專利名稱：活化氧化鋅粉和鋅浮渣增密焙燒脫除有害雜質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種活化氧化鋅粉和鋅浮渣增密焙燒脫除有害雜質(zhì)的方法，屬于鉛鋅冶煉領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，是一種次氧化鋅粉和鋅浮渣回收鋅和脫除有害雜質(zhì)的預(yù)處理方法。
背景技術(shù)：
濕法煉鋅中，浸出渣處理分為濕法和火法兩種，濕法處理多以高酸高溫浸出-黃鉀鐵礬沉鐵技術(shù)為主，該技術(shù)流程較長(zhǎng)，對(duì)設(shè)備要求高，技術(shù)復(fù)雜且難度較大；但該技術(shù)具有污染較少，能耗較低，綜合回收較好的優(yōu)點(diǎn)。
火法處理浸出渣，一般采用威爾茲法，使其中的鋅揮發(fā)，并以氧化鋅粉塵的形態(tài)加以回收，然后再返回濕法煉鋅系統(tǒng)生產(chǎn)電鋅。該氧化鋅煙塵富含銦、鍺等易揮發(fā)元素，除返回濕法煉鋅系統(tǒng)回收金屬鋅外，其更大的意義還在于同時(shí)回收銦、鍺等有價(jià)元素，由于該煙塵含氯、氟、鎘、砷、銻、鉛和有機(jī)物(炭燃燒和汽化時(shí)產(chǎn)生的焦油等有機(jī)物)高，在煙塵浸出過(guò)程中勢(shì)必將氯、氟、鎘、砷、銻、鉛和有機(jī)物等帶入到溶液，使溶液含氯、氟及有機(jī)物超過(guò)鋅電解沉積對(duì)溶液含氟、氯及有機(jī)物的要求，導(dǎo)致陽(yáng)極腐蝕嚴(yán)重，電鋅質(zhì)量下降，陰極消耗增加，影響正常生產(chǎn)。在溶液中的鎘、砷、銻和有機(jī)物等雜質(zhì)還將在凈化中增加鋅粉耗量和凈化的難度和復(fù)雜程度。因此，必須將氧化鋅煙塵中氟、氯、鎘、砷、銻、鉛和有機(jī)物在進(jìn)入濕法煉鋅系統(tǒng)或其它煉鋅工藝之前脫除。同時(shí)，陰極鋅片在熔鑄時(shí)所產(chǎn)出的浮渣主要含鋅、氧化鋅、氯化鋅，其中金屬形態(tài)的鋅是以鋅珠的形態(tài)殘留在鋅浮渣中，鋅浮渣含鋅一般在70-80％，含氯在2-3％。由于鋅浮渣中含有一定量的氯，不可能把鋅浮渣直接返回濕法鋅冶煉系統(tǒng)或其它煉鋅工藝。因而，對(duì)這部分氧化鋅煙塵和鋅浮渣在濕法煉鋅或其它煉鋅工藝中的應(yīng)用必須設(shè)置專門的脫除氟、氯、鎘、砷、銻、鉛和有機(jī)物工序。
目前，從含雜氧化鋅煙塵和鋅浮渣脫雜技術(shù)有高溫多膛爐脫氟氯，堿洗脫氟氯，硅膠吸附法，電滲析法，離子交換法，金屬離子沉淀法等。工業(yè)上從次氧化鋅中直接脫除氟氯成功的工藝是多堂爐，但氧化鋅粉和鋅浮渣脫除氟氯在工業(yè)中還沒(méi)有成熟的技術(shù)和工藝，其他方法都由于試劑昂貴、再生困難、操作不便，脫氯率等原因未能在工業(yè)應(yīng)用。這些方法普遍存在的不足是技術(shù)工藝復(fù)雜，金屬回收率低，鉛、鋅難分離，有價(jià)金屬分散，藥劑消耗量大，難以克服礦物的復(fù)雜性，使礦物選別困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種技術(shù)工藝流程短、易操作、工藝穩(wěn)定、能耗低、低污染、成本低、金屬回收率高、鋅與雜質(zhì)易分離的活化氧化鋅粉和鋅浮渣增密焙燒脫除有害雜質(zhì)的方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法是將氧化鋅粉和鋅浮渣與硫酸和水作活化劑加入到混合器中充分混合并反應(yīng)完全，活化劑的加入量為物料重量的0.05～5％(活化劑的硫酸濃度為50％~95％)，經(jīng)充分混合和反應(yīng)后，直接進(jìn)入增密焙燒爐中加熱，控制反應(yīng)溫度100～1300℃，通入空氣作為氣體介質(zhì)，控制氣體流速0.01m/s～1.5m/s條件下，10分鐘至180分鐘，直接脫除有害雜質(zhì)。
