专利名称：废锌料二次蒸馏生产氧化锌的方法及其专用窑炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及废锌料回收再利用领域，尤其是一种废锌料二次蒸馏生产氧化锌的方法及其专用窑炉。
背景技术：
目前，国内大多数生产氧化锌的企业，采 用间接法，即是以锌锭为原料，经加热使其升华气化，再与空气中的氧反应生成氧化锌，在冷却装置中冷凝形成氧化锌固体颗粒，落入收集装置中，从而得到工业产品氧化锌。然而，在工业生产和生活中，常存在一些废锌料。这些废锌料来源复杂、含锌范围宽。比如，钢铁件热镀锌时产生锌渣、锌灰、带土锌颗粒；一些废镀锌件不能再使用而进入废料；镀锌件加工时切去的边角；还有冶锌工业产生的废渣、少量锌矿料；以及钢铁生产中产生的富含锌的烟尘等。这些废锌料中常常包含有尘土、石块、钢铁件等，锌含量往往偏低，由于不便利用，常堆积在角落，在风吹雨打下造成周围环境的恶化。因此，利用废锌料中的宝贵锌资源，不仅可以实现资源的再生利用，降低生产成本，提高经济效益，而且还可以美化环境，增加社会效益。目前，在工业生产上，对于含锌高的废料，常采用重熔技术使锌回收；一些单一来源的稳定锌含量的废料，可以采用化学法提取。但是对于零散回收来的、含锌范围变化大的混合型废锌料，其中杂质种类多；锌含量较低，且范围较宽；锌以金属态、氧化态等不同形式存在，采用直接蒸馏法会使细尘土等成分混合在炉气中，得到的氧化锌纯度较低，在工业生产上再生利用存在一定的难度。
发明内容
本发明提供一种废锌料二次蒸馏生产氧化锌的方法及其专用窑炉，该方法采用二次蒸馏工艺生产氧化锌，一级蒸馏去除尘土、石头、钢铁件等杂物，二次蒸馏进一步提纯氧化锌，得到的氧化锌纯度高，为废锌料工业化生产高纯度氧化锌奠定了基础；能够处理锌的质量分数大于15%的废锌料，回收利用废锌料的范围宽，实现了资源的循环利用，变废为宝，产生良好的经济效益和社会效益，而且避免了湿法生产造成的二次污染，成本低，效率高；该专用窑炉结构简单、成本低、生产效率高，适宜工业化生产。本发明所采取的技术方案是
一种废锌料二次蒸馏生产氧化锌的方法及其专用窑炉，包括下述步骤
(1)第一次蒸馏将废锌料和焦煤粉破碎成小于40目的颗粒料并按废锌料与焦煤重量比为1: 0. 30-0. 50进行混合得到废锌混合料；将废锌混合料制成煤球状，最后将煤球状废锌混合料投入回转窑中进行第一次蒸馏，收集得到粗氧化锌固体颗粒；
(2)第二次蒸馏将一次蒸馏得到的粗氧化锌与焦煤按重量比I:0. 25-0. 35进行混合得到粗氧化锌混合料，再将粗氧化锌混合料制成煤球状，最后将煤球状粗氧化锌混合料投入专用窑炉中进行第二次蒸馏，收集得到高纯度氧化锌固体颗粒。
废锌混合料和粗氧化锌混合料的有效直径为8-15毫米。废锌料二次蒸馏生产氧化锌的方法所用的专用窑炉为立式，包括炉体、冷却装置、控风炉灰门、炉膛门、炉蓖、进风氧化口和烟道；烟道位于炉体的顶部；冷却装置位于烟道的末端；控风炉灰门位于炉蓖下部的炉体上，炉膛门位于炉蓖上部的炉体上，进风氧化口位于烟道上。废锌料来源于钢铁件热镀锌生产、废镀锌件、废锌件、冶锌时产生的废渣、锌矿料以及富含锌的烟尘等，锌以氧化态、合金态、纯金属态等多种形式存在，常含有尘土、石块、钢铁件等，废锌料中锌的质量分数大于15%。回转窑倾斜放置，煤球状混合料自上端进入，在翻滚中下移，煤气燃烧产生的热源在回转窑底端，热气流在上升过程中加热煤球状混合料，使其中的金属态锌直接升华；使氧化状态的氧化锌以及铁酸锌与煤炭中的碳进行还原反应
C+02 = CO2 t
C02+C = 2C0 f
Zn0+C0 = Zn(g)丨 +CO2 t
