CN110775998A - 一种工业化回收锌生产纳米氧化锌的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业化回收锌生产纳米氧化锌的系统及方法，属于化工冶金技术领域，本系统根据回收锌的生产顺序设置有转底炉、脱盐装置、氨法浸提反应器、净化反应器、结晶反应器、钙化反应器、漂洗罐、干燥装置和煅烧装置。本方法通过将二类含锌物料进入转底炉进行一次锌回收提炼，生产次氧化锌；再将转底炉生产的次氧化锌与一类含锌物料用氨法浸提进行二次锌回收精炼，生产锌氨络合液；接着锌氨络合液经净化、碳化结晶，生产氧化锌前驱体；然后氧化锌前驱体再经漂洗、干燥、煅烧形成纳米氧化锌产品。本发明通过氨法和转底炉工艺的结合，对含锌物料中的锌进行交叉联合深层次回收，彻底回收含锌物料中的锌，生产品位高达95％以上的含锌产品。
Description
技术领域
本发明属于化工冶金技术领域，具体涉及一种从含锌物料中回收锌来生产纳米氧化锌的 系统及方法。即利用转底炉和氨法浸提工艺联合回收锌，生产纳米氧化锌(含高纯氧化锌)。
背景技术
钢铁、有色冶金、化工等行业在生产过程中产生大量的含锌物料，这些物料中还富含铁、 碳等具有回收和可利用价值的元素，而且各种物料的含锌量各不相同，因此，很难用单一的 生产工艺对锌、铁进行综合性回收，以产生具有高附加值和高利用价值的含锌和含铁产品。
目前，工业化回收利用含锌物料的方法主要有两种：
一种是湿法工艺，该工艺主要包括氨法和酸法浸提，其中酸法浸提是利用硫酸等将含锌 物料全部溶解，经净化处理后，电解生产锌锭。该方法的主要缺点是净化成本高，废酸对环 境污染严重。氨法浸提主要是利用氨和氨盐的混合液(如氨和氯化铵混合液、氨和碳酸氢铵 混合液等)对含锌物料中的锌进行选择性浸提，以锌氨络合物的形式回收物料中的锌，锌氨 络合液经净化处理后，进行蒸氨结晶法制取碱式碳酸锌或电解生产高纯锌产品(如高纯氧化 锌或锌锭等)，而碱式碳酸锌则经漂洗、干燥、煅烧得到含锌产品，该蒸氨过程中产生的大 量氨蒸气无法完全通过尾气处理装置回收，挥发出的氨气导致了工作环境的恶劣，该碱式碳 酸锌在煅烧过程中会产生大量CO2，CO2的任意排放会造成大气污染，这种方法的主要优点 是锌的浸出属于选择性浸出，浸提液的净化成本低；主要缺点是锌回收不彻底，剩余残渣中 含锌约2％待进一步回收，且其产生的富含铁和碳的残渣无法直接返回生产利用。
另一种是以转底炉或回转窑为主的火法回收工艺，该工艺利用物料中的单质碳作为还原 剂，在高温下，物料中的锌被还原为锌单质，随烟气进入烟气处理系统，在烟气处理系统中 重新氧化为氧化锌，回收得到次氧化锌，而物料中的铁被还原为单质铁，以金属化球团或金 属化粉的形式回收，作为炼铁原料回收利用。这种方法的优点是：脱锌率较高(通常＞90％)， 剩余金属化球团中含锌＜0.5％)，可直接返回生产循环使用。其最大的缺点是只能处理低含 锌量(锌含量＜10％)的含锌物料，而且由于火法处置工艺中，钾、钠、氯、铅等元素会伴 随锌元素共同逸出，导致次氧化锌产品品位较低，通常氧化锌含量≤60％，无法实现良好的 经济效益。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种工业化回收锌生产纳米氧化锌的系统及方法，用 于解决现有氨法浸提工艺中锌的回收不彻底，残渣中的铁等有价元素无法回收利用，物料中 盐分导致系统运行不畅，转底炉生产的次氧化锌品位低、经济效益差等问题。