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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