專利名稱：一種從廢鍍鋅板煉鋼粉塵中回收鋅和鐵的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從廢鍍鋅板煉鋼粉塵中回收鋅和鐵的工藝，屬于二次資源綜合利用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)，建筑業(yè)、汽車工業(yè)和空調(diào)制造業(yè)對(duì)鋅的需求大幅增長(zhǎng)。目前，中國(guó)已經(jīng)是世界最大精煉鋅生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。為解決今后我國(guó)金屬鋅的供需矛盾，在有序、節(jié)約使用鋅礦產(chǎn)資源的同時(shí)，必須大力發(fā)展再生鋅產(chǎn)業(yè)。目前，世界每年消費(fèi)的鋅中，再生鋅占30 %，數(shù)量約為300萬噸左右。據(jù)國(guó)際鋅協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，西方國(guó)家每年消費(fèi)的鋅總計(jì)在650萬噸以上，其中200萬噸來自鋅廢料；美國(guó)2006 年回收生產(chǎn)再生鋅約11. 8萬噸，占精煉鋅的49. 2% ；中國(guó)再生鋅的產(chǎn)量很低，2008年再生鋅產(chǎn)量?jī)H為8萬噸，占全國(guó)精煉鋅產(chǎn)量的2. 2%。金屬鋅主要應(yīng)用于鍍鋅板領(lǐng)域，約占鋅消費(fèi)總量的50%。我國(guó)在1980年至1990 年共消耗342. 5萬噸鋅，以50%用于鍍鋅鋼板計(jì)算，1980至1990年共有171. 25萬噸鋅用于鍍鋅鋼板。按鍍鋅板的使用壽命20年，50%報(bào)廢率計(jì)算，目前，共有85. 6萬噸鋅可供回收。目前，已商業(yè)化應(yīng)用于處理廢鍍鋅板煉鋼粉塵的工藝(包括威爾茲回收窯、 Ausmelt技術(shù)、冷固結(jié)球團(tuán)法，等離子技術(shù)等)存在能量消耗高，能源利用率低，環(huán)境污染嚴(yán)重，反應(yīng)條件苛刻以及設(shè)備昂貴等缺點(diǎn)。因此，開發(fā)從廢鍍鋅板煉鋼粉塵中回收金屬鋅并綜合利用金屬鐵的工藝具有十分重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種從廢鍍鋅板煉鋼粉塵中回收鋅和鐵的工藝，該工藝最突出的特點(diǎn)是流程適應(yīng)性強(qiáng)，能夠回收粉塵中的有價(jià)金屬鋅和鐵。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下這種從廢鍍鋅板煉鋼粉塵中回收鋅和鐵的工藝包括以下幾個(gè)步驟(1)浸出物料首先采用常溫弱酸提取粉塵中賦存于氧化鋅中的鋅；(2)然后采用高溫強(qiáng)酸提取粉塵中賦存于鐵酸鋅中的鋅；(3)浸出液采用磷酸沉鐵，沉鐵凈化液經(jīng)萃取、電積后得到電積鋅。所述的浸出物料首先采用常溫弱酸浸出粉塵中賦存于氧化鋅中的鋅，浸出的反應(yīng)條件為溫度25 30°C，液固比(3 5) lmL/g, H2SO4濃度100 120g/L，攪拌速度 400 450rpm，時(shí)間 1 1. 5h。所述的采用高溫強(qiáng)酸浸出粉塵中賦存于鐵酸鋅中的鋅，浸出的反應(yīng)條件為，溫度 90 95°C，液固比(8 10) lmL/g, H2SO4 濃度 180 200g/L,攪拌速度 400 450rpm, 時(shí)間2 3h。