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供的一种工业化回收锌生产纳米氧化锌的系统，所述系统根据回收锌的生产顺 序设置有转底炉、脱盐装置、氨法浸提反应器、净化反应器、结晶反应器、钙化反应器、漂 洗罐、干燥装置和煅烧装置，所述转底炉用于对含锌量＜5％的二类含锌物料进行一次锌回 收提炼得次氧化锌和金属化产品，所述脱盐装置用于对含锌量≥5％的一类含锌物料及转底炉 生产的次氧化锌进行脱盐处理得第一固体和脱盐水，所述氨法浸提反应器用于对第一固体进 行二次锌回收精炼得锌氨络合液，所述净化反应器用于对锌氨络合液进行净化除杂，所述结 晶反应器用于对净化后的锌氨络合液进行碳化结晶得氧化锌前驱体和结晶残液，所述漂洗 罐、干燥装置、煅烧装置用于对氧化锌前驱体依次分别进行漂洗、干燥及煅烧后得纳米氧化 锌产品，所述钙化反应器用于对结晶残液进行钙化处理得碳酸钙。
进一步，所述系统还包括分别设于氨法浸提反应器、净化反应器、结晶反应器、漂洗罐、 钙化反应器、脱盐装置后并用于固液分离的压滤机Ⅰ、压滤机Ⅱ、压滤机Ⅲ、压滤机Ⅳ、压 滤机Ⅴ、压滤机Ⅵ；所述压滤机Ⅰ产生的浸出渣和压滤机Ⅱ产生的净化渣分别通过输送装置 返入转底炉；所述压滤机Ⅲ产生的结晶残液进入钙化反应器；所述压滤机Ⅳ产生的漂洗液返 入脱盐装置；所述压滤机Ⅴ产生的钙化残液作为浸提剂兑水返入氨法浸提反应器；所述压滤 机Ⅵ产生的脱盐水直接用于冷却炼钢渣。
进一步，所述系统还包括连接于氨法浸提反应器并用于向其提供浸提剂的兑液罐以及连 接于兑液罐并用于向其提供兑水的储液池，所述储液池还与压滤机Ⅳ和压滤机Ⅴ连接；所述 浸提剂为氨与铵盐的混合溶液，其中氨的浓度为3～10mol/L，铵盐的浓度为1～4mol/L。
进一步，所述含锌量≥5％的一类含锌物料和转底炉生产的次氧化锌在脱盐装置中与水混 合搅拌，并调整混合液的pH：8～10后，进行研磨脱盐。
进一步，净化前的锌氨络合液中：氧化锌的浓度＞20g/L；净化后的锌氨络合液中：除 锌以外的重金属离子的总浓度＜10mg/L。
进一步，所述锌氨络合液的碳化结晶剂采用工业二氧化碳，且结晶终点为结晶残液的 pH：6.5～8.0。
进一步，所述干燥装置的热源来自于对转底炉烟气进行余热回收的热回收装置，所述热 回收装置包括但不限于余热锅炉、板式换热器、加热炉。
本发明还提供一种工业化回收锌生产纳米氧化锌的方法，采用上述的系统，所述方法包 括如下步骤：
S1、将含锌量＜5％的二类含锌物料进入转底炉进行一次锌回收提炼，生产次氧化锌和 金属化产品；
S2、将含锌量≥5％的一类含锌物料与转底炉生产的次氧化锌依次进行脱盐、氨法浸提和 净化的二次锌回收精炼，生产锌氨络合液；并将氨法浸提后的浸出渣和净化处理后的净化渣 返入转底炉；
S3、将二氧化碳气体通入净化后的锌氨络合液进行碳化结晶，生产氧化锌前驱体；并利 用氧化钙对碳化结晶后的结晶残液进行钙化处理，副产碳酸钙；
S4、将氧化锌前驱体经漂洗、干燥、煅烧，生产纳米氧化锌产品。
可选的，将步骤S2中脱盐处理后的脱盐水直接用于冷却炼钢渣；将步骤S3中钙化处理 后的钙化残液用作浸提剂兑水循环使用；将步骤S4中漂洗处理后的漂洗液用作浸提剂兑水 循环使用和\或用作脱盐兑水循环使用。
可选的，将转底炉产生的烟气经热回收后的余热用作步骤S4中的干燥热源循环使用。
本发明的优点在于：