在上述條件下，添加的活化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并在增密焙燒過(guò)程中，將選擇性地與鉛、鋅的氯化物和氟化物反應(yīng)生成硫酸鹽、氯化氫和氟化氫，并使其他氯化物和易揮發(fā)物質(zhì)發(fā)生揮發(fā)，進(jìn)入煙氣與主體金屬鋅分離，直接脫氟氯和有害雜質(zhì)，而其它脈石成份則不發(fā)生變化保留于物料中。
威爾茲法方法所得產(chǎn)品是密度小、粒度細(xì)、含雜高的一種次氧化鋅粉。經(jīng)物相分析可知，在氧化鋅煙塵中氯主要以ZnCl2，PbCl2和ZnO·Cl2，ZnO·F2，PbO·Cl2，PbO·F2以及堿金屬(Na、Mg)的氯化物形態(tài)存在。各種氯化物中含氯量占物料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為以氯化鋅和氧化鋅吸附形態(tài)存在的氯占總氯量的78-80％；以氧化鉛及氧化鉛吸附形態(tài)存在的氯占總氯量的12-15％；以堿金屬氯化物形態(tài)存在的氯占總氯量的6-8％。鋅浮渣是經(jīng)過(guò)重選處理將其中的大顆粒的鋅珠回收后的渣，該鋅浮渣為濕渣，外觀呈灰黑色色。鋅浮渣經(jīng)化學(xué)分析，其物相化學(xué)成分如下水分為20-22％，Zn65-78％，Cl2-12％、F0.02-0.1％。因在活化增密焙燒過(guò)程中，有微量氯化氫氣體產(chǎn)生，由于氯化氫氣體具有腐蝕性和對(duì)大氣污染，因而采用的增密焙燒爐為內(nèi)襯耐酸耐火磚的加熱爐，加熱爐中可分為有鏈?zhǔn)交驘o(wú)鏈?zhǔn)饺萜鳎莘e為1～2000米3，生成的氯化氫是氧化鋅粉和鋅浮渣中鉛鋅等金屬氯化物在活化和增密焙燒中產(chǎn)生的，活化和增密焙燒過(guò)程中添加的活化劑的化學(xué)成分是硫酸或水。
本發(fā)明在增密焙燒過(guò)程中，濃硫酸和水與煙塵和鋅浮渣中的氯化物反應(yīng)，使煙塵和鋅浮渣中的氯和氟以HCI和HF氣體形態(tài)與物料分離，達(dá)到脫氯和氟的目的，反應(yīng)式為(1)
(2)(3)(4)由熱力學(xué)計(jì)算可知，這些氯化物和氟化物與濃硫酸反應(yīng)的自由函小于零，這表明這些氯化物和氟化物在一定溫度下能夠與濃硫酸反應(yīng)，使氯化物和氟化物中的氯氟轉(zhuǎn)化為HCl和HF氣體而脫除。有機(jī)物CR在高溫下與氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，生成二氧化碳和水；易揮發(fā)的金屬氧化物MeO(其中Me代表鎘、砷、銻、鉛等金屬)則在高溫下發(fā)生揮發(fā)而進(jìn)入氣相。
本發(fā)明由于活化增密焙燒過(guò)程是在常壓狀態(tài)下，將活化增密焙燒過(guò)程溫度控制到100～1300℃，通入空氣作為氣體介質(zhì)，在活化劑的作用下，對(duì)氧化鋅粉和鋅浮渣中的鉛、鋅等元素的氯化物進(jìn)行活化增密焙燒，生成單一的氯化氫和氟化物揮發(fā)，將分離工藝中物質(zhì)性質(zhì)選定的復(fù)雜分離工藝變成在活化增密焙燒過(guò)程中使復(fù)雜物質(zhì)組成轉(zhuǎn)變?yōu)閱我晃镔|(zhì)的過(guò)程，使分離工藝簡(jiǎn)化，過(guò)程強(qiáng)化，實(shí)現(xiàn)氧化鋅粉和鋅浮渣活化增密焙燒脫除有害雜質(zhì)，是一種強(qiáng)化轉(zhuǎn)化的清潔生產(chǎn)技術(shù)。因此，本發(fā)明具有技術(shù)工藝流程短、易操作、工藝穩(wěn)定、能耗低、低污染、成本低、金屬回收率高、鋅與雜質(zhì)易分離、有價(jià)金屬集中的優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容作進(jìn)一步闡述。
