一种低温焙烧联合水洗脱除氧化锌粉中氟和氯的方法技术

本发明专利技术提供一种低温焙烧联合水洗脱除氧化锌粉中氟和氯的方法，包括以下步骤：将氧化锌粉、碳酸钠分别磨细、并按照氧化锌粉：碳酸盐＝1：0.1～1的质量比配料；将配料混合均匀，在150～500℃下焙烧0.5～4h；将焙烧好的物料在25～90℃下进行水溶液搅拌浸出，浸出时间为0.5～4h，过滤，得到脱除氟氯的氧化锌粉和含氟氯滤液，含氟氯滤液经氟氯脱除净化后可循环利用。本发明专利技术可实现氧化锌粉中氟和氯的高效脱除，氟的脱除率>95％，氯的脱除率>95％，具有氟氯脱除率高，工艺过程操作简便，能耗低，原料成本低，对环境无污染，水溶液可循环利用等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种低温焙烧联合水洗脱除氧化锌粉中氟和氯的方法
本专利技术属于有色金属冶炼及二次资源回收领域，涉及一种氟氯脱除的方法，具体涉及一种低温焙烧联合水洗脱除氧化锌粉中氟和氯的方法。
技术介绍
氧化锌粉是火法炼铅锌过程中收集到的烟尘，是重要的二次资源，主要来源于锌精矿沸腾焙烧烟尘、锌冶炼渣回转窑挥发烟尘、铅火法冶炼烟尘、钢铁冶炼废旧镀锌板烟尘和二次资源火法挥发处理烟尘。氧化锌粉中的锌含量较高，可作为锌湿法冶炼中中性浸出的主要原料进行锌的回收。值得注意的是，虽然这些氧化锌粉中有价金属锌有着很高的回收价值，但同时也伴有氟和氯等有害元素，一般氟和氯的含量分别为0.2％～0.5％和0.3％～3.5％。若不对其进行氟氯脱除直接投入至浸出系统，会导致锌电积系统中氟和氯浓度的超标，对后续的锌电积工艺产生很大的不利影响，主要表现为：氟离子破坏阴极铝板表面的氧化铝膜，使得表面与析出锌形成锌铝合金，发生粘结，导致锌片难以剥离，同时消耗阴极铝板；氯离子在阳极氧化为氯酸盐并会与阳极铅板发生反应，使得铅进入至溶液并在阴极部分析出，降低了产品质量。此外，当氟氯浓度达到一定量时，在酸性环境中会产生有毒有害气体，影响现场操作环境。因此，需要采取合适的方式方法对氧化锌粉中的氟氯进行脱除。一般来说，对氧化锌粉中氟氯进行脱除方法主要分为两种：1.焙烧法。火法焙烧主要是将物料在一定的高温和负压下，将其中的氟化物和氯化物通过焙烧使其分解而挥发脱除。该方法的优点是流程简单，脱除率较高，操作稳定，处理量大，对含简单氯化物和氟化物的物料较为适用；缺点是焙烧温度较高(500～800℃)，对含氟和氯较高的锌原料尤其是高铅物料，焙烧过程中容易结块，需定时清理；而且焙烧过程中产生的含氟氯烟气需淋洗至溶液中，再进行氟氯脱除。2.湿法。湿法主要为碱洗法，采用氢氧化钠或碳酸钠可将其中的简单氟化锌和氯化锌等反应将氟和氯洗脱至溶液中，然后再采用净化沉铁，亚铜除氯、石灰除氟等对溶液进行废水处理。工业上一般采用碳酸钠进行碱洗操作。此法优点是工艺简单，易操作，对含简单氟化物和氯化物的氧化锌粉氟和氯脱除率较高；缺点是原料适用性不强，对含复杂氟氯化物相(如碱式氟锌、碱式氯化锌等)的物料氟氯脱除率较低，而且碱洗时产生废水量较大。3.焙烧-碱洗联合法。该法主要是采用焙烧的方法，先将大部分的含氟氯化合物进行挥发，同时将少量不易挥发的氟氯化物进行分解，再联合碱洗的方法，对氟氯进行洗脱至溶液中。该法相较于单独采用焙烧法或湿法，优点是对原料处理的适用性强，氟氯脱除率高；缺点是流程较长，能耗依然较高。当然，具体处理氧化锌粉物料时，需要根据物料的物相性质以及企业的生产现状来制定相应的回收技术路线。因此，寻求一种较为经济合理且高效脱除不同物料性质的氧化锌粉中氟和氯的方法势在必行。
技术实现思路
针对现有从氧化锌粉中脱除氟氯工艺中技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种低温焙烧联合水洗脱除氧化锌粉中氟和氯的方法，实现了对氧化锌粉中氟和氯的高效脱除，氟的脱除率>95％，氯的脱除率>95％，极大提高了氟和氯的脱除率。该工艺过程操作简便，能耗低，原料成本低，对环境无污染，满足当前绿色冶金对清洁化生产的要求。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种低温焙烧联合水洗脱除氧化锌粉中氟和氯的方法，包括以下步骤：1)将氧化锌粉、碳酸盐分别磨细，至粒度为-200目～-400目，并按氧化锌粉：碳酸盐＝1：0.1～1的质量比配料；2)将步骤1)中的配料混合均匀，在150～500℃下焙烧0.5～4h，得到焙砂；3)将步骤2)中的焙砂进行水溶液搅拌浸出，浸出温度为25～90℃；浸出时间为0.5～4h，固液比(g/mL)为1:3～10；过滤得到脱除氟氯的氧化锌粉和含氟氯水洗液；含氟氯水洗液经氟氯脱除净化后可循环使用。优选地，所述步骤1)中的氧化锌粉、碳酸盐的质量比为1:0.1～0.3。优选地，所述步骤1)中的碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾和碳酸铵中的一种或几种。