权利要求
1.一种降低硫酸
锌溶液净化过程中能耗的方法，其特征在于，
所述方法包括以下步骤：
(1)一段净化：将一段净化前液在一段反应槽中利用
氧化锌矿浸出液余热升温至63-65℃，加入
锌粉，反应120 min，形成一段净化后液，所述一段净化前液为含杂质的硫酸锌溶液;
(2)二段净化：一段净化后液经如下两种方式加热进入二段反应槽：首次运行时，一段净化后液在经管道输送过程中通过蒸汽直接加热至80-82℃;后续待净化开始后，则先经热交换器预加热至73-75℃，形成二段净化前液，再通过蒸汽加热至80-82℃;进入二段反应槽后加入锌粉反应120分钟，形成二段净化后液;
(3)三段净化：将二段净化后液经输送管道送入三段反应槽，用蒸汽加热至90-92℃，加入锌粉，在三段净化槽内反应120 min，形成三段净化后液，将三段净化后液通过热交换器与一段净化后液进行逆流热交换，使三段净化后液降温至65-72℃，形成降温后的三段净化后液，再用风冷降温至48-52℃;
(4)电解输送：将经过风冷降温的三段净化后液输送至电解工序。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述热交换器的结构为多级板式或管壳式，材质为钛合金或耐腐蚀不锈钢。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述热交换器的高温侧入口温度为88-90℃，出口温度为68-70℃;所述热交换器的低温侧入口温度为63-67℃，出口温度为75-80℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述热交换器的高温侧入口液体为三段净化后液，出口液体为降温后的三段净化后液;所述热交换器的低温侧入口液体为一段净化后液，出口液体为二段净化前液。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述热交换器中的三段净化后液与一段净化后液的流量比为1:1至1:1.5。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述风冷降温的时间为5-15min，风量为2000-5000 m3/h。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于
湿法冶金技术领域，具体涉及一种降低硫酸锌溶液净化过程中能耗的方法。
背景技术
[0002]在传统
湿法炼锌工艺中，硫酸锌溶液的净化是保障
电解锌品质的核心工序。行业普遍采用三段连续净化流程：
一段净化：利用氧化锌锌浸出工序产生的余热溶液(初始温度约65℃)在反应槽中进行初步除杂，此阶段无需外部能源输入;
二段净化：需将二段净化液前液加热至80-82℃，以促进
钴、
镍等深度杂质的脱除，当前工艺主要依赖蒸汽直接加热;
三段净化：为进一步提升净化效果，需将三段净化前液升温至约90-92℃反应，反应后溶液需强制冷却至48-52℃以下以满足电解工序的进液温度要求。
[0003]然而现有技术中存在热能浪费、能耗高、工艺复杂等缺陷，例如，90-92℃的三段净化后溶液需通过风扇强制冷却至48-52℃，大量余热未被回收，造成热能浪费;同时，二段净化的蒸汽加热与三段净化的风冷设备导致综合能耗居高不下。另外，工艺复杂，多段净化时的温度调控依赖外部能源，系统热力学效率低。
[0004]为了克服上述问题，我们需要提供一种能实现余热回收、简化流程并降低能耗的净化方法。
发明内容
[0005]为了克服背景技术中存在的问题，本申请提供一种降低硫酸锌溶液净化过程中能耗的方法，通过热交换器回收三段净化后液的余热，在降低二段净化蒸汽消耗的同时减少强制风冷电耗，实现蒸汽与电力能耗的综合降低。
[0006]为实现上述目的，本申请提供了一种降低硫酸锌溶液净化过程中能耗的方法，具体步骤包括：
(1)一段净化：将一段净化前液在一段反应槽中利用氧化锌矿浸出液余热升温至63-65℃，加入锌粉，反应120 min，形成一段净化后液，所述一段净化前液为含杂质的硫酸锌溶液;
(2)二段净化：一段净化后液经如下两种方式加热进入二段反应槽：首次运行时，一段净化后液在经管道输送过程中通过蒸汽直接加热至80-82℃;后续待净化开始后，则先经热交换器预加热至73-75℃，形成二段净化前液，再通过蒸汽加热至80-82℃;进入二段反应槽后加入锌粉反应120分钟，形成二段净化后液;
