CN1421535A - 热镀锌锌渣的再生新工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种热镀锌锌渣的再生新工艺，在热镀锌锌渣中加入铝调质，并采用保护介质隔离空气，在熔炉中加热到500℃－900℃，恒温至全部融化，使铝与液态锌渣混合后，降温至400℃－500℃，锌液与浮渣分离，可分离出80％以上的锌，分离后的浮渣可进入溶解槽，经净化除铁后进行电解积锌，也可直接将所分离的浮渣进行电解，所得到的锌的纯度在99％以上，本方法能有效地降低能量消耗，减少投资，实现无废排放。
Description
技术领域
本发明涉及一种锌渣的再生新工艺，尤其涉及一种热镀锌锌渣的再生新工艺。
背景技术
锌的消耗量越来越大，其直接结果是锌渣的产生量势必逐年增多。在锌资源逐年减少，新的需求继续增长的形势下，锌渣的再生处理方法研究日益受到重视。由于锌渣成分的特殊性，各种元素多以单质状态存在，对于热镀锌，在处理工艺上不可能完全照搬从矿石冶炼锌的方法。
在这种形势下，研究开发一种高效的锌渣处理方法是很有必要的。无论是湿法还是火法工艺，锌渣的再生提纯都已经成熟地应用于工业化生产。例如采用真空蒸馏的方法提纯锌渣已是比较成熟的工艺，其主要设备是一台真空炉。湿法的主要设备则是一套锌渣重溶电解装置，利用电解法进行分离提纯，阴极析出的锌熔融后加工成锌锭。真空蒸馏法和电解法的发展已经达到较高的水平，相关的专利技术比较成熟。由于热镀锌锌渣的特殊性，无论是真空蒸馏法还是电解法，能量消耗比较高，废物排放量大，环境污染严重。
其中火法工艺以真空蒸馏法为主要代表，它利用锌的沸点较低(906℃)，通过加热使其挥发，经精馏得精锌(纯度可达到99％以上)。火法工艺的主体设备是真空蒸馏装置，设备占地较大，耐腐蚀性和密封性要求高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能量消耗少、无废物排放的热镀锌锌渣的再生闭路生产工艺。本发明热镀锌锌渣的再生新工艺方法为：
(a)、在热镀锌锌渣中加入铝，并采用保护介质隔离空气，在熔炉中加热到500℃-900℃，恒温至全部融化，使铝与液态锌渣混合后，降温至400℃-500℃，锌液与浮渣分离。
还可进一步将步骤(a)分离出的浮渣进行处理，
(b)、分离后浮渣进入溶解槽，于具有酸性溶液的溶解槽中溶解，在溶解槽中加入沉铁剂，净化除铁；
(c)、将除去铁后的溶液输送到电解槽中电解，阳极材料为铅、石墨、不锈钢、钛合金等；阴极材料为铝或镍；电解液采用硫酸锌-硫酸体系，阴极生成锌，所生成的锌可以返回步骤(a)循环使用。
还可进一步将步骤(a)分离出的浮渣进行处理，所分离的浮渣还可直接进入电解槽中电解，在电解槽中设置有用于沉淀铁等杂质的分离间，阳极材料为铅、石墨、不锈钢、钛合金等；阴极材料为铝或镍；电解液采用硫酸锌-硫酸体系，阴极生成锌，所生成的锌返回步骤(a)。其中在步骤(a)中所加入的铝的量为锌渣含铁总量的2～4倍或锌渣总量的0.025～0.075；所述的保护介质为氨的化合物；所述的氨的化合物为氯化铵。其中步骤(b)中溶解槽的pH值为3～5，所述的沉铁剂为针铁矿。
在本发明的再生新工艺中：
(a)、锌渣中加入确定数量的铝调质，所加入的铝的量为锌渣含铁总量的2～4倍或锌渣总量的0.025～0.075，并采用保护介质隔离空气，在熔炉中加热到500℃-900℃，恒温至全部融化，铝与液态锌渣充分混合；熔炉采取密封措施，仅设置烟气冷却通道，防止氧化或其他反应的发生。电控降温至限定温度400℃-500℃，锌液与浮渣充分分离。将锌液直接输送到铸造机，冷却加工成锌锭，锌成品的纯度可达到99％以上，其它杂质如铁、铝、铅等，含量也都符合要求指标。还可对分离后的浮渣作进一步处理，
