一种利用旋流分级-离子液体-超声协同选择性浸锌方法技术

本发明专利技术公开了一种利用旋流分级

【技术实现步骤摘要】
一种利用旋流分级
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离子液体
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超声协同选择性浸锌方法


[0001]本专利技术涉及湿法冶金
，尤其涉及一种利用旋流分级
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离子液体
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超声协同选择性浸锌方法。

技术介绍

[0002]近年来随着我国工业的飞速发展，各领域对锌资源的需求不断增长，我国锌消费在全球锌消费中的占比从2000年的15.18％，到2020年已超过50％，总产量达到642万吨。目前，从含锌废料中回收锌正在成为获取锌资源的重要途径，含锌尘泥作为一种典型的废料，随着钢铁工业的快速发展，已经成为再生锌的重要原料来源。然而含锌废料来源广泛、品质差异巨大，且极易造成的二次污染和资源浪费等使其再生过程中困难重重，因此开发含锌尘泥的绿色、高效、清洁浸出技术对含锌固废的资源化利用具有重要意义。
[0003]对于从含锌废料中浸出提取锌，目前常见的方法为酸浸与碱浸，但酸浸溶解锌的同时也溶解了含锌尘泥中大量的铁、钙等其他金属物质，导致后续除杂工艺复杂；使用碱浸时，由于碱性溶液只可溶解含锌尘泥中的氧化锌，而少部分存在的铁酸锌不能被溶解，且氨易挥发，从而不能获得较高的锌浸出率；同时，酸与碱都有一定的腐蚀性，处理过程中会造成仪器设备腐蚀，特别是在从固体废弃物回收有用矿物时，造成的二次污染使上述技术应用受到限制。离子液体，是一类由氢键受体与氢键供体按一定化学计量比混合后，氢键受体与氢键供体依靠接受或给与电子形成的氢键自缔合形成的一种低共熔混合物，常温下呈液态。作为一种新型绿色的离子液体，具有可生物降解、价格低廉、无需纯化，合成过程原子利用率达100％等优异的理化性质。超声处理指利用超声波产生的能量，改变和加速反应物质的物理、化学状态，加速化学反应速率的过程。
[0004]含锌尘泥大部分来源于钢铁生产过程中所排烟尘，对这部分烟尘的处理大多采用湿式除尘方法，在此过程中需加入有机药剂对烟尘进行絮凝团聚，因此含锌尘泥大多呈团状，含锌尘泥中不同粒度分组中各有价元素含量不同，其中80％以上的锌存在于
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15um细粒级中，铁、碳等其它有价元素存在于+40um粗粒级中，利用水力旋流器对含锌尘泥分级预处理不仅有助于有价金属元素的高效提取同时有利于絮团的打开分散。
[0005]不同金属氧化物在不同的离子液体中溶解度不同，超声的空化效应、冲击效应、微射流效应等可减小边界层厚度并增加界面反应面积，同时能够拓宽化学反应通道，加快化学反应速度，强化物质的传递过程。离子液体与超声的上述特性使其在分离领域特别是金属浸出提取领域得到越来越多的应用。
[0006]在现有的含锌尘泥浸出锌技术中，常规的酸或氨浸工艺剂存在浸出剂成本高、不易保存、浸出选择性差、浸出率低、易造成二次污染以及反应条件复杂等问题。因此研究开发一种浸出过程简单、浸出率高，浸出剂价格低廉、易制备、浸出选择性好的方法，并将其应用于含锌废料的高效浸出中，是本领域的研究人员所重点解决的问题。
[0007]因此设计一种利用旋流分级
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离子液体
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超声协同选择性浸锌方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是为了解决现有常规的酸或氨浸工艺剂存在浸出剂成本高、不易保存、浸出选择性差、浸出率低、易造成二次污染以及反应条件复杂等问题的问题而提出的一种利用旋流分级
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离子液体
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超声协同选择性浸锌方法。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0010]一种利用旋流分级
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离子液体
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超声协同选择性浸锌方法，包括以下步骤：
[0011]S1：含锌尘泥分级富集：利用异形水力旋流器利用异形水力旋流器对含锌尘泥分级富集，细粒与中间粒级高锌尘泥用于锌的浸出提取，粗粒低锌尘泥用于铁、碳等其它有价金属的提取；
[0012]S2：离子液体的合成：将一定量的氢键受体氯化胆碱与氢键供体置于真空干燥箱干燥处理，取干燥后的氢键受体氯化胆碱和氢键供体按摩尔比为1:2
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4充分混合后放入烧杯中，置于真空干燥箱中真空干燥，得到均一透明溶液；
[0013]S3：含锌尘泥选择性浸出：离子与含锌尘泥按一定液固比混合，进行超声处理，超声处理后在恒温水浴锅中进行浸出反应，反应后进行固液分离得到高纯度含锌浸出液。
[0014]优选的，所述水力旋流器分级区域由圆筒段与两种不同锥角的圆锥段构成，采用同心双溢流管结构，内溢流管深度可调；利用水力旋流器对含锌尘泥分级富集，分级粒度为0.018mm，细粒与中间粒级高锌尘泥用于锌的浸出提取，粗粒低锌尘泥用于铁、碳等其它有价金属的提取。
[0015]优选的，所述干燥箱设置参数:353K、