1、本发明综合考虑氨法浸提和转底炉工艺二者的优缺点，首先根据含锌量的高低将原 始含锌物料分类规划，进而采用氨法浸提和转底炉联合处置的方法对含锌物料中的锌进行交 叉联合深层次回收，取长补短，彻底回收含锌物料中的锌，以生产高品位的纳米氧化锌(高 纯氧化锌)产品，同时又充分回收含锌物料中的铁生产出金属化产品，产生更大的双重经济 效益。
2、本发明还利用工业二氧化碳作为结晶剂，碳化结晶生产氧化锌前驱体，提高了氧化 锌前驱体的结晶效率，同时通过对碳化结晶残液进行处理，副产出碳酸钙产品，进一步提高 了经济效益。
3、本发明通过将低品位原料进入转底炉生产提纯得到中品位氧化锌产品后，再进入氨 法浸提获取高品位氧化锌产品，同时还将氨法浸出渣和净化渣收集出的含锌物料再返回转底 炉，进一步对含锌物料和铁元素等进行回收利用，如此循环综合利用，使得固废物处置合理， 且回收利用率高。
4、本发明还将脱盐处理后的脱盐水直接用于冷却炼钢渣；将钙化处理后的钙化残液用 作浸提剂兑水循环使用；将漂洗处理后的漂洗液用作浸提剂兑水循环使用和\或用作脱盐兑水 循环使用，使得水资源被循环使用，且废水零排放。
5、本发明还将转底炉产生的烟气经热回收后的余热用作干燥热源循环使用，使得工业 余热被综合使用，提升经济价值。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某 种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发 明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的 详细描述，其中：
图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露 的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加 以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精 神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本 发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本公开的系统的适用范围没有特别限定，可广泛适用于各种含锌物料的利用。所谓含锌 物料包括但不限于铅锌矿、冶金含锌尘泥渣、水处理沉淀物、废催化剂、医用废含锌中间体 等，而含锌物料中锌成分可以包括但不限于氧化锌、碳酸锌、硅酸锌等的一种或多种形式存 在，只是根据其含锌量进行分类回收，并结合氨法浸提和转底炉工艺对含锌物料中的锌进行 交叉联合深层次回收，最大限度的回收含锌物料中的锌；特别地，将含锌物料分类规划为： 含锌量≥5％的一类含锌物料，含锌量＜5％的二类含锌物料；特别地，本公开的中间产物氧化 锌前驱体为碱式碳酸锌[Zn2(OH)2CO3]、氢氧化锌[Zn(OH)2]、碳酸锌[ZnCO3]或其组合中的至 少一种形式；特别地，本公开的金属化产品为以铁元素为主的金属化球团、金属化粉末或陶 粒等；特别地，本公开的除锌以外的重金属离子包括但不限于铁、镉、锰、铅、铬、汞、砷 等；特别的，本公开的氨盐包括但不限于氯化铵、碳酸氢铵等；特别的，本公开的“任选的” 表示随后所述的步骤可以进行，或者可以不进行，或采用其他方式替代，并且该表述包括随 后所述的步骤进行的情形，随后所述的步骤不进行的情形及随后所述的步骤其他替代的情 形。
