一种工业化回收锌生产氧化锌中的碳循环系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种工业化回收锌生产氧化锌中的碳循环系统及方法，属于化工冶金领域，本系统包括用含锌量＜5％的二类含锌物料来生产次氧化锌和金属化产品及副产含CO

A carbon recycling system and method for industrial zinc recovery to produce zinc oxide

【技术实现步骤摘要】
一种工业化回收锌生产氧化锌中的碳循环系统及方法
本专利技术属于化工冶金
，具体涉及一种工业化回收锌生产氧化锌中的碳循环系统及方法。即利用转底炉和氨法浸提工艺联合回收锌，生产氧化锌产品的同时利用转底炉和碱式碳酸锌煅烧过程中产生的含二氧化碳进行碳化结晶的技术。
技术介绍
钢铁、有色冶金、化工等行业在生产过程中产生大量的含锌物料，这些物料中还富含铁、碳等具有回收和可利用价值的元素，而且各种物料的含锌量各不相同，因此，很难用单一的生产工艺对锌、铁进行综合性回收，以产生具有高附加值和高利用价值的含锌和含铁产品。目前，工业化回收利用含锌物料的方法主要有两种：一种是以转底炉或回转窑为主的火法回收工艺，该工艺利用物料中的单质碳作为还原剂，在高温下，物料中的锌被还原为锌单质，随烟气进入烟气处理系统，在烟气处理系统中重新氧化为氧化锌，回收得到次氧化锌，而物料中的铁被还原为单质铁，以金属化球团或金属化粉的形式回收，作为炼铁原料回收利用。这种方法的优点是：脱锌率较高(通常＞90％)，剩余金属化球团中含锌＜0.5％)，可直接返回生产循环使用。其最大的缺点是只能处理低含锌量(锌含量＜10％)的含锌物料，而且由于火法处置工艺中，钾、钠、氯、铅等元素会伴随锌元素共同逸出，导致次氧化锌产品品位较低，通常氧化锌含量≤60％，无法实现良好的经济效益。另一种是湿法工艺，该工艺主要包括氨法和酸法浸提两种，其中氨法浸提工艺由于其浸提过程属于选择性浸出，浸提液的净化成本低而受到广泛关注。该工艺主要是利用氨和氨盐的混合液(如氨和氯化铵混合液、氨和碳酸氢铵混合液等)对含锌物料中的锌进行选择性浸提，以锌氨络合物的形式回收物料中的锌，锌氨络合液经净化处理后，进行蒸氨结晶法制取碱式碳酸锌或电解生产高纯锌产品(如高纯氧化锌或锌锭等)，而碱式碳酸锌则经漂洗、干燥、煅烧得到含锌产品，该工艺的核心工序是结晶，结晶的原理有蒸氨结晶和二氧化碳碳化结晶两种，目前蒸氨结晶方法普遍应用于工业化生产，二氧化碳碳化结晶由于受到二氧化碳气源短缺及成本高的限制而工业化应用较少。但蒸氨结晶能耗高，结晶出的氧化锌前驱体粒度难以控制，从而影响氧化锌产品品质。在转底炉生产过程中排放的烟气中大量的二氧化碳，大量排放后会加重地球温室效应，对环境造成不利影响。氨法提锌过程中生产的氧化锌前驱体(主要是碱式碳酸锌)在干燥煅烧生产氧化锌的过程中会产生大量CO2，CO2的任意排放也会造成大气污染。结晶残液钙化处理生产的碳酸钙经进一步煅烧，可产生氧化钙和大量CO2，于是考虑将转底炉、碱式碳酸锌和碳酸钙煅烧过程中产生的含CO2进行循环利用，达到回收利用、节能减排的目的，从而有了一种生产氧化锌的碳循环工艺系统。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种工业化回收锌生产氧化锌中的碳循环系统及方法，用于解决现有碳化结晶工序二氧化碳来源不足、二氧化碳气体成本高的难题，及工业烟气排放问题。本专利技术是通过以下技术方案来实现的：本专利技术提供的一种工业化回收锌生产氧化锌中的碳循环系统，包括：一次锌回收提炼单元，主要由依次连接的转底炉、热回收装置和除尘装置组成，用于利用含锌量＜5％的二类含锌物料来生产次氧化锌和金属化产品及副产含CO2烟气；二次锌回收精炼单元，主要由依次连接的脱盐装置、氨法浸提反应器、净化反应器、结晶反应器、漂洗罐和干燥煅烧装置组成，用于利用含锌量≥5％的一类含锌物料和一次锌回收提炼单元中产出的次氧化锌来生产氧化锌产品及副产含CO2烟气；二氧化碳回收单元，主要由依次连接的混合站、降温装置、CO2分离装置、增压装置组成，用于收集一次锌回收提炼单元和二次锌回收精炼单元中产出的含CO2烟气并作为二次锌回收精炼单元中的氨法浸提工序的结晶剂循环利用；所述混合站与除尘装置和干燥煅烧装置分别连接，所述增压装置连接于结晶反应器。进一步，所述含CO2烟气由二氧化碳回收单元处理后的二氧化碳气体中：二氧化碳浓度≥50％，粉尘浓度≤5mg/Nm3，温度＜40℃，含水量＜10％，压力＞100KPa。进一步，所述氨法浸提反应器中的浸提尾渣和净化反应器中的净化尾渣返回转底炉。进一步，所述二次锌回收精炼单元还包括用于接收结晶反应器产出的结晶残液的钙化反应器和用于接收钙化反应器产出的碳酸钙的碳酸钙煅烧装置，所述碳酸钙煅烧装置产出的含CO2烟气进入二氧化碳回收单元循环使用。进一步，所述干燥煅烧装置直接与除尘装置连接来替代其与混合站连接。本专利技术还提供一种基于上述的工业化回收锌生产氧化锌中的碳循环系统的碳循环方法，是将收集出的一次锌回收提炼单元中转底炉和二次锌回收精炼单元中干燥煅烧工序产出的含CO2烟气，由二氧化碳回收单元进行混合、降温、分离、脱水、增压后的二氧化碳气体，通入二次锌回收精炼单元中氨法浸提工序作为结晶剂循环利用。可选的，将二氧化碳气体分两个阶段通入氨法浸提工序中：第一阶段：减缓二氧化碳气体的通入流量，使之气体中二氧化碳摩尔浓度与锌氨络合液中总氨摩尔浓度的比值为1～1.5，使结晶残液的pH：8.0～8.5；第二阶段：加快二氧化碳气体的通入流量，使之气体中二氧化碳摩尔浓度与锌氨络合液中总氨摩尔浓度的比值为1.5～3.0，直至达到结晶终点，结晶残液的pH：6.5～8.0。可选的，将二次锌回收精炼单元的碳化结晶工序中产出的结晶残液由钙化处理产出的碳酸钙经煅烧后产出的含CO2烟气进入二氧化碳回收单元循环使用，产出的氧化钙返回钙化反应器循环利用。本专利技术的有益效果在于：1、本碳循环系统有效利用转底炉和碱式碳酸锌煅烧过程中产生的烟气中的二氧化碳从锌氨络合液中碳化结晶生产碱式碳酸锌等含锌产品，反应过程清洁环保，既解决了碳化结晶的碳源不足问题，又降低了碳排放，无需外购二氧化碳气体，降低了氧化锌产品的生产成本。相比于传统的蒸氨结晶工艺，避免了传统蒸氨结晶工艺氨挥发导致的环境污染问题。2、本碳循环方法是将转底炉生产的次氧化锌与一类含锌物料用氨法浸提，生产的锌氨络合液经净化处理后，通入转底炉产生的含二氧化碳烟气，进行碳化结晶；碳化结晶生产的氧化锌前躯体在煅烧生产氧化锌产品过程中所产生的煅烧烟气返回氨法浸提工序作为结晶剂循环利用。通过对工业烟气和氨法浸提工序的煅烧烟气进行碳循环利用，节能、高效、环保，彻底解决了工业化回收锌生产氧化锌过程中二氧化碳排放问题，从而达到了生产的良性循环。3、本碳循环方法仅需对漂洗后的氧化锌前驱体进行一次干燥及煅烧就可完成氧化锌产品的生产，工艺流程简单、高效，具有固废综合处理率高，烟气排放减少利于环保，碳资源循环使用经济性好的特点。4、本碳循环系统通过对二次锌回收精炼单元的碳化结晶工序中产出的结晶残液做钙化处理，副产碳酸钙产品，可进一步提供经济效益；同时，再对产出的碳酸钙做煅烧处理，得到的氧化钙返回钙化处理工序作为钙化剂使用，而碳酸钙煅烧中产出的含CO2烟气又可进入二氧化碳回收单元循环使用，进一步解决二氧化碳气体来源问题。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工业化回收锌生产氧化锌中的碳循环系统，其特征在于，包括：/n一次锌回收提炼单元，主要由依次连接的转底炉、热回收装置和除尘装置组成，用于利用含锌量＜5％的二类含锌物料来生产次氧化锌和金属化产品及副产含CO

