以电炉粉尘为原料的锌制造方法技术

锌制造方法具有：氯化工序101、纯化工序102、104、105和电解工序103；该氯化工序中，使含有氧化锌的电炉粉尘1或电炉粉尘在还原炉中还原时产生的二次粉尘1与含有氯气8和含氧气体10的混合气体接触，使电炉粉尘1或二次粉尘1中的氧化锌成分转化为氯化锌，同时使其气化，得到粗氯化锌蒸气3与氧气2；该纯化工序102、104、105工序中，将粗氯化锌蒸气3中所含的氯化锌成分从粗氯化锌蒸气3中所含的氯化锌以外的成分5、7中分离出来，得到纯化氯化锌熔融液6；该电解工序103中，对纯化氯化锌熔融液6进行电解，得到锌熔融液9与氯气8。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种锌制造方法，特别是涉及以电炉粉尘或二次粉尘为原料的锌制造方法，所述电炉粉尘是作为炼铁工艺之一的电炉法中对废料进行熔解冶炼时产生的，所述二次粉尘是指将电炉粉尘作为炼铁原料、非铁原料、水泥增量材进行再利用时在还原炉中产生的粉尘。
技术介绍
通常，在作为炼铁工艺之一的电炉法中，在废料的熔解冶炼时，产生炼钢量的约1.5％到2.0％的电炉粉尘，其是含有氧化锌成分的工业废弃物。据称电炉粉尘在世界范围内产生700万吨，在日本产生50万吨。大部分铁废料为废家电或废汽车。废家电或废汽车的涂装基底实施过镀锌。此外，废料中含有涂料、塑料和油分等。因此，在电炉粉尘中除了锌或铅等重金属之外，还含有氯化物和二噁英类等有害有机物。另一方面，电炉粉尘中含有约20～30％的铁和20～30％的锌。因此，电炉粉尘是非常有用的资源。但是，现行的锌制造方法的主流以水溶液电解，难以将电炉粉尘直接为作为水溶液电解的原料。这是因为：首先电炉粉尘中的大部分锌形成了难溶于硫酸的铁酸锌(氧化锌与氧化铁的化合物)，另一方面，电炉粉尘含有大量可溶于硫酸的游离氧化铁。再者，除此之外，电炉粉尘中还含有有害于水溶液电解的氯等卤素。出于这样的理由，进行的锌制造法中，先对电炉粉尘进行还原处理，将其作为粗氧化锌的形式回收后进行电解处理。作为用于从电炉粉尘中得到粗氧化锌的主要再利用技术，可以举出井炉法、等离子体法、电熔融还原法、MF炉法或转底炉法等。目前利用这些再利用技术生成的粗氧化锌成为干式和湿式的锌冶炼用的原料。在该情况下，关于锌回收方法，专利文献1公开了一种从由电炉法铁屑冶炼炉等产生的含有氧化锌的电炉粉尘中回收金属锌的方法。具体而言，专利文献1中公开了下述内容：将电炉粉尘或二次粉尘与含金属铁的粉末、还原剂、粘合剂和水混合及混炼，之后进行成型，进一步在还原炉中进行烧制。由此，在专利文献1中，将电炉粉尘中或二次粉尘中的氧化锌以金属锌蒸气的形式回收。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2002-105550号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，根据本专利技术人的研究，在专利文献1所公开的构成中，虽然将电炉粉尘中或二次粉尘中的氧化锌以金属锌蒸气的形式回收，但由于粗氧化锌中含有氯成分，因此从粗氧化锌生成锌块时，在氯成分的去除上花费成本，存在改良的余地。此外，在专利文献1所公开的构成中，回收的金属锌的组成以纯度3N为极限，存在提高纯度的余地。此外，根据本专利技术人的进一步研究，在以粗氧化锌为原料的湿式冶炼的电解方法中，使用稀硫酸水溶液电解，其电流密度低至500A/m2，此外，需要装卸阴极来回收在阴极表面生长的锌块，因此需要回收作业和用于此的设备，存在改良的余地。因此，在该湿式冶炼的电解方法中，为了降低成本而获得规模的利益，倾向于形成大规模工厂。即，在目前使用电炉粉尘的锌制造方法中，能够将电炉粉尘制成粗氧化锌这样的中间原料，但所处的状况是不得不负担运输成本来将粗氧化锌搬运到大规模锌冶炼厂。此外，如上所述，对于粗氧化锌，其是从电炉粉尘中以二次粉尘的形式制造的，其中使用大规模设备，且使用大量能源。在目前作为锌制造法主流的水溶液电解中无法直接利用电炉粉尘的一大理由是电炉粉尘中的大部分锌形成了难溶于硫酸的铁酸锌，若能够直接对其进行处理，则能够实现大的节能。本专利技术人经过以上研究发现，利用氯化工序提取电炉粉尘中或二次粉尘中的锌成分，之后进行纯化，并利用熔融盐电解法进行处理，由此能够解决上述问题，从而完成了本专利技术。本专利技术是鉴于该情况而完成的，其目的在于提供一种锌制造方法，其不需要用于脱氯的附加成本，适合于含有大量氯的电炉粉尘等的处理，能够制造纯度4N以上的高纯度锌块，并且能够利用小型装置进行操作。