實(shí)例1將氧化鋅粉和鋅浮渣與活化劑(硫酸和水，硫酸濃度為50％)混合并反應(yīng)完全后，用加料器連續(xù)加入增密焙燒爐中，控制活化劑的加入量為物料重量的0.05％、爐內(nèi)溫度為100℃，維持爐內(nèi)空氣流速0.01m/s，對(duì)氧化鋅粉和鋅浮渣進(jìn)行活化增密焙燒10分鐘，生成氣態(tài)HCI和HF，并使其他氯化物和易揮發(fā)物質(zhì)發(fā)生揮發(fā)，與主體金屬鋅分離進(jìn)入煙氣，直接脫氟氯和有害雜質(zhì)。
本活化氧化鋅粉和鋅浮渣增密焙燒脫除有害雜質(zhì)的方法，脫除氟氯和有害雜質(zhì)效果為氯脫除率88％，氟脫除率88％，鉛脫除率30％，鎘脫除率45％，砷脫除率30％，銻脫除率30％，有機(jī)物脫除率80％，鋅的損失率5％，焙砂含氯0.1％，鋅直收率94％。
實(shí)例2將氧化鋅粉和鋅浮渣與活化劑(硫酸和水，硫酸濃度為95％)混合并反應(yīng)完全后，用加料器連續(xù)加入增密焙燒爐中，控制活化劑的加入量為物料重量的5％，爐內(nèi)溫度在1300℃，維持爐內(nèi)空氣流速1.5m/s，對(duì)氧化鋅粉和鋅浮渣進(jìn)行活化增密焙燒10分鐘，生成氣態(tài)HCI和HF，并使其他氯化物和易揮發(fā)物質(zhì)發(fā)生揮發(fā)，與主體金屬鋅分離進(jìn)入煙氣，直接脫氟氯和有害雜質(zhì)。
本活化氧化鋅粉和鋅浮渣增密焙燒脫除有害雜質(zhì)的方法，脫除氟氯和有害雜質(zhì)效果為氯脫除率95％，氟脫除率95％，鉛脫除率35％，鎘脫除率55％，砷脫除率35％，銻脫除率35％，有機(jī)物脫除率95％，鋅的損失率8％，焙砂含氯0.02％，鋅直收率76％。
實(shí)例3將氧化鋅粉和鋅浮渣與活化劑(硫酸和水，硫酸濃度為80％)混合并反應(yīng)完全后，用加料器連續(xù)加入增密焙燒爐中，控制活化劑的加入量為物料重量的0.5％，爐內(nèi)溫度在550℃，維持爐內(nèi)空氣流速1.0m/s，對(duì)氧化鋅粉和鋅浮渣進(jìn)行活化增密焙燒180分鐘，生成氣態(tài)HCI和HF，并使其他氯化物和易揮發(fā)物質(zhì)發(fā)生揮發(fā)，與主體金屬鋅分離進(jìn)入煙氣，直接脫氟氯和有害雜質(zhì)。
本活化氧化鋅粉和鋅浮渣增密焙燒脫除有害雜質(zhì)的方法，脫除氟氯和有害雜質(zhì)效果為氯脫除率89％，氟脫除率89％，鉛脫除率31％，鎘脫除率47％，砷脫除率30％，銻脫除率30％，有機(jī)物脫除率82％，鋅的損失率5.5％，焙砂含氯0.08％，鋅直收率87％。
實(shí)例4將氧化鋅粉和鋅浮渣與活化劑(硫酸和水，硫酸濃度為75％)混合并反應(yīng)完全后，用加料器連續(xù)加入增密焙燒爐中，控制活化劑的加入量為物料重量的0.4％，爐內(nèi)溫度在350℃，維持爐內(nèi)空氣流速0.5m/s，對(duì)氧化鋅粉和鋅浮渣進(jìn)行活化增密焙燒60分鐘，生成氣態(tài)HCI和HF，并使其他氯化物和易揮發(fā)物質(zhì)發(fā)生揮發(fā)，與主體金屬鋅分離進(jìn)入煙氣，直接脫氟氯和有害雜質(zhì)。
本活化氧化鋅粉和鋅浮渣增密焙燒脫除有害雜質(zhì)的方法，脫除氟氯和有害雜質(zhì)效果為氯脫除率88％，氟脫除率88％，鉛脫除率30％，鎘脫除率45％，砷脫除率30％，銻脫除率30％，有機(jī)物脫除率81％，鋅的損失率6％，焙砂含氯0.09％，鋅直收率86％。
實(shí)例5將氧化鋅粉和鋅浮渣與活化劑(硫酸和水，硫酸濃度為65％)混合并反應(yīng)完全后，用加料器連續(xù)加入增密焙燒爐中，控制活化劑的加入量為物料重量的0.5％，爐內(nèi)溫度在760℃，維持爐內(nèi)空氣流速0.5m/s，對(duì)氧化鋅粉和鋅浮渣進(jìn)行活化增密焙燒45分鐘，生成氣態(tài)HCI和HF，并使其他氯化物和易揮發(fā)物質(zhì)發(fā)生揮發(fā)，與主體金屬鋅分離進(jìn)入煙氣，直接脫氟氯和有害雜質(zhì)。