(3)三段净化：将二段净化后液经输送管道送入三段反应槽，用蒸汽加热至90-92℃，加入锌粉，在三段净化槽内反应120 min，形成三段净化后液，将三段净化后液通过热交换器与一段净化后液进行逆流热交换，使三段净化后液降温至65-72℃，形成降温后的三段净化后液，再用风冷降温至48-52℃;
(4)电解输送：将经过风冷降温的三段净化后液输送至电解工序。
[0007]进一步优选，步骤(2)中，所述热交换器的结构为多级板式或管壳式，材质为钛合金或耐腐蚀不锈钢。
[0008]进一步优选，步骤(2)中，所述热交换器的高温侧入口温度为88-90℃，出口温度为68-70℃;所述热交换器的低温侧入口温度为63-67℃，出口温度为75-80℃。
[0009]进一步优选，步骤(2)中，所述热交换器的高温侧入口液体为三段净化后液，出口液体为降温后的三段净化后液;所述热交换器的低温侧入口液体为一段净化后液，出口液体为二段净化前液。
[0010]进一步优选，步骤(2)中，所述热交换器中的三段净化后液与一段净化后液的流量比为1:1至1:1.5。
[0011]进一步优选，步骤(3)中，所述风冷降温的时间为5-15 min，风量为2000-5000 m3/h。
[0012]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
[0013]本发明的有益效果：
1、本申请提供的一种降低硫酸锌溶液净化过程中能耗的方法，可以实现内部净化液余热的梯级利用。利用三段净化后液的余热预加热二段净化液，减少二段净化时的蒸汽用量80%左右，同时通过“热交换+风冷”组合可以对三段净化后液实现分阶段降温，降低了风冷设备负荷，最终实现减少电耗60%-80%。
[0014]2、本申请通过系统内的温度传感控制器，实现了热交换器与风冷设备的联动精准温控，确保
电解液温度稳定在48-52℃，为后续电解锌工序提供了有力的支持。
[0015]3、本申请工艺兼容性高，无需改造现有反应槽，仅需增设热交换器并优化风冷参数即可实施本申请提供的工艺方法，极大程度地降低了综合能耗，适用于大规模连续生产。
附图说明
[0016]图1是本申请改进后的三段净化工艺流程图;
图2是本申请热交换器结构示意图;图中，1-高温侧入口、2-高温侧出口、3-低温侧入口、4-低温侧出口。
具体实施方式
[0017]为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
[0018]本发明实施例提供一种降低硫酸锌溶液净化过程中能耗的方法，可以实现降低硫酸锌溶液净化过程中的能耗，通过热交换器回收三段净化后液的余热，在降低二段净化蒸汽消耗的同时减少强制风冷电耗，实现蒸汽与电力能耗的综合降低。
[0019]由于净化刚启动时，热交换器管道中缺少三段净化的高温液体，所以二段净化时，在首次运行时，将一段净化后液通过管道输送至二段反应槽的过程中，用蒸汽直接加热至80-82℃;后续待净化开始后，则先经热交换器预加热至73-75℃，形成二段净化前液，再通过蒸汽加热至80-82℃。不管哪种方式，在进入二段反应槽后，均加入锌粉反应120分钟，形成二段净化后液。
[0020]除特殊说明以外，以下实施例中所用到的试剂和材料均采购自市场。
[0021]实施例1：
(1)一段净化：将一段净化前液即含杂质的硫酸锌溶液在一段反应槽中利用氧化锌矿浸出液余热升温至65℃，加入锌粉，反应120 min，形成一段净化后液，所述一段净化前液为含杂质的硫酸锌溶液;
(2)二段净化：将一段净化后液经输送管道送入二段反应槽，通过热交换器预加热至73℃，流量为12 m3/h，形成二段净化前液，再用蒸汽将其加热至80℃，加入锌粉，在二段反应槽内反应120 min，形成二段净化后液，热交换器为管壳式换热器，材质为耐腐蚀不锈钢;
(3)三段净化：将二段净化后液经输送管道送入三段反应槽，用蒸汽加热至90℃，加入锌粉，在三段净化槽内反应120 min，形成三段净化后液，将三段净化后液通过热交换器与一段净化后液进行逆流热交换，三段净化后液流量为10 m3/h，使三段净化后液降温至72℃，形成降温后的三段净化后液，再在轴流风扇功率为8 kW，风量3000 m3/h的条件下，降温10 min，直至溶液温度降为50℃;
