CN116162799A - 一种利用回转窑生产锌焙砂的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用回转窑生产锌焙砂的方法,依次通过原料预处理,将原料造粒成颗粒状原料,然后在回转窑中进行焙烧,焙烧过程中得到锌焙砂粗品和回转窑烟气,锌焙砂粗品从窑头出料,回转窑烟气经净化处理后排放;将锌焙砂粗品冷却后,用雷磨机进行粉碎,雷磨机上安装有布袋除尘器,将雷磨机粉碎料和布袋除尘器的截留料混合得到锌焙砂产品,锌焙砂产品的含锌量大于60%。本发明得到的锌焙砂产品质量稳定,含锌量高,杂质含量低,原料来源广,且适合大规模生产加工,产出稳定,利于减少锌生产加工的原料缺口,为锌的生产加工提供优质稳定的原料。
Description
本申请是申请日为2018年11月21日、申请号为201811389960.6、发明名称为《一种利用回转窑生产锌焙砂的工艺》的分案申请。
技术领域
本发明涉及氧化锌生产加工技术领域,具体涉及一种利用回转窑进行大规模锌焙砂生产的方法。
背景技术
近年来,我国一方面锌资源需求缺口很大,另一方面各种大量的含锌工业废灰渣和含锌危废料直接排放到环境中,造成能源、资源的再次浪费的同时会环境造成了极大的污染和破坏,现有生产技术中由于这些含锌废料的回收成本高、效益低、回收技术不过关,并不能大规模的回收含锌废渣并将其转变为质量稳定、可利用度高的炼锌原料,进而解决环境污染的同时减少资源缺口。
现有技术中,锌一般通过湿法炼锌工艺得到,其包括焙烧、浸出、净化、电解及熔铸等工序,锌焙砂作为湿法炼锌的主要原料,现有生产中,锌焙砂原料日益紧缺,且质量不稳定,成分含量复杂,锌含量低而硅、铅、铜、铁、氟、氯、砷、汞等杂质含量高,这些杂质去除极为困难,因此而导致湿法炼锌过程普遍面临炼锌效率不高、纯度不足、质量不稳定以及效率不高等问题,且杂质去除难以达到国家要求的相关标准,因此,提高原料锌焙砂质量稳定性、降低锌焙砂的杂质含量和保证锌焙砂的规模生产能力,对锌的优化生产和大规模生产具有至关重要的意义。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种锌焙砂生产方法,以期能大规模供应杂质含量较低、质量相对稳定的锌焙砂原料的同时减少环境污染。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
一种利用回转窑生产锌焙砂的方法,包括如下步骤:
1)原料预处理:将次氧化锌粗品以及含锌量为30~55%的含锌废料混合后作为原料,将原料造粒成粒径范围为0.2~20mm的颗粒状原料;
2)焙烧:将颗粒状原料从窑尾连续投入回转窑中,同时将重油用重油燃烧机喷枪从回转窑窑头以朝向窑尾的方向喷射进入回转窑内,颗粒状原料随着回转窑的转动而由窑尾向窑头移动;回转窑内分为预热段与反应段,颗粒状原料先后经过预热段的脱水、预热以及反应段的焙烧后得到锌焙砂粗品和回转窑烟气,锌焙砂粗品从窑头出料,回转窑烟气经净化处理后排放;
3)精加工:将锌焙砂粗品冷却后,用雷磨机进行粉碎,雷磨机上安装有布袋除尘器,将雷磨机粉碎料和布袋除尘器的截留料混合得到锌焙砂产品,锌焙砂产品的含锌量大于60%。
进一步的,所述步骤1)中颗粒状原料的粒径范围为12~15mm。
进一步的,所述含锌废料包括属于HW23范围的含锌废物、属于HW48范围的有色金属冶炼废物、属于HW31范围的含铅废物、属于HW17范围的表面处理废物中的一种或几种。
具体的,属于HW23范围的含锌废物包括热镀锌工艺尾气处理产生的固体废物,热镀锌工艺过程产生的废弃熔剂、助熔剂、焊剂,碱性锌锰电池生产过程中产生的废锌浆;属于HW48范围的有色金属冶炼废物包括使用氢氧化钠、锌粉进行贵金属沉淀过程中产生的废液及废水处理污泥,粗锌精炼加工过程中产生的废水处理污泥,铅锌冶炼过程中,锌焙烧矿常规浸出法产生的浸出渣,铅锌冶炼过程中,锌浸出液净化产生的净化渣,包括锌粉-黄药法、砷盐法、反向锑盐法、铅,锑合金锌粉法等工艺除铜、锑、镉、钴、镍等杂质产生的废渣,铅锌冶炼过程中,阴极锌熔铸产生的熔铸浮渣,铅锌冶炼过程中,氧化锌浸出处理产生的氧化锌浸出渣,铅锌冶炼过程中,鼓风炉炼锌锌蒸气冷凝分离系统产生的鼓风炉浮渣,铅锌冶炼过程中,锌精馏炉产生的锌渣,铅锌冶炼过程中,各干式除尘器收集的各类烟尘,锌再生过程中产生的飞灰和废水处理污泥;属于HW31范围的含铅废物包括铅酸蓄电池回收工业产生的废渣、铅酸污泥,属于HW17范围的表面处理废物包括使用锌和电镀化学品进行镀锌产生的槽液、槽渣和废水处理污泥。
