專利名稱：一種從熱鍍鋅灰中回收鋅的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋅二次資源回收領(lǐng)域，特別涉及一種從熱鍍鋅灰中回收鋅的工藝。
背景技術(shù)：
全球每年用于熱鍍鋅所消耗的鋅量約占鋅消耗總量50%，在熱鍍鋅過程中約有 20%的金屬鋅形成鋅灰。鋅灰是在熱鍍過程中鋅熔體表面與大氣接觸被氧化而浮在熔體表 面形成的，其主要由氧化鋅、金屬鋅和氯化鋅組成。一般鋅灰中鋅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在50% 85%之間。含鋅量高、總量大的鋅灰若不能得到很好的回收利用將會(huì)造成鋅資源的極大浪 費(fèi)。因此隨著原生鋅礦儲(chǔ)量的下降和鋅消費(fèi)量的不斷增長，開展從鋅灰中回收鋅的研究，對(duì) 實(shí)現(xiàn)鋅資源的再生及其可持續(xù)利用具有重要意義?，F(xiàn)有熱鍍鋅灰回收工藝主要分為五種，分別是1、焙燒-酸浸-凈化-電解工藝。鋅灰經(jīng)干磨分離得到的氧化鋅在1200°C左 右高溫焙燒，將鋅灰中的氯化物(主要是氯化鋅)蒸出后將鋅灰中氯含量脫除到小于 0. 05% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，脫氯后的氧化鋅經(jīng)硫酸浸出、電解液凈化后電解得到金屬鋅。該工 藝脫氯成本過高，且脫氯過程中鋅損失量大，電解液凈化工藝繁瑣且鋅電解的能耗高(> 3000kwh · 。2、酸浸-除雜-沉鋅-酸浸-電解工藝。鋅灰用硫酸溶解后，向溶液中加入純氧 化鋅控制溶液PH值將溶液中的金屬雜質(zhì)在不同pH條件下沉淀。過濾后的濾液中加入碳酸 鈉，將溶液中的鋅離子變成碳酸鋅沉淀。得到的碳酸鋅用硫酸溶解后進(jìn)入電解工藝得到金 屬鋅。該工藝消耗大量的碳酸鈉試劑，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長，在工業(yè)上應(yīng)用困難。鋅電 解的能耗也> 3000kwh · t4。3、橫罐煉鋅工藝。鋅灰與焦炭混合后裝入橫罐中，將罐置于蒸餾爐內(nèi)托架上，用 1250 1300°C的爐氣對(duì)罐體進(jìn)行外加熱，罐內(nèi)產(chǎn)生的CO氣體和鋅蒸氣導(dǎo)入冷凝器后，鋅蒸 氣冷凝成液態(tài)鋅。殘余鋅蒸氣與CO—道進(jìn)入延伸器中，以“藍(lán)粉”形式進(jìn)一步回收鋅。該 工藝得到的再生鋅質(zhì)量低，一般只能達(dá)到4號(hào)或5號(hào)鋅，鋅回收率低僅為40 60%。4、密閉鼓風(fēng)爐煉鋅工藝。鋅灰經(jīng)回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)焙燒脫氯后，配入焦炭壓制成團(tuán)塊再 送入鼓風(fēng)爐中熔煉，從鼓風(fēng)爐下部放出爐渣，從爐子頂部溢出的鋅蒸氣引入鉛雨冷凝器中， 被鉛雨吸收的鋅蒸氣在冷卻溜槽中被冷卻后分離出粗鋅。該工藝脫氯成本高，并且物料夾 帶量大導(dǎo)致鋅蒸氣冷凝效率低、鋅產(chǎn)品純度低。5、制備鋅化工產(chǎn)品。將鋅灰作為原料直接制備鋅化工產(chǎn)品，如氯化鋅、硫酸鋅等， 不僅成本較高，而且銷售困難?？偟膩碚f，現(xiàn)有的工藝都有不盡如人意的地方。目前，迫切需要開發(fā)一種環(huán)保高效 的熱鍍鋅灰回收工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)能耗較低、結(jié)晶形貌良好、反應(yīng)還原率高，而且?guī)缀?br> 3沒有環(huán)境污染、勞動(dòng)強(qiáng)度小的熱鍍鋅灰回收工藝，從而克服現(xiàn)有熱鍍鋅灰回收方法的缺陷。