CN104324928A - 一种水蒸汽-氧气强化微波处理湿法炼锌CuCl渣提质脱氯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水蒸汽-氧气强化微波处理湿法炼锌CuCl渣提质脱氯方法，属于有色金属冶炼和二次资源综合利用技术领域。首先将CuCl渣在微波条件下干燥、破碎，将破碎后的CuCl渣在铺薄或搅拌的条件下置于微波反应腔内；在常压下，向微波反应腔内通入水蒸汽和氧气，在控制物料温度至400℃~500℃条件下保温30~60min，在此过程中CuCl渣氧化生成间产物CuO和HCl烟气；将上述步骤中产生的HCl烟气进入尾气吸收系统制盐酸，CuO再次进入湿法炼锌系统。该工艺氯脱除率可以达到98%以上，且全工艺过程中无废液、废气产生，清洁高效。
Description
技术领域
本发明涉及一种水蒸汽-氧气强化微波处理湿法炼锌CuCl渣提质脱氯方法，属于有色金属冶炼和二次资源综合利用技术领域。
背景技术
锌金属在国民经济建设中应用广泛，它的应用涉及到各个行业的方方面面。因此随着国家经济的不断发展，锌金属的需要量日益增大。随着锌冶炼能力的不断提高，对原料的需求也迅速增加，但矿产资源日趋短缺和锌二次资源的大量回收利用，造成了目前国内锌冶炼厂流程中的杂质含量越来越高。其中，氯含量的增加给湿法炼锌系统造成了严重的影响。氯含量的升高造成了阴、阳极板的消耗加快，使得电耗上升，同时也对系统设备产生了严重腐蚀，增加了生产成本，降低了电锌质量。因此，通常在电解之前，必须进行除氯净化处理，使之达到电解要求。
硫酸锌溶液中氯的脱除，目前最常用的一种方法是铜渣脱氯，铜渣除氯法原料易得，生产成本低，工艺操作简单，初次脱氯率较高，对电解液进行二次脱氯，可达到电解要求。目前，大部分的湿法炼锌冶炼厂均采用铜渣除氯法将氯从系统中开路，原理是利用铜及铜离子（Cu2+）与溶液中的氯离子（Cl-）相互作用，生成难溶的氯化亚铜（Cu2Cl2）沉淀，从溶液中除去。
铜渣除氯法在脱氯方面取得了较好的效果，但是产出的含氯铜渣没有良好的办法处理。其中，某工厂中氯的开路方法是，锌浮渣经处理后，用于铟富集工段中和沉铟，氯离子进入氧化锌浸出液提铟后溶液，后经铜盐除氯处理，氯化亚铜渣含Cu 60%、Cl 13-17%，经碱洗，铜渣用于生产硫酸铜，氯进环保工段。环保工段污水经石灰中和、铁盐处理、深度电化学处理、钠滤膜处理。膜过滤产生浓水：含Na 8g/l，Cl 6 g/l，并不断富集升高。整个工艺的水处理和废水达标排放压力较大。
另有专利CN 102618717A《一种微波焙烧处理湿法炼锌铜渣脱氯的方法》，通过将含水率为0~8%的湿法炼锌过程中的铜渣破碎至20目，在300~500℃下保温1~4h最后得到氯含量3%左右的含氯铜渣。首先，此方法中并未考虑CuCl渣的干燥，CuCl渣属于高含水率的粘性物料，采用常规干燥，时间长且能耗高；再次，该工艺的最终产品氯含量仍然较高；最后，该工艺要达到较好的脱氯效果需要时间较长。
专利CN 102876885A《一种水蒸汽活化微波焙烧综合回收含氯物料的方法》，在通空气的基础上加入了水蒸汽，使焙烧尾气产生HCl气体，并提高氯的脱除效果。但该方法需通入的空气量较大，致使烟气带走的热量增多，造成能量损失过大，并且在保温阶段不易保温；另外，该方法在处理铜渣，要达到较好效果时，所需温度较高且时间较长。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种水蒸汽-氧气强化微波处理湿法炼锌CuCl渣提质脱氯方法。该方法缓解水处理压力，更加环保高效地回收利用CuCl渣，处理后的产物主要成分为CuO和HCl气体，CuO可返回铜渣除氯流程循环使用，HCl可回收制盐酸，本发明通过以下技术方案实现。
一种水蒸汽-氧气强化微波处理湿法炼锌CuCl渣提质脱氯方法，其具体步骤如下：
（1）物料处理：首先将CuCl渣在微波条件下干燥至CuCl渣含水率0~5wt.%，然后将干燥后的CuCl渣破碎至粒度为60~200目，将破碎后的CuCl渣在铺薄或搅拌的条件下置于微波反应腔内；
（2）水蒸汽-氧气强化氧化：在常压下，向微波反应腔内通入水蒸汽和氧气，在控制经步骤（1）处理后的物料温度至400℃~500℃条件下保温30~60min，在此过程中CuCl渣氧化生成间产物CuO和HCl烟气；