进一步的,所述原料包括如下重量份的组分:次氧化锌粗品10~20份、钢厂灰15~25份、热镀锌渣10~20份,其中次氧化锌粗品含锌量50~55%、钢厂灰含锌量50~55%、热镀锌渣含锌量30~35%。
进一步的,所述回转窑中预热段的长度为10~15m,温度范围300~800℃;反应段长度15~20m,温度范围800~1000℃,回转窑的运动速度为0.5~0.8转/分钟。在预热段中,原料开始时由于湿度大而抱团,形成大颗粒,在向窑头移动过程中逐步脱水并预热至800℃左右。
进一步的,所述步骤2)中回转窑烟气净化处理依次包括自然沉降处理和碱液吸收处理,自然沉降处理阶段得到铅泥,铅泥外售,碱液吸收处理阶段得到碳酸锌粗品,碳酸锌粗品回收后作为含锌废料循环使用。
进一步的,所述铅泥中含铅量为5~6%、含锌量为12~15%。
进一步的,所述碳酸锌粗品中含锌量为35~40%。
进一步的,所述锌焙砂产品中锌含量为60~70%、铅含量为4~5%、氧化硅含量为4~5%、氧化亚铁含量为8~9%、氧化钙含量9~10%、铜含量0.01~0.03%。
锌的原子量为65.4,密度为7.14,熔点为420℃,沸点为907℃,锌的化学性质活泼,氧化锌能被C、CO及H2等还原成锌蒸汽,锌蒸汽再被O2氧化成ZnO。原料中的锌主要以Zn、ZnO、ZnCO3等形式存在。主要化学反应为:
2C+O2=2CO
CO+ZnO=Zn↑+CO2
C+2ZnO=2Zn↑+CO2
2Zn+O2=2ZnO
单质Pb的熔点为327℃,沸点1740℃,在空气中能迅速氧化,Pb在原料中主要以PbS、PbO、PbSO4等形式存在,PbO与CO还原剂在160~186℃开始还原为Pb,生产CO2,PbSO4在温度达到550~630℃左右时,在还原气氛下变成PbS,在通常的气氛中可在800℃左右开始分解为PbO和SO2,在1000~1100℃左右再完全分解,PbS在860℃即将开始有部分挥发,因此,原料中Pb大部分将进入泥里面。主要化学反应为:
CO+PbO=Pb+CO2
C+2PbO=2Pb+CO2
2Pb+O2=2PbO
PbSO4+2C=PbS↑+2CO2
MeClx+0.5xPbO=MeO0.5x+0.5xPbCl2↑(Me为金属)
单质Cd的熔点为320℃,沸点765℃,原料中Cd主要以CdO、CdS、CdCO3、CdSO4等形式存在。CdS在980℃下开始挥发,并被窑内游离氧氧化为CdO进入收尘系统。CdSO4是较为稳定的化合物,可分解成为CdO。CdCO3灼烧到500℃时放出CO2,转变为CdO。CdO在1000℃下开始挥发,1220℃挥发量较大,因此Cd化合物在本工艺中大部分转化为CdO,因其在1000℃左右挥发,1220℃才大量挥发,因此,有部分进入产品,大部分进入铅泥中。
原料中的氯、氟等元素将以金属氯化物、氟化物以及氧化物等形式挥发至烟尘中,大部分Pb、Cl、F、Cd进入泥中。
碱液吸收处理过程中的沉锌过程加入碳酸氢铵,碳酸氢铵可用纯碱代替,主要发生如下反应:
3ZnSO4+3HN4HCO3+3H2O=ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O↓+3(NH4)2SO4+2CO2↑
有益效果:本发明与传统工艺相比,具有的优势为:
1)能充分利用各种对环境有污染的含锌废料,变废为宝,进而得到含锌量高而稳定、杂质含量相对较低的锌焙砂;
2)该工艺原料来源广,产量大,能大规模供应锌焙砂,有效减少锌焙砂的资源缺口;
3)生产过程中烟气通过处理,对环境污染少,且烟气经过处理得到铅泥副产品和碳酸锌粗品,铅泥副产品外售或回收作为含锌原料循环使用提高了经济效益,碳酸锌粗品回收作为原料再次利用,整个生产过程中锌损失较少,利用率高。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。
