本发明涉及一种用废镀锌钢板作为原料从废镀锌钢板表层生产高纯度片状金属锌粉的工艺。
技术背景
高纯度金属锌粉用途广泛，可用于制造合金（如黄铜、青铜、锌模铸合金等）、白铁、干电池、烟火、锌板、化学试剂等。目前，国内外传统的高纯度金属锌粉的生产，都是采用含锌40%以上的高品位的闪锌矿为原料，通过包括闪锌矿焙烧—酸浸—除杂—酸电解这些步骤获得，俗称酸法生产线。但是一方面，这种高品位的闪锌矿（即硫化矿）的储量越来越少，属于匮乏矿产。近年来，随着我国经济的飞速发展，由于镀锌产品的优良的防腐性，成本低，其各方面性能良好的优点，其使用面越来越广，大量的镀锌板材被用于汽车制造、冷藏箱、建筑业、通风和供热设施以及家电制造等领域，我国作为生产大国，其消耗量也在逐年增加，然而在镀锌板的生产和使用过程中不可避免的产生了大量的裁剪边角料及部分废次镀锌板，不能直接利用。而这些裁剪边角料及部分废次镀锌板在回收进入熔炼炉熔炼时，大量的含锌废气与烟尘在熔炼时对环境造成了污染；含锌废镀锌钢板返回熔炼时，含锌废气与烟尘到处飞扬和散发,造成车间工作环境差、温度高、粉尘很容易引发各种职业病；含锌废镀锌钢板返回熔炼时，对炉体机构产生大量的副作用，会引起炉壁结瘤，降低了炉体使用寿命，造成极大的经济损失。
基于以上各种问题，对废镀锌钢板边角料返回熔炼炉熔炼前除锌处理是非常有必要的，因此发明了从废镀锌钢板表层提取高纯度片状金属锌粉的工艺。
技术实现要素：
本发明的目的是公开一种工艺简单、成本低廉的从废镀锌钢板表层提取高纯度片状金属锌粉的方法。
为了达到上述目的，本发明是这样进行的：
一种从废镀锌钢板表层提取高纯度片状金属锌粉的方法，其步骤为破碎、浸泡、洗涤、过滤、陈化、电解，其特征在于：具体为：
a.以镀锌钢板的废边角料原料放入浸出筐内，注入强碱溶液；
b.将上述原料浸入浓度为摩尔浓度1-10m的强碱溶液中，强碱溶液的注入量按其配比为1吨原料注入3-5立方米的强碱溶液，保持恒温在10-100℃，
c.恒温浸泡30-240分钟后，分析溶液中锌含量达20-50g/l后，原料废镀锌钢板脱锌完成，将脱锌后的原料取出用含碱5g/l的洗涤水洗涤至少2次后，再用清水洗涤至钢片表面ph值达7-8，收集洗涤水，原料烘干后，返回熔炼炉熔炼；
d.将步骤c收集的洗涤水返回强碱溶液浸出溶液中，混合均匀的含锌溶液，含锌溶液过滤，滤除杂质，在滤液中加入分离剂，在恒温10-100℃温度下，搅拌30-180分钟后静置1-4小时后过滤，分离出含杂质的沉淀，所得含锌滤液打入陈化釜陈化；
e.将步骤d陈化1-3天的滤液直接送入电解槽进行电解；在阴极上沉积获得纯度为99.00%-99.95%的金属锌粉，电解结束后，电解溶液返回，循环于下一个碱浸出流程。
所述的强碱溶液是氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或者一种以上的混合物。
所述的原料为废镀锌钢板，废镀锌钢板的表层含锌量在1-1.2%。
步骤a所述的将原料放入浸出筐，是将原料粉碎至10-50cm。
步骤d所述的分离剂的加入量为滤液中杂质含量的0.1-5倍，含量以摩尔比计算；
步骤d所述的分离剂是锌粉、硫化钠、硫酸亚铁、氧化铁红、氧化钙中的任意一种。
步骤d所述的分离剂是按任意比例混合使用的硫化物及硫酸盐。
本发明是经过长期研究发现锌在强碱溶液中具有很高溶解度这一现象。为此设计了一种全新的高纯度金属锌粉的生产方法。首先，选择废镀锌钢板边角料含锌在1-1.2%的钢板为原料。具体步骤如下：将上述的原料破碎到10-50cm的几何形状或根据原料情况不需破碎，装入浸出筐内。接着，放入强碱溶液中浸出；将上述原料浸入浓度为1-10m的强碱溶液中，其配比为1吨废镀锌钢板需3-5立方米的强碱溶液，并恒温在10-100℃，浸泡30-240分钟后，分析溶液中锌含量达20-50g/l后，然后，脱锌后的钢板经含碱5g/l的洗涤水洗涤两遍后，再用清水洗涤至钢片表面ph值达7-8洗涤水返回强碱溶液浸出。钢片烘干后，返回熔炼炉熔炼。含锌溶液过滤，在滤液中加入分离剂,分离剂的加入量为滤液中杂质含量的0.1-5倍，滤液中杂质含量是以摩尔比计算的，并恒温在10-100℃，搅拌30-180分钟后，过滤，分离出杂质沉淀后，将剩下的含锌滤液打入陈化釜进行陈化。陈化1-4天后的滤液直接进电解槽进行电解，最后，在阴极上沉积获得纯度为99.00%-99.95%以上的金属锌粉，电解结束后溶液返回浸出釜继续浸出流程。