ZnO Fe203+C0 = Zn0+2Fe0+ CO2 个
当温度在1050°C以上时(常采用1100——1300°C)，上述反应进行迅速，同时氧化铁被还原为金属铁，更促进氧化锌的还原
ZnO+ Fe = FeO+ Zn (g) t
当气相中含有氧化性物质，如CO、CO2, H2O (气)时，进入气相的锌蒸气又被氧化成氧化锌。氧化锌在冷却装置中冷却，变成微粉颗粒状。回转窑的转动，废锌料和焦碳在炉膛中翻滚，使废锌料中的锌的充分蒸出形成氧化锌，也促使尘土、石头、金属件从下部排出。同时，因为回转窑的翻滚，造成蒸馏得到的氧化锌中夹杂一定的杂质粉尘，得到的氧化锌纯度较低。二次蒸馏采用专用窑炉，专用窑炉为立式窑炉，蒸馏过程中为静态，炉体不翻转，可避免升华的锌蒸气中夹杂其它杂质粉尘，使二次蒸馏得到的氧化锌纯度更高。专用窑炉的炉体上设有炉膛门，以便混合料加入；混合料在炉蓖上方的炉体内被加热，氧化锌与炭反应被还原成纯锌，在高温下锌升华成气态；炉体顶部设有烟道，烟道上设有进风氧化口，空气从进风氧化口进入，让气态锌氧化形成氧化锌，氧化锌再通过一段烟道进入冷却装置，形成固体状态的氧化锌微粒。本发明利用回转窑进行一级蒸馏(即废锌料中的纯锌直接升华、氧化锌经碳还原后升华，随后氧化并在冷却装置中形成固体氧化锌颗粒)，除去废锌料中的尘土、石头、钢铁等成分，得到含氧化锌70%以上的粗氧化锌；再在专用窑炉中进行粗氧化锌的二次蒸馏(即碳还原、升华、氧化、冷却)，在冷却装置中得到高纯度氧化锌。一级蒸馏的主要目的是去除尘土、石头、钢铁件等杂物，二次蒸馏的主要目的是氧化锌的提纯。采用上述技术方案所产生的有益效果在于
I.采用二次蒸馏工艺生产氧化锌，一级蒸馏去除尘土、石头、钢铁件等杂物，二次蒸馏进一步提纯氧化锌，得到的氧化锌纯度高，为废锌料工业化生产高纯度氧化锌奠定了基础。2.能够处理锌的质量分数大于15%的废锌料，回收利用废锌料的范围宽，实现了资源的循环利用，变废为宝，产生良好的经济效益和社会效益，而且避免了湿法生产造成的二次污染，成本低，效率高。3.本发明的专用窑炉结构简单、成本低、生产效率高，适宜工业化生产。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。图I是本发明中专用窑炉的结构示意图。I炉体；2冷却装置；3控风炉灰门；4炉膛门；5炉蓖；6进风氧化口 ；7烟道。
具体实施例方式本发明所用专用窑炉为立式，其包括炉体I、冷却装置2、控风炉灰门3、炉膛门4、炉蓖5、进风氧化口 6和烟道7 ;烟道7位于炉体I的顶部；冷却装置2位于烟道7的末端；控风炉灰门3位于炉蓖5下部的炉体I上，炉膛门4位于炉蓖5上部的炉体I上，进风氧化·口 6位于烟道7上。使用时，混合料从炉膛门4加入炉蓖5上，混合料在的炉体I内被加热，氧化锌与炭反应被还原成纯锌，在高温下锌升华成气态，气态的锌进入烟道7，与进风氧化口 6进入的空气汇合，气态锌被氧化生成氧化锌，气态氧化锌再经一段烟道7进入冷却装置2进行冷却得到颗粒状氧化锌。二次蒸馏的废料经炉蓖5落到炉体5底部，经控风炉灰门3从炉体I内移出，控风炉灰门3还可以对蒸馏时的进风量进行调节。实施例I
(1)第一次蒸馏将废锌料和焦煤粉破碎成小于40目的颗粒料并按废锌料与焦煤重量比为1: 0. 40进行混合得到废锌混合料；将废锌混合料制成煤球状，最后将煤球状废锌混合料投入回转窑中进行一次蒸馏得到粗氧化锌固体颗粒；
(2)第二次蒸馏将一次蒸馏得到的粗氧化锌与焦煤按重量比为I:0. 25进行混合得到粗氧化锌混合料，再将粗氧化锌混合料制成煤球状，最后将煤球状粗氧化锌混合料投入专用窑炉中进行静态蒸馏，收集氧化锌固体颗粒。本实施例中，得到的氧化锌固体颗粒的纯度为99. 70%。实施例2