（3）将步骤（2）中产生的HCl烟气进入尾气吸收系统制盐酸，CuO再次进入湿法炼锌系统。
所述CuCl渣主要来源于湿法炼锌系统中电解前硫酸锌溶液脱氯产物，其含水率为15wt.%~40wt.%，其主要物相为CuCl和Cu2O。
所述步骤（1）中的干燥条件为：微波干燥温度60℃~120℃、物料厚度1~20mm、干燥时间4~20min。
所述步骤（2）中通入水蒸汽量和氧气量分别为CuCl渣质量的8%~24%。
本发明的有益效果是：
1、使用本发明，可以实现CuCl渣快速干燥。
2、使用本发明，可以环保高效地回收利用CuCl渣，其氯脱除率最高可达98%，金属损失少。
3、本发明在解决了CuCl渣问题的同时，增加了副产品盐酸。
4、使用本发明，在提高了CuCl渣中的氯脱除率，同时无废气产生，整个处理过程清洁无污染，具有较大的经济效益、环境效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明工艺流程图；
图2是本发明实施例1中微波干燥后物料XRD图；
图3是实施例1中在微波焙烧60min后物料XRD图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，该水蒸汽-氧气强化微波处理湿法炼锌CuCl渣提质脱氯方法，其具体步骤如下：
（1）物料处理：首先将300gCuCl渣在微波条件下干燥至CuCl渣含水率4wt.%，然后将干燥后的CuCl渣破碎至粒度为100目，将破碎后的50gCuCl渣在铺薄至厚度为3mm条件下置于微波反应腔内，其中CuCl渣主要来源于湿法炼锌系统中电解前硫酸锌溶液脱氯产物，其含水率为36.7wt.%，其主要物相为CuCl和Cu2O；其中微波干燥条件为：微波干燥温度60℃、物料厚度10mm、干燥时间20min；微波干燥后物料XRD图如图2所示；
（2）水蒸汽-氧气强化氧化：在常压下，向微波反应腔内通入流量为8L/h的水蒸汽和流量为4L/h的氧气，在控制经步骤（1）处理后的物料温度至450℃条件下保温60min，在此过程中CuCl渣氧化生成间产物CuO和HCl烟气；通入水蒸汽量和氧气量分别为CuCl渣质量的11.7%和10.4%；微波焙烧60min后物料XRD图如图3所示；
（3）将步骤（2）中产生的HCl烟气进入尾气吸收系统制盐酸，CuO再次进入湿法炼锌系统。
经上述步骤处理后CuCl渣中氯的脱除率为98.4%。
实施例2
如图1所示，该水蒸汽-氧气强化微波处理湿法炼锌CuCl渣提质脱氯方法，其具体步骤如下：
（1）物料处理：首先将1KgCuCl渣在微波条件下干燥至CuCl渣含水率5wt.%，然后将干燥后的CuCl渣破碎至粒度为100目，将破碎后的500gCuCl渣放入带叶片搅拌的陶瓷坩埚中，其中CuCl渣主要来源于湿法炼锌系统中电解前硫酸锌溶液脱氯产物，其含水率为35.5wt.%，其主要物相为CuCl和Cu2O；其中微波干燥条件为：微波干燥温度120℃、物料厚度10mm、干燥时间4min，叶片搅拌速率15r/min；
（2）水蒸汽-氧气强化氧化：在常压下，向微波反应腔内通入流量为90L/h的水蒸汽和流量为45L/h的氧气，在控制经步骤（1）处理后的物料温度至450℃条件下保温60min，在此过程中CuCl渣氧化生成间产物CuO和HCl烟气；通入水蒸汽量和氧气量分别为CuCl渣质量的13.2%和11.8%；
（3）将步骤（2）中产生的HCl烟气进入尾气吸收系统制盐酸，CuO再次进入湿法炼锌系统。
经上述步骤处理后CuCl渣中氯的脱除率为96.1%。
实施例3
如图1所示，该水蒸汽-氧气强化微波处理湿法炼锌CuCl渣提质脱氯方法，其具体步骤如下：
（1）物料处理：首先将100KgCuCl渣在微波条件下干燥至CuCl渣含水率3wt.%，然后将干燥后的CuCl渣破碎至粒度为100目，将破碎后的50KgCuCl渣放入微波高温双螺旋搅拌反应器进行氧化焙烧，其中CuCl渣主要来源于湿法炼锌系统中电解前硫酸锌溶液脱氯产物，其含水率为36.1wt.%，其主要物相为CuCl和Cu2O；其中微波干燥条件为：微波干燥温度100℃、物料厚度20mm、干燥时间15min，双螺旋搅拌速率5r/min；