所述的浸出液采用磷酸沉鐵，沉鐵凈化液經(jīng)萃取、電積后得到電積鋅；磷酸沉鐵的反應(yīng)條件為，溫度85 90°C，時(shí)間10 30min，攪拌轉(zhuǎn)速300 350rpm，控制終點(diǎn)pH值為 2 3，雙氧水氧化，用量為2 3% (ν/ν)，使用磷酸沉鐵。所述的沉鐵過程中生成的磷酸鐵進(jìn)一步水解生成的ΗΡ042_返回磷酸沉鐵工序。(1)原料首先采用常溫弱酸浸出使氧化鋅中的鋅由固相轉(zhuǎn)入液相；(2)常溫弱酸浸出渣采用高溫強(qiáng)酸浸出使鐵酸鋅中的鋅由固相轉(zhuǎn)入液相；(3)浸出液采用磷酸工藝沉鐵，凈化后的富鋅液采用萃取、電積得到電積鋅；而由磷酸沉鐵工藝得到的磷酸鐵可進(jìn)一步水解生成狗(OH) 3和ΗΡ042_，F(xiàn)e (OH) 3可作為鋼鐵廠的原料使用，而水解生成的HPO42-可實(shí)現(xiàn)磷酸的循環(huán)利用。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可以硫酸作為浸出劑，實(shí)現(xiàn)廢鍍鋅板煉鋼粉塵中金屬鋅的回收， 操作方便、工藝簡(jiǎn)單，有利于降低能耗，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，整個(gè)浸出過程在較溫和的條件下進(jìn)行，避免使用高壓設(shè)備，在回收鋅的同時(shí)實(shí)現(xiàn)鐵的綜合利用，且沉鐵劑磷酸得到循環(huán)利用。


圖1 廢鍍鋅板煉鋼粉塵回收鋅和鐵工藝。圖1中，廢鍍鋅板煉鋼粉塵經(jīng)破碎、篩分進(jìn)入常溫弱酸浸出工序1，再經(jīng)液固分離， 固體進(jìn)入高溫強(qiáng)酸浸出工序2，所得液體返回工序1，工序1中經(jīng)固液分離的液體進(jìn)入磷酸沉鐵工序3，經(jīng)沉鐵固液分離后的液體進(jìn)入萃取、電積，得到電積鋅，工序3經(jīng)分離后得到的固體磷酸鐵經(jīng)水解得到狗(OH) 3和HPO42-,其中HPO42-可返回工序3。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1將廢鍍鋅板煉鋼粉塵中以氧化鋅形式賦存的物料破碎、篩分，得到合適的浸出物料，平均粒徑為150um，然后在25°C，液固比4mL/g，H2SO4濃度100g/L，攪拌速度410rpm，Ih 的浸出條件下進(jìn)行攪拌浸出反應(yīng)，鋅的浸出率大于95%。實(shí)施例2將廢鍍鋅板煉鋼粉塵中以鐵酸鋅形式賦存的物料破碎、篩分，得到合適的浸出物料，平均粒徑為150um，然后在25°C，液固比4mL/g，H2SO4濃度120g/L，攪拌轉(zhuǎn)速430rpm，Ih 的浸出條件下進(jìn)行攪拌浸出反應(yīng)，鋅的浸出率為36%。實(shí)施例3將廢鍍鋅板煉鋼粉塵中以鐵酸鋅形式賦存的物料破碎、篩分，得到合適的浸出物料，平均粒徑為150um，然后在90°C，液固比10mL/g，H2SO4濃度200g/L，攪拌速度430rpm，2h 的浸出條件下進(jìn)行攪拌浸出反應(yīng)，鋅的浸出率大于95%。實(shí)施例4將廢鍍鋅板煉鋼粉塵破碎、篩分，得到合適的浸出物料，平均粒徑為150um，首先在 25°C，液固比4mL/g，H2SO4濃度120g/L，攪拌轉(zhuǎn)速430rpm，Ih的浸出條件下進(jìn)行常溫弱酸攪拌浸出，一段浸出后的浸出渣在90°C，液固比IOj2SO4濃度200g/L，攪拌速度430rpm，2h的浸出條件下進(jìn)行攪拌浸出反應(yīng)，鋅的浸出率大于95%。實(shí)施例5
