CN110451556B - 一种次氧化锌、硫酸锌以及纳米氧化锌的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种次氧化锌、硫酸锌以及纳米氧化锌的生产工艺，属于氧化锌制备技术领域，所述次氧化锌的生产工艺采用生活垃圾和含锌固料的混合料作为原料在回转窑内进行干燥焙烧；所述硫酸锌的生产工艺通过上述的次氧化锌生产工艺得到的次氧化锌进行生产；所述纳米氧化锌的生产工艺通过上述硫酸锌的生产工艺制备得到的硫酸锌溶液进行生产。本发明采用生活垃圾替代了无烟煤进行次氧化锌的生产，不仅节约了煤炭资源、降低了生产成本，而且能够对生活垃圾进行回收利用，从而达到治理环境的效果。

Description

一种次氧化锌、硫酸锌以及纳米氧化锌的生产工艺
技术领域
本发明属于氧化锌制备技术领域，具体涉及一种次氧化锌的生产工艺，另外，本发明还涉及通过上述次氧化锌生产工艺生产的次氧化锌制备硫酸锌的生产工艺，此外，本发明还涉及通过上述硫酸锌生产工艺生产的硫酸锌溶液制备纳米氧化锌的生产工艺。
背景技术
目前氧化锌的生产方法有直接法、间接法以及回转窑还原氧化法，现有技术(CN110015681A)公开了一种次氧化锌生产工艺，通过含锌废渣和无烟煤按比例混合得到的混合料作为原料在回转窑内进行生产，主要是利用无烟煤产生的一氧化碳作为还原剂进行反应。该现有技术采用无烟煤作为生产原料导致生产成本提高，且浪费了煤炭资源，并且采用无烟煤进行生产，无烟煤的加入量以及无烟煤中的硫含量都有严格的要求，限制了次氧化锌生产工艺的发展。
发明内容
基于上述背景问题，本发明旨在一种次氧化锌的生产工艺，采用生活垃圾替代现有技术中的无烟煤，不仅节约了煤炭资源降低了生产成本，而且能够对生活垃圾进行回收利用，达到治理环境的目的；本发明的另一目的是提供一种通过上述次氧化锌生产工艺生产的次氧化锌制备硫酸锌的生产工艺，以及通过上述硫酸锌生产工艺生产的硫酸锌溶液制备纳米氧化锌的生产工艺。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种次氧化锌的生产工艺，采用生活垃圾和含锌固料的混合料作为原料在回转窑内进行干燥焙烧。
在一个实施例中，所述次氧化锌的生产工艺包括以下步骤：
S1、将生活垃圾和含锌固料混合均匀并制成粒径小于2mm的混合料；
S2、将回转窑倾斜设置，当回转窑窑尾温度在480-530℃时，启动引风机和罗茨鼓风机，同时将S1步骤中得到的混合料通过上料装置送入回转窑内焙烧；
S3、回转窑内产生的含锌烟气在引风机作用下通过余热锅炉降温，含锌烟气中的次氧化锌通过除尘器回收。
优选地，混合料中生活垃圾和含锌固料的质量比为1:1-3；S2步骤中焙烧时控制回转窑内的温度为1150-1250℃。
优选地，S2步骤中，所述混合料通过上料装置从回转窑尾部送入，在回转窑的转动下随着回转窑的倾斜坡度，混合料向窑头方向翻滚行进；S3步骤中，所述余热锅炉设置在回转窑的尾部。
为了实现上述目的，本发明还提供一种硫酸锌的生产工艺，通过上述的次氧化锌生产工艺得到的次氧化锌进行生产。
在一个实施例中，所述硫酸锌的生产工艺包括以下步骤：
A1、通过S3步骤中的余热锅炉的蒸汽将浸出槽内的配液加热至70-90℃，然后将S3步骤中得到的次氧化锌通过上料装置送入浸出槽内搅拌80-120min后进行固液分离；
