CN102337412A - 一种从废镀锌板炼钢粉尘中回收锌和铁的工艺 - Google Patents

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罗伟
杨丽梅
温建康
徐政
宋永胜
李岩
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Abstract

一种从废镀锌板炼钢粉尘中回收锌和铁的工艺，属于二次资源综合利用领域。本发明以废镀锌板炼钢粉尘为原料，原料经破碎、筛分后获得浸出物料，浸出物料中的氧化锌采用常温弱酸浸出，而铁酸锌采用高温强酸浸出，整个浸出流程中锌的浸出率高于95％；浸出液采用磷酸沉铁工艺沉铁，沉铁率达到99％；净化后的富锌液采用萃取、电积得到电积锌；而由磷酸沉铁工艺得到的磷酸铁可进一步水解生成Fe(OH)3和HPO4 2-，反应生成的Fe(OH)3可作为钢铁厂的原料，而HPO4 2-可实现沉铁剂磷酸的循环利用。本发明不仅能够回收废镀锌板炼钢粉尘中的金属锌和金属铁，同时实现沉铁剂磷酸的循环利用。

Description

一种从废镀锌板炼钢粉尘中回收锌和铁的工艺
技术领域
本发明涉及一种从废镀锌板炼钢粉尘中回收锌和铁的工艺，属于二次资源综合利用领域。
背景技术
随着中国经济高速增长，建筑业、汽车工业和空调制造业对锌的需求大幅增长。目前，中国已经是世界最大精炼锌生产国和消费国。为解决今后我国金属锌的供需矛盾，在有序、节约使用锌矿产资源的同时，必须大力发展再生锌产业。
目前，世界每年消费的锌中，再生锌占30％，数量约为300万吨左右。据国际锌协会统计，西方国家每年消费的锌总计在650万吨以上，其中200万吨来自锌废料；美国2006年回收生产再生锌约11.8万吨，占精炼锌的49.2％；中国再生锌的产量很低，2008年再生锌产量仅为8万吨，占全国精炼锌产量的2.2％。
金属锌主要应用于镀锌板领域，约占锌消费总量的50％。我国在1980年至1990年共消耗342.5万吨锌，以50％用于镀锌钢板计算，1980至1990年共有171.25万吨锌用于镀锌钢板。按镀锌板的使用寿命20年，50％报废率计算，目前，共有85.6万吨锌可供回收。
目前，已商业化应用于处理废镀锌板炼钢粉尘的工艺(包括威尔兹回收窑、Ausmelt技术、冷固结球团法，等离子技术等)存在能量消耗高，能源利用率低，环境污染严重，反应条件苛刻以及设备昂贵等缺点。因此，开发从废镀锌板炼钢粉尘中回收金属锌并综合利用金属铁的工艺具有十分重要的理论和现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种从废镀锌板炼钢粉尘中回收锌和铁的工艺，该工艺最突出的特点是流程适应性强，能够回收粉尘中的有价金属锌和铁。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：这种从废镀锌板炼钢粉尘中回收锌和铁的工艺包括以下几个步骤：
(1)浸出物料首先采用常温弱酸提取粉尘中赋存于氧化锌中的锌；
(2)然后采用高温强酸提取粉尘中赋存于铁酸锌中的锌；
(3)浸出液采用磷酸沉铁，沉铁净化液经萃取、电积后得到电积锌。
所述的浸出物料首先采用常温弱酸浸出粉尘中赋存于氧化锌中的锌，浸出的反应条件为：温度25～30℃，液固比(3～5)∶1mL/g，H2SO4浓度100～120g/L，搅拌速度400～450rpm，时间1～1.5h。
所述的采用高温强酸浸出粉尘中赋存于铁酸锌中的锌，浸出的反应条件为，温度90～95℃，液固比(8～10)∶1mL/g，H2SO4浓度180～200g/L，搅拌速度400～450rpm，时间2～3h。
所述的浸出液采用磷酸沉铁，沉铁净化液经萃取、电积后得到电积锌；磷酸沉铁的反应条件为，温度85～90℃，时间10～30min，搅拌转速300～350rpm，控制终点pH值为2～3，双氧水氧化，用量为2～3％(v/v)，使用磷酸沉铁。
所述的沉铁过程中生成的磷酸铁进一步水解生成的HPO4 2-返回磷酸沉铁工序。
(1)原料首先采用常温弱酸浸出使氧化锌中的锌由固相转入液相；
(2)常温弱酸浸出渣采用高温强酸浸出使铁酸锌中的锌由固相转入液相；
(3)浸出液采用磷酸工艺沉铁，净化后的富锌液采用萃取、电积得到电积锌；而由磷酸沉铁工艺得到的磷酸铁可进一步水解生成Fe(OH)3和HPO4 2-，Fe(OH)3可作为钢铁厂的原料使用，而水解生成的HPO4 2-可实现磷酸的循环利用。
本发明的优点是：可以硫酸作为浸出剂，实现废镀锌板炼钢粉尘中金属锌的回收，操作方便、工艺简单，有利于降低能耗，可实现大规模生产，整个浸出过程在较温和的条件下进行，避免使用高压设备，在回收锌的同时实现铁的综合利用，且沉铁剂磷酸得到循环利用。
附图说明
图1：废镀锌板炼钢粉尘回收锌和铁工艺。
图1中，废镀锌板炼钢粉尘经破碎、筛分进入常温弱酸浸出工序1，再经液固分离，固体进入高温强酸浸出工序2，所得液体返回工序1，工序1中经固液分离的液体进入磷酸沉铁工序3，经沉铁固液分离后的液体进入萃取、电积，得到电积锌，工序3经分离后得到的固体磷酸铁经水解得到Fe(OH)3和HPO4 2-，其中HPO4 2-可返回工序3。
具体实施方式
实施例1
将废镀锌板炼钢粉尘中以氧化锌形式赋存的物料破碎、筛分，得到合适的浸出物料，平均粒径为150um，然后在25℃，液固比4mL/g，H2SO4浓度100g/L，搅拌速度410rpm，1h的浸出条件下进行搅拌浸出反应，锌的浸出率大于95％。
实施例2
将废镀锌板炼钢粉尘中以铁酸锌形式赋存的物料破碎、筛分，得到合适的浸出物料，平均粒径为150um，然后在25℃，液固比4mL/g，H2SO4浓度120g/L，搅拌转速430rpm，1h的浸出条件下进行搅拌浸出反应，锌的浸出率为36％。
实施例3
将废镀锌板炼钢粉尘中以铁酸锌形式赋存的物料破碎、筛分，得到合适的浸出物料，平均粒径为150um，然后在90℃，液固比10mL/g，H2SO4浓度200g/L，搅拌速度430rpm，2h的浸出条件下进行搅拌浸出反应，锌的浸出率大于95％。
实施例4
将废镀锌板炼钢粉尘破碎、筛分，得到合适的浸出物料，平均粒径为150um，首先在25℃，液固比4mL/g，H2SO4浓度120g/L，搅拌转速430rpm，1h的浸出条件下进行常温弱酸搅拌浸出，一段浸出后的浸出渣在90℃，液固比10，H2SO4浓度200g/L，搅拌速度430rpm，2h的浸出条件下进行搅拌浸出反应，锌的浸出率大于95％。
实施例5
浸出液采用磷酸工艺沉铁，在温度85℃，20min，搅拌转速350rpm，终点pH值2，双氧水氧化，用量为2.5％(v/v)，使用磷酸沉铁，沉铁率达到99％，沉铁净化后的富锌液采用萃取、电积得到电积锌，而沉铁过程中生成的磷酸铁进一步在pH值为5～6的溶液中水解生成Fe(OH)3和HPO4 2-，磷酸沉铁工艺沉铁率达到99％，溶液中金属锌的损失小于5％。