(1)第一次蒸馏将废锌料和焦煤粉破碎成小于40目的颗粒料并按废锌料与焦煤重量比为1: 0. 30进行混合得到废锌混合料；将废锌混合料制成煤球状，最后将煤球状废锌混合料投入回转窑中进行一次蒸馏得到粗氧化锌固体颗粒；
(2)第二次蒸馏将一次蒸馏得到的粗氧化锌与焦煤按重量比为I:0. 35进行混合得到粗氧化锌混合料，再将粗氧化锌混合料制成煤球状，最后将煤球状粗氧化锌混合料投入专用窑炉中进行静态蒸馏，收集氧化锌固体颗粒。本实施例中，得到的氧化锌固体颗粒的纯度为98. 51%。实施例3
(1)第一次蒸馏将废锌料和焦煤粉破碎成小于40目的颗粒料并按废锌料与焦煤重量比为1: 0. 50进行混合得到废锌混合料；将废锌混合料制成煤球状，最后将煤球状废锌混合料投入回转窑中进行一次蒸馏得到粗氧化锌固体颗粒；
(2)第二次蒸馏将一次蒸馏得到的粗氧化锌与焦煤按重量比为I:0. 30进行混合得到粗氧化锌混合料，再将粗氧化锌混合料制成煤球状，最后将煤球状粗氧化锌混合料投入专用窑炉中进行静态蒸馏，收集氧化锌固体颗粒。本实施例中，得到的氧化锌固体颗粒的纯度为98. 98%。
权利要求
1.一种废锌料二次蒸馏生产氧化锌的方法，其特征在于包括下述步骤 (1)第一次蒸馏将废锌料和焦煤粉破碎成小于40目的颗粒料并按废锌料与焦煤重量比为I: O. 30-0. 50进行混合得到废锌混合料；将废锌混合料制成煤球状，最后将煤球状废锌混合料投入回转窑中进行第一次蒸馏，收集得到粗氧化锌固体颗粒； (2)第二次蒸馏将一次蒸馏得到的粗氧化锌与焦煤按重量比I:O. 25-0. 35进行混合得到粗氧化锌混合料，再将粗氧化锌混合料制成煤球状，最后将煤球状粗氧化锌混合料投入专用窑炉中进行静态蒸馏，收集得到高纯度氧化锌固体颗粒。
2.根据权利要求I所述的废锌料二次蒸馏生产氧化锌的方法，其特征在于所述废锌混合料和粗氧化锌混合料的有效直径为8-15毫米。
3.根据权利要求I所述的废锌料二次蒸馏生产氧化锌的方法，其特征在于所述废锌料中锌的质量分数大于15%。
4.如权利要求I、2或3所述的废锌料二次蒸馏生产氧化锌的方法所用的专用窑炉，其特征在于所述专用窑炉为立式，其包括炉体(I)、冷却装置(2)、控风炉灰门(3)、炉膛门(4)、炉蓖(5)、进风氧化口(6)和烟道(7);烟道(7)位于炉体(I)的顶部；冷却装置(2)位于烟道(7)的末端；控风炉灰门(3)位于炉蓖(5)下部的炉体(I)上，炉膛门(4)位于炉蓖(5)上部的炉体(I)上，进风氧化口(6)位于烟道(7)上。
全文摘要
本发明公开了一种废锌料二次蒸馏生产氧化锌的方法及其专用窑炉，属于废锌料回收再利用技术领域。其包括下述步骤(1)第一次蒸馏将废锌料和焦煤粉破碎并进行混合得到废锌混合料；将废锌混合料制成煤球状，最后将煤球状废锌混合料投入回转窑中进行第一次蒸馏，收集得到粗氧化锌固体颗粒；(2)第二次蒸馏将粗氧化锌与焦煤进行混合得到粗氧化锌混合料，再将粗氧化锌混合料制成煤球状，最后将粗氧化锌混合料投入专用窑炉中进行蒸馏，收集氧化锌固体颗粒。本发明的方法采用二次蒸馏工艺生产氧化锌，得到的氧化锌纯度高，为废锌料工业化生产高纯度氧化锌奠定了基础；实现了资源的循环利用，变废为宝，产生良好的经济效益和社会效益。
文档编号C22B19/30GK102816937SQ20121028584
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月13日 优先权日2012年8月13日
发明者刘群山 申请人:河北科技大学