CN103468960A - 一种除尘锌灰的处理设备及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种炼锌合金锭的除尘锌灰的处理设备和处理方法，其中该方法包括：在除尘锌灰的物料中加入碳化硅或石墨粉，均匀混合；在氮气保护下，采用微波加热技术对混合物料加热，进行还原反应；还原后锌蒸气通过出气孔释放到冷凝腔中，制得锌粉，并且获取富含三氧化二铝的剩余物料。
Description
技术领域
本发明涉及锌冶炼工业中的锌灰的处理技术，更具体地，涉及一种除尘锌灰的处理设备及处理方法。
背景技术
锌合金冶炼厂在冶炼锌合金锭的生产过程中会产生大量的锌灰，主要成分为氧化锌和三氧化二铝。同时，锌灰锌渣是热镀锌厂和电解锌厂在生产过程中产生的一种副产品，主要成分也同样是氧化锌、金属锌和部分杂质。其中氧化锌和金属锌都具有较高的经济价值，但是必须把它们分离开才能使用。
现有技术中，冶炼锌合金锭除尘灰处理工艺有火法和湿法两种，火法冶炼采用转底炉或电炉加炭还原蒸馏锌蒸气，通过冷凝器制得锌粉；湿法通过与强酸反应浸出锌金属离子后通过电积等方法沉积回收锌锭，两种方法均高耗能，高污染。传统的处理工艺和设备污染大，回收率低，工作效率差，处理成本高，很难达到国家环保要求。
当前，还有专门的锌灰分离机来进行分离，锌灰分离机由粉碎、分离及除尘三大部分组成，锌灰进入分离机后受到机械力的作用，其中的金属受力变形，但重量不会改变，在机器的底部被排出。杂质和氧化锌由于性质的不同，被粉碎成很细的微粉，被风机抽走，排入分离器。在分离器内细粉被收集，气体被排入除尘器，经过除尘器的过滤，干净气体排入大气中。收集到的金属锌即可入炉熔炼成锌锭，同样，该方法属于高耗能、高污染处理方式，目前难以进行推广使用。
在公开号为CN103074495A的中国专利申请披露了一种微波直接还原高炉瓦斯泥回收锌和铁的方法，该方法通过将高炉瓦斯泥和粘接剂混合，再配以碳粉造球，通过微波高温反应，将氧化锌还原挥发，挥发的锌蒸汽冷却。其中，在该方法中，需要使用特定量的粘接剂，并且要求定量的碳粉均匀混合，还需要造球，工序复杂；进一步，所收集的是氧化锌，获取金属锌制品还需要进一步处理；第三，该方法需要长时间保持在一个较高的温度，能耗较高。
发明内容
为克服现有技术的上述缺陷，本发明提出一种除尘锌灰的处理设备及处理方法。
根据本发明的一个方面，提出了一种炼锌合金锭的除尘锌灰的处理方法，包括：步骤1，在除尘锌灰的物料中加入碳化硅或石墨粉，均匀混合；步骤2，在氮气保护下，采用微波加热技术对混合物料加热，进行还原反应；步骤3，还原后锌蒸气通过出气孔释放到冷凝腔中，制得锌粉，并且获取富含三氧化二铝的剩余物料。
根据本发明的另一个方面，提出了一种炼锌合金锭的除尘锌灰的处理设备，该设备包括微波加热炉和与之相连的喷淋防酸塔，其中，该微波加热炉包括保温层、保温层内部的加热区、保温层外的收集腔以及围绕收集腔的冷却层，其中，保温层和加热区通过出气口相连通，冷却层中布置冷却管。
本发明利用均匀混合的碳化硅或石墨粉在氮气保护下，微波加热该除尘锌灰混合物料，通过还原、冷却，直接获取到金属锌粉，并且同时获取到富含三氧化二铝的剩余物料，该方法能耗减少超过50%，而且污染物排放极低。
附图说明
图1为根据本发明的一种除尘锌灰的处理方法的处理流程图；
图2为根据本发明的一种除尘锌灰的处理设备的结构示意图；
图3为根据本发明的处理设备的微波加热炉的炉体截面示意图。
如图所示，为了能明确实现本发明的实施例的结构，在图中标注了特定的结构和器件，但这仅为示意需要，并非意图将本发明限定在该特定结构、器件和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种除尘锌灰的处理方法进行详细描述。
在以下的描述中，将描述本发明的多个不同的方面，然而，对于本领域内的普通技术人员而言，可以仅仅利用本发明的一些或者全部结构或者流程来实施本发明。为了解释的明确性而言，阐述了特定的数目、配置和顺序，但是很明显，在没有这些特定细节的情况下也可以实施本发明。在其他情况下，为了不混淆本发明，对于一些众所周知的特征将不再进行详细阐述。
在本发明的第一实施例中，提供一种炼锌合金锭的除尘锌灰的处理方法，如图1所示，该方法包括：步骤1，在除尘锌灰的物料中加入碳化硅或石墨粉，均匀混合；步骤2，在氮气保护下，采用微波加热技术对混合物料加热，进行还原反应；步骤3，还原后锌蒸气通过出气孔释放到冷凝腔中，制得锌粉，并且获取富含三氧化二铝的剩余物料。
其中，在步骤1中，除尘锌灰与碳化硅或者石墨粉的比例为10∶1；在另一个实施例中，除尘锌灰与碳化硅或者石墨粉的比例为5∶1；在又一个实施例中，除尘锌灰与碳化硅或者石墨粉的比例为10∶1和5∶1之间的任意一个值。
其中，在步骤2中，微波加热的微波频率设定为2450MHz，其功率为60-500KW。
其中，在步骤2中，微波加热为多级加热方式。其中，加热速度可以设定为50-100℃/min。其中，在多级加热方式中，初级加热温度100-105℃，温度保持5-20min，用于去除水分；次级加热温度700-820℃，并保温5-30分钟，用于提取镉金属；三级加热温度1000-1200℃，并保温15-60分钟，用于提取锌蒸汽。
其中，步骤3中，锌蒸汽经冷凝后得到50-500目锌粉。
具体地，以国外某锌合金冶炼厂的除尘锌灰为例，处理前成分表：
| 元素 | 锌 | 铝 | 镍 | 硅 | 钙 | 氯 | 炭 | 镉 | 硫 |