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0.05MPa，烘干12h。
[0016]优选的，所述氢键受体为氯化胆碱；所述氢键供体为丙二酸、硫脲、乙二醇、尿素、水合草酸的一种或几种。
[0017]优选的，浸出过程中离子液体与含锌尘泥的固液比为1：4
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20，其中作为浸出剂的离子液体为氢键受体氯化胆碱与氢键供体按摩尔比1：2
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4混合得到。
[0018]优选的，所述超声处理，采用超声探头置于液面下1.5
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2cm处，超声频率为20Khz，超声功率为300
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600W，变幅杆为直径3
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18mm，超声时间为30
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60min。
[0019]优选的，所述浸出反应温度为70
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100℃，固液反应时间为10
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60分钟，搅拌速率为200
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400rpm。
[0020]与现有技术相比，本专利技术提供了一种利用旋流分级
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离子液体
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超声协同选择性浸锌方法，具备以下有益效果：
[0021]本专利技术利用超声对离子液体与含锌尘泥混合物进行处理，强化液固两相反应程度与速率，锌浸出率可达95％以上，浸出效率高，反应温度低，液固比低，可得到高纯度含锌浸出液，降低了回收锌的生产成本。
[0022]本专利技术使用氯化胆碱基酸离子液体作为浸出剂，可以从含有多种组分的含锌尘泥中浸出锌，且对有价金属锌具有较高的选择性，对含锌尘泥中其他组分基本不溶解，实现了锌的选择性提取。
[0023]本专利技术将离子液体应用到含锌尘泥提锌，合成了离子液体作为冶金尘泥浸出剂，传统酸浸或氨浸法浸出剂成本较高、具有腐蚀性、毒性较强、不易保存、易造成二次污染，与传统浸出剂相比，本专利技术所合成的氯化胆碱
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丙二酸离子液体合成制备过程简单、原料价格低廉、无毒无污染且经过一定处理后可循环使用，实现了绿色安全生产。
附图说明
[0024]图1为本专利技术合成的氯化胆碱
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丙二酸离子液体优化后的分子结构图；
[0025]图2为利用水力旋流器
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用旋流分级
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离子液体
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超声协同选择性浸锌方法，其特征在于包括以下步骤：S1：含锌尘泥分级富集：利用异形水力旋流器利用异形水力旋流器对含锌尘泥分级富集，细粒与中间粒级高锌尘泥用于锌的浸出提取，粗粒低锌尘泥用于铁、碳等其它有价金属的提取；S2：离子液体的合成：将一定量的氢键受体氯化胆碱与氢键供体置于真空干燥箱干燥处理，取干燥后的氢键受体氯化胆碱和氢键供体按摩尔比为1:2
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4充分混合后放入烧杯中，置于真空干燥箱中真空干燥，得到均一透明溶液；S3：含锌尘泥选择性浸出：离子与含锌尘泥按一定液固比混合，进行超声处理，超声处理后在恒温水浴锅中进行浸出反应，反应后进行固液分离得到高纯度含锌浸出液。2.根据权利要求1所述的一种利用旋流分级
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离子液体
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超声协同选择性浸锌方法，其特征在于：所述水力旋流器分级区域由圆筒段与两种不同锥角的圆锥段构成，采用同心双溢流管结构，内溢流管深度可调；利用水力旋流器对含锌尘泥分级富集，分级粒度为0.018mm，细粒与中间粒级高锌尘泥用于锌的浸出提取，粗粒低锌尘泥用于铁、碳等其它有价金属的提取。3.根据权利要求2所述的一种利用旋流分级
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离子液体
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超声协同选择性浸锌方法，其特征在于：所述干燥箱设置参数:353K、
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0.05MPa，烘干12h。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛福生，何胜滔，张晋霞，董佳静，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：发明
国别省市：