本活化氧化鋅粉和鋅浮渣增密焙燒脫除有害雜質(zhì)的方法，脫除氟氯和有害雜質(zhì)效果為氯脫除率90％，氟脫除率90％，鉛脫除率33％，鎘脫除率48％，砷脫除率33％，銻脫除率33％，有機(jī)物脫除率90％，鋅的損失率6％，焙砂含氯0.04％，鋅直收率89％。
實(shí)例6將氧化鋅粉和鋅浮渣與活化劑(硫酸和水，硫酸濃度為85％)混合并反應(yīng)完全后，用加料器連續(xù)加入增密焙燒爐中，控制活化劑的加入量為物料重量的0.3％，爐內(nèi)溫度在950℃，維持爐內(nèi)空氣流速0.25m/s，對(duì)氧化鋅粉和鋅浮渣進(jìn)行活化增密焙燒50分鐘，生成氣態(tài)HCI和HF，并使其他氯化物和易揮發(fā)物質(zhì)發(fā)生揮發(fā)，與主體金屬鋅分離進(jìn)入煙氣，直接脫氟氯和有害雜質(zhì)。
本活化氧化鋅粉和鋅浮渣增密焙燒脫除有害雜質(zhì)的方法，脫除氟氯和有害雜質(zhì)效果為氯脫除率93％，氟脫除率93％，鉛脫除率34.5％，鎘脫除率54.5％，砷脫除率34.5％，銻脫除率34.5％，有機(jī)物脫除率93％，鋅的損失率6.5％，焙砂含氯0.025％，鋅直收率93％。
權(quán)利要求
1.一種活化氧化鋅粉和鋅浮渣增密焙燒脫除有害雜質(zhì)的方法，其特征是將氧化鋅粉和鋅浮渣與活化劑硫酸和水一起加入到混合器中充分混合并反應(yīng)完全，然后直接送入增密焙燒爐中加熱，控制反應(yīng)溫度100～1300℃，并通入空氣作為氣體介質(zhì)，使活化劑選擇性地與氧化鋅粉和鋅浮渣中的氯化物和氟化物反應(yīng)，生成氣態(tài)HCI和HF與物料分離，并使其他氯化物和易揮發(fā)物質(zhì)發(fā)生揮發(fā)，與主體金屬鋅分離進(jìn)入煙氣，直接脫氟氯和有害雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活化氧化鋅粉和鋅浮渣增密焙燒脫除有害雜質(zhì)的方法，其特征是在焙燒爐中的反應(yīng)時(shí)間為10～180分鐘，向焙燒爐中通入空氣的流速為0.01～1.5m/s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的活化氧化鋅粉和鋅浮渣增密焙燒脫除有害雜質(zhì)的方法，其特征是活化劑的加入量為物料重量的0.05-5％，活化劑的硫酸濃度為50％～95％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種活化氧化鋅粉和鋅浮渣增密焙燒脫除有害雜質(zhì)的方法，屬于鉛鋅冶煉領(lǐng)域。將氧化鋅粉和鋅浮渣與活化劑硫酸和水一起加入到混合器中充分混合并反應(yīng)完全，然后直接送入增密焙燒爐中加熱，控制反應(yīng)溫度100～1300℃，并通入空氣作為氣體介質(zhì)，使活化劑選擇性地與氧化鋅粉和鋅浮渣中的氯化物和氟化物反應(yīng)，生成氣態(tài)HCI和HF與物料分離，并使其他氯化物和易揮發(fā)物質(zhì)發(fā)生揮發(fā)，與主體金屬鋅分離進(jìn)入煙氣，直接脫氟氯和有害雜質(zhì)。具有工藝流程短、易操作、工藝穩(wěn)定、能耗低、低污染、成本低、金屬回收率高、鋅與雜質(zhì)易分離、有價(jià)金屬集中的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22B3/00GK1888099SQ20061001104
公開(kāi)日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2006年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月13日
發(fā)明者魏昶, 樊剛, 賀子凱, 冉俊銘, 劉云生, 王宗賢 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué), 南丹縣金山銦鍺冶金化工有限公司