专利名称：一种从热镀锌灰中回收锌的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及锌二次资源回收领域，特别涉及一种从热镀锌灰中回收锌的工艺。
背景技术：
全球每年用于热镀锌所消耗的锌量约占锌消耗总量50%，在热镀锌过程中约有 20%的金属锌形成锌灰。锌灰是在热镀过程中锌熔体表面与大气接触被氧化而浮在熔体表 面形成的，其主要由氧化锌、金属锌和氯化锌组成。一般锌灰中锌元素的质量分数在50% 85%之间。含锌量高、总量大的锌灰若不能得到很好的回收利用将会造成锌资源的极大浪 费。因此随着原生锌矿储量的下降和锌消费量的不断增长，开展从锌灰中回收锌的研究，对 实现锌资源的再生及其可持续利用具有重要意义。现有热镀锌灰回收工艺主要分为五种，分别是1、焙烧-酸浸-净化-电解工艺。锌灰经干磨分离得到的氧化锌在1200°C左 右高温焙烧，将锌灰中的氯化物(主要是氯化锌)蒸出后将锌灰中氯含量脱除到小于 0. 05% (质量分数)，脱氯后的氧化锌经硫酸浸出、电解液净化后电解得到金属锌。该工 艺脱氯成本过高，且脱氯过程中锌损失量大，电解液净化工艺繁琐且锌电解的能耗高(> 3000kwh · 。2、酸浸-除杂-沉锌-酸浸-电解工艺。锌灰用硫酸溶解后，向溶液中加入纯氧 化锌控制溶液PH值将溶液中的金属杂质在不同pH条件下沉淀。过滤后的滤液中加入碳酸 钠，将溶液中的锌离子变成碳酸锌沉淀。得到的碳酸锌用硫酸溶解后进入电解工艺得到金 属锌。该工艺消耗大量的碳酸钠试剂，生产成本高，生产周期长，在工业上应用困难。锌电 解的能耗也> 3000kwh · t4。3、横罐炼锌工艺。锌灰与焦炭混合后装入横罐中，将罐置于蒸馏炉内托架上，用 1250 1300°C的炉气对罐体进行外加热，罐内产生的CO气体和锌蒸气导入冷凝器后，锌蒸 气冷凝成液态锌。残余锌蒸气与CO—道进入延伸器中，以“蓝粉”形式进一步回收锌。该 工艺得到的再生锌质量低，一般只能达到4号或5号锌，锌回收率低仅为40 60%。4、密闭鼓风炉炼锌工艺。锌灰经回转窑挥发焙烧脱氯后，配入焦炭压制成团块再 送入鼓风炉中熔炼，从鼓风炉下部放出炉渣，从炉子顶部溢出的锌蒸气引入铅雨冷凝器中， 被铅雨吸收的锌蒸气在冷却溜槽中被冷却后分离出粗锌。该工艺脱氯成本高，并且物料夹 带量大导致锌蒸气冷凝效率低、锌产品纯度低。5、制备锌化工产品。将锌灰作为原料直接制备锌化工产品，如氯化锌、硫酸锌等， 不仅成本较高，而且销售困难。总的来说，现有的工艺都有不尽如人意的地方。目前，迫切需要开发一种环保高效 的热镀锌灰回收工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产能耗较低、结晶形貌良好、反应还原率高，而且几乎
3没有环境污染、劳动强度小的热镀锌灰回收工艺，从而克服现有热镀锌灰回收方法的缺陷。本发明的技术方案是热镀锌灰通过干磨、筛分后分离得到含金属锌筛上物和含 氧化锌筛下物，从而将热镀锌灰金属锌和氧化锌进行初步分离；筛上物在温度为400 500°C，真空度为10 50Pa下进行脱结合水和氯化锌处理，然后在温度为650°C 800°C， 真空度为10 30Pa条件下真空蒸馏得到金属锌；筛下物经过碱洗脱氯后，利用硅铁为还原 剂，氧化钙为造渣剂，在真空度为10 30Pa、温度为1050 1200°C条件下，通过真空热还 原将氧化锌得金属锌。通过干磨、筛分得到的筛上物主要为金属锌、还含有氧化锌和少量的碱式氯化锌， 筛下物主要为氧化锌，还含有碱式氯化锌。工艺流程见附图1所示。本发明的具体步骤如下(1)将热镀锌灰经干磨后过90-110目筛分分离得到含金属锌筛上物和含氧化锌 筛下物，从而将热镀锌灰金属锌和氧化锌进行初步分离；(2)筛上物在400 500°C，真空度为10 50Pa，时间为30 50min条件下脱 除结合水和含有的少量氯化锌后，制成团块；将团块状原料放入真空炉中，维持炉内压力为 10 30Pa、升温至650°C 800°C，蒸馏30 50min ；在冷凝器上得到金属锌；蒸馏后的得 到以主要为氧化锌的残渣，经干磨后混入筛下物进行回收；(3)筛下物经碱洗脱氯后与还原剂硅铁粉、造渣剂活性氧化钙和氟化钙混合均勻 后制成团块；将团块状原料放入真空炉中，维持炉内压力为10 30Pa、升温至1050°C 1200°C,60 150min ；在冷凝器上得到金属锌；所述的第(2)步中在400 500°C真空蒸馏脱除的少量氯化锌可以用于制备氯化