【技术特征摘要】
1.一种工业化回收锌生产氧化锌中的碳循环系统，其特征在于，包括：
一次锌回收提炼单元，主要由依次连接的转底炉、热回收装置和除尘装置组成，用于利用含锌量＜5％的二类含锌物料来生产次氧化锌和金属化产品及副产含CO2烟气；
二次锌回收精炼单元，主要由依次连接的脱盐装置、氨法浸提反应器、净化反应器、结晶反应器、漂洗罐和干燥煅烧装置组成，用于利用含锌量≥5％的一类含锌物料和一次锌回收提炼单元中产出的次氧化锌来生产高纯氧化锌产品及副产含CO2烟气；
二氧化碳回收单元，主要由依次连接的混合站、降温装置、CO2分离装置、增压装置组成，用于收集一次锌回收提炼单元和二次锌回收精炼单元中产出的含CO2烟气并作为二次锌回收精炼单元中的氨法浸提工序的结晶剂循环利用；所述混合站与除尘装置和干燥煅烧装置分别连接，所述增压装置连接于结晶反应器。


2.根据权利要求1所述的工业化回收锌生产氧化锌中的碳循环系统，其特征在于，所述含CO2烟气由二氧化碳回收单元处理后的二氧化碳气体中：二氧化碳浓度≥50％，粉尘浓度≤5mg/Nm3，温度＜40℃，含水量＜10％，压力＞100KPa。


3.根据权利要求1所述的工业化回收锌生产氧化锌中的碳循环系统，其特征在于，所述氨法浸提反应器中的浸提尾渣和净化反应器中的净化尾渣返回转底炉。


4.根据权利要求1所述的工业化回收锌生产氧化锌中的碳循环系统，其特征在于，所述二次锌回收精炼单元还包括用于接收结晶反应器产出的结晶残液的钙化反应器和用于接收钙化反应器...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭灵巧，罗宝龙，罗磊，
申请(专利权)人：重庆赛迪热工环保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50