如图1所示，本实施例中的一种工业化回收锌生产纳米氧化锌的系统，根据回收锌的生 产顺序设置有转底炉、脱盐装置、氨法浸提反应器、净化反应器、结晶反应器、钙化反应器、 漂洗罐、干燥装置和煅烧装置；其中：
转底炉对含锌量＜5％的二类含锌物料进行一次锌回收提炼，生产次氧化锌和金属化产 品，即二类含锌物料在转底炉内反应后生成金属化产品及产生大量烟气，金属化产品直接回 收利用，而大量烟气则依次通过热回收装置的热回收、除尘装置的除尘后，收集出含次氧化 锌粉尘后，可通过罐车输送并与一类含锌物料混合。
脱盐装置对含锌量≥5％的一类含锌物料及转底炉生产的次氧化锌进行脱盐处理，生产第 一固体和脱盐水，且在脱盐装置后设置用于固液分离第一固体和脱盐水的压滤机Ⅵ。因钢厂 含锌物料(各种含锌灰、尘、渣)中的盐分主要以KCl、NaCl的形式存在，通过水洗含锌固 体废物，盐分溶解于水中，通过水带走含锌固体废物中的盐分，达到脱盐目的。具体的，将 二类含锌物料和次氧化锌与水混合，进行湿法研磨(研磨时间没有限制，结合实际需要进行 选择，优选30min)，然后用压滤机Ⅵ进行固液分离，得到第一固体(即脱盐后的含锌物料) 和脱盐水，该脱盐水可直接用于冷却炼钢渣。此过程中，将二类含锌物料和次氧化锌与水的 混合液的pH调整为8～10，使在脱盐过程中溶解在水中的锌以氢氧化锌的形式沉淀于第一固 体中，从而不被脱盐水带走。即脱盐过程中，由于含锌物料同时含有ZnCl2，ZnCl2会在水洗 过程中溶于水，被脱盐水带走，造成锌的损失。因此，脱盐过程中，将溶液pH控制在优选 的9，使水中的Zn2+以Zn(OH)2的形式沉淀于脱盐后的第一固体中。当然在不同的实施例中 还可以对脱盐水做进一步处理，如：将该脱盐水循环使用进行脱盐处理，当其中总盐分累积 到＞10％以后，对其进行蒸发结晶(包括多效蒸发或机械式蒸汽再压缩技术蒸发(即MVR 技术))得到混合盐。蒸发结晶得到的冷凝水作为氧化锌前驱体的漂洗水使用。这样，采用 脱盐装置对二类含锌物料和次氧化锌进行脱盐处理，既回收了其中的混合盐，还保证了氨法 浸提回收的顺利运行，减少了设备腐蚀。
氨法浸提反应器对第一固体进行二次锌回收精炼，生产锌氨络合液；其在氨法浸提反应 器后设置用于固液分离浸出渣和浸出液(即锌氨络合液)的压滤机Ⅰ，即氨法浸提反应器对 脱盐处理步骤中得到的第一固体与浸提剂(即氨和碳酸氢铵的混合液，其中氨的摩尔浓度为 5mol/L，碳酸氢铵的摩尔浓度为2mol/L)混合搅拌2h后，进行湿法研磨(研磨时间没有限 制，结合实际需要进行选择，优选2h)，然后用压滤机Ⅰ进行固液分离，得到浸出渣(即回 收锌后的含锌物料残渣)和浸出液(即锌氨络合液)，浸出液循环使用进行氨法浸提，当其 中的氧化锌含量累积到＞20g/L以后，进入下一道净化处理工序。而浸出渣与水混合搅拌(搅 拌时间没有限制，结合实际需要进行选择，优选30min)，进行洗涤从而脱除其中夹带的浸 提剂后，再进行固液分离，回收浸提剂，返回氨法浸提工序中循环利用。洗涤后的浸出渣则 进入转底炉，生产金属化产品作为炼铁原料。此过程中，采用氨法浸提反应器对第一固体进 行氨法浸提锌氨络合液，而第一固体中的锌主要以ZnO、ZnSiO3的形式存在，氨法浸提过程 主要化学反应为：
ZnO+(n-1)NH3+NH4HCO3＝[Zn(NH3)n]CO3+H2O