锌产品出售。所述第(3)步中反应后的炉渣主要成分为2Ca0*Si02，是水泥的主要成分之一，可 作为制备水泥的原料。本发明与现有技术相比具有以下优点(1)本发明提供的工艺将锌灰中金属锌和氧化锌分开回收。金属锌利用真空蒸馏 回收，回收率高、能耗低、锌产品纯度较高。氧化锌采用碱洗-真空硅热法回收锌，碱洗脱氯 具有设备简单、流程短、能耗低等优点。利用硅铁作为还原剂，反应过程中物料夹带量小，锌 蒸气冷凝效率高，锌的还原率高，产物结晶形貌好。(2)本发明中所有的终产物都能得到的有效利用，原子经济性好。(3)本发明的生产过程在密闭的真空设备内完成，不会造成污染，生产环境友好， 劳动强度小。(4)本发明是一种高效、清洁、环保的工业再生方法，还可用来处理如锌铸型浮渣 等含氯的锌二次资源。
附图1为本发明工艺的流程图。
具体实施例方式以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。实施例1锌灰经干磨后过100目筛，筛选得到筛上物和筛下物。称取10. OOg筛上物，装入真 空炉，在真空度为35Pa，温度为450°C下恒温30min后，取出真空炉内蒸余物质，制成团块。 将块状原料放入真空炉中，炉内真空度为10Pa，温度为750°C条件下蒸馏30min，可回收得 到质量为5. 60g的金属锌，残渣的质量为3. 30g。残渣经XRD分析其主要成分为氧化锌。取 10. OOg筛下物经碱洗后过滤得到滤渣。滤渣中主要成分为氧化锌，称取4. 05g滤渣，滤渣与 2. 80g氧化钙、1. 16g75号硅铁粉和0. 25g氟化钙，经过混合均勻后制成团块，将块状原料放 入真空炉中，炉内真空度为20Pa、升温至1175°C，120min，得到块状金属锌的质量为2. 55g。 反应后残渣质量为4. 75g，主要成分为2Ca0 *Si02，其中锌元素质量分数为4. 25%。通过计 算得硅热法还原时锌的还原率为92. 81%。实施例2锌灰经干磨后过100目筛，筛选得到筛上物和筛下物。称取10. OOg筛上物，装入 真空炉，在真空度为35Pa，温度为450°C下蒸馏30min后，取出真空炉内蒸余物质，制成团 块。将块状原料放入真空炉中，炉内真空度为10Pa、升温至800°C，蒸馏50min得到质量为 5.75g的金属(纯度为99. 84%)，残渣的质量为3. 26g。残渣经XRD分析其主要成分为氧 化锌。取10. OOg筛下物经碱洗后过滤得到滤渣。滤渣中主要成分为氧化锌，称取4. 05g滤 渣与2.80g氧化钙、1. 16g 75号硅铁粉和0.25g氟化钙，经混合均勻后制成团块。将块状原 料放入真空炉中，炉内真空度为20Pa、升温至1150°C，还原60min，得到质量为2. 2Ig的块状 金属锌，反应后残渣质量为5. 20g，其中残留锌元素质量分数为11.58%。通过计算得硅热 法还原时锌的还原率为78. 79%。实施例3锌灰经干磨后过100目筛，筛选得到筛上物和筛下物。称取10. OOg筛上物，装入真 空炉，在真空度为35Pa，温度为450°C下恒温30min后，取出真空炉内蒸余物质，制成团块。 将块状原料放入真空炉中，炉内真空度为10Pa、升温至800°C，蒸馏40min，可回收得到质量 为5.71g的金属(纯度为99. 84%)，残渣的质量为3. 21g。残渣经XRD分析其主要成分为 氧化锌。取10. OOg筛下物经碱洗后过滤得到滤渣。滤渣中主要成分为氧化锌，称取4. 05g 滤渣与2. 80g氧化钙、1. 16g75号硅铁粉和0. 25g氟化钙，经混合均勻后制成团块，将块状原 料放入真空炉中，炉内真空度为20Pa升温至1100°C，还原120min得到质量为1. 