浸出液采用磷酸工藝沉鐵，在溫度85°C，20min,攪拌轉(zhuǎn)速350rpm，終點(diǎn)pH值2，雙氧水氧化，用量為2. 5% (ν/ν)，使用磷酸沉鐵，沉鐵率達(dá)到99%，沉鐵凈化后的富鋅液采用萃取、電積得到電積鋅，而沉鐵過程中生成的磷酸鐵進(jìn)一步在pH值為5 6的溶液中水解生成!^e (OH)3和HPO42-,磷酸沉鐵工藝沉鐵率達(dá)到99%，溶液中金屬鋅的損失小于5%。
權(quán)利要求
1.一種從廢鍍鋅板煉鋼粉塵中回收鋅和鐵的工藝，其特征在于它包括以下幾個(gè)步驟(1)浸出物料首先采用常溫弱酸提取粉塵中賦存于氧化鋅中的鋅；(2)然后采用高溫強(qiáng)酸提取粉塵中賦存于鐵酸鋅中的鋅；(3)浸出液采用磷酸沉鐵，沉鐵凈化液經(jīng)萃取、電積后得到電積鋅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從廢鍍鋅板煉鋼粉塵中回收鋅和鐵的工藝，其特征在于所述的浸出物料首先采用常溫弱酸浸出粉塵中賦存于氧化鋅中的鋅，浸出的反應(yīng)條件為溫度25 30°C，液固比(3 5) lmL/g，H2SO4濃度100 120g/L，攪拌速度400 450rpm，時(shí)間 1 1. 5h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用硫酸回收廢鍍鋅板煉鋼粉塵中鋅和鐵的工藝，其特征在于所述的采用高溫強(qiáng)酸浸出粉塵中賦存于鐵酸鋅中的鋅，浸出的反應(yīng)條件為，溫度 90 95°C，液固比(8 10) lmL/g, H2SO4 濃度 180 200g/L,攪拌速度 400 450rpm, 時(shí)間2 3h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的利用硫酸回收廢鍍鋅板煉鋼粉塵中鋅和鐵的工藝， 其特征在于所述的浸出液采用磷酸沉鐵，沉鐵凈化液經(jīng)萃取、電積后得到電積鋅；磷酸沉鐵的反應(yīng)條件為，溫度85 90°C，時(shí)間10 30min，攪拌轉(zhuǎn)速300 350rpm，控制終點(diǎn)pH 值為2 3，雙氧水氧化，用量為2 3% (ν/ν)，使用磷酸沉鐵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用硫酸回收廢鍍鋅板煉鋼粉塵中鋅和鐵的工藝，其特征在于所述的沉鐵過程中生成的磷酸鐵進(jìn)一步水解生成的ηρο42_返回磷酸沉鐵工序。
全文摘要
一種從廢鍍鋅板煉鋼粉塵中回收鋅和鐵的工藝，屬于二次資源綜合利用領(lǐng)域。本發(fā)明以廢鍍鋅板煉鋼粉塵為原料，原料經(jīng)破碎、篩分后獲得浸出物料，浸出物料中的氧化鋅采用常溫弱酸浸出，而鐵酸鋅采用高溫強(qiáng)酸浸出，整個(gè)浸出流程中鋅的浸出率高于95％；浸出液采用磷酸沉鐵工藝沉鐵，沉鐵率達(dá)到99％；凈化后的富鋅液采用萃取、電積得到電積鋅；而由磷酸沉鐵工藝得到的磷酸鐵可進(jìn)一步水解生成Fe(OH)3和HPO42-，反應(yīng)生成的Fe(OH)3可作為鋼鐵廠的原料，而HPO42-可實(shí)現(xiàn)沉鐵劑磷酸的循環(huán)利用。本發(fā)明不僅能夠回收廢鍍鋅板煉鋼粉塵中的金屬鋅和金屬鐵，同時(shí)實(shí)現(xiàn)沉鐵劑磷酸的循環(huán)利用。
文檔編號(hào)C22B7/02GK102337412SQ201010237178
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)明者宋永勝, 徐政, 李巖, 楊麗梅, 溫建康, 羅偉 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院