A2、将A1步骤固液分离后得到的滤液进行除杂即可得到硫酸锌溶液；
A3、通过S3步骤中的余热锅炉的蒸汽将A2步骤中得到的硫酸锌溶液加热蒸发浓缩、结晶、离心固液分离即可得到七水硫酸锌和母液；
A4、将步骤A3中的母液去除杂质后通过S3步骤中余热锅炉的蒸汽加热净化得到硫酸锌溶液。
其中，A1步骤中固液分离得到的固态废渣可以用于S1步骤中的含锌固料。
为了实现上述目的，本发明还提供一种纳米氧化锌的生产工艺，上述的硫酸锌的生产工艺制备得到的硫酸锌溶液进行生产。
在一个实施例中，所述纳米氧化锌的生产工艺包括以下步骤：
B1、向A4步骤得到的硫酸锌溶液中加入碳酸氢铵得到碳酸锌和硫酸铵溶液；
B2、将B1步骤中得到的碳酸锌洗涤后通过S3步骤中余热锅炉的蒸汽进行预干燥，然后再控制温度进行煅烧即可得到纳米氧化锌；
B3、将B1步骤中得到的硫酸铵溶液在密封搅拌槽内通过S3步骤中余热锅炉的蒸汽加温至90℃以上，然后加入电石泥搅拌得到石膏，产生的蒸汽进入喷淋塔中可得到碳酸氢铵溶液用于B1步骤中制备碳酸锌。
其中，B2步骤中产生的煅烧烟气进入除尘器内进行气固分离，气固分离后的气体进入喷淋塔。
与现有技术相比，本发明具有以下效果：
1、本发明采用生活垃圾替代了无烟煤进行次氧化锌的生产，不仅节约了煤炭资源、降低了生产成本，而且能够对生活垃圾进行回收利用，从而达到治理环境的效果。
2、本发明在回转窑的尾部设有余热锅炉，可以对回转窑内产生的含锌烟气进行冷却，余热锅炉产生的蒸汽可用于后续浸出、除杂净化、蒸发浓缩、洗涤、预干燥回收碳酸氢铵等工艺，从而对热量进行回收利用；如配套一个10吨余热锅炉一年产蒸汽价值达600万以上。
3、本发明浸出除杂净化固液分离后的固渣返回与垃圾配料，循环利用不排渣，充分利用达到降低生产成本的目的。
4、本发明在制备硫酸锌时，硫酸锌溶液加热蒸发浓缩、结晶、离心固液分离即可得到七水硫酸锌和母液，在传统工艺中母液是反复蒸发结晶，而本发明是将母液制备碳酸锌的前驱体硫酸锌溶液，这样比循环蒸发能提高七水硫酸锌的产量，产量提高达20％，而且晶体大而好。本发明中硫酸铵转换成碳酸氢铵溶液制备碳酸锌，纳米氧化锌的成本省1000元/吨以上，而且其固液分离石膏后的水是碱性水，PH值达14可用于浸出后液提取元素铟的中和剂之用，使铟精矿产品无生产副原料费用。
5、本发明在制备纳米氧化锌时得到的母液在蒸发浓缩、结晶、离心固液分离过程中己将水中的钙镁离子(水垢)自动除去，制备的碳酸锌品位高杂质少，因此得到的氧化锌的纯度较高，达99.9％以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例中次氧化锌的生产工艺流程图；
图2为本发明实施例中硫酸锌的生产工艺流程图；
图3为本发明实施例中纳米氧化锌的生产工艺流程图；
图4为本发明实施例中纳米氧化锌的局部生产工艺流程图。
具体实施方式
为了解决现有技术中采用无烟煤作为原料进行次氧化锌生产存在的问题，本发明提供一种次氧化锌的生产工艺，采用生活垃圾和含锌固料的混合料作为原料在回转窑内进行干燥焙烧，不仅节约了煤炭资源、降低了生产成本，而且能够对生活垃圾进行回收利用，从而达到治理环境的效果。