ZnSiO3+nNH3+2NH4HCO3→[Zn(NH3)n]CO3+SiO2·H2O+(NH4)2CO3
Zn(OH)2+(n-1)NH3+NH4HCO3→[Zn(NH3)n]CO3+H2O
式中n＝1～4，ZnO、ZnSiO3、Zn(OH)2通过上述反应大部分被浸出，铜、镉、汞等也发生类似的化学反应而进入溶液中。
因在氨浸过程中，Mn2+、Mn4+、Pb2+、Pb4+、Fe2+、Fe3+与水反应生成Mn(OH)2、Mn(OH)4、Pb(OH)2、Pb(OH)4、Fe(OH)2、Fe(OH)3沉淀。因此，氨浸过程一些不溶性化合物留在浸出渣 中沉淀析出，浸出液(即第二滤液)通过后续净化深度除杂。
净化反应器对锌氨络合液进行净化除杂，且在净化反应器后设置用于固液分离净化渣 和净化后的锌氨络合液的压滤机Ⅱ。采用任选的净化方法，如依次用高锰酸钾和锌粉净化处 理，使净化后的锌氨络合液中除锌以外的重金属离子的总浓度＜10mg/L；所述重金属离子包 括但不限于铁、镉、锰、铅、铬、汞、砷。此过程中，锌氨络合液中残余杂质包括Fe2+、Mn2+、AsO3-、Pb2+、Cu2+、Cd2+、Ni2+、Hg2+等，需要经过进一步的净化方案去除；其采用 净化反应器对氨法浸提获得的锌氨络合液进行净化除杂，此过程中，净化除杂后的锌氨络合 液有固体物产生时，用压滤机Ⅱ进行固液分离得净化渣，并返回转底炉，生产金属化产品作 为炼铁原料。净化的反应方程式如下：
3Fe2++MnO4 -+7H2O→MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+
3AsO3 3-+2MnO4 -+H2O→2MnO2↓+3AsO4 3-+2OH-
AsO4 3-+Fe3-→FeAsO4↓
M2++Zn→M↓+Zn2+
M包括：Pb2+、Cu2+、Cd2+、Ni2+、Hg2+等离子。
结晶反应器对净化后的锌氨络合液进行碳化结晶，生产氧化锌前驱体和结晶残液，即向 净化后的锌氨络合液中通入二氧化碳气体进行碳化结晶，且在结晶反应器后设置分别与漂洗 罐和钙化反应器连接并用于固液分离氧化锌前驱体和结晶残液的压滤机Ⅲ。此过程中，(1) 即采用结晶反应器对净化后的锌氨络合液进行碳化结晶，结晶终点为结晶残液的pH： 6.5～8.0，达到结晶终点后，停止通入二氧化碳。(2)二氧化碳通过曝气装置通入净化后的 净化后的锌氨络合液，二氧化碳通入净化后的第二滤液时必须带有一定的压力，并保证该压 力是二氧化碳进入结晶反应器的入口处的静压、二氧化碳通过结晶反应器内曝气装置的压力 损失及管路系统的压力损失之和的2～3倍。(3)二氧化碳分为两个阶段通入：第一阶段： 控制二氧化碳气体的流量，使通入溶液中的二氧化碳的摩尔浓度与锌氨络合液中总氨摩尔浓 度的比值为1.25，直至结晶残液的pH达到8.5；第二阶段：待结晶残液的pH达到8.5以后， 控制二氧化碳气体的流量，使通入溶液中的二氧化碳的摩尔浓度与锌氨络合液中总氨摩尔浓 度的比值为2.5，直至达到结晶终点，结晶残液pH：6.5～8.0。此过程中充分分析碳化结晶的 反应效率，采用的二氧化碳气体分为两个阶段通入第二滤液中，利用了二氧化碳气体与第二 滤液之间的流速及摩尔量关系，提升碳化结晶效果，减少了二氧化碳的损失。