| 含量% | 40 | 10 | 3 | 22 | 15 | 3 | 2 | 2 | 3 |
1、配料
将除尘锌灰加入除尘灰质量的20%的碳化硅粉，均匀搅拌。把混料放置在刚玉舟上，置于微波炉中，微波炉频率为2450MHz，功率130KW。
2、除水
微波加热速度为50℃/min，并保温105℃10分钟，待料中的水分完全挥发。
3、提镉
微波加热速度为100℃/min，并保温750℃20分钟，待料中的金属镉完全挥发。
4、提锌
微波加热速度为100℃/min，并保温1000℃60分钟，使料中的金属锌以锌蒸汽的形式挥发出来，通过冷却器收集得到400目超细金属锌粉。
5、结果
经微波处理后的除尘锌灰成分表为：
| 元素 | 锌 | 铝 | 镍 | 硅 | 钙 | 氯 | 炭 | 镉 | 硫 |
| 含量% | 9.4 | 18.8 | 0.2 | 41.4 | 28.1 | 0.4 | 0.9 | 0.4 | 0.4 |
可以看到，脱锌率达95%，收集得到的锌粉品位达90%。
在本发明的第二实施例中，提供一种炼锌合金锭的除尘锌灰的处理设备，如图2所示，该设备包括微波加热炉和与之相连的喷淋防酸塔。进一步，如图3的微波加热炉的截面图所示，该微波加热炉包括保温层、保温层内部的加热区、保温层外的收集腔以及围绕收集腔的冷却层，其中，保温层和加热区通过出气口相连通，冷却层中布置冷却管。微波加热炉还包括用于进料的入料口和用于出料的出料口。
其中，该入料口所进料为均匀混合碳化硅或石墨粉的除尘锌灰。
其中，加热区用于在氮气保护下采用微波加热技术对混合物料加热，进行还原反应。其中，还原后锌蒸气通过出气口释放到收集腔中，经过冷却管的冷凝处理制得锌粉，并且获取富含三氧化二铝的剩余物料。
其中，该混合物料的除尘锌灰与碳化硅或者石墨粉的比例为10∶1；在另一个实施例中，除尘锌灰与碳化硅或者石墨粉的比例为5∶1；在又一个实施例中，除尘锌灰与碳化硅或者石墨粉的比例为10∶1和5∶1之间的任意一个值。
其中，该微波加热炉的加热区中，微波加热的微波频率设定为2450MHz，其功率为60-500KW。
其中，该微波加热炉的加热区中，微波加热为多级加热方式。其中，加热速度可以设定为50-100℃/min。其中，在多级加热方式中，初级加热温度100-105℃，温度保持5-20分钟，用于去除水分；次级加热温度700-820℃，并保温5-30分钟，用于提取镉金属；三级加热温度1000-1200℃，并保温15-60分钟，用于提取锌蒸汽。
其中，在冷凝管中，锌蒸汽经冷凝后得到50-500目锌粉。
最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。
Claims (10)
1.一种炼锌合金锭的除尘锌灰的处理方法，包括：
步骤1，在除尘锌灰的物料中加入碳化硅或石墨粉，均匀混合；
步骤2，在氮气保护下，采用微波加热技术对混合物料加热，进行还原反应；
步骤3，还原后锌蒸气通过出气孔释放到冷凝腔中，制得锌粉，并且获取富含三氧化二铝的剩余物料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤1中，除尘锌灰与碳化硅或者石墨粉的比例为10∶1和5∶1之间的任意一个值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤2中，微波加热为多级加热方式；加热速度设定为50-100℃/min。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在多级加热方式中，初级加热温度100-105℃，温度保持5-20分钟，用于去除水分；次级加热温度700-820℃，并保温5-30分钟，用于提取镉金属；三级加热温度1000-1200℃，并保温15-60分钟，用于提取锌蒸汽。
5.一种炼锌合金锭的除尘锌灰的处理设备，该设备包括微波加热炉和与之相连的喷淋防酸塔，其中，该微波加热炉包括保温层、保温层内部的加热区、保温层外的收集腔以及围绕收集腔的冷却层，其中，保温层和加热区通过出气口相连通，冷却层中布置冷却管。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，微波加热炉还包括用于进料的入料口和用于出料的出料口；其中，该入料口所进料为均匀混合碳化硅或石墨粉的除尘锌灰。
7.根据权利要求5所述的设备，其中，加热区用于在氮气保护下采用微波加热技术对混合物料加热，进行还原反应；其中，还原后锌蒸气通过出气口释放到收集腔中，经过冷却管的冷凝处理制得锌粉，并且获取富含三氧化二铝的剩余物料。
8.根据权利要求6所述的设备，其中，该混合物料的除尘锌灰与碳化硅或者石墨粉的比例为10∶1和25∶1之间的任意一个值。
9.根据权利要求6所述的设备，其中，该微波加热炉的加热区中，微波加热为多级加热方式；其中，加热速度设定为50-100℃/min。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，对于该加热区的多级加热方式，初级加热温度100-105℃，温度保持5-20分钟，用于去除水分；次级加热温度700-820℃，并保温5-30分钟，用于提取镉金属；三级加热温度1000-1200℃，并保温15-60分钟，用于提取锌蒸汽。
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