挥发性金属在高温下的机械分离制造技术

一种操作机械分离设备在高温分离各种挥发性金属，金属卤化物和金属氧化物以生产高纯度物质的方法，特别是从电弧炉灰中回收锌或氧化锌。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及分离挥发性金属(包括金属单质)和金属化合物(包括金属氧化物和金属卤化物等等)的方法和设备，特别地，本专利技术涉及将挥发性金属从混合物中分离的方法和设备，其中用到机械或物理的分离设备和系统。
技术介绍
除去是公知的。比如，热处理使用化学反应将金属氧化物转化成相应的金属单质。单质金属在处理的操作温度下挥发，这些挥发性金属可以与其它被处理的化合物一起被去除。比如，给料中可能存在的金属卤化物的沸点一般比给料中的金属氧化物低，于是就能和其它的挥发性金属一起以蒸汽流的形式被去除。因此，可以用热处理的方法将给料中的某些金属以挥发性金属和金属化合物的形式去除。将挥发性金属从给料中的较难挥发的成分中去除时，这些金属可以和空气反应形成金属氧化物，再处理这些金属氧化物，可以回收有用的金属。这种热处理方法被用在提炼一些矿石和处理废弃物中以回收某些有用的金属。在上述过程中受热释放出来的挥发性金属和金属化合物一般被冷却凝结。金属化合物一旦凝结，就被收集在粉尘收集系统里以待利用或废弃。电弧炉(EAF)粉尘是一种产钢过程中在电弧炉里生成的废料。在钢的生产过程中，捕捉收集EAF粉尘用作回收或废弃。EAF粉尘的主要成分是铁(达到50wt.％)和锌(达到30wt.％)，其通常是氧化形式。另外，EAF粉尘含有少量的钙、镁、锰、铅、镉、氯、氟和其它微量元素。通常使用现有的锌回收方法可以经济地处理含锌量高的EAF粉尘，而将含锌量低的EAF粉尘进行化学稳定后作为废料填埋废弃。上述的热处理已经被用于处理EAF粉尘以去除含有锌、铅和镉的挥发性金属。处理方法是向EAF粉尘中加入一种还原性物质然后加热所得到的混合物。当需要的挥发性金属形成时，将其和其它不太需要和/或不需要的挥发性金属(比如金属卤化物)一起从混合物中放出，挥发性金属离开加工程序后被收集，和空气或氧气混合，这样至少其中的金属单质成分在热气体流中形成金属氧化物。气体流随后被冷却使化合物混合物凝结，凝结物被收集在粉尘收集系统里。上文所述的处理EAF粉尘时收集的物质称为氧化锌原料，通常含有氧化锌、氯化锌、氯化铅、镉和氯化镉。该混合物的成分具有商业价值，氧化锌纯度高的混合物商业价值就高，是我们需要的。在分离步骤第二步中，使用第二步热处理或湿化学处理能将氧化锌原料分离得到更有价值的高纯度氧化锌。然而，使用第二步将抬高成本，该成本与将化合物从混合物中分离的额外能耗成比例。对氧化锌原料的热处理包括在氧化环境中将物质加热到超过杂质沸点以去除杂质。对于氧化锌原料而言，该物质将被加热到超过1800°F以使卤化铅，卤化镉、镉和卤化锌挥发。该加热步骤可以在回转窑、隧道窑、转底炉或相似的加热设备中进行。热处理的替代方法是将某些金属氧化物与杂质分离，其中使用湿化学处理溶化杂质，将杂质从所需的金属氧化产物中洗去。在特定pH水平进行该清洗，使得洗去卤化物之类杂质的同时使所需的金属保持氧化状态。以下的专利举出了处理挥发性金属的不同系统的例子Rahn等人的美国专利号4,108,634，Maelzer等人的美国专利号4,200,454，Bresser等人的美国专利号5,474,592，Bernard等人的美国专利号5,567,225，Keegel，Jr.的美国专利号5,667,553，Miyagawa等人的美国专利号5,766,307，Horne等人的美国专利号6,395,060和Horne等人的美国专利号6,464,753。另外，Horn等人未授权的专利申请号2002/001133公开了一种处理挥发性金属的系统。本专利技术提供了将挥发性金属从混合物中分离的方法和设备，其中用到机械或物理的分离设备和系统。
技术实现思路
