一种含高氯和氟的锌物料直接法生产高等级氧化锌的方法
【专利摘要】一种含高氯和氟的锌物料直接法生产高等级氧化锌的方法，步骤如下：将含高氯、氟的锌物料，炉面灰，无烟粉煤按一定比例混合、破碎，加入粘结剂，混合并碾压后制成球团；待锌氧炉中底炭赤热后，将自然风干了两天的球团投入锌氧炉中，鼓风，放废气10～15分钟，鼓风量控制在总风量的20%~30%；拉闸后，增加进入锌氧炉的鼓风量，半小时内，将锌氧炉的炉温升至1050℃以上，控制抽风量，使铝管段炉气温度为450～550℃，袋室段炉气温度为180～250℃；冶炼时间为1.5~2.5小时。本发明方法，原料选择的途径和范围更广，生产成本低，金属回收率高，得到的氧化锌含量达98~99%。
【专利说明】一种含高氯和氟的锌物料直接法生产高等级氧化锌的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种氧化锌的生产方法，尤其是涉及一种含高氯和氟的锌物料直接法生产等级氧化锌的方法。
【背景技术】
[0002]直接法氧化锌(ZnO)工艺:一般是指以锌精矿为原料，经焙烧脱铅、镉、砷、硫等，使硫化锌转变为氧化锌后，或直接以锌渣、锌灰等含锌废料，再配以适当的无烟煤和粘结剂压成团，在锌氧炉内再还原蒸发，氧化生成纯净的氧化锌。直接法氧化锌主品位一般在80-99.5%之间，其中ZnO≥98%的为高等级氧化锌。
[0003]目前，利用锌氧炉直接法制备高等级氧化锌(ZnO^ 98%)的原料，主要是用优质锌精矿经沸腾炉高温焙烧后产出的锌焙砂。由于优质锌精矿资源紧张，且锌焙砂生产设施环保投入大，导致此法产出的等级氧化锌生产成本高，已逐渐被锌渣、锌灰等锌废料生产的等级氧化锌所取代。
[0004]CN 1284571 A公开了一种生产高等级氧化锌的方法，使用发明人发明的锌白炉装置，采用双炉头结构轮流操作进行冶炼，在第一组炉头冶炼过程中，炉体中第二组炉头开始进行进底煤、球团矿、固硫剂、排废气等操作，当第一组炉头冶炼进入尾粉期时，第二组炉头提起闸门开始冶炼，当炉体冶炼球团矿时在球团矿上覆盖一层固硫剂，保温粉池在770~1100°C的高温下收粉。本发明选择将锌焙砂与还原煤在粘合剂的作用下，压制成球团矿，导致氧化锌的生产成本提高。 [0005]CN 1265428 A公开了一种生产氧化锌的方法，该方法以锌白炉冶炼炉渣为主要原料，辅以低成本的冶炼废锌渣或氧化锌矿，将锌白炉炉渣和冶炼废锌渣或氧化锌矿破碎后，与还原煤和粘合剂混合配料，压制成球团矿，配料时使球团矿中锌与铅、镉、砷、铜、硫杂质经氧化后生成的氧化锌与杂质氧化物的重量比大于95:5，按重量比例为锌白炉炉渣:其他含锌废料:煤粉:粘合剂=4(T55: 30^45: 8^15: 2^3的比例配料，其中粘合剂使用石灰，将压制好的团矿投入锌白炉，用直接法氧化锌生产工艺进行冶炼，得到高等级氧化锌。本发明提供了利用锌白炉冶炼炉渣生产直接发送氧化锌的配比，但没有对冶炼工艺条件做具体说明，且生产得到的氧化锌为98、8%的氧化锌，产品质量还有待改进。
[0006]用锌渣、锌灰等锌废料直接替代锌焙砂制备ZnO主品位80~95%的低级氧化锌工艺较常见，但要想产出主品位>98%的高等级氧化锌则需要选择氯(Cl—)、氟(F_)离子含量偏低(一般在0.1%左右)的锌废料，而对于氯(Cl—)离子较高的锌废料如熔铸渣等则需提前将物料进行脱氯、氟处理(一般采用火法煅烧脱氯)，转变成低氯(CD、氟(F_)的锌焙砂，再用于直接法等级氧化锌的生产制备。
[0007]CN 102839282 A公开了一种利用低品位氧化锌矿生产高纯纳米氧化锌的方法，包括以下步骤:浸取待处理的低品位氧化锌矿、净化除杂、蒸氨结晶和干燥锻烧；采用氨水-碳铵液进行浸取，并在每立方米氨水-碳铵液中添加0.3^0.5kg氟硅酸钠，在净化除杂步骤之前进行预蒸氨，并在净化除杂后，进行精制处理；通过本发明技术手段的处理，经35(T450°C煅烧得到的氧化锌纯度可以达到99.7%以上，粒径在10_50nm的纳米氧化锌产品。该发明的产品质量好，但在制备过程中增加了浸取待处理的低品位氧化锌矿、净化除杂、蒸氣结晶等处理工艺，使广品的生广成本偏闻。
[0008]CN 101386913 B公开了一种转底炉处理含锌粉尘回收氧化锌的方法。将含锌粉尘与煤和熔剂混合，然后进行压块干燥后送入转底炉进行直接还原，粉尘中的锌从废气中进行回收，除锌后的料块通过转底炉直接还原后进行冷却或压块后使用。本发明利用含锌粉尘回收氧化锌，但制备的氧化锌产品氧化锌含量约为70%，不能到达高等级氧化锌的标准。
[0009]现有的直接法生产高等级氧化锌工艺存在以下问题:锌渣、锌灰等含高氯、氟锌物料作为原料的选择受限或需要增加一道对原料的脱氯处理工序，或产品生产成本高，或氧化锌产品质量不能达标。