本發(fā)明的技術(shù)方案是熱鍍鋅灰通過干磨、篩分后分離得到含金屬鋅篩上物和含 氧化鋅篩下物，從而將熱鍍鋅灰金屬鋅和氧化鋅進(jìn)行初步分離；篩上物在溫度為400 500°C，真空度為10 50Pa下進(jìn)行脫結(jié)合水和氯化鋅處理，然后在溫度為650°C 800°C， 真空度為10 30Pa條件下真空蒸餾得到金屬鋅；篩下物經(jīng)過堿洗脫氯后，利用硅鐵為還原 劑，氧化鈣為造渣劑，在真空度為10 30Pa、溫度為1050 1200°C條件下，通過真空熱還 原將氧化鋅得金屬鋅。通過干磨、篩分得到的篩上物主要為金屬鋅、還含有氧化鋅和少量的堿式氯化鋅， 篩下物主要為氧化鋅，還含有堿式氯化鋅。工藝流程見附圖1所示。本發(fā)明的具體步驟如下(1)將熱鍍鋅灰經(jīng)干磨后過90-110目篩分分離得到含金屬鋅篩上物和含氧化鋅 篩下物，從而將熱鍍鋅灰金屬鋅和氧化鋅進(jìn)行初步分離；(2)篩上物在400 500°C，真空度為10 50Pa，時(shí)間為30 50min條件下脫 除結(jié)合水和含有的少量氯化鋅后，制成團(tuán)塊；將團(tuán)塊狀原料放入真空爐中，維持爐內(nèi)壓力為 10 30Pa、升溫至650°C 800°C，蒸餾30 50min ；在冷凝器上得到金屬鋅；蒸餾后的得 到以主要為氧化鋅的殘?jiān)?jīng)干磨后混入篩下物進(jìn)行回收；(3)篩下物經(jīng)堿洗脫氯后與還原劑硅鐵粉、造渣劑活性氧化鈣和氟化鈣混合均勻 后制成團(tuán)塊；將團(tuán)塊狀原料放入真空爐中，維持爐內(nèi)壓力為10 30Pa、升溫至1050°C 1200°C,60 150min ；在冷凝器上得到金屬鋅；所述的第(2)步中在400 500°C真空蒸餾脫除的少量氯化鋅可以用于制備氯化
鋅產(chǎn)品出售。所述第(3)步中反應(yīng)后的爐渣主要成分為2Ca0*Si02，是水泥的主要成分之一，可 作為制備水泥的原料。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明提供的工藝將鋅灰中金屬鋅和氧化鋅分開回收。金屬鋅利用真空蒸餾 回收，回收率高、能耗低、鋅產(chǎn)品純度較高。氧化鋅采用堿洗-真空硅熱法回收鋅，堿洗脫氯 具有設(shè)備簡單、流程短、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。利用硅鐵作為還原劑，反應(yīng)過程中物料夾帶量小，鋅 蒸氣冷凝效率高，鋅的還原率高，產(chǎn)物結(jié)晶形貌好。(2)本發(fā)明中所有的終產(chǎn)物都能得到的有效利用，原子經(jīng)濟(jì)性好。(3)本發(fā)明的生產(chǎn)過程在密閉的真空設(shè)備內(nèi)完成，不會(huì)造成污染，生產(chǎn)環(huán)境友好， 勞動(dòng)強(qiáng)度小。(4)本發(fā)明是一種高效、清潔、環(huán)保的工業(yè)再生方法，還可用來處理如鋅鑄型浮渣 等含氯的鋅二次資源。


附圖1為本發(fā)明工藝的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例旨在說明本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定。實(shí)施例1鋅灰經(jīng)干磨后過100目篩，篩選得到篩上物和篩下物。稱取10. OOg篩上物，裝入真 空爐，在真空度為35Pa，溫度為450°C下恒溫30min后，取出真空爐內(nèi)蒸余物質(zhì)，制成團(tuán)塊。 將塊狀原料放入真空爐中，爐內(nèi)真空度為10Pa，溫度為750°C條件下蒸餾30min，可回收得 到質(zhì)量為5. 60g的金屬鋅，殘?jiān)馁|(zhì)量為3. 30g。殘?jiān)?jīng)XRD分析其主要成分為氧化鋅。取 10. OOg篩下物經(jīng)堿洗后過濾得到濾渣。濾渣中主要成分為氧化鋅，稱取4. 05g濾渣，濾渣與 2. 80g氧化鈣、1. 16g75號(hào)硅鐵粉和0. 