由于本说明书，本专利技术的各种特征，性质和实施例将显而易见，本专利技术提供了将所需的金属氧化物从热气体流中分离的方法，该热气体流含有该挥发性的金属氧化物和至少一种其它的挥发性金属/金属氧化物以及一种金属卤化物，该方法包括以下步骤a)提供一有特定来源的热气体流，该热气体流含有所需的金属氧化物和至少一种其它的挥发性金属/金属氧化物以及一种金属卤化物；b)提供一种将任何固体从该热气体流中分离的机械分离装置；c)在一定温度下将热气体流导入机械分离装置，该温度低于所需金属氧化物的沸点，高于气流中该至少一种其它的挥发性金属/金属氧化物和金属卤化物的沸点，这样将所需金属氧化物与气流中该至少一种其它的挥发性金属/金属氧化物和金属卤化物分离；d)收集分离出来的所需的金属氧化物。本专利技术还提供一种从金属处理流程的给料中回收挥发性金属的方法，包括以下步骤a)提供一种金属处理设备，其中对金属混合物进行热处理；b)将挥发性金属和金属化合物的混合物连同一种能将金属化合物还原成单质金属的还原剂加入金属处理设备；c)对金属处理设备内的物质加热，使挥发性的物质释放出来形成气态混合物，该混合物含有一种所需的挥发性金属成分；d)将释放出的气态混合物导入机械分离设备；e)将所需的挥发性金属成分与其余释放出来的气态混合物分离；f)收集分离出的所需的挥发性金属成分。本专利技术也提供了一种从电弧炉粉尘中回收锌的方法，包括以下步骤a)在热处理设备中将电弧炉粉尘与至少一种能将氧化锌还原成锌的还原剂混合；b)加热该热处理设备，使还原后的氧化锌与其它挥发性成分一起气化；c)氧化气化的锌；d)将氧化锌和其它挥发性成分导入机械分离设备，该设备能将氧化锌与其它挥发性成分分离；和e)收集分离出的氧化锌。附图说明参照附图1阐释本专利技术，本专利技术不限于此例，该图是一个流程方块图，显示了根据本专利技术的一个实施例在高温下分离挥发性金属的步骤。具体实施例方式本专利技术涉及分离挥发性金属(包括单质金属)和金属化合物(包括金属氧化物和金属卤化物等)的方法和设备，该方法和设备用到机械或物理的分离设备和系统。本专利技术的方法和设备可用于处理金属分离工艺中排出的气流来制造高纯度的金属氧化物。本专利技术可用于将锌、铅和/或镉(作为氧化物)和气流中的其它金属和金属卤化物分离，该气流由热处理产生，含有金属和金属卤化物，比如卤化铅、卤化镉或镉金属。本专利技术的方法使用机械分离在高温下从所需的金属或金属氧化物中去除挥发性金属和金属卤化物。本专利技术可使用任何能在高温下分离挥发性金属的机械分离设备，包括(仅仅是打个比方)，旋风分离器、沉降室、撞击分离器(impingementseparators)、碰撞分离器(impaction separators)、机械过滤器和其它机械设备。在运作中，根据本专利技术所使用的机械分离设备将金属氧化物从挥发性金属、金属卤化物和其它化合物中分离出来。本专利技术尤其适用于生成金属氧化物(包括氧化锌)的工艺流程，在该流程中其它的金属、金属氧化物和金属卤化物一起出现。下面将根据图l讨论本专利技术的一个特别的实施例，图1是一个流程方块图，显示了根据本专利技术的一个实施例在高温下分离挥发性金属的步骤。尽管本专利技术给出的例子是处理电弧炉(EAF)粉尘，但是其它含有锌和/或其它种类挥发性金属的给料也可根据本专利技术加以处理，以分离挥发性金属。图1中有一熔炉1，其中能装至少一种含有挥发性金属(比如EAF)的给料和一种原料碳(比如焦炭或其它还原剂)。原料碳可以保证熔炉中的还原性气氛。在该还原性气氛中，EAF中挥发性金属中的金属氧化物被转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将所需的金属氧化物从热气体流中分离的方法，该热气体流含有该所需金属氧化物和至少一种其它的挥发性金属／金属氧化物以及一种金属卤化物，该方法包括以下步骤：ａ）提供一有特定来源的热气体流，该热气体流含有所需的金属氧化物和至少一种其它的 挥发性金属／金属氧化物以及一种金属卤化物；ｂ）提供一种将任何固体从该热气体流中分离的机械分离装置；ｃ）在一定温度下将热气体流导入机械分离装置，该温度低于所需金属氧化物的沸点，高于气流中该至少一种其它的挥发性金属／金属氧化物和 金属卤化物的沸点，从而将所需金属氧化物与气流中该至少一种其它的挥发性金属／金属氧化物和金属卤化物分离；和ｄ）收集分离出来的所需的金属氧化物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯E布拉蒂纳，弗雷德M费森菲尔德，
申请(专利权)人：哈里迪珠环境服务有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]