一种电弧炉除尘灰制备高纯纳米锌粉的方法技术

本发明专利技术公开了一种电弧炉除尘灰制备高纯纳米锌粉的方法，包括如下过程：将电弧炉除尘灰与石灰按照Ca/Zn摩尔比为1.0～2.5混匀，之后进行钙化焙烧；对焙烧产物进行磨碎、磁选分离，排出提锌尾灰，得到粗ZnO产物；对粗ZnO产物进行酸液浸出，之后进行固液分离得到浸出液；将浸出液进行直流电解，使浸出液中的Zn离子定向移动到阴极板并析出Zn；将阴极板上的电解产物洗涤干净，之后进行真空干燥，得到高纯纳米锌粉。本发明专利技术通过磁选分离设备对钙化焙烧产物进行分离，得到的粗ZnO产物纯度较高，后期湿法酸液浸出效率高，能实现火法冶金与湿法冶金的优势互补，降低了能源消耗，提高了浸出效率，并能得到高纯产物，实现电弧炉除尘灰有价金属资源的绿色化高效利用。源的绿色化高效利用。源的绿色化高效利用。

【技术实现步骤摘要】
一种电弧炉除尘灰制备高纯纳米锌粉的方法


[0001]本专利技术属于钢铁冶金领域，特别涉及一种电弧炉除尘灰制备高纯纳米锌粉的方法。

技术介绍

[0002]废钢是电弧炉炼钢的主要原料，也是可无限循环利用的绿色再生资源，目前短流程电弧炉炼钢实现了100％废钢冶炼，且电弧炉炼钢占比逐渐增大，对炼钢过程中废钢表面镀层中的锌挥发进入炉气所产生的电弧炉除尘灰关注度也越来越高。通常，电弧炉除尘灰中Zn含量一般在15％～30％，已成为回收冶炼Zn的主要原料。回收方法主要包括火法工艺和湿法工艺，但单一的火法工艺投资大、能耗高以及环境污染严重，单一的湿法工艺对除尘灰中铁酸锌的浸出率低，且浸出渣需后续处理才能进钢铁厂循环利用。如何实现火法工艺和湿法工艺的优势互补，充分发挥两种工艺的协同作用，实现电弧炉除尘灰绿色、高效化资源利用是研究的重点及关键。
[0003]为此，本领域技术人员设计了多种工艺手段来回收除尘灰锌资源，以下为举例说明：
[0004]公开号为CN107586962B的中国专利公开了一种含锌除尘灰再利用方法，其先通过磁选将除尘灰中的磁性物料分离出，后对布袋除尘器捕集到的富锌干尾灰进行氨浸，并对浸出液进行电解制锌。但此方法，直接对初始除尘灰进行磁选分离，无法准确分离ZnO和ZnFe2O4等物质，导致后续氨浸时，部分Zn资源依旧无法被氨液浸出，使得整体锌浸出率不高，同时浸出渣中含有氨，导致残渣利用困难。
[0005]公开号为CN106702171B的中国专利公开了一种高炉除尘灰提炼锌的工艺，其先对除尘灰进行磁选分离，后对尾矿渣进行碱液浸出，最后进行电解制锌。此方法也存在无法准确分离ZnO和ZnFe2O4等物质的现象，导致锌浸出率不高，同时浸出渣中碱金属含量高，返回烧结流程利用困难。
[0006]公开号为CN110564957A的中国专利公开了一种从钢铁企业含锌除尘灰中高效去除锌的处理装置及方法，其将除尘灰、粘结剂、还原剂按一定比例制作成团块，并在一定温度下还原一定时间，在收尘系统中回收含锌蒸汽。但此方法，整体工艺均为火法冶金，没有实现火法冶金与湿法冶金的优势互补，且收尘系统中回收含锌纯度不高。