25g氟化鈣，經(jīng)過混合均勻后制成團(tuán)塊，將塊狀原料放 入真空爐中，爐內(nèi)真空度為20Pa、升溫至1175°C，120min，得到塊狀金屬鋅的質(zhì)量為2. 55g。 反應(yīng)后殘?jiān)|(zhì)量為4. 75g，主要成分為2Ca0 *Si02，其中鋅元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4. 25%。通過計(jì) 算得硅熱法還原時(shí)鋅的還原率為92. 81%。實(shí)施例2鋅灰經(jīng)干磨后過100目篩，篩選得到篩上物和篩下物。稱取10. OOg篩上物，裝入 真空爐，在真空度為35Pa，溫度為450°C下蒸餾30min后，取出真空爐內(nèi)蒸余物質(zhì)，制成團(tuán) 塊。將塊狀原料放入真空爐中，爐內(nèi)真空度為10Pa、升溫至800°C，蒸餾50min得到質(zhì)量為 5.75g的金屬(純度為99. 84%)，殘?jiān)馁|(zhì)量為3. 26g。殘?jiān)?jīng)XRD分析其主要成分為氧 化鋅。取10. OOg篩下物經(jīng)堿洗后過濾得到濾渣。濾渣中主要成分為氧化鋅，稱取4. 05g濾 渣與2.80g氧化鈣、1. 16g 75號(hào)硅鐵粉和0.25g氟化鈣，經(jīng)混合均勻后制成團(tuán)塊。將塊狀原 料放入真空爐中，爐內(nèi)真空度為20Pa、升溫至1150°C，還原60min，得到質(zhì)量為2. 2Ig的塊狀 金屬鋅，反應(yīng)后殘?jiān)|(zhì)量為5. 20g，其中殘留鋅元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.58%。通過計(jì)算得硅熱 法還原時(shí)鋅的還原率為78. 79%。實(shí)施例3鋅灰經(jīng)干磨后過100目篩，篩選得到篩上物和篩下物。稱取10. OOg篩上物，裝入真 空爐，在真空度為35Pa，溫度為450°C下恒溫30min后，取出真空爐內(nèi)蒸余物質(zhì)，制成團(tuán)塊。 將塊狀原料放入真空爐中，爐內(nèi)真空度為10Pa、升溫至800°C，蒸餾40min，可回收得到質(zhì)量 為5.71g的金屬(純度為99. 84%)，殘?jiān)馁|(zhì)量為3. 21g。殘?jiān)?jīng)XRD分析其主要成分為 氧化鋅。取10. OOg篩下物經(jīng)堿洗后過濾得到濾渣。濾渣中主要成分為氧化鋅，稱取4. 05g 濾渣與2. 80g氧化鈣、1. 16g75號(hào)硅鐵粉和0. 25g氟化鈣，經(jīng)混合均勻后制成團(tuán)塊，將塊狀原 料放入真空爐中，爐內(nèi)真空度為20Pa升溫至1100°C，還原120min得到質(zhì)量為1. 45g的塊狀 金屬鋅，反應(yīng)后殘?jiān)|(zhì)量為6. 08g，其中殘留鋅元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21. 54%。通過計(jì)算得硅熱 法還原時(shí)鋅的還原率為53. 84%。實(shí)施例4鋅灰經(jīng)干磨后過100目篩，篩選得到篩上物和篩下物。稱取10. OOg篩上物，裝入 真空爐，在真空度為35Pa，溫度為450°C下蒸餾30min后，取出真空爐內(nèi)蒸余物質(zhì)，制成團(tuán) 塊。將塊狀原料放入真空爐中，爐內(nèi)真空度為10Pa、升溫至700°C，蒸餾40min得到質(zhì)量為 5.25g的金屬(純度為99. 84%)，殘?jiān)馁|(zhì)量為3. 68g。殘?jiān)?jīng)XRD分析其主要成分為氧 化鋅。取10. OOg篩下物經(jīng)堿洗后過濾得到濾渣。濾渣中主要成分為氧化鋅，稱取4. 05g濾 渣與2.80g氧化鈣、1. 16g 75號(hào)硅鐵粉和0.25g氟化鈣，經(jīng)混合均勻后制成團(tuán)塊。將塊狀原