需要说明的是，所述生活垃圾包括纸、塑料、果壳核、以及厨余垃圾等，都属于碳氢化合物，可以用于生产工艺中的还原剂和热源辅助原料，另外生活垃圾也包括电池，电池中的铅锌可以转化为次氧化锌；所述含锌固料可以是：钢厂烟气治理下来的烟灰(国内年产1000万吨以上)；锌治炼的浸出渣和铁、铜钴等渣；炼铅的水淬渣；炼铜的烟尘；氧化锌矿；锌化工下来的渣和练金烟尘；金属废铜回收的浮渣等，但是并不局限于此。
另需说明的是，生活垃圾粒径最好是0-15mm，其中5mm以下占50％，5-10mm占35％，10-15mm占15％；含锌固料的粒径在2mm以下最好，且含锌固料的含锌量在8％以上为好。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明，实施例中所使用的配方工艺只是本发明中一些优选配方和工艺，但是本发明的保护范围并不限制于此。
实施例1
一种次氧化锌的生产工艺，如图1所示，包括以下步骤：
S1、将生活垃圾中的复合玻璃等挑出后粉碎，然后将粉碎后的生活垃圾和含锌固料按照质量比1:1的配比混合均匀并制成粒径小于2mm的混合料，控制混合料的水分在8-12％；
S2、将回转窑倾斜设置，使回转窑的窑尾高于窑头，且回转窑的长度在42m以上，然后启动回转窑加温，当回转窑窑尾温度在480℃时，启动引风机和罗茨鼓风机，同时将S1步骤中得到的混合料通过上料装置送入回转窑内焙烧，控制回转窑内的温度为1150℃；具体的是所述混合料通过圆盘给料机和皮带输送机配合从回转窑尾部送入，在回转窑的转动下随着回转窑的倾斜坡度，混合料向窑头方向翻滚行进；混合料在高温环境中脱水自燃得到还原条件；
S3、混合料渣向窑头方向行进并排放，为了形成连续进料排渣，进料量每天按照回转窑容积的1.5倍重量进行输送；回转窑内产生的含锌烟气在引风机作用下向窑尾方向行进并通过设置在窑尾处的余热锅炉降温，窑尾的含锌烟气温度达600℃，余热锅炉吸收含锌烟气的热量并产生蒸汽，含锌烟气通过余热锅炉降温至布袋除尘器能够承受的温度，含锌烟气中的次氧化锌通过布袋除尘器回收。
实施例2
实施例2与实施例1不同的是，混合料中生活垃圾与含锌固料的质量比为1:2。
实施例3
实施例3与实施例1不同的是，混合料中生活垃圾与含锌固料的质量比为1:3。
实施例4
实施例4与实施例1不同的是，S2步骤中，控制回转窑内的温度为1250℃。
实施例5
实施例5与实施例1不同的是，S2步骤中，当回转窑窑尾温度在530℃时，启动引风机和罗茨鼓风机。
实施例6
一种硫酸锌的生产工艺，如图2所示，包括以下步骤：
S1、将生活垃圾中的复合玻璃等挑出后粉碎，然后将粉碎后的生活垃圾和含锌固料按照质量比1:2的配比混合均匀并制成粒径小于2mm的混合料，控制混合料的水分在8-12％；
S2、将回转窑倾斜设置，使回转窑的窑尾高于窑头，且回转窑的长度在42m以上，然后启动回转窑加温，当回转窑窑尾温度在500℃时，启动引风机和罗茨鼓风机，同时将S1步骤中得到的混合料通过上料装置送入回转窑内焙烧，控制回转窑内的温度在1200℃；具体的是所述混合料通过圆盘给料机和皮带输送机配合从回转窑尾部送入，在回转窑的转动下随着回转窑的倾斜坡度，混合料向窑头方向翻滚行进；混合料在高温环境中脱水自燃得到还原条件；
