CN110029233A - 一种电炉炼锌尾气中单质锌的高效回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电炉炼锌尾气中单质锌的高效回收方法，所述方法包括以下步骤：1）配制急冷盐溶液；2）经过冷凝收锌后的电炉炼锌尾气通过输送管道输送至洗涤塔，在洗涤塔内以步骤（1）配制的盐溶液为洗涤液对尾气进行急冷，收集尾气中的单质锌；3）急冷后收集的锌单质与洗涤液一起收集到塔底，过滤分离回收单质锌，分离后的盐溶液进行补盐和/或补水后返回步骤（2）中循环使用，即可。本发明主要利用急冷溶液对炼锌尾气高效降温，使尾气中的单质锌迅速冷凝而被收集，有效防止锌单质氧化，同时还可以避免冷凝后的锌液粘附于塔壁、管道等设备而造成的堵塞和损坏。本发明建设运行成本低，操作简单，可以实现电炉炼锌尾气中的单质锌高效回收。
Description
技术领域
本发明属于工业废气综合利用、大气污染控制技术领域，具体涉及一种电炉炼锌尾气中单质锌的高效回收方法。
背景技术
锌是一种重要的有色金属，在电池制造、电镀、医药等行业有不可替代的位置。锌冶炼工艺主要有湿法和火法，电炉炼锌是将氧化锌物料与碳质还原剂混合，在高温下被还原成气态锌，再将气态锌冷凝收集，得到锌产品。电炉炼锌尾气是电炉炉气经过冷凝收锌后的尾气，其中CO的含量为90%以上，含有冷凝收锌不完全残留的部分锌单质，尾气中的锌单质占初始炉气中总含锌量的20%左右。尾气中的锌单质必须进行回收，否则一方面导致大量的锌流失浪费，另一方面如果单质锌随尾气排放则造成大气污染。目前电炉炼锌尾气中的锌主要通过水洗冷却回收，但是由于冷却效率低，导致锌单质在高温下氧化为氧化锌，形成蓝粉，蓝粉回收需要通过沉淀、打捞、造粒、再回炉熔炼，工艺冗长、成本高，水洗喷淋后尾气中锌的含量依然很高。此外冷却后收集到的锌单质容易粘附于管壁、阀门、风机叶轮上，引起管道堵塞、设备损坏，所以炼锌尾气一直得不到有效的回收利用。
公开号为CN104949533A公开了一种通过多级缓冲器和洗涤器税收电炉炼锌尾气的方法，主要是去除炼锌尾气中的兰碳等粉尘回收尾气中CO，未涉及炼锌尾气中单质锌的问题。公开号为CN106756096A公开了一种通过三冷的方法逐步回收废气中的锌粉，其中一冷为炼锌工艺中飞溅式冷凝收锌，二冷为折流板曲线收锌，三冷为夹板冷凝箱冷凝收锌，再通过重力和布袋收尘。该方法为干法冷凝，未涉及冷却后的锌粘附管壁等问题。公告号为CN106582155B公开了一种文丘里管三级洗涤给尾气降温，再利用氨水通过一级空塔、二级填料塔洗涤含锌尾气，将尾气中的锌转化为Zn(NH3)4(OH)2、ZnS，以锌化合物的形式回收，炼锌尾气回收方法中由于冷却效率等原因，尾气中的锌或者回收效率低，或者回收方法复杂，不能高效回收单质锌，锌粘附管壁的问题也未能有效解决。
针对以上问题，有必要发明一种电炉炼锌尾气中单质锌的高效回收方法。
发明内容
本发明的目的在于针对单质锌回收效率低，冷却后的锌易粘附管壁造成管道堵塞、设备损坏现象严重的问题，提出一种电炉炼锌尾气中单质锌的高效回收方法。
本发明的目的是这样实现的，包括以下步骤：
1）配制急冷盐溶液，配制后的盐溶液质量浓度为10%-15%；
2）经过冷凝收锌后的电炉炼锌尾气通过输送管道输送至洗涤塔，在洗涤塔内以步骤（1）配制的盐溶液为洗涤液对电炉炼锌尾气进行急冷，收集尾气中的单质锌，急冷后的电炉炼锌尾气进行CO的资源化利用；