技术实现思路

[0007]本专利技术的技术任务是针对以上现有技术的不足，而提供一种电弧炉除尘灰制备高纯纳米锌粉的方法，通过磁选分离设备对钙化焙烧产物进行分离，得到的粗ZnO产物纯度较高，后期湿法酸液浸出效率高，能实现火法冶金与湿法冶金的优势互补，降低了能源消耗，提高了浸出效率，并能得到高纯产物，实现电弧炉除尘灰有价金属资源的绿色化高效利用。
[0008]本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]一种电弧炉除尘灰制备高纯纳米锌粉的方法，包括如下过程：
[0010]将电弧炉除尘灰与石灰按照Ca/Zn摩尔比为1.0～2.5混匀，之后进行钙化焙烧，得到焙烧产物；
[0011]对焙烧产物进行磨碎、磁选分离，排出提锌尾灰，得到粗ZnO产物；
[0012]对粗ZnO产物进行酸液浸出，之后进行固液分离得到浸出液；浸出过程的液固比为5～15，浸出温度为25～80℃；
[0013]将浸出液进行直流电解，使浸出液中的Zn离子定向移动到阴极板并析出Zn；
[0014]将阴极板上的电解产物洗涤干净，之后进行真空干燥，干燥温度为50～80℃，干燥完成后得到高纯纳米锌粉。
[0015]优选的，所述电弧炉除尘灰中，含Zn质量分数为10％～30％，含Fe质量分数为30％～50％，含F质量分数为1％～5％，含Cl质量分数为3％～10％，余量为杂质，电弧炉除尘灰粒度为10～100μm；
[0016]所述石灰中含CaO质量分数大于97％，石灰粒度为10～200μm。
[0017]优选的，钙化焙烧的温度为950～1150℃、时间为1～4h。
[0018]优选的，将焙烧产物磨碎至200目以下，粗ZnO产物的纯度不低于80％，磁选时的磁场强度为0.4～1.5T。
[0019]优选的，对粗ZnO产物进行酸液浸出时，进行常压酸液浸出，采用的酸液为硫酸或盐酸，酸液浸出时采用的酸溶液浓度为0.5～2.5mol/L。
[0020]优选的，进行酸液浸出时，进行搅拌，浸出搅拌速度为150～450r/min，浸出时间为30min～3h。
[0021]优选的，将浸出液进行直流电解时，压为2.5～3V，电流密度为350～400A/m2。
[0022]优选的，阴极板采用碳钢板或压延铝板，厚度为2.5～6mm。
[0023]优选的，将阴极板上的电解产物涌去离子水洗涤干净，之后进行真空干燥，真空干燥的真空度为0.01～1Pa，干燥时间为0.5～3h。
[0024]优选的，所述高纯纳米锌粉的纯度不小于99％，尺寸50～200nm。
[0025]本专利技术具有如下有益效果：
[0026]本专利技术通过对混合均匀后的电弧炉除尘灰和石灰进行火法焙烧处理，接着对焙烧产物进行磁选分离，随后对分离产物进行酸液浸出，然后对浸出液进行电解制Zn，最后对阴极板上的电解产物进行离子水洗涤及干燥，能够得到纯度大于99％，尺寸为50～200nm的高纯纳米Zn粉。本专利技术充分发挥火法冶金和湿法冶金的协同作用，真正实现电弧炉除尘灰有价金属资源的绿色化高效利用。此外，本专利技术提供的方法操作简单，所用各反应原料均是价廉易得的物质。
附图说明
[0027]图1是本专利技术以电弧炉除尘灰制备高纯纳米锌粉的工艺流程图；
具体实施方式
[0028]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0029]参见图1，本专利技术电弧炉除尘灰制备高纯纳米锌粉的方法，包含以下步骤：
[0030](1)钙化焙烧：将电弧炉除尘灰与石灰按照Ca/Zn摩尔比＝1.0～2.5经混料机充分混合后，进行钙化焙烧，得到焙烧产物。其中，所述电弧炉除尘灰含Zn质量分数为10％～30％，含Fe质量分数为30％～50％，含F质量分数为1％～5％，含Cl质量分数为3％～10％，余量为杂质，所述石灰含CaO质量分数大于97％。混料时间为0.5～1.5h，焙烧温度为950～1150℃，焙烧时间为1～4h。
[0031](2)磁选分离：对焙烧产物进行磨碎处理，将焙烧产物磨碎至200目以下，之后利用磁选设备对其进行磁选分离，排出提锌尾灰的同时，得到纯度不小于80％的粗ZnO产物。其中，磁选设备采用干式磁选机，磁场强度为0.4～1.5T。
[0032](3)酸液浸出：对粗ZnO产物进行常压酸液浸出，并进行固液分离得到浸出液，浸出时酸液采用H2SO4或HCl，酸溶液浓度为0.5～2.5mol/L，因此得到的该浸出液主要成分为硫酸锌溶液或氯化锌溶液，可作为电解制Zn时的电解液；浸出过程液固比＝5～15，浸出温度为25～80℃，浸出时间为30min～3h，浸出搅拌速度为150～450r/mi本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电弧炉除尘灰制备高纯纳米锌粉的方法，其特征在于，包括如下过程：将电弧炉除尘灰与石灰按照Ca/Zn摩尔比为1.0～2.5混匀，之后进行钙化焙烧，得到焙烧产物；对焙烧产物进行磨碎、磁选分离，排出提锌尾灰，得到粗ZnO产物；对粗ZnO产物进行酸液浸出，之后进行固液分离得到浸出液；浸出过程的液固比为5～15，浸出温度为25～80℃；将浸出液进行直流电解，使浸出液中的Zn离子定向移动到阴极板并析出Zn；将阴极板上的电解产物洗涤干净，之后进行真空干燥，干燥温度为50～80℃，干燥完成后得到高纯纳米锌粉。2.根据权利要求1所述的一种电弧炉除尘灰制备高纯纳米锌粉的方法，其特征在于，所述电弧炉除尘灰中，含Zn质量分数为10％～30％，含Fe质量分数为30％～50％，含F质量分数为1％～5％，含Cl质量分数为3％～10％，余量为杂质，电弧炉除尘灰粒度为10～100μm；所述石灰中含CaO质量分数大于97％，石灰粒度为10～200μm。3.根据权利要求1所述的一种电弧炉除尘灰制备高纯纳米锌粉的方法，其特征在于，钙化焙烧的温度为950～1150℃、时间为1～4h。4.根据权利要求1所述的一种电弧炉除尘灰制备高纯纳米锌粉的方法，其特征在于，将焙烧产物磨碎至200目以...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永坤，朱佳雨，李小明，王阳，张欣华，王伟安，王建立，邱国兴，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：