(4)电解输送：将经过风冷降温的三段净化后液输送至电解工序。
[0022]本工艺所述方法的系统，包括：(1)依次连接的一段反应槽、二段反应槽、三段反应槽;(2)设置于三段反应槽出口与二段反应槽入口之间的热交换器;(3)连接于热交换器高温侧出口的强制风冷装置;(4)设置于各反应槽及热交换器的温度传感控制器。
[0023]对比例1：(传统工艺)
除了不使用热交换器外，其余所有步骤同实施例1，即将一段净化后液直接用蒸汽加热至80℃，三段净化后液直接用风冷降温至50℃。
[0024]数据分析：
由表1数据可知，本申请实施例1与对比例1即传统工艺相比，二段蒸汽消耗由原来的0.336 t/h降至0.075 t/h，整体降低77.7%，三段风冷电耗整体降低60.8%，极大程度上降低了硫酸锌溶液净化过程中的能耗。
[0025]表1 实施例1与对比例1对比表
实施例2：
(1)一段净化：将一段净化前液即含杂质的硫酸锌溶液在一段反应槽中利用氧化锌矿浸出液余热升温至65℃，加入锌粉，反应120 min，形成一段净化后液，所述一段净化前液为含杂质的硫酸锌溶液;
(2)二段净化：将一段净化后液经输送管道送入二段反应槽，通过热交换器预加热至75℃，流量为12 m3/h，形成二段净化前液，再用蒸汽将其加热至80℃，加入锌粉，在二段反应槽内反应120 min，形成二段净化后液，热交换器为管壳式换热器，材质为耐腐蚀不锈钢;
(3)三段净化：将二段净化后液经输送管道送入三段反应槽，用蒸汽加热至90℃，加入锌粉，在三段净化槽内反应120 min，形成三段净化后液，将三段净化后液通过热交换器与一段净化后液进行逆流热交换，三段净化后液流量为10 m3/h，使三段净化后液降温至69℃，形成降温后的三段净化后液，再在轴流风扇功率为8 kW，风量3000 m3/h的条件下，降温10 min，直至溶液温度降为50℃;
(4)电解输送：将经过风冷降温的三段净化后液输送至电解工序。
[0026]数据分析：
由表2数据可知，本申请实施例2与对比例1相比，二段蒸汽消耗降低量为0.280 t/h，降低比例达到83.3%，三段风冷电耗每批次降低量为15.1 kWh，整体降低了74.0%。
[0027]表2 实施例2与对比例1对比表
实施例3
(1)一段净化：将一段净化前液即含杂质的硫酸锌溶液在一段反应槽中利用氧化锌矿浸出液余热升温至65℃，加入锌粉，反应120 min，形成一段净化后液，所述一段净化前液为含杂质的硫酸锌溶液;
(2)二段净化：将一段净化后液经输送管道送入二段反应槽，通过热交换器预加热至75℃，流量为12 m3/h，形成二段净化前液，再用蒸汽将其加热至80℃，加入锌粉，在二段反应槽内反应120 min，形成二段净化后液，热交换器为管壳式换热器，材质为耐腐蚀不锈钢;
(3)三段净化：将二段净化后液经输送管道送入三段反应槽，用蒸汽加热至90℃，加入锌粉，在三段净化槽内反应120 min，形成三段净化后液，将三段净化后液通过热交换器与一段净化后液进行逆流热交换，三段净化后液流量为10 m3/h，使三段净化后液降温至65℃，形成降温后的三段净化后液，再在轴流风扇功率为8 kW，风量3000 m3/h的条件下，降温10 min，直至溶液温度降为50℃;
(4)电解输送：将经过风冷降温的三段净化后液输送至电解工序。
[0028]数据分析：
由表3数据可知，本申请实施例2与对比例1相比，蒸汽消耗降低83.3%，风冷电耗每批次降低量为16.4 kWh，风冷电耗整体降低了80.4%。
[0029]从表4可以看出，本申请的3个实施例与对比例1相比，均大幅度降低了二段蒸汽消耗和三段风冷电耗，降低了硫酸锌溶液净化过程中综合能耗，适用于大规模连续生产。
[0030]表3 实施例3与对比例1对比表
表4 不同实施例能耗数据对比表
以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
说明书附图(2)
声明：
“降低硫酸锌溶液净化过程中能耗的方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：云南驰宏锌锗股份有限公司, 昆明理工大学
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