5料放入真空爐中，爐內(nèi)真空度為20Pa、升溫至1075°C，還原120min，得到質(zhì)量為1. 06g的塊 狀金屬鋅，反應(yīng)后殘?jiān)|(zhì)量為6. 38g，其中殘留鋅元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27. 53%。通過計(jì)算得硅 熱法還原時(shí)鋅的還原率為38. 1%。
權(quán)利要求
一種從熱鍍鋅灰中回收鋅的工藝，其特征在于，熱鍍鋅灰通過干磨、篩分后分離得到含金屬鋅篩上物和含氧化鋅篩下物，從而將熱鍍鋅灰金屬鋅和氧化鋅進(jìn)行初步分離；篩上物在溫度為400～500℃，真空度為10～50Pa下進(jìn)行脫結(jié)合水和氯化鋅處理，然后在溫度為650℃～800℃，真空度為10～30Pa條件下真空蒸餾得到金屬鋅；篩下物經(jīng)過堿洗脫氯后，利用硅鐵為還原劑，氧化鈣為造渣劑，在真空度為10～30Pa、溫度為1050～1200℃條件下，通過真空熱還原將氧化鋅得金屬鋅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從熱鍍鋅灰中回收鋅的工藝，其特征在于，將熱鍍鋅灰 經(jīng)干磨后過90-110目篩分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種從熱鍍鋅灰中回收鋅的工藝，其特征在于，包括以下 步驟(1)將熱鍍鋅灰經(jīng)干磨后過90-110目篩分，分離得到含金屬鋅篩上物和含氧化鋅篩下 物，從而將熱鍍鋅灰金屬鋅和氧化鋅進(jìn)行初步分離；(2)篩上物在400 500°C，真空度為10 50Pa，時(shí)間為30 50min條件下脫除結(jié)合 水和含有的少量氯化鋅后，制成團(tuán)塊；將團(tuán)塊狀原料放入真空爐中，維持爐內(nèi)壓力為10 30Pa、升溫至650°C 800°C，蒸餾30 50min ；在冷凝器上得到金屬鋅；(3)篩下物經(jīng)堿洗脫氯后與還原劑硅鐵粉、造渣劑活性氧化鈣和氟化鈣混合均勻后 制成團(tuán)塊；將團(tuán)塊狀原料放入真空爐中，維持爐內(nèi)壓力為10 30Pa、升溫至1050°C 1200°C,60 150min ；在冷凝器上得到金屬鋅。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種從熱鍍鋅灰中回收鋅的工藝，其特征在于，蒸餾后的得 到主要為氧化鋅的殘?jiān)?jīng)干磨后混入篩下物進(jìn)行回收。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種從熱鍍鋅灰中回收鋅的工藝，其特征在于，所述的第(2)步中在400 500°C真空蒸餾脫除的氯化鋅用于制備氯化鋅產(chǎn)品。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種從熱鍍鋅灰中回收鋅的工藝，其特征在于，所述第(3)步中反應(yīng)后的爐渣作為制備水泥的原料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從熱鍍鋅灰中回收鋅的工藝。工藝步驟為熱鍍鋅灰通過干磨、篩分后分離得到篩上物和篩下物。篩上物先在溫度為400～500℃，真空度為10～50Pa的條件下進(jìn)行脫結(jié)合水和少量氯化鋅的處理，然后在溫度為650℃～800℃，真空度為10～30Pa下真空蒸餾得到金屬鋅。篩下物經(jīng)過堿洗脫氯后，利用硅鐵為還原劑，氧化鈣為造渣劑，在真空度為10～30Pa、溫度為1050～1200℃條件下，通過真空熱還原將氧化鋅得金屬鋅。該工藝從熱鍍鋅灰中回收鋅回收率高，且得到的金屬鋅具有良好的結(jié)晶形貌。
文檔編號(hào)C22B19/30GK101979684SQ201010567399
公開日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者丘克強(qiáng), 余超 申請(qǐng)人:中南大學(xué)