碳化结晶用的 结晶反应器为静压密闭结构，包括但不限于反应釜、反应罐、反应槽、反应池等，其内在锌 氨络合液上方的气体通过管道排入另外的处理工序，而在锌氨络合液中设有用于二氧化碳均 匀分布来参与碳化结晶反应的曝气装置，该曝气装置包括但不限于微孔扩散器、中气泡扩散 器、大气泡扩散器、射流扩散器、固定螺旋扩散器，即该曝气装置对二氧化碳气体的分散式 分布，使得碳化结晶颗粒度满足纳米级氧化锌的生产；其上设有用于对工业二氧化碳增压进 入结晶反应器内的压缩机、及作用于结晶反应器上并用于辅助锌氨络合液进行碳化结晶的超 声波装置、及用于促进锌氨络合液进行碳化结晶的晶种投放口，所述晶种投放口投入结晶的 晶种为碱式碳酸锌、氢氧化锌、碳酸锌或氧化锌中的一种或多种。
结晶过程的主要化学反应为：
CO2+2NH3·H2O→(NH4)2CO3+H2O
6Zn(NH3)nCO3+(3n-4)CO2+(6n+8)H2O→2[ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O]+3n(NH4)2CO3
钙化反应器对结晶残液进行钙化处理，副产碳酸钙，且在钙化反应器后设置用于固液分 离碳酸钙和钙化残液的压滤机Ⅴ。即结晶达到工艺设计终点后，结晶残液中含有大量的 CO3 2-，同时由于大量NH4+的存在,导致其pH值接近中性，因此需对结晶残液进行处理，去 除残液中多余的CO3 2-，将残液中的CO3 2-浓度调节到浸出液所需浓度后，返回浸出工序循环 使用，本项目设计采用生石灰(CaO)或石灰乳对结晶残液进行处理。结晶残液处理的主要 化学反应为：
即碳化结晶得到的即结晶残液中加入生石灰或石灰乳混合搅拌进行钙化处理，然后用压 滤机Ⅴ进行固液分离得到钙化残液和碳酸钙，而钙化残液则返回氨法浸提工序中作为浸提剂 兑水循环利用。此过程中，加入生石灰或石灰乳的量是结晶残液中碳酸根与碳酸根摩尔浓度 之和的100％至150％，利用生石灰或石灰乳进行钙化处理，副产出碳酸钙产品，进一步提高 了经济效益；钙化残液循环利用，一方面可节约水资源，另一方面可进一步回收钙化残液中 未反应完的锌成分。
漂洗罐对氧化锌前驱体进行漂洗除杂，且在漂洗罐后设置用于固液分离的压滤机Ⅳ，其 产生的漂洗液返入脱盐装置。即采用漂洗罐对氧化锌前驱体进行漂洗，且漂洗剂采用脱盐处 理中蒸发结晶所得的冷凝水；即漂洗罐的漂洗剂为自来水或纯水，漂洗形式为内部单向循环， 次数为2～4次，即后一次漂洗完的漂洗液用作前一次漂洗；漂洗罐漂洗后的漂洗液进入脱盐 处理工序中以便再次重复利用。如本例中采用三次漂洗，其中，第三次漂洗完的漂洗液用于 第二漂洗，第二次漂洗完的漂洗液用于第一次漂洗，而第一次漂洗完的漂洗液则进入脱盐处 理工序中，用于脱盐兑水。这样，有利于提高水资源的利用率及漂洗液中锌成分回收。当然 在不同的实施例中，漂洗剂采用脱盐处理中蒸发结晶所得的冷凝水，此过程中，可进一步对 氧化锌前驱体脱盐和除杂，达到提纯的目的。
干燥装置对漂洗后的氧化锌前驱体进行干燥处理。干燥在150～220℃条件下烘干，优选 的180～200℃，而干燥装置的热源来自于对转底炉烟气进行余热回收的热回收装置，所述热 回收装置包括但不限于余热锅炉、板式换热器、加热炉。
煅烧装置对干燥后的氧化锌前驱体进行煅烧，生产品位≥95％的纳米氧化锌，并通过氧 化锌打包机打包外售。煅烧在220～440℃条件下煅烧2h，优选为320～370℃。此过程中的主 要化学反应为：
ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O→3ZnO+CO2+2H2O。
