一种利用钢厂烟尘灰氨法生产高纯氧化锌的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用钢厂烟尘灰氨法生产高纯氧化锌的方法，在浸取前加入钢厂烟尘灰质量的3-5%的熟石灰进行搅拌活化，将搅拌活化后的钢厂烟尘灰用氨水-碳铵液作为浸取剂进行浸取，并在每立方米浸取剂中添加0.3-0.5kg氟硅酸钠；将氨法应用于烟尘灰的处理，并对现有氨法进行了适应性改进，提高了烟尘灰中的锌浸出速度和浸出率，本发明专利技术的处理方法能耗低、效率高，浸取剂循环利用，彻底地解决了钢厂高炉烟尘的锌负荷问题，既满足了钢厂对有害成分锌以及碱金属的净化要求，达到生产的良性循环，既节约了能源又创造了良好的经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氧化锌的生产方法，特别涉及一种高纯氧化锌的生产方法。
技术介绍
目前来自钢厂的烟尘灰(包括高炉灰、转炉灰、电炉灰)，又称烟尘贮存灰，每生产一吨钢铁将会产生35 90kg的烟尘灰，这种烟尘灰一般含铁15 30%、含氧化硅4 5%、锌5 22%、可燃烧的固定炭(C)25 55%、氧化钙2 5%、氧化镁I 2%以及钛、钒和碱金属等。通常条件下，一般作为烧结的原料来生产烧结矿，在钢厂内部循环利用，随着循环的富集，入炉锌负荷愈来愈高，严重影响高炉的正常运行。目前限制高炉锌负荷的方法一是限制循环用烟尘灰用量；二是烟尘灰选矿处理;三是采用火法和湿法处理。第一种不是降低高炉锌负荷经济的、有效的方法，而且带来环 境污染。第二种是把锌富集到尾泥中，但铁精、炭精、尾泥三种产品失调，仍失去较高的铁、炭资源。第三种又分为火法和湿法处理，火法有直接烧结法、球团处理法、直接还原法处理。但锌、铅及碱金属仍未得到解决。湿法又分为酸法和碱法，酸法工艺成熟，不升温锌浸取率仅80%左右，升温可达95%，但铁也高达60%，除铁困难，又浪费铁，设备腐蚀严重，也达不到环保要求。但碱法浸取率更低。现有湿法提锌存在问题总体特点是锌浸取率低，浸渣难以循环利用，无法达到环保要求，设备腐蚀严重，对原料要求敏感，工艺难以优化，生产效益低与钢厂产量不相匹配等。目前我国钢铁企业含锌粉尘配入烧结循环利用方式已经对高炉、烧结生产和钢铁厂环境带来巨大危害，对粉尘的处理十分迫切。最理想的方法是进行锌的选择性浸出，使锌进入溶液中，锌得到有价值的回收利用。另一方面，高纯度氧化锌一般是指氧化锌的质量分数在99. 7%以上，高纯氧化锌是现代工业不可缺少的一种高科技原料，用途广泛，主要用于玻璃、饲料、陶瓷、染料、油漆、造纸、橡胶、农药、炼油、镀锌、特种钢材、合金、国防科技等数十种行业企业，无论是玻璃、造纸，还是橡胶、炼油等都对氧化锌需求量很大，并且纯度要求非常高。目前生产高纯氧化锌的方法，主要是间接法，间接法一般以锌锭为原料，通过电解还原，或高温气化，空气氧化再冷凝收集制得氧化锌，不同的锌锭原料，生产出的氧化锌纯度也不一样，此工艺主要生产99. 5%—99. 7%的氧化锌。氨法是制备氧化锌的一种常用方法，目前氨法(氨-碳铵联合浸出法生产氧化锌)的一般步骤包括对含锌物料使用氨-碳铵联合浸取制得锌氨络合液，经净化、蒸氨结晶、干燥煅烧制得氧化锌产品，一般氧化锌含量95-98%。这种传统的氨法制备氧化锌一直没有应用于烟尘灰的处理，主要原因在于 I.因为钢厂烟尘贮存灰含锌率低(一般含Zn%=5_22)，浸出液含锌浓度低，浸取剂消耗量大，成本高，企业无法承受。2.因为杂质成分复杂，生产得到的只能是普通活性氧化锌产品且合格率低，产品价格较低经济效益差。3.常规手段浸取时，烟尘灰的浸出率低，回收率低，铁、炭资源回收也没形成完整链条，烟尘灰的价值未得到体现。另外，目前氨浸法生产氧化锌过程中，析氨后均以碱式碳酸锌结晶出来，分解温度高(氢氧化锌理论分解初使温度约125°c，碳酸锌约300°C)，为得到高纯产品，必须保证足够高的分解温度，一般控制温度500°C以上，才能使碱式碳酸锌分解完全。如申请号为200610130477. 7的中国专利申请，煅烧温度高达550°C。高温煅烧严重影响氧化锌的比表面积及分散性、流动性，继而影响其应用领域。综上所述，对于烟尘灰的处理，如何在含锌量低的烟尘灰中有效浸出其中的锌，并得到高纯氧化锌，同时克服传统的方法的缺点，成为本行业亟待解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术目的之一在于针对上述存在的问题，提供一种有效利用钢厂烟尘灰制备高纯氧化锌的方法。 本专利技术采用的技术方案是这样的，包括以下步骤， 浸取钢厂烟尘灰、净化除杂、蒸氨结晶和干燥煅烧，其中 在浸取钢厂烟尘灰步骤之前，向待处理的钢厂烟尘灰中加入熟石灰得到混合料，保证混合料中含水量为8-10%，并进行搅拌活化，所加入的熟石灰的量，按重量比计，为钢厂烟尘灰的3-5% ； 将搅拌活化后的钢厂烟尘灰用氨水-碳铵液作为浸取剂进行浸取；其中，所述浸取剂中NH3的摩尔浓度c (NH3) =4. 5-7mol/L, CO广的摩尔浓度c (CO32O = 0. 95-1. 5 mol/L,并在每立方米浸取剂中添加0. 3-0. 5kg氟硅酸钠， 净化除杂、蒸氨结晶和干燥煅烧步骤均采用目前普通氨法制备氧化锌的工艺参数。本专利技术首先将现有的氨法制备氧化锌的技术应用于对烟尘灰的处理，同时，在现有的氨法的工艺基础上，在氨浸步骤之前，将烟尘灰进行活化预处理，方法是烟尘灰与熟石灰粉预先进行搅拌活化至少36小时，同时在浸取剂中，加入适量的氟硅酸钠。由于烟尘灰的单质铁含量高，不能用强酸浸出，不仅消耗大量的酸，还使铁等大量溶出，净化困难。铁酸锌在酸性中溶出也很缓慢，所以本专利技术采用氨法浸出，熟石灰粉对烟尘灰起到疏松、蓬化作用，烟尘灰中脉石的超细微粒对浸取剂也起到一定的隔阻作用，为了解决这个问题，本申请的专利技术人通过大量实验得出适量的氟硅酸纳能破除超细微粒对含锌颗粒包裹作用，实现超细微粒分层上浮，从而将锌暴露，使其较完全地浸泡在浸出液中。其中 搅拌活化过程中的化学反应为Ca (OH) 2+ ZnSiO3+ — CaSiO3 I + Zn(OH)2Fe3+ +30F — Fe (OH) 3 I浸取步骤的化学反应方程式为ZnCHnNH3 +H2O — 2++20F ZnFe2O4 +nNH3+4H20 — 2++2Fe (OH) 3 I +20FZnFe2O4 +nNH3+H20 — 2++Fe203 丨 +20H_Zn2SiO4+2nNH3 — 2 2+ + SiO44-ZnSiO3+ nNH3 +2NH4HC03 — CO3+ SiO2 H2CH(NH4)2CO3 其中n=l 4 ； 净化除杂过程中发生的反应S2O82-+ Mn2++ 2NH3 H2O + H2O — Mn 0 (OH) 2 I + 2NH/+2S0广+ 2H+S2O8 2>2Fe2+ +6H20 — 2S0广 + 2Fe (OH) 3 I + 6H+ AsO43 + Fe3— FeAsO4 IAsO33 + S2O8 2 + H2O — 2SO42 + AsO43 + 2H+2H3As03 + 8Fe (OH) 3 — (Fe2O3)4As2O3 5H20 I +IOH2OM2+ + S2 — MS I M 代表 Cu2+、Pb2+、Cd2+、Ni2+ Hg2+ 等离子As3 + S 2 — As2S3 IY2+ + Zn —Zn2+ + Y 其中 Y 代表:Cu2+、Pb2+、Cd2+、Ni2+ 等离子； 蒸氨步骤的反应方程式 2++20H_= Zn(OH)2 I + iNH3 t i =1 4 C03+H20 — ZnCO3 2Zn (OH)2 H2O I +16NH3 t干燥煅烧的化学反应方程式Zn (OH) 2 — ZnO + H2O tZnCO3 2Zn (OH) 2 H2O — 3Zn0 +3H20 t +CO2 t 作为优选在每立方米氨水-碳铵液浸取剂中还添加有0. 5-lkg的二氰二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用钢厂烟尘灰氨法生产高纯氧化锌的方法，包括以下步骤:浸取钢厂烟尘灰、净化除杂、蒸氨结晶和干燥煅烧，其特征在于：在浸取钢厂烟尘灰步骤之前，向待处理的钢厂烟尘灰中加入熟石灰得到混合料，保证混合料中含水量为8？10%，并进行搅拌活化，所加入的熟石灰的量，按重量比计，为钢厂烟尘灰的3？5%？；将搅拌活化后的钢厂烟尘灰用氨水？碳铵液作为浸取剂进行浸取；其中，所述浸取剂中NH3的摩尔浓度c(NH3)=4.5？7mol/L，CO32？的摩尔浓度c(CO32？)=？0.95？1.5？mol/L，并在每立方米浸取剂中添加0.3？0.5kg氟硅酸钠。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈尚全，李时春，李晓红，
申请(专利权)人：四川巨宏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：