3）急冷后收集的锌单质与洗涤液一起收集到塔底，通过过滤分离回收单质锌，分离后的盐溶液进行补盐和/或补水，保持盐溶液质量浓度为10%-15%后返回步骤（2）中循环使用，即可。
进一步的，所述的急冷盐溶液为常温盐溶液，温度一般为5-25℃。
进一步的，所述的急冷盐溶液是将工业级NaCl、KCl中的任一种或多种溶解于水中配制得到的。
进一步的，步骤（2）中所述的冷凝收锌是采用飞溅式冷凝器进行。
进一步的，步骤（2）中所述的冷凝收锌后的电炉炼锌尾气温度范围为400-550℃，所述的尾气中锌单质占初始电炉炼锌尾气中总含锌量的15%-30%。
进一步的，步骤（2）中所述的洗涤塔为空塔形式，洗涤塔设置有1-3级洗涤。
进一步的，步骤（2）中所述的洗涤塔的塔内气体流速为0.5-1.6m/s，喷淋密度15-25m3/(m2·h)，气体停留时间为7-15s，液气比为2-4L/m3。
进一步的，步骤（2）中所述的急冷后的电炉炼锌尾气温度为25-40℃，尾气中锌的回收率大于99%。
本发明的有益效果：
1、本发明主要利用急冷溶液对炼锌尾气高效降温，使尾气中的单质锌迅速冷凝而被收集，有效防止锌单质氧化，同时还可以避免冷凝后的锌液粘附于塔壁、管道等设备而造成的堵塞和损坏。
2、本发明建设运行成本低，操作简单，可以对电炉炼锌尾气进行高效急冷，使炼锌尾气温度迅速冷却到40 ℃以下，炼锌尾气被急速冷却，有效防止尾气中的单质锌转化为蓝粉，单质锌高效收集，只需简单收集处理即可回收锌单质。
3、本发明在冷却过程中，由于热交换，盐溶液中的盐会析出晶体并发生爆裂，晶体的爆裂会破坏冷却过程中形成的蒸汽膜，促进热交换，从而提高冷却效率。另外由于盐溶液的作用，冷凝后液锌的表面张力增大，有效减小和器壁的附着力，避免锌液粘附器壁。
4、本发明尾气中锌回收率大于99%，不仅实现电炉炼锌尾气中的单质锌高效回收，而且炼锌尾气回收锌后，极其有利于尾气中CO的进一步资源化利用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
实施例1
某厂电炉炼锌尾气烟气量为15000 m3/h，经飞溅式冷凝器收锌后的尾气温度范围为400-450 ℃
（1）配制急冷盐溶液，将工业级NaCl溶解于水中配制盐溶液，配制后的盐NaCl溶液质量浓度为12%。
（2）电炉炼锌尾气通过输送管道通到喷淋塔。利用洗涤塔以步骤（1）配制的NaCl盐溶液对炼锌尾气进行急冷，洗涤塔为空塔。塔内气体流速为1.2 m/s，喷淋密度17 m3/(m2·h)气体停留时间为8 s，液气比为4 L/m3。通过急冷盐溶液急冷后，炼锌尾气温度为32-38℃，尾气中锌的平均回收率99.2%。
（3）急冷后收集到的单质锌与洗涤液一起收集到塔底，通过过滤分离回收单质锌，分离后的喷淋的急冷盐溶液通过循环泵输送到配液槽，检测盐溶液浓度后进行补水、补NaCl，急冷盐溶液质量浓度保持在11%-13%。
经过急冷收锌后的电炉炼锌尾气可以对CO进一步资源化利用。
实施例2
某厂电炉炼锌尾气烟气量为8000 m3/h，经飞溅式冷凝器收锌后的尾气温度范围为440-480 ℃
（1）配制急冷盐溶液，将工业级KCl溶解于水中配制盐溶液，配制后的盐KCl溶液质量浓度为15%。
（2）电炉炼锌尾气通过输送管道通到喷淋塔。利用洗涤塔以步骤（1）配制的KCl盐溶液对炼锌尾气进行急冷，洗涤塔为空塔。塔内气体流速为0.8 m/s，喷淋密度25 m3/(m2·h)气体停留时间为11 s，液气比为3.5 L/m3。通过急冷盐溶液急冷后，炼锌尾气温度为25-35 ℃，尾气中锌的平均回收率为99.6 %。