实施例1
一种利用回转窑生产锌焙砂的工艺,其所采用的原料为次氧化锌粗品30吨、钢厂灰40吨、热镀锌渣30吨,其中各原料经过检测成分构成如下:
表1 钢厂灰主要化学分析结果表(%)
成分 | Cu | Pb | Zn | SiO2 | FeO | CaO |
比例 | 0.152 | 3.41 | 50.17 | 2.98 | 6.75 | 10.92 |
成分 | S | As | In | Cl- | F- | Cd |
比例 | 1.27 | 0.050 | 19.5 | 6.01 | 0.361 | 0.44 |
表2 热镀锌渣主要化学分析结果表(%)
成分 | Cu | Pb | Zn | SiO2 | FeO | CaO |
比例 | 0.535 | 0.09 | 31.47 | 32.66 | 2.89 | 13.41 |
成分 | S | As | In | Cl- | F- | Cd |
比例 | 0.12 | 0.028 | 6.0 | 1.93 | 0.975 | 0.0016 |
表3 次氧化锌主要化学分析结果表(%)
成分 | Cu | Pb | Zn | SiO2 | FeO | CaO |
比例 | 0.011 | 11.04 | 52.46 | 12.70 | 0.77 | 0.83 |
成分 | S | As | In | Cl- | F- | Cd |
比例 | 1.50 | 0.087 | 353 | 1.20 | 0.290 | 0.31 |
其中钢厂灰属于属于HW31范围、热镀锌渣属于HW17范围的表面处理废物。
该工艺包括如下步骤:
1)原料预处理:将各原料混合并造粒成粒径范围为14mm的颗粒状原料;
2)焙烧:将颗粒状原料从窑尾连续投入回转窑中,同时将重油用重油燃烧机喷枪从回转窑窑头以朝向窑尾的方向喷射进入回转窑内,颗粒状原料随着回转窑的转动而由窑尾向窑头移动;回转窑内分为预热段与反应段,回转窑中预热段的长度为12m,温度从300到800℃依次递增;反应段长度20m,温度从800到1000℃依次递增,回转窑的运动速度为0.8转/分钟。在预热段中,原料开始时由于湿度大而抱团,形成大颗粒,在向窑头移动过程中逐步脱水并预热至800℃左右,颗粒状原料先后经过预热段的脱水、预热以及反应段的焙烧后得到锌焙砂粗品和回转窑烟气,锌焙砂粗品从窑头出料,回转窑烟气经净化处理后排放;回转窑烟气净化处理依次包括自然沉降处理和碱液吸收处理,自然沉降处理采用自然沉降室处理,该阶段得到铅泥,铅泥外售或回收作为含锌原料循环使用,碱液吸收处理阶段加入碳酸氢铵进行处理而得到碳酸锌粗品,碳酸锌粗品回收后作为含锌原料循环使用;
3)精加工:将锌焙砂粗品冷却后,用雷磨机进行粉碎,雷磨机上安装有布袋除尘器,将雷磨机粉碎料和布袋除尘器的截留料混合得到锌焙砂产品。
所得到的副产品铅泥中含铅量为5.37%、含锌12.99%;而作为含锌废料的原料循环使用的碳酸锌粗品其含锌量为37.6%。
所得到的锌焙砂检测结果如下:
表4 实施例1中锌焙砂主要化学分析结果表(%)
成分 | Zn | Pb | Ag | As | Sb | F | H2O |
比例 | 60.95 | 0.0005 | 0.0005 | 0.0023 | 0.0012 | 0.0022 | 0.20 |
成分 | Cl | Co | Ni | Fe | SiO2 | Hg | 粒度>0.2mm(%) |
比例 | 0.048 | 0.0005 | 0.0005 | 8.58 | 2.12 | 0.0005 | 4.37 |
在生产过程中,保持原料来源的稳定即可生产出质量稳定的锌焙砂。
实施例2
一种利用回转窑生产锌焙砂的工艺,其所采用的原料为次氧化锌粗品30吨、钢厂灰40吨、热镀锌渣30吨、碳酸锌粗品1吨;其中各原料成分如实施例1所示;
该工艺包括如下步骤:
1)原料预处理:将各原料混合并造粒成粒径范围为1mm的颗粒状原料;