(b)、浮渣在溶解槽中溶解。溶解槽中的酸性溶液使其溶解，溶液的PH值为3～5，产生的氢气进行回收。并在溶解槽中加入沉铁剂，净化除铁；生成的铁沉淀物分离后直接送烧结厂再利用。
(c)、之后将溶液输送到电解槽中，电解积锌，干燥后生成粉状的锌粉，直接返回步骤(a)。电解液中的铝可以采用沉积或结晶的方法获得高经济价值的化合物，作为副产品，也可以采用熔盐电解的方法获得单质铝，获得的铝也可作为纯铝返回至步骤(a)的熔炉中。电解后生成的废酸可经过净化直接返回溶解槽。阳极材料可以用铅、石墨、不锈钢、钛合金等；阴极材料可用铝或镍；电解液采用硫酸锌-硫酸体系，阴极生成锌粉。
另外，通过步骤(a)分离后的浮渣也可直接输送到电解槽中，即不进入溶解槽，不经过净化除铁的步骤(b)，而直接进入电解槽中进行步骤(c)的操作，同时在电解槽中设置用于沉淀铁等杂质的分离间。
本发明的第一步工序属于火法工艺，主体设备是一台熔炉，只需加入调质剂，加热到400～800℃的温度，不仅不需要提供真空，更省却了精馏等工序，在设备投资和能耗上大大降低，而且产品纯度同样可以达到99％。
本发明在对浮渣的处理上引入电解工艺，本发明在这一步工序的优势在于，只需要对少量的浮渣进行电解，可以大大节省酸和能量的消耗。设备的构造比较简单，体积小，投资省。
总之，本发明的锌渣再生新工艺在机理上是火法与湿法的有机结合，在满足产品要求的前提下，可以在很大程度上降低原料和能量消耗，减少投资。在当前环保要求日益严格的形势下，由于新工艺中的副产物都可以循环利用或作为其他部门的生产原料，整个工艺实现了无废排放，从而增加了本工艺的竞争优势。本工艺的另一个显著优势是，运行可靠，工艺条件容易控制，产品纯度受外界影响小。
具体实施方式
图1本发明的工艺流程图
实施例1：
(a)、取宝钢2030的热镀锌锌渣5000克，其化学成分如下：AL7.1％，Pb0.15％，Fe3.4％，Zn88.5％，Cd0.11％。
用NH4CI作为保护介质，在熔炉中加热到680℃熔化、加入80克铝与锌渣液混合、加入氯化铵，恒温1小时后，慢慢降温到460℃，静止15分钟，在底层得到均质的锌液，锌液直接流入铸锭装置成锌锭，重3500克。锌锭成分分析：AL(％)0.30～0.58，Pb(％)0.02～0.10，Fe(％)＜0.01，Cd(％)＜0.01，Zn(％)余量。
实施例2
(a)、同实施例1。
(b)、步骤(a)所分离得到的浮渣直接进入溶解槽中，于溶解槽中的硫酸溶液中溶解，采用针铁矿法沉淀除铁杂质，沉淀干燥后可直接送炼铁。
(c)、净化后的溶解液送电解槽，槽电压为0.66v，电流强度为450A/m2。阴极为镍，阳极为铅，电解液为硫酸锌-硫酸，经过电解，在阴极上收集得到700克锌，纯度为大于99.5％。经过洗涤、干燥后再送到(a)步骤中的熔炉中。电解液中的铝经蒸馏结晶析出得到硫酸铝。可采用熔盐电解的方法得到纯铝。
实施例3：
(a)、取宝钢2030的热镀锌锌渣5000克，其化学成分如下：AL6.3％，Pb0.15％，Fe2.3％，Zn91.2％，Cd0.11％。
用NH4CI作为保护介质，在熔炉中加热到810℃熔化、加入55克铝与锌渣液混合、恒温1小时后，慢慢降温到460℃，静止15分钟，在底层得到均质的锌液，锌液直接流入铸锭装置成锌锭，重3800克。锌锭成分分析：AL(％)0.30～0.58，Pb(％)0.02～0.10，Fe(％)＜0.01，Cd(％)＜0.01，Zn(％)余量。锌的直接回收率已经近80％。
(b)、浮渣直接进入溶解槽中，于溶解槽中的盐酸溶液中溶解，采用针铁矿法沉淀除铁杂质，沉淀干燥后可直接送炼铁。
(c)、净化后的容解液送电解槽，槽电压为0.66v，电流强度为450A/m2。阴极为镍，阳极为石墨，电解液为硫酸锌-硫酸，经过电解，在阴极上收集得到700克锌，纯度为大于99.5％。经过洗涤、干燥后返回步骤(a)的熔炉中。电解液中的铝经蒸馏结晶析出得到氯化铝，直接作为化工产品。