优选地，所述步骤2)中的焙烧为在200～400℃下焙烧2～4h。优选地，所述步骤3)中焙砂在50～70℃下进行搅拌浸出，浸出时间为0.5～2h，固液比(g/mL)为1:3～5。本专利技术采用所述方法可以适用于一般含简单氟化物和氯化物的氧化锌粉，特别适用于含复杂氟氯物相的(如碱式氟化锌、碱式氯化锌等)的氧化锌粉。其中涉及的原理主要有以下几个方面：以碱式氟(氯)化锌为例，其分子式为Zn5(OH)8(F,Cl)2·H2O，该物质属于过渡金属层状羟化物，不溶于水。根据其性质，该物质很难与碳酸盐溶液反应而使得氟氯进入至溶液中，采用常规的碱洗方法只能脱除该氧化锌粉中较少量的含氟氯化合物，并不能使得碱式氟(氯)化锌分解。采用高温焙烧的方法时，高温(500～800℃)能促使其热分解生成ZnO、HCl和HF。HCl和HF的产生会给操作环境带来污染。其主要反应方程如式1所示。Zn5(OH)8(F,Cl)2·H2O→5ZnO+2H(F,Cl)+4H2O(式1)采用低温焙烧的方法，主要发生以下反应，如式2所示：Zn5(OH)8(F,Cl)2·H2O→4Zn(OH)2+Zn(F,Cl)2+H2O(式2)通过控制反应温度为200～400℃，一方面碳酸盐的加入促进了碱式氟(氯)化锌的分解，促进其转化为氢氧化锌和氟(氯)化锌；另一方面，碳酸盐的存在抑制了HCl和HF的生成，解决了高温焙烧过程中HCl和HF的挥发污染问题；再一方面，焙烧后的物料用水洗时，低温焙烧生成的氟(氯)化锌能与剩余的碳酸盐反应，使得氟(氯)进入到溶液中，而锌转化成碳酸锌沉淀，从而实现氧化锌粉中氟和氯的脱除。氢氧化锌、碳酸锌和氧化锌在后续锌冶炼工艺中可以共同转化为硫酸锌进入电积系统，在氟氯脱除的同时使得锌含量不损失，对于整个锌冶金工艺并无影响。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供一种低温焙烧联合水洗脱除氧化锌粉中氟和氯的方法，该方法通过向氧化锌粉中添加碳酸盐，在低温下(200～400℃)进行焙烧即可实现复杂含氟氯物相的分解(如碱式氟化锌、碱式氯化锌等)成简单氟氯化合物，同时抑制了氟氯的挥发至烟气中，解决了烟气污染问题，省去了淋洗操作；而且，采用低温可以抑制铁酸锌的生成，降低了氧化锌粉回收锌的难度；焙烧完成后得到的焙砂进行简单的水洗，即可脱除大部分的氟和氯，氟的脱除率>95％，氯的脱除率>95％，氟氯的脱除效果显著；所需原料碳酸盐来源广泛且成本低，实验易于操作，而且对设备要求低，对环境友好，满足绿色冶金及固废资源化对清洁生产的要求。附图说明图1为本专利技术所述低温焙烧联合水洗脱除氧化锌粉中氟和氯的工艺流程图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例详细介绍本专利技术。但以下的实施例仅限于解释本专利技术，本专利技术的保护范围应包括权利要求的全部内容，不仅仅限于本实施例。在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利技术宗旨的前提下作出各本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温焙烧联合水洗脱除氧化锌粉中氟和氯的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n1)将氧化锌粉、碳酸盐分别磨细，至粒度为-200目～-400目，并按氧化锌粉：碳酸盐＝1：0.1～1的质量比配料；/n2)将步骤1)中的配料混合均匀，在150～500℃下焙烧0.5～4h，得到焙砂；/n3)将步骤2)中的焙砂进行水溶液搅拌浸出，浸出温度为25～90℃；浸出时间为0.5～4h，固液比g/mL为1:3～10；过滤得到脱除氟氯的氧化锌粉和含氟氯水洗液；含氟氯水洗液经氟氯脱除净化后可循环使用。/n

【技术特征摘要】
1.一种低温焙烧联合水洗脱除氧化锌粉中氟和氯的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)将氧化锌粉、碳酸盐分别磨细，至粒度为-200目～-400目，并按氧化锌粉：碳酸盐＝1：0.1～1的质量比配料；
2)将步骤1)中的配料混合均匀，在150～500℃下焙烧0.5～4h，得到焙砂；
3)将步骤2)中的焙砂进行水溶液搅拌浸出，浸出温度为25～90℃；浸出时间为0.5～4h，固液比g/mL为1:3～10；过滤得到脱除氟氯的氧化锌粉和含氟氯水洗液；含氟氯水洗液经氟氯脱除净化后可循环使用。


2.根据权利要求1所述的低温焙烧联合水洗脱除氧化锌粉中氟和氯的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：高文成，温建康，武彪，尚鹤，刘学，
申请(专利权)人：有研工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11