采用上述方案，本系统将氨法浸提产生的无法直接利用的尾渣和转底炉产生的次氧化锌 产品在工序内部交叉联合深层次处置，取长补短，相辅相成，更加合理、高效地回收含锌物 料中的锌，所生产的纳米氧化锌的品位≥95％，并在生产纳米氧化锌的同时，充分回收了含 锌物料中的铁，生产金属化产品，产生了双重经济效益；同时还副产碳酸钙，并综合利用水 资源及余热资源。
本实施例中将压滤机Ⅰ产生的浸出渣、压滤机Ⅱ产生的净化渣通过输送装置连接于转底 炉，即氨法浸提反应器在生产锌氨络合液后有剩余未浸提完的尾渣和锌氨络合液在净化中产 生的尾渣均通过输送装置再次进入转底炉内进行残锌和铁等有价元素的回收，以生产次氧化 锌和金属化产品，该输送装置采用皮带机实施输送，当然在不同的实施例中也可以采用如斗 提机、螺旋送料机或空气输送斜槽中的一种，均可以达到输送的目的。
本实施例中的系统还包括连接于氨法浸提反应器并用于向其提供浸提剂的兑液罐以及 连接于兑液罐并用于向其提供兑水的储液池，储液池内的储量可通入工业新水来保障,所述浸 提剂为氨与铵盐的混合溶液，如氨和氯化铵混合液、氨和碳酸氢铵混合液等，其中氨的浓度 为3～10mol/L，铵盐的浓度为1～4mol/L。漂洗完的漂洗液也可进入储液池中，用于兑液罐 的浸提剂兑水，再通过兑液罐返回氨法浸提工序循环利用，有利于提高水资源的利用率及漂 洗液中锌成分回收；同时，钙化残液也进入储液池中存储以便再次重复利用。当然在不同实 施例中，也可以不设置储液池，让钙化残液和漂洗液直接进入兑液罐也是可行的。
本系统的工艺包括以下步骤：
S1、将含锌量＜5％的二类含锌物料进入转底炉进行一次锌回收提炼，生产次氧化锌和 金属化产品；
S2、将含锌量≥5％的一类含锌物料与转底炉生产的次氧化锌依次进行脱盐、氨法浸提和 净化的二次锌回收精炼，生产锌氨络合液；并将脱盐处理后的脱盐水直接用于冷却炼钢渣、 将氨法浸提后的浸出渣和净化处理后的净化渣返入转底炉；
S3、将二氧化碳气体通入净化后的锌氨络合液进行碳化结晶，生产氧化锌前驱体；并利 用氧化钙对碳化结晶后的结晶残液进行钙化处理，副产碳酸钙；将钙化处理后的钙化残液用 作浸提剂兑水循环使用；
S4、将氧化锌前驱体经漂洗、干燥、煅烧，生产纳米氧化锌产品；将漂洗处理后的漂洗 液用作浸提剂兑水循环使用和\或用作脱盐兑水循环使用；将转底炉产生的烟气经热回收后的 余热用作干燥热源循环使用。
上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以 对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改 和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型 在内。
Claims (10)
1.一种工业化回收锌生产纳米氧化锌的系统，其特征在于，所述系统根据回收锌的生产顺序设置有转底炉、脱盐装置、氨法浸提反应器、净化反应器、结晶反应器、钙化反应器、漂洗罐、干燥装置和煅烧装置，所述转底炉用于对含锌量＜5％的二类含锌物料进行一次锌回收提炼得次氧化锌和金属化产品，所述脱盐装置用于对含锌量≥5％的一类含锌物料及转底炉生产的次氧化锌进行脱盐处理得第一固体和脱盐水，所述氨法浸提反应器用于对第一固体进行二次锌回收精炼得锌氨络合液，所述净化反应器用于对锌氨络合液进行净化除杂，所述结晶反应器用于对净化后的锌氨络合液进行碳化结晶得氧化锌前驱体和结晶残液，所述漂洗罐、干燥装置、煅烧装置用于对氧化锌前驱体依次分别进行漂洗、干燥及煅烧后得纳米氧化锌产品，所述钙化反应器用于对结晶残液进行钙化处理得碳酸钙。