（2）水蒸汽-氧气强化氧化：在常压下，向微波反应腔内通入流量为10m3/h的水蒸汽和流量为5m3/h的氧气，在控制经步骤（1）处理后的物料温度至450℃条件下保温40min，在此过程中CuCl渣氧化生成间产物CuO和HCl烟气；通入水蒸汽量和氧气量分别为CuCl渣质量的9.8%和8.8%；
（3）将步骤（2）中产生的HCl烟气进入尾气吸收系统制盐酸，CuO再次进入湿法炼锌系统。
经上述步骤处理后CuCl渣中氯的脱除率为97.8%。
实施例4
如图1所示，该水蒸汽-氧气强化微波处理湿法炼锌CuCl渣提质脱氯方法，其具体步骤如下：
（1）物料处理：首先将100KgCuCl渣在微波条件下干燥至CuCl渣含水率0wt.%，然后将干燥后的CuCl渣破碎至粒度为60目，将破碎后的50KgCuCl渣放入微波高温双螺旋搅拌反应器进行氧化焙烧，其中CuCl渣主要来源于湿法炼锌系统中电解前硫酸锌溶液脱氯产物，其含水率为15wt.%，其主要物相为CuCl和Cu2O；其中微波干燥条件为：微波干燥温度110℃、物料厚度1mm、干燥时间20min，双螺旋搅拌速率10r/min；
（2）水蒸汽-氧气强化氧化：在常压下，向微波反应腔内通入流量为12m3/h的水蒸汽和流量为6m3/h的氧气，在控制经步骤（1）处理后的物料温度至400℃条件下保温30min，在此过程中CuCl渣氧化生成间产物CuO和HCl烟气；通入水蒸汽量和氧气量分别为CuCl渣质量的8.8%和7.8%；
（3）将步骤（2）中产生的HCl烟气进入尾气吸收系统制盐酸，CuO再次进入湿法炼锌系统。
经上述步骤处理后CuCl渣中氯的脱除率为93.7%。
实施例5
如图1所示，该水蒸汽-氧气强化微波处理湿法炼锌CuCl渣提质脱氯方法，其具体步骤如下：
（1）物料处理：首先将100KgCuCl渣在微波条件下干燥至CuCl渣含水率3.5wt.%，然后将干燥后的CuCl渣破碎至粒度为200目，将破碎后的50KgCuCl渣放入微波高温双螺旋搅拌反应器进行氧化焙烧，其中CuCl渣主要来源于湿法炼锌系统中电解前硫酸锌溶液脱氯产物，其含水率为40wt.%，其主要物相为CuCl和Cu2O；微波功率密度120℃、物料厚度20mm、干燥时间20min，双螺旋搅拌速率15r/min；
（2）水蒸汽-氧气强化氧化：在常压下，向微波反应腔内通入流量为16m3/h的水蒸汽和流量为8m3/h的氧气，在控制经步骤（1）处理后的物料温度至500℃条件下保温60min，在此过程中CuCl渣氧化生成间产物CuO和HCl烟气；通入水蒸汽量和氧气量分别为CuCl渣质量的23.5%和20.9%；
（3）将步骤（2）中产生的HCl烟气进入尾气吸收系统制盐酸，CuO再次进入湿法炼锌系统。
经上述步骤处理后CuCl渣中氯的脱除率为98.7%。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种水蒸汽-氧气强化微波处理湿法炼锌CuCl渣提质脱氯方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）物料处理：首先将CuCl渣在微波条件下干燥至CuCl渣含水率0~5wt.%，然后将干燥后的CuCl渣破碎至粒度为60~200目，将破碎后的CuCl渣在铺薄或搅拌的条件下置于微波反应腔内；
（2）水蒸汽-氧气强化氧化：在常压下，向微波反应腔内通入水蒸汽和氧气，在控制经步骤（1）处理后的物料温度至400℃~500℃条件下保温30min~60min，在此过程中CuCl渣氧化生成间产物CuO和HCl烟气；
（3）将步骤（2）中产生的HCl烟气进入尾气吸收系统制盐酸，CuO再次进入湿法炼锌系统。
2.根据权利要求1所述的水蒸汽-氧气强化微波处理湿法炼锌CuCl渣提质脱氯方法，其特征在于：所述CuCl渣主要来源于湿法炼锌系统中电解前硫酸锌溶液脱氯产物，其含水率为15wt.%~40wt.%，其主要物相为CuCl和Cu2O。
3.根据权利要求1所述的水蒸汽-氧气强化微波处理湿法炼锌CuCl渣提质脱氯方法，其特征在于：所述步骤（1）中的干燥条件为：微波干燥温度60℃~120℃、物料厚度1~20mm、干燥时间4~20min。
4.根据权利要求1所述的水蒸汽-氧气强化微波处理湿法炼锌CuCl渣提质脱氯方法，其特征在于：所述步骤（2）中通入水蒸汽量和氧气量分别为CuCl渣质量的8%~24%。
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