（3）急冷后收集到的单质锌与洗涤液一起收集到塔底，通过过滤分离回收单质锌，分离后的喷淋的急冷盐溶液通过循环泵输送到配液槽，检测盐溶液浓度后进行补水、补KCl，急冷盐溶液质量浓度保持在13%-15%。
经过急冷收锌后的电炉炼锌尾气可以对CO进一步资源化利用。
实施例3
某厂电炉炼锌尾气烟气量为26000 m3/h，经飞溅式冷凝器收锌后的尾气温度范围为480-520 ℃
（1）配制急冷盐溶液，将工业级NaCl溶解于水中配制盐溶液，配制后的盐NaCl溶液质量浓度为13%。
（2）电炉炼锌尾气通过输送管道通到喷淋塔。利用洗涤塔以步骤（1）配制的NaCl盐溶液对炼锌尾气进行急冷，洗涤塔为空塔，进行二级洗涤急冷。塔内气体流速为1.5 m/s，喷淋密度25 m3/(m2·h)，每级洗涤塔停留时间为7s，气体总停留时间为14 s，液气比为2.5 L/m3。通过二级急冷盐溶液急冷后，炼锌尾气温度为30-36 ℃，尾气中锌的平均回收率为99.1%。
（3）急冷后收集到的单质锌与洗涤液一起收集到塔底，通过过滤分离回收单质锌，分离后的喷淋的急冷盐溶液通过循环泵输送到配液槽，检测盐溶液浓度后进行补水、补NaCl，急冷盐溶液质量浓度保持在12%-14%。
经过急冷收锌后的电炉炼锌尾气可以对CO进一步资源化利用。
实施例4
一种电炉炼锌尾气中单质锌的高效回收方法，包括以下步骤：
1）配制急冷盐溶液，配制后的盐溶液质量浓度为10%；所述的急冷盐溶液为常温盐溶液，温度为5℃；所述的急冷盐溶液是将工业级NaCl溶解于水中配制得到的。
2）经过飞溅式冷凝器冷凝收锌后的电炉炼锌尾气通过输送管道输送至洗涤塔，所述的电炉炼锌尾气温度范围为400-550℃，所述的尾气中锌单质占初始电炉炼锌尾气中总含锌量的15%；在洗涤塔内以步骤（1）配制的盐溶液为洗涤液对电炉炼锌尾气进行急冷，所述的洗涤塔为空塔形式，洗涤塔设置有1级洗涤，所述的洗涤塔的塔内气体流速为0.5m/s，喷淋密度15m3/(m2·h)，气体停留时间为7s，液气比为2L/m3；收集尾气中的单质锌，所述的尾气中锌的回收率为99.6%；急冷后的电炉炼锌尾气进行CO的资源化利用，所述的急冷后的电炉炼锌尾气温度为30-40℃；
3）急冷后收集的锌单质与洗涤液一起收集到塔底，通过过滤分离回收单质锌，分离后的盐溶液进行补盐和/或补水，保持盐溶液质量浓度为10%后返回步骤（2）中循环使用，即可。
实施例5
一种电炉炼锌尾气中单质锌的高效回收方法，包括以下步骤：
1）配制急冷盐溶液，配制后的盐溶液质量浓度为15%；所述的急冷盐溶液为常温盐溶液，温度为25℃；所述的急冷盐溶液是将工业级KCl溶解于水中配制得到的。
2）经过飞溅式冷凝器冷凝收锌后的电炉炼锌尾气通过输送管道输送至洗涤塔，所述的电炉炼锌尾气温度范围为450-500℃，所述的尾气中锌单质占初始电炉炼锌尾气中总含锌量的30%；在洗涤塔内以步骤（1）配制的盐溶液为洗涤液对电炉炼锌尾气进行急冷，所述的洗涤塔为空塔形式，洗涤塔设置有3级洗涤，所述的洗涤塔的塔内气体流速为1.6m/s，喷淋密度25m3/(m2·h)，气体停留时间为15s，液气比为4L/m3；收集尾气中的单质锌，所述的尾气中锌的回收率99.8%；急冷后的电炉炼锌尾气进行CO的资源化利用，所述的急冷后的电炉炼锌尾气温度为28-34℃；
3）急冷后收集的锌单质与洗涤液一起收集到塔底，通过过滤分离回收单质锌，分离后的盐溶液进行补盐和/或补水，保持盐溶液质量浓度为15%后返回步骤（2）中循环使用，即可。
实施例6
一种电炉炼锌尾气中单质锌的高效回收方法，包括以下步骤：