S3、混合料渣向窑头方向行进并排放，为了形成连续进料排渣，进料量每天按照回转窑容积的1.5倍重量进行输送；回转窑内产生的含锌烟气在引风机作用下向窑尾方向行进并通过设置在窑尾处的余热锅炉降温，窑尾的含锌烟气温度达600℃，余热锅炉吸收含锌烟气的热量并产生蒸汽，含锌烟气通过余热锅炉降温至布袋除尘器能够承受的温度，含锌烟气中的次氧化锌通过布袋除尘器回收。
S4、通过S3步骤中的余热锅炉的蒸汽将浸出槽内的配液加热至80℃，然后将S3步骤中得到的次氧化锌通过上料装置送入浸出槽内搅拌90min后进行固液分离，固液分离得到的固态废渣可以用于S1步骤中的含锌固料；
S5、将S4步骤固液分离后得到的滤液进行除杂即可得到硫酸锌溶液；
S6、通过S3步骤中的余热锅炉的蒸汽将S5步骤中得到的硫酸锌溶液加热蒸发浓缩、结晶、离心固液分离即可得到七水硫酸锌和母液；
S7、将步骤S6中的母液去除杂质后通过S3步骤中余热锅炉的蒸汽加热进一步净化得到硫酸锌溶液。
实施例7
一种纳米氧化锌的生产工艺，如图3和4所示，包括以下步骤：
S1、将生活垃圾中的复合玻璃等挑出后粉碎，然后将粉碎后的生活垃圾和含锌固料按照质量比1:2的配比混合均匀并制成粒径小于2mm的混合料，控制混合料的水分在8-12％；
S2、将回转窑倾斜设置，使回转窑的窑尾高于窑头，且回转窑的长度在42m以上，然后启动回转窑加温，当回转窑窑尾温度在500℃时，启动引风机和罗茨鼓风机，同时将S1步骤中得到的混合料通过上料装置送入回转窑内焙烧，控制回转窑内的温度在1200℃；具体的是所述混合料通过圆盘给料机和皮带输送机配合从回转窑尾部送入，在回转窑的转动下随着回转窑的倾斜坡度，混合料向窑头方向翻滚行进；混合料在高温环境中脱水自燃得到还原条件；
S3、混合料渣向窑头方向行进并排放，为了形成连续进料排渣，进料量每天按照回转窑容积的1.5倍重量进行输送；回转窑内产生的含锌烟气在引风机作用下向窑尾方向行进并通过设置在窑尾处的余热锅炉降温，窑尾的含锌烟气温度达600℃，余热锅炉吸收含锌烟气的热量并产生蒸汽，含锌烟气通过余热锅炉降温至布袋除尘器能够承受的温度，含锌烟气中的次氧化锌通过布袋除尘器回收。
S4、通过S3步骤中的余热锅炉的蒸汽将浸出槽内的配液加热至80℃，然后将S3步骤中得到的次氧化锌通过上料装置送入浸出槽内搅拌90min后进行固液分离，固液分离得到的固态废渣可以用于S1步骤中的含锌固料；
S5、将S4步骤固液分离后得到的滤液进行除杂即可得到硫酸锌溶液；
S6、通过S3步骤中的余热锅炉的蒸汽将S5步骤中得到的硫酸锌溶液加热蒸发浓缩、结晶、离心固液分离即可得到七水硫酸锌和母液；
S7、将步骤S6中的母液去除杂质后通过S3步骤中余热锅炉的蒸汽加热进一步净化得到硫酸锌溶液。
S8、向S7步骤得到的硫酸锌溶液中加入碳酸氢铵得到碱式碳酸锌和硫酸铵溶液；
S9、将S8步骤中得到的碳酸锌在洗槽内洗涤后通过S3步骤中余热锅炉的蒸汽进行预干燥，然后天然气煅烧得到高纯度氧化锌，煅烧烟气进闪蒸干燥作热源，尾气进布袋除尘器进行气固分离，气固分离后的气体进喷淋塔，通过控制煅烧温度可得到纳米氧化锌；
S10、将S8步骤中得到的硫酸铵溶液在密封搅拌槽内通过S3步骤中余热锅炉的蒸汽加温至90℃以上，然后加入电石泥(氢氧化钙)搅拌30min得到石膏(硫酸钙)，产生的蒸汽进入喷淋塔中可得到碳酸氢铵溶液用于B1步骤中制备碳酸锌，得到的石膏可外售。
需要说明的是，本发明制备的次氧化锌中氧化锌的含量在60％-80％之间，铁锰在1％-3％之间，除了氧化锌和铁锰外，还有铅、铟、铋、锡和少量的银金等元素。