实施例4
(a)、同实施例3。
(b)、步骤(a)分离的浮渣直接输送至电解糟，电解槽中设置有用于沉淀杂质的分离间，槽电压为0.66v，电流强度为450A/m2。阴极为镍，阳极为石墨，电解液为硫酸锌-硫酸，经过电解，在阴极上收集得到700克锌，纯度为大于99.5％。经过洗涤、干燥后返回步骤(a)的熔炉中。电解液中的铝经蒸馏结晶析出得到氯化铝，直接作为化工产品。
采用2030的热镀锌锌渣，其化学成分如下：
| 成分 | AL | Pb | Fe | Zn | Cd |
| 锌渣样(％) | 7.1 | 0.15 | 3.4 | 88.5 | 0.11 |
使用本发明的工艺方法，经过熔化、混合、分离得到均质的锌锭；浮渣直接溶解到酸液中，经过沉淀除铁等有害杂质，得到纯净的电解液，再经过电解，在阴极上收集得到粉状锌。经过洗涤、干燥后返回到熔炉中。电解液中的铝采用熔盐电解的方法获得单质铝，返回熔炉。
锌渣提纯后得到的成品锌纯度达到99％以上，回收率达到80％以上，完全满足热镀锌或电镀锌对锌原料的要求。副产物铝直接返回循环利用，铁以化合物的状态直接送烧结利用，电解过程产生的废酸循环利用，整个过程没有废物排放，满足环保要求。
成品锌锭成分与生产要求值比较表：
| 成分 | AL | Pb | Fe | Zn | Cd |
| 要求值(％) | 0.53～0.57 | 0.07～0.10 | ＜0.006 | 余量 | ＜0.01 |
| 实测值(％) | 0.30～0.58 | 0.02～0.12 | ＜0.004 | 余量 | ＜0.01 |
| 热镀锌液(％) | 0.15～0.22 | 0.07～0.12 | ＜0.13 | 余量 | ＜0.03 |
| 锌回收率：＞80％ | |||||
Claims (10)
1、一种热镀锌锌渣的再生新工艺，其特征在于，
(a)、在热镀锌锌渣中加入铝，并采用保护介质隔离空气，在熔炉中加热到500℃-900℃，恒温至全部融化，使铝与液态锌渣混合后，降温至400℃-500℃，锌液与浮渣分离。
2、如权利要求1所述的一种热镀锌锌渣的再生新工艺，其特征在于，还可进一步将步骤(a)分离出的浮渣进行处理，
(b)、分离后浮渣进入溶解槽，于具有酸性溶液的溶解槽中溶解，在溶解槽中加入沉铁剂除铁；
(c)、将除去铁后的溶液输送到电解槽中电解，阳极材料为铅、石墨、不锈钢、钛合金；阴极材料为铝或镍；电解液采用硫酸锌-硫酸体系，阴极生成锌，所生成的锌返回步骤(a)。
3、如权利要求1所述的一种热镀锌锌渣的再生新工艺，其特征在于，还可进一步将步骤(a)分离出的浮渣进行处理，所分离的浮渣直接进入电解槽中电解，阳极材料为铅、石墨、不锈钢、钛合金；阴极材料为铝或镍；电解液采用硫酸锌-硫酸体系，阴极生成锌，所生成的锌返回步骤(a)。
4、如权利要求1所述的一种热镀锌锌渣的再生新工艺，其特征在于，所加入的铝的量为锌渣含铁总量的2～4倍或锌渣总量的0.025～0.075。
5、如权利要求1所述的一种热镀锌锌渣的再生新工艺，其特征在于，所述的保护介质为氨的化合物。
6、如权利要求1或5所述的一种热镀锌锌渣的再生新工艺，其特征在于，所述的氨的化合物为氯化铵。
7、如权利要求2所述的一种热镀锌锌渣的再生新工艺，其特征在于，溶解槽的pH值为3～5。
8、如权利要求2所述的一种热镀锌锌渣的再生新工艺，其特征在于，所述的沉铁剂为针铁矿。
9、如权利要求3所述的一种热镀锌锌渣的再生新工艺，其特征在于，于所述的电解槽中设置有用于沉淀杂质的分离间。
10、如权利要求2或3所述的一种热镀锌锌渣的再生新工艺，其特征在于，电解后生成的废酸可返回溶解槽再利用。
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