Claims (5)

1.一种从废镀锌板炼钢粉尘中回收锌和铁的工艺，其特征在于：它包括以下几个步骤：
(1)浸出物料首先采用常温弱酸提取粉尘中赋存于氧化锌中的锌；
(2)然后采用高温强酸提取粉尘中赋存于铁酸锌中的锌；
(3)浸出液采用磷酸沉铁，沉铁净化液经萃取、电积后得到电积锌。
2.根据权利要求1所述的一种从废镀锌板炼钢粉尘中回收锌和铁的工艺，其特征在于：所述的浸出物料首先采用常温弱酸浸出粉尘中赋存于氧化锌中的锌，浸出的反应条件为：温度25～30℃，液固比(3～5)∶1mL/g，H2SO4浓度100～120g/L，搅拌速度400～450rpm，时间1～1.5h。
3.根据权利要求1或2所述的利用硫酸回收废镀锌板炼钢粉尘中锌和铁的工艺，其特征在于：所述的采用高温强酸浸出粉尘中赋存于铁酸锌中的锌，浸出的反应条件为，温度90～95℃，液固比(8～10)∶1mL/g，H2SO4浓度180～200g/L，搅拌速度400～450rpm，时间2～3h。
4.根据权利要求1或2或3所述的利用硫酸回收废镀锌板炼钢粉尘中锌和铁的工艺，其特征在于：所述的浸出液采用磷酸沉铁，沉铁净化液经萃取、电积后得到电积锌；磷酸沉铁的反应条件为，温度85～90℃，时间10～30min，搅拌转速300～350rpm，控制终点pH值为2～3，双氧水氧化，用量为2～3％(v/v)，使用磷酸沉铁。
5.根据权利要求1所述的利用硫酸回收废镀锌板炼钢粉尘中锌和铁的工艺，其特征在于：所述的沉铁过程中生成的磷酸铁进一步水解生成的HPO4 2-返回磷酸沉铁工序。
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