元件的过滤装置进行第二次固-液分离。E、在硫酸锌溶液中加入锌粉置换残余镉；F、采用由TiAl金属间化合物多孔材料为过滤元件的过滤装置进行第三次固-液分离。经验证，采用这种工艺不会出现过滤元件的堵塞及杂质反溶问题。