用于解决课题的手段本专利技术的基本内容如下：使电炉粉尘或二次粉尘与含有氯气和含氧气体的混合气体接触，使电炉粉尘或二次粉尘中的氧化锌成分转化为氯化锌并使其气化，以粗氯化锌蒸气的方式提取后，对其进行纯化，制成熔融状态的纯化氯化锌，进一步利用熔融盐电解法对其进行处理，通过具有这种构成，获得纯度4N以上的高纯度锌块。在本专利技术的氯化工序中，通过使含有氧化锌的电炉粉尘或二次粉尘与含有氯气和含氧气体的混合气体接触，电炉粉尘或二次粉尘中的铁成分仅少许被氯化，大部分仍以固体状态残留，因此能够使电炉粉尘或二次粉尘中的锌成分选择性氯化并使其气化。在几乎由粗氧化锌构成的二次粉尘的氯化中，可以为单独使用氯气或使用含有氯气和含氧气体的混合气体的任一种的氯化，但是，电炉粉尘的情况下，需要对铁酸锌进行氯化。该情况下，期望铁酸锌中的氧化铁成分和单独存在的游离氧化铁的大部分不发生氯化，氧化锌成分优先发生氯化。在本专利技术中，根据热力学研究发现，若使用含有氯气和含氧气体的混合气体，则上述情况成为可能，进一步在实验中对其进行确认。此外，在本专利技术的纯化工序中，能够将在氯化工序中得到的粗氯化锌蒸气中所含的氯化锌成分从粗氯化锌蒸气中所含的氯化锌以外的成分分离出来，从而能够得到纯化氯化锌。作为氯化锌以外的成分，据认为其是一部分的氧化铁氯化而生成的氯化铁和来自原料的氯化铅、氯化碱等。作为该纯化工序，优选采用蒸馏工序或还原工序，此外，也可以采用组合蒸馏工序和还原工序，并以该顺序实行的复合的纯化工序。采用蒸馏工序作为纯化工序的情况下，通过对含有粗氯化锌蒸气中所含的氯化锌成分的熔融液进行蒸馏，从而得到纯化氯化锌。由此，粗氯化锌蒸气中的氯化锌成分与氯化锌以外的金属氯化物成分可以利用它们的蒸气压差而相互分离开，最终能够纯化该氯化锌成分。此外，采用还原工序作为纯化工序的情况下，通过在粗氯化锌熔融液中添加还原剂，或在粗氯化锌与碱金属氯化物或碱土金属氯化物的熔融混合盐中添加还原剂，使比锌贵的金属杂质成分还原析出，从而能够纯化该氯化锌成分。需要说明的是，使用混合熔融盐的情况下，其中可以含有比锌贱的金属成分。此外，采用组合蒸馏工序和还原工序，并以该顺序实施的复合的纯化工序的情况下，利用它们的协同作用，能够以进一步提高纯度的方式纯化粗氯化锌蒸气中的氯化锌成分。此外，在本专利技术的电解工序中，其熔融盐电解浴为氯化物，因此即使原料含有氯成分，也不需要现有方法那样的用于脱氯的附加成本，非常适合于含有大量氯的电炉粉尘等的处理。进一步，在本专利技术的电解工序中，使用氯化锌的熔融盐电解法，因此在每1m2电极表面积中电流密度为5000A/m2以上，与在现有的水溶液电解中电流密度约为500A/m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锌制造方法，其具备：氯化工序，其中，使含有氧化锌的电炉粉尘或所述电炉粉尘在还原炉中还原时产生的二次粉尘与含有氯气和含氧气体的混合气体接触，将所述电炉粉尘或所述二次粉尘中的氧化锌成分转化为氯化锌，并且使其气化，得到粗氯化锌蒸气；纯化工序，其中，将所述粗氯化锌蒸气中所含的氯化锌成分与所述粗氯化锌蒸气中所含的氯化锌以外的成分分离，得到纯化氯化锌；电解工序，其中，对将所述纯化氯化锌熔融得到的熔融盐电解浴进行电解，得到锌熔融液与氯气。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.02 JP 2013-1812871.一种锌制造方法，其具备：
氯化工序，其中，使含有氧化锌的电炉粉尘或所述电炉粉尘在还原炉中还原时产生的
二次粉尘与含有氯气和含氧气体的混合气体接触，将所述电炉粉尘或所述二次粉尘中的氧
化锌成分转化为氯化锌，并且使其气化，得到粗氯化锌蒸气；
纯化工序，其中，将所述粗氯化锌蒸气中所含的氯化锌成分与所述粗氯化锌蒸气中所
含的氯化锌以外的成分分离，得到纯化氯化锌；
电解工序，其中，对将所述纯化氯化锌熔融得到的熔融盐电解浴进行电解，得到锌熔融
液与氯气。
2.如权利要求1所述的锌制造方法，其中，所述纯化工序包括蒸馏纯化工序，该蒸馏纯
化工序中，通过对含有所述粗氯化锌蒸气中所含的氯化锌成分的熔融液进行蒸馏，得到所
述纯化氯化锌。
3.如权利要求1所述的锌制造方法，其中，所述纯化工序包括还原纯化工序，该还原纯
化工序中，通过在含有所述粗氯化锌蒸气中所含的氯化锌成分的熔融液中添加还原剂，得
到所述纯化氯化锌。
4....

【专利技术属性】
技术研发人员：庵崎雅章，母里修司，佐藤让，
申请(专利权)人：木野科技太阳能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP