一种用锌粉尘和锌浮渣生产金属锌粉的方法技术

一种用锌粉尘和锌浮渣生产金属锌粉的方法，是用钢铁厂锌粉尘和湿法炼锌厂锌浮渣作为原料生产金属锌粉的方法。首先，将锌粉尘和锌浮渣粉碎到０．１－１ｍｍ，用强碱性溶液浸取，在１０－１００℃搅拌６０－１００ｍｉｎ后过滤，滤渣在水洗后用于制砖或填埋，滤液中加入铅含量的０．５－３倍（质量比）的分离剂，搅拌６０ｍｉｎ后，过滤，所得铅滤渣直接出售，滤液电解，在阴极上沉积获得一级金属锌粉。然后，在剩下的液体中加入碱，得到沉淀，过滤。在沉淀中加入洗渣水和除杂剂，１０－１００℃搅拌３０－６０ｍｉｎ后，过滤。将这两步的滤液混合后返回碱浸取，滤渣填埋。本发明专利技术工艺简单易控制，生产成本低，无环境污染，对工业废弃物进行了有效的资源化利用，具有较大的经济效益、环境效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用锌粉尘和锌浮渣生产金属锌粉的工艺，是用钢铁厂锌粉尘和湿法炼锌厂锌浮渣作为原料生产金属锌粉的方法，属固体废物资源化领域。
技术介绍
金属锌粉是一种重要的工业原料，主要用于冶金、化工、制药、电池等行业，其中用量最大的是涂料行业。在冷镀锌行业，富锌涂料中的含锌量为该涂料总重量的40-70％，广泛应用于海水、淡水以及大气介质中的金属材料的表面防腐，如船舶、集装箱、化工、水利工程中的金属构件、汽车、摩托车、自行车、石油管道、露天钢结构件塔架、桥梁钢结构及高速公路护拦等金属表面均用富锌涂料做防腐处理。在金属冶炼行业中，锌粉可用于脱除原料中所含的重金属杂质，其中以锌冶炼为主。在湿法炼锌过程中，用锌粉置换锌溶液中所含的铜、钴、镍，镉等杂质，每吨电锌需用20-40Kg锌粉。锌粉一直供不应求，仅全球涂料行业对锌粉的年需求量就超过16万t，锌粉的价格也一直保持在14000元/t。由于数十年来世界炼锌能力的快速提升，造成锌原料消耗巨大，锌金属行业面临无矿可采与原料供应短缺的危机。尤其是我国，作为世界第二大产锌国，近几年来，每年都要进口一部分原料来满足国内需求，且进口量呈逐年增长之势。因此，对含锌废料的回收利用和资源化开始备受关注。锌粉尘是转炉和电炉炼钢过程中所产生的含锌、铁、铅和碳的有毒固体废弃物，锌的含量一般为5-40％。生产1t钢会产生20-40Kg的锌粉尘。目前，对钢铁厂锌粉尘的处理方法主要有湿法、火法和安全填埋。湿法处理锌粉尘主要是硫化焙烧、氯化焙烧和酸浸取工艺。焙烧方法比酸浸有更大的选择性，锌铅去除比较彻底，但硫化焙烧对原料要求较苛刻(不含大量碳)，硫污染严重，烧渣硫含量过高，不宜作为钢铁厂原料。氯化焙烧对设备的腐蚀过于严重，有些厂已为此而倒闭。酸浸法工艺虽较成熟，但在常温常压下锌铅浸出率较低，且单元操作过多，浸出剂消耗较多，成本较高。火法工艺按锌含量可分高、中、低三类，分别有等离子法、Inred、Wala Kiln、烟化工艺等。火法工艺具有生产效率较高、单元操作较少等优点，但其设备投资大，能耗高。由于锌粉尘属于危险固体废弃物，在填埋前需要进行固化或稳定化处理，处理成本高，且填埋法没有对锌粉尘中的有用成分进行回收利用，是一种资源的浪费。目前还没有一种比较合适的方法来处理钢铁行业的锌粉尘，致使很多钢厂的锌粉尘堆积如山，既造成了严重的环境污染，也使占地和二次资源浪费问题日益严重。因此，有效的处理和利用锌粉尘是钢铁行业清洁生产和可持续发展必须要解决的难题。锌浮渣是湿法炼锌工厂中阴极锌片熔铸的主要副产物，其中的锌主要以氯化物、氯氧化物，氧化物和金属等状态构成。每生产电锌1万t，大约产出锌浮渣450t。由于锌浮渣中含有0.5-2％的氯，若直接回炼锌，杂质氯将腐蚀阳极板，使阳极寿命缩短和析出的锌质量降低，而且由于脱氯困难，使得锌浮渣一直未能得到很好的处理，造成了资源浪费。目前对锌浮渣的处理有以下几个方式①大多数企业将锌浮渣作为副产品低价出售；②一些企业用盐酸处理锌浮渣，生产氯化锌出售；③火法处理锌浮渣，但由于富集的氯气对设备的腐蚀而未得到推广；④不少学者进行了锌浮渣脱氯、锌浮渣制备氧化锌等的研究，但都只是实验室规模，未应用于生产实际。本专利技术是在原有的专利技术专利——一种用氧化锌矿生产高纯度金属锌的方法(申请号03116754.3，公开号CN1450182A)的基础之上，针对锌粉尘和锌浮渣特殊的化学性质所研究出的能利用这两种工业废弃物生产金属锌粉的工艺。由于锌粉尘中含有大量的碳和二氧化硅，而锌浮渣也含有氯、氟等，这些成分在浸取时变成CO32-、SiO32-、Cl-和F-等阴离子进入溶液。这些阴离子在多次的循环累积之后会降低锌和铅的浸取率，因此需要去除。专利技术人经过研究发现钠盐和一些杂质金属的溶解度会随着碱浓度的提高而降低，根据这一规律，本专利技术工艺在电解之后的溶液中加入碱，使钠盐和一些微量的金属杂质结晶分离出来，由于这些结晶中含碱，为避免碱的损耗需要对其进行清洗。在清洗过程中，钠盐和杂质金属溶解，加入去杂剂使CO32-、SiO32-等大多数阴离子生成沉淀，同时杂质金属也因为共沉淀作用而一起从溶液中去除。通过以上的工艺，溶液得到了深度净化，在保证金属锌粉质量和浸取率的同时，还使溶液可以多次循环利用，大大降低了成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是公开一种工艺简单、成本低廉的以工业废弃物——锌粉尘和锌浮渣作为原料生产金属锌粉的方法，产品达到GB/T6890-2000一级锌粉标准。为达到以上目的，本专利技术的特别之处一是以钢铁厂锌粉尘和湿法炼锌厂锌浮渣为原料。二是在电解剩下的液体中加入碱，得到沉淀，过滤，滤渣中加入除杂剂。具体工艺如下首先，将原料粉碎到0.1-1mm；接着，将上述原料浸入强碱溶液中，并在10-100℃，搅拌60-100min，锌粉尘和锌浮渣中的锌和铅被溶解；然后，过滤，滤渣用水洗，洗渣时，水的加入量为滤渣的1-2倍(质量比)，洗后滤渣用于制砖或填埋；在留下的含锌、铅的滤液中加入分离剂，分离剂的加入量为滤液中铅含量的0.5-3倍(质量比)，在常温下搅拌60min后，过滤，得到的滤渣为含铅达40％以上的铅渣，可以直接作为铅精矿出售；将留下的含锌滤液直接进行电解，在阴极上沉积获得一级金属锌粉(GB/T6890-2000)，锌粉的全锌含量达到98％以上，金属锌在96％以上，其特征在于采用钢铁厂锌粉尘和湿法炼锌厂锌浮渣作为原料，同时在电解过程的剩下的液体中加入碱，得到沉淀，过滤，上清液回到强碱溶液，用于浸取原料；剩下的滤渣中加入沉淀洗水和除杂剂，除杂剂的加入量为溶液中钠盐含量的0.5-3倍(质量比)，在10-100℃，搅拌30-60min过滤，滤渣填埋或制砖，滤液返回循环于下一个碱浸取流程。用强碱性溶液浸取时将粉碎好的上述原料浸入浓度为150-400g/L的强碱溶液中，其配比为1吨原料用3.5-10m3强碱溶液(质量比)。分离剂是硫化钠、硫化氨、硫化钙、硫化氢、硫化镁等硫化物和硫代硫酸盐，可单用也可按任意比例多个混合使用。除杂剂为氧化镁、氧化钙、氧化钡、氢氧化钙、氢氧化镁或氢氧化钡等氧化物和氢氧化物，可单用也可按任意比例多个混合使用。本专利技术具有如下的优点1.该专利技术利用的原料为钢铁厂的锌粉尘和湿法炼锌厂的锌浮渣，均属于工业废弃物，对这些难处理的固体废弃物的开发利用不仅大大改善了钢铁厂和炼锌厂的生态环境，还回收利用了其中的有用成分，是变废为宝，有着良好的环境效益和社会效益。2.由于本专利技术先用强碱溶液将原料中的锌、铅浸取溶入滤液，然后用分离剂将滤液中的锌、铅分离，最后将只含锌的滤液用电解的方法制得金属锌锌粉，再对电解剩下的液体进行深度净化，与传统处理锌粉尘和锌浮渣的工艺相比，本工艺流程简单，容易控制，设备简单，投资少。3.本专利技术工艺对原料的变化不敏感，只要是锌粉尘和锌浮渣中的锌含量在5％以上即可利用本工艺处理得到金属锌粉，因此绝大部分的锌废料都能被处理。4.本专利技术的工艺所用原料为废弃物，价格低廉，甚至只需要运费；本工艺不需要高温焙烧；碱溶液中电解金属锌的耗电量比酸法低20％；工艺中溶液可循环使用，大大减少了碱的消耗。以上几项使得本工艺生产金属锌粉比传统的湿法炼锌成本低40％，具有极大的经济效益。5.由于本专利技术的工艺过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用锌粉尘和锌浮渣生产金属锌粉的方法，首先，将原料粉碎到０．１－１ｍｍ；接着，将上述原料浸入强碱溶液中，并在１０－１００℃，搅拌６０－１００ｍｉｎ，然后，过滤，滤渣用水洗，洗渣时，水的加入量为滤渣的１－２倍质量比，洗后滤渣用于制砖或填埋；在留下的滤液中加入分离剂，分离剂的加入量为滤液中铅含量的０．５－３倍质量比，在常温下搅拌６０ｍｉｎ后，过滤，得到的滤渣为含铅达４０％以上的铅渣，可以直接作为铅精矿出售；将留下的含锌滤液直接进行电解，在阴极上沉积获得一级金属锌粉，锌粉的全锌含量达到９８％以上，金属锌在９６％以上，其特征在于：采用钢铁厂锌粉尘和湿法炼锌厂锌浮渣作为原料，同时在电解过程的剩下的液体中加入碱，得到沉淀，过滤，上清液回到强碱溶液，用于浸取原料；剩下的滤渣中加入沉淀洗水和除杂剂，除杂剂的加入量为溶液中钠盐含量的０．５－３倍质量比，在１０－１００℃，搅拌３０－６０ｍｉｎ过滤，滤渣填埋或制砖，滤液返回循环于下一个碱浸取流程。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵由才，刘清，易天晟，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]