需要说明的是，回转窑内产生的窑渣可以外售给水泥厂或用来制作砖块，也可用水泥硬化地面的骨料，达到无渣排出的目的，窑渣中锌含量低于1％。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种次氧化锌的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将生活垃圾和含锌固料混合均匀并制成粒径小于2mm的混合料，控制混合料的水分在8-12％，所述生活垃圾包括纸、果壳核、厨余垃圾以及电池；
S2、将回转窑倾斜设置，当回转窑窑尾温度在480-530℃时，启动引风机和罗茨鼓风机，同时将S1步骤中得到的混合料通过上料装置送入回转窑内焙烧；
S3、回转窑内产生的含锌烟气在引风机作用下通过余热锅炉降温，含锌烟气中的次氧化锌通过除尘器回收。
2.根据权利要求1所述的次氧化锌的生产工艺，其特征在于，混合料中生活垃圾和含锌固料的质量比为1:1-3；S2步骤中焙烧时控制回转窑内的温度为1150-1250℃。
3.根据权利要求1所述的次氧化锌的生产工艺，其特征在于，S2步骤中，所述混合料通过上料装置从回转窑尾部送入，在回转窑的转动下随着回转窑的倾斜坡度，混合料向窑头方向翻滚行进；S3步骤中，所述余热锅炉设置在回转窑的尾部。
4.一种硫酸锌的生产工艺，其特征在于，通过权利要求1的次氧化锌生产工艺得到的次氧化锌进行生产。
5.根据权利要求4所述的硫酸锌的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A1、通过S3步骤中的余热锅炉的蒸汽将浸出槽内的配液加热至70-90℃，然后将S3步骤中得到的次氧化锌通过上料装置送入浸出槽内搅拌80-120min后进行固液分离；
A2、将A1步骤固液分离后得到的滤液进行除杂即可得到硫酸锌溶液；
A3、通过S3步骤中的余热锅炉的蒸汽将A2步骤中得到的硫酸锌溶液加热蒸发浓缩、结晶、离心固液分离即可得到七水硫酸锌和母液；
A4、将步骤A3中的母液去除杂质后通过S3步骤中余热锅炉的蒸汽加热净化得到硫酸锌溶液。
6.根据权利要求5所述的硫酸锌的生产工艺，其特征在于，A1步骤中固液分离得到的固态废渣可以用于S1步骤中的含锌固料。
7.一种纳米氧化锌的生产工艺，其特征在于，通过权利要求5所述的硫酸锌的生产工艺制备得到的硫酸锌溶液进行生产。
8.根据权利要求7所述的纳米氧化锌的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
B1、向A4步骤得到的硫酸锌溶液中加入碳酸氢铵得到碳酸锌和硫酸铵溶液；
B2、将B1步骤中得到的碳酸锌洗涤后通过S3步骤中余热锅炉的蒸汽进行预干燥，然后再控制温度进行煅烧即可得到纳米氧化锌；
B3、将B1步骤中得到的硫酸铵溶液在密封搅拌槽内通过S3步骤中余热锅炉的蒸汽加温至90℃以上，然后加入电石泥搅拌得到石膏，产生的蒸汽进入喷淋塔中可得到碳酸氢铵溶液用于B1步骤中制备碳酸锌。
9.根据权利要求8所述的纳米氧化锌的生产工艺，其特征在于，B2步骤中产生的煅烧烟气进入除尘器内进行气固分离，气固分离后的气体进入喷淋塔。
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