1）配制急冷盐溶液，配制后的盐溶液质量浓度为12%；所述的急冷盐溶液为常温盐溶液，温度为18℃；所述的急冷盐溶液是将工业级NaCl和KCl溶解于水中配制得到的。
2）经过飞溅式冷凝器冷凝收锌后的电炉炼锌尾气通过输送管道输送至洗涤塔，所述的电炉炼锌尾气温度范围为420-480℃，所述的尾气中锌单质占初始电炉炼锌尾气中总含锌量的20%；在洗涤塔内以步骤（1）配制的盐溶液为洗涤液对电炉炼锌尾气进行急冷，所述的洗涤塔为空塔形式，洗涤塔设置有2级洗涤，所述的洗涤塔的塔内气体流速为1m/s，喷淋密度20m3/(m2·h)，气体停留时间为10s，液气比为3L/m3；收集尾气中的单质锌，所述的尾气中锌的回收率99.99%；急冷后的电炉炼锌尾气进行CO的资源化利用，所述的急冷后的电炉炼锌尾气温度为26-32℃；
3）急冷后收集的锌单质与洗涤液一起收集到塔底，通过过滤分离回收单质锌，分离后的盐溶液进行补盐和/或补水，保持盐溶液质量浓度为12%后返回步骤（2）中循环使用，即可。
Claims (8)
1.一种电炉炼锌尾气中单质锌的高效回收方法，其特征在于包括以下步骤：
1）配制急冷盐溶液，配制后的盐溶液质量浓度为10%-15%；
2）经过冷凝收锌后的电炉炼锌尾气通过输送管道输送至洗涤塔，在洗涤塔内以步骤（1）配制的盐溶液为洗涤液对电炉炼锌尾气进行急冷，收集尾气中的单质锌，急冷后的电炉炼锌尾气进行CO的资源化利用；
3）急冷后收集的锌单质与洗涤液一起收集到塔底，通过过滤分离回收单质锌，分离后的盐溶液进行补盐和/或补水，保持盐溶液质量浓度为10%-15%后返回步骤（2）中循环使用，即可。
2.根据权利要求1所述的电炉炼锌尾气中单质锌的高效回收方法，其特征在于所述的急冷盐溶液为常温盐溶液。
3.根据权利要求1所述的电炉炼锌尾气中单质锌的高效回收方法，其特征在于所述的急冷盐溶液是将工业级NaCl、KCl中的任一种或多种溶解于水中配制得到的。
4.根据权利要求1所述的电炉炼锌尾气中单质锌的高效回收方法，其特征在于步骤（2）中所述的冷凝收锌是采用飞溅式冷凝器进行。
5.根据权利要求1所述的电炉炼锌尾气中单质锌的高效回收方法，其特征在于步骤（2）中所述的冷凝收锌后的电炉炼锌尾气温度范围为400-550℃，所述的尾气中锌单质占初始电炉炼锌尾气中总含锌量的15%-30%。
6.根据权利要求1所述的电炉炼锌尾气中单质锌的高效回收方法，其特征在于步骤（2）中所述的洗涤塔为空塔形式，洗涤塔设置有1-3级洗涤。
7.根据权利要求1所述的电炉炼锌尾气中单质锌的高效回收方法，其特征在于步骤（2）中所述的洗涤塔的塔内气体流速为0.5-1.6m/s，喷淋密度15-25m3/(m2·h)，气体停留时间为7-15s，液气比为2-4L/m3。
8.根据权利要求1所述的电炉炼锌尾气中单质锌的高效回收方法，其特征在于步骤（2）中所述的急冷后的电炉炼锌尾气温度为25-40℃，尾气中锌的回收率大于99%。
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| CN (1) | CN110029233B (zh) |
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2019
- 2019-03-18 CN CN201910204696.2A patent/CN110029233B/zh active Active
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