2)焙烧:将颗粒状原料从窑尾连续投入回转窑中,同时将重油用重油燃烧机喷枪从回转窑窑头以朝向窑尾的方向喷射进入回转窑内,颗粒状原料随着回转窑的转动而由窑尾向窑头移动;回转窑内分为预热段与反应段,回转窑中预热段的长度为10m,温度从300到800℃依次递增;反应段长度15m,温度从800到1000℃依次递增,回转窑的运动速度为0.5转/分钟。在预热段中,原料开始时由于湿度大而抱团,形成大颗粒,在向窑头移动过程中逐步脱水并预热至800℃左右,颗粒状原料先后经过预热段的脱水、预热以及反应段的焙烧后得到锌焙砂粗品和回转窑烟气,锌焙砂粗品从窑头出料,回转窑烟气经净化处理后排放;回转窑烟气净化处理依次包括自然沉降处理和碱液吸收处理,自然沉降处理采用自然沉降室处理,该阶段得到铅泥,铅泥外售,碱液吸收处理阶段加入碳酸氢铵进行处理而得到碳酸锌粗品,碳酸锌粗品回收后作为原料循环使用;
3)精加工:将锌焙砂粗品冷却后,用雷磨机进行粉碎,雷磨机上安装有布袋除尘器,将雷磨机粉碎料和布袋除尘器的截留料混合得到锌焙砂产品。
所得到的锌焙砂检测结果如下:
表5 实施例2中锌焙砂主要化学分析结果表(%)
成分 | Zn | Pb | Ag | As | Sb | F | H2O |
比例 | 60.80 | 0.0005 | 0.0008 | 0.0017 | 0.001 | 0.0026 | 0.20 |
成分 | Cl | Co | Ni | Fe | SiO2 | Hg | 粒度>0.2mm(%) |
比例 | 0.015 | 0.0005 | 0.0005 | 8.3 | 2.32 | 0.0005 | 3.32 |
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种利用回转窑生产锌焙砂的方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)原料预处理:将次氧化锌粗品以及含锌量为30~55%的含锌废料混合后作为原料,将原料造粒成粒径范围为0.2~20mm的颗粒状原料;
所述原料包括如下重量份的组分:次氧化锌粗品10~20份、钢厂灰15~25份、热镀锌渣10~20份,所述次氧化锌粗品含锌量为52.46%,所述钢厂灰含锌量为50.17%,所述热镀锌渣含锌量为31.47%;
2)焙烧:将所述颗粒状原料从窑尾连续投入回转窑中,同时将重油从回转窑窑头以朝向窑尾的方向喷射进入回转窑内,颗粒状原料随着回转窑的转动而由窑尾向窑头移动;回转窑内分为预热段与反应段,颗粒状原料先后经过预热段的脱水、预热以及反应段的焙烧后得到锌焙砂粗品和回转窑烟气,锌焙砂粗品从窑头出料,回转窑烟气经净化处理后排放;
所述回转窑中预热段的长度为10~15m,温度范围300~800℃;反应段的长度15~20m,温度范围800~1000℃,回转窑的运动速度为0.5~0.8转/分钟;
3)精加工:将所述锌焙砂粗品冷却后,用雷磨机进行粉碎,雷磨机上安装有布袋除尘器,将雷磨机粉碎料和布袋除尘器的截留料混合得到锌焙砂产品,所述锌焙砂产品的含锌量大于60%且小于等于60.95%。
2.根据权利要求1所述的利用回转窑生产锌焙砂的方法,其特征在于,所述步骤1)中颗粒状原料的粒径范围为12~15mm。
3.根据权利要求1所述的利用回转窑生产锌焙砂的方法,其特征在于,所述步骤2)中回转窑烟气净化处理依次包括自然沉降处理和碱液吸收处理,所述自然沉降处理得到铅泥,铅泥外售或回收后作为含锌废料原料循环使用,所述碱液吸收处理得到碳酸锌粗品,碳酸锌粗品回收后作为含锌废料原料循环使用。
4.根据权利要求3所述的利用回转窑生产锌焙砂的方法,其特征在于,所述铅泥中含铅量为5~6%、含锌量为12~15%。
5.根据权利要求3所述的利用回转窑生产锌焙砂的方法,其特征在于,所述碳酸锌粗品中含锌量为35~40%。
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PB01 | Publication | ||
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