2.根据权利要求1所述的工业化回收锌生产纳米氧化锌的系统，其特征在于，所述系统还包括分别设于氨法浸提反应器、净化反应器、结晶反应器、漂洗罐、钙化反应器、脱盐装置后并用于固液分离的压滤机Ⅰ、压滤机Ⅱ、压滤机Ⅲ、压滤机Ⅳ、压滤机Ⅴ、压滤机Ⅵ；所述压滤机Ⅰ产生的浸出渣和压滤机Ⅱ产生的净化渣分别通过输送装置返入转底炉；所述压滤机Ⅲ产生的结晶残液进入钙化反应器；所述压滤机Ⅳ产生的漂洗液返入脱盐装置；所述压滤机Ⅴ产生的钙化残液作为浸提剂兑水返入氨法浸提反应器；所述压滤机Ⅵ产生的脱盐水直接用于冷却炼钢渣。
3.根据权利要求2所述的工业化回收锌生产纳米氧化锌的系统，其特征在于，所述系统还包括连接于氨法浸提反应器并用于向其提供浸提剂的兑液罐以及连接于兑液罐并用于向其提供兑水的储液池，所述储液池还与压滤机Ⅳ和压滤机Ⅴ连接；所述浸提剂为氨与铵盐的混合溶液，其中氨的浓度为3～10mol/L，铵盐的浓度为1～4mol/L。
4.根据权利要求1所述的工业化回收锌生产纳米氧化锌的系统，其特征在于，所述含锌量≥5％的一类含锌物料和转底炉生产的次氧化锌在脱盐装置中与水混合搅拌，并调整混合液的pH：8～10后，进行研磨脱盐。
5.根据权利要求1所述的工业化回收锌生产纳米氧化锌的系统，其特征在于，净化前的锌氨络合液中：氧化锌的浓度＞20g/L；净化后的锌氨络合液中：除锌以外的重金属离子的总浓度＜10mg/L。
6.根据权利要求1所述的工业化回收锌生产纳米氧化锌的系统，其特征在于，所述锌氨络合液的碳化结晶剂采用工业二氧化碳，且结晶终点为结晶残液的pH：6.5～8.0。
7.根据权利要求1所述的工业化回收锌生产纳米氧化锌的系统，其特征在于，所述干燥装置的热源来自于对转底炉烟气进行余热回收的热回收装置，所述热回收装置包括但不限于余热锅炉、板式换热器、加热炉。
8.一种工业化回收锌生产纳米氧化锌的方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述的系统，所述方法包括如下步骤：
S1、将含锌量＜5％的二类含锌物料进入转底炉进行一次锌回收提炼，生产次氧化锌和金属化产品；
S2、将含锌量≥5％的一类含锌物料与转底炉生产的次氧化锌依次进行脱盐、氨法浸提和净化的二次锌回收精炼，生产锌氨络合液；并将氨法浸提后的浸出渣和净化处理后的净化渣返入转底炉；
S3、将二氧化碳气体通入净化后的锌氨络合液进行碳化结晶，生产氧化锌前驱体；并利用氧化钙对碳化结晶后的结晶残液进行钙化处理，副产碳酸钙；
S4、将氧化锌前驱体经漂洗、干燥、煅烧，生产纳米氧化锌产品。
9.根据权利要求8所述的工业化回收锌生产纳米氧化锌的方法，其特征在于，将步骤S2中脱盐处理后的脱盐水直接用于冷却炼钢渣；将步骤S3中钙化处理后的钙化残液用作浸提剂兑水循环使用；将步骤S4中漂洗处理后的漂洗液用作浸提剂兑水循环使用和\或用作脱盐兑水循环使用。
10.根据权利要求8所述的工业化回收锌生产纳米氧化锌的方法，其特征在于，将转底炉产生的烟气经热回收后的余热用作步骤S4中的干燥热源循环使用。
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