45g的块状 金属锌，反应后残渣质量为6. 08g，其中残留锌元素质量分数为21. 54%。通过计算得硅热 法还原时锌的还原率为53. 84%。实施例4锌灰经干磨后过100目筛，筛选得到筛上物和筛下物。称取10. OOg筛上物，装入 真空炉，在真空度为35Pa，温度为450°C下蒸馏30min后，取出真空炉内蒸余物质，制成团 块。将块状原料放入真空炉中，炉内真空度为10Pa、升温至700°C，蒸馏40min得到质量为 5.25g的金属(纯度为99. 84%)，残渣的质量为3. 68g。残渣经XRD分析其主要成分为氧 化锌。取10. OOg筛下物经碱洗后过滤得到滤渣。滤渣中主要成分为氧化锌，称取4. 05g滤 渣与2.80g氧化钙、1. 16g 75号硅铁粉和0.25g氟化钙，经混合均勻后制成团块。将块状原
5料放入真空炉中，炉内真空度为20Pa、升温至1075°C，还原120min，得到质量为1. 06g的块 状金属锌，反应后残渣质量为6. 38g，其中残留锌元素质量分数为27. 53%。通过计算得硅 热法还原时锌的还原率为38. 1%。
权利要求
一种从热镀锌灰中回收锌的工艺，其特征在于，热镀锌灰通过干磨、筛分后分离得到含金属锌筛上物和含氧化锌筛下物，从而将热镀锌灰金属锌和氧化锌进行初步分离；筛上物在温度为400～500℃，真空度为10～50Pa下进行脱结合水和氯化锌处理，然后在温度为650℃～800℃，真空度为10～30Pa条件下真空蒸馏得到金属锌；筛下物经过碱洗脱氯后，利用硅铁为还原剂，氧化钙为造渣剂，在真空度为10～30Pa、温度为1050～1200℃条件下，通过真空热还原将氧化锌得金属锌。
2.根据权利要求1所述的一种从热镀锌灰中回收锌的工艺，其特征在于，将热镀锌灰 经干磨后过90-110目筛分。
3.根据权利要求1或2所述的一种从热镀锌灰中回收锌的工艺，其特征在于，包括以下 步骤(1)将热镀锌灰经干磨后过90-110目筛分，分离得到含金属锌筛上物和含氧化锌筛下 物，从而将热镀锌灰金属锌和氧化锌进行初步分离；(2)筛上物在400 500°C，真空度为10 50Pa，时间为30 50min条件下脱除结合 水和含有的少量氯化锌后，制成团块；将团块状原料放入真空炉中，维持炉内压力为10 30Pa、升温至650°C 800°C，蒸馏30 50min ；在冷凝器上得到金属锌；(3)筛下物经碱洗脱氯后与还原剂硅铁粉、造渣剂活性氧化钙和氟化钙混合均勻后 制成团块；将团块状原料放入真空炉中，维持炉内压力为10 30Pa、升温至1050°C 1200°C,60 150min ；在冷凝器上得到金属锌。
4.根据权利要求3所述的一种从热镀锌灰中回收锌的工艺，其特征在于，蒸馏后的得 到主要为氧化锌的残渣，经干磨后混入筛下物进行回收。
5.根据权利要求3或4所述的一种从热镀锌灰中回收锌的工艺，其特征在于，所述的第(2)步中在400 500°C真空蒸馏脱除的氯化锌用于制备氯化锌产品。
6.根据权利要求3或4所述的一种从热镀锌灰中回收锌的工艺，其特征在于，所述第(3)步中反应后的炉渣作为制备水泥的原料。
全文摘要
本发明涉及一种从热镀锌灰中回收锌的工艺。工艺步骤为热镀锌灰通过干磨、筛分后分离得到筛上物和筛下物。筛上物先在温度为400～500℃，真空度为10～50Pa的条件下进行脱结合水和少量氯化锌的处理，然后在温度为650℃～800℃，真空度为10～30Pa下真空蒸馏得到金属锌。筛下物经过碱洗脱氯后，利用硅铁为还原剂，氧化钙为造渣剂，在真空度为10～30Pa、温度为1050～1200℃条件下，通过真空热还原将氧化锌得金属锌。该工艺从热镀锌灰中回收锌回收率高，且得到的金属锌具有良好的结晶形貌。
文档编号C22B19/30GK101979684SQ201010567399
公开日2011年2月23日 申请日期2010年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者丘克强, 余超 申请人:中南大学