本发明具有如下的优点：
1、由于本发明先用强碱溶液将废镀锌钢板表层锌浸出溶入滤液，然后用分离剂将滤液中的杂质分离，最后将只含锌的滤液用电解的方法制得高纯度的金属锌粉，所以与传统的高温蒸发—酸溶—电解相比，本工艺是非常简单的，也很容易控制。
2、本发明的工艺所用原料是废弃的镀锌钢板边角料，锌含量在1-1.2%，来源稳定，价格低廉，生产成本低廉。
3、本发明的工艺碱溶液中的锌又极易通过电解而提取出来，电解液循环使用。碱溶液中的电解金属锌的耗电量比酸法低20%，具有极大的经济效益。
4、本发明的工艺解决了废镀锌钢板在返回熔炼炉熔炼时含锌废气与烟尘在熔炼时对环境的污染。
5、本发明的工艺在生产过程，无三废排放，做到清洁生产。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
请参阅附图1。首先，原料来源于一汽铸造的废镀锌钢板边角料，其镀锌钢板边角料表层锌含量为1-1.2%，镀锌钢板表层锌易溶于强碱溶液中。首先，将镀锌钢板边角料破碎到10-50cm的几何尺寸放入浸出筐。接着放入氢氧化钠溶液中浸出；按1吨废镀锌钢板3立方米的强碱溶液投料，浸出时温度控制在10-100℃，氢氧化钠溶液浓度为5m，浸泡120分钟后溶液锌含量达35g/l，废镀锌钢板表层锌的提取率分别为97%-98%。然后，脱锌后的钢板经含碱5g/l的洗锌水洗涤两遍后，再用清水洗涤至钢片表面ph值达7-8洗涤水返回强碱溶液浸出，钢片烘干后，返回熔炼炉熔炼。含锌溶液过滤，滤液中放入分离剂。分离剂锌粉加入量为滤液中杂质含量的1.5倍，搅拌180分钟，过滤，滤液打人陈化釜陈化。陈化2天后的溶液直接打入电解槽进行电解；将电压控制为2.6-2.9v。最后，在阴极上沉积获得纯度为99.95%以上的金属锌粉。电解结束后，烧碱溶液直接循环于下一个浸出流程。整个流程中烧碱的损失不大于30gnaoh/kgzn，以所含金属计算。
实施例2
首先，原料来源于一汽铸造的废镀锌钢板边角料，其镀锌钢板边角料表层锌含量为1-1.2%，镀锌钢板表层锌易溶于强碱溶液中。首先，将镀锌钢板边角料按原料的几何尺寸放入浸出筐。接着放入氢氧化钠溶液中浸出；按1吨废镀锌钢板4立方米的强碱溶液投料，浸出时温度控制在10-100℃，氢氧化钠溶液浓度为10m，浸泡180分钟后溶液锌含量达38g/l，废镀锌钢板表层锌的提取率分别为98%-99.5%。然后，脱锌后的钢板经含碱5g/l的洗锌水洗涤两遍后，再用清水洗涤至钢片表面ph值达7-8洗涤水返回强碱溶液浸出。钢片烘干后，返回熔炼炉熔炼。含锌溶液过滤，滤液中放入分离剂。分离剂为硫酸钠，加入量为滤液中杂质含量的2倍，搅拌90分钟，过滤，滤液打人陈化釜陈化。陈化3天后的溶液直接打入电解槽进行电解；将电压控制为2.6-2.9v。最后，在阴极上沉积获得纯度为99.95%以上的金属锌粉。电解结束后，烧碱溶液直接循环于下一个浸出流程。整个流程中烧碱的损失不大于30gnaoh/kgzn（金属）。
实施例3
首先，原料来源于一汽铸造的废镀锌钢板边角料，其镀锌钢板边角料表层锌含量为1-1.2%，镀锌钢板表层锌易溶于强碱溶液中。首先，将镀锌钢板边角料破碎到10-50cm的几何尺寸放入浸出筐。接着放入工业烧碱溶液浸出；按1吨废镀锌钢板3.5立方米的强碱溶液投料，浸出时温度控制在10-100℃，氢氧化钠溶液浓度为8m，浸泡240分钟后溶液锌含量达36g/l，废镀锌钢板表层锌的提取率分别为98%-99%。然后，脱锌后的钢板经含碱5g/l的洗锌水洗涤两遍后，再用清水洗涤至钢片表面ph值达7-8洗涤水返回强碱溶液浸出。钢片烘干后，返回熔炼炉熔炼。含锌溶液过滤，滤液中放入分离剂。分离剂为硫化钠、硫酸亚铁、氧化钙加入量为滤液中杂质含量的3倍，搅拌150分钟，过滤，滤液打人陈化釜陈化。陈化3天后的溶液直接打入电解槽进行电解；将电压控制为2.6-2.9v。最后，在阴极上沉积获得纯度为99.95%以上的金属锌粉。电解结束后，烧碱溶液直接循环于下一个浸出流程。整个流程中烧碱的损失不大于30gnaoh/kgzn（金属）。