【发明内容】
[0010]本发明要解决的技术问题是:克服现有技术中含高氯和氟的锌物料在直接法制备等级氧化锌生产工艺中的不足，提供一种原料选择范围广，生产成本低的含高氯、氟的锌物料直接法生产高等级氧化锌的方法。
[0011]本发明解决其技术问题采用的技术方案为:一种含高氯和氟的锌物料直接法生产高等级氧化锌的方法，步骤如下:
1)将含高氯和氟的锌物料和炉面灰组成的原料与燃料无烟粉煤按一定比例混合、破碎，加入粘结剂，混合并碾压后制成球团；所述含高氯和氟的锌物料的重量占原料总重量的75~85%;所述炉面灰的重量占原料总重量的15~25 %;所述球团的含锌量为32~38%(重量百分比),含碳量为30~35% (重量百分比)；
2)待锌氧炉中底炭赤热后，将自然风干了两天的步骤I)中的球团投入锌氧炉中，鼓风，放废气10~15分钟，鼓风量控制在总风量的20%~30%，使铅、镉等有害金属及低熔点物进入废气粉中；
3)拉闸后，进入锌氧炉的鼓风量由小到大增加，半小时内将锌氧炉的炉温升至1050°C以上，控制抽风量，使铝管段炉气温度为450-550°C，袋室段炉气温度为180-250°C，冶炼时间为1.5~2.5小时；
4)关闭锌氧炉，出洛，将渣面上部浮渣及残团单独收集堆放，筛选残团回炉冶炼，粉料即为炉面灰，转至下次配料使用；铝管段和袋室段冷却收集下来的为直接法氧化锌。
[0012]进一步，步骤I )中，所述含高氯和氟的锌物料为熔铸渣。
[0013]进一步，步骤I )中，所述含高氯和氟的锌物料的重量百分比为80%。
[0014]进一步，步骤I )中，所述炉面灰的重量百分比为20%。
[0015]进一步，步骤2)中，所述总风量为7270mVh。
[0016]进一步,步骤2)中，所述鼓风量为总风量的25%。
[0017]进一步，步骤3)中，所述锌氧炉的炉温为1100~1300°C。
[0018]进一步，步骤3 )中，所述冶炼时间为2小时。
[0019]进一步，步骤4)中，所述氧化锌的含量为98%~99%。
[0020]锌氧炉产出的炉底灰及炉渣中的粉料也可以替代步骤I)中的炉面灰用于配料、制团。[0021]本发明的有益效果:
1、解决了高含氯和氟锌物料(如熔铸渣等)在直接法制备高等级氧化锌生产过程控制中的工艺问题，达到无须“脱氯”便可以直接用于等级氧化锌生产制备，使原料选择的途径和范围更广，产品的生成成本低；
2、综合利用了低含锌的炉面灰，由于炉面灰是锌炉氧自身产出物，经过了高温冶炼，含有15%左右的碳，且钙、镁、铁较高，而有害金属及低熔点物很少，颗粒又偏粗，加入炉面灰后，制备的球团物相组成较合理，团矿物理性能较好，既密实又具备较好的透气性，造渣性能良好，提高了金属回收率；
3、通过控制放废气的时间和鼓风量的大小，降低产品中铅、镉等有害金属及低熔点物的含量；
4、通过控制冶炼过程中铝管段和袋室段的温度，降低了产品中低熔点物质的生成，提高了产品中氧化锌的含量，确保了高等级氧化锌的产品质量(ZnO ^ 98%)；
5、本方法操作控制步骤简单，实用。
【具体实施方式】
[0022]以下结合实施例对本发明作进一步说明。
[0023]实施例1
本实施例步骤如下:
1)将含高氯和氟的锌物料和炉面灰组成的原料与燃料无烟粉煤按100: 34: 75的重量比混合、破碎，加入粘结剂，混合并碾压后制成球团；使球团的含锌量为32%，含碳量为35% ；
2)待锌氧炉中底炭赤热后，将自然风干了两天的步骤I )中的球团投入锌氧炉中，鼓风，放废气10分钟，鼓风量控制在总风量的20%，使铅、镉等有害金属及低熔点物进入废气粉中；
3)拉闸后，进入锌氧炉的鼓风量由小到大增加，半小时内将锌氧炉的炉温升至1100±20°C，控制抽风量，使铝管段炉气温度为480°C，袋室段炉气温度为200°C ;冶炼时间为2.5小时；
4 )关闭锌氧炉，出洛，将渣面上部浮渣及残团单独收集堆放，筛选残团回炉冶炼，粉料即为炉面灰，转至下次配料使用；铝管段和袋室段冷却收集下来的为直接法氧化锌。
[0024]本实施例制备的高等级氧化锌产品中氧化锌含量为98.0%。
[0025]实施例2 本实施例步骤如下:
I)将含高氯和氟的锌物料和炉面灰组成的原料与燃料无烟粉煤按100: 27: 81的重量比混合、破碎，加入粘结剂，混合并碾压后制成球团；使球团的含锌量为33.5%，含碳量为 34% ；
2)待锌氧炉中底炭赤热后，将自然风干了两天的步骤I)中的球团投入锌氧炉中，鼓风，放废气12分钟，鼓风量控制在总风量的20%，使铅、镉等有害金属及低熔点物进入废气粉中；
3)拉闸后，进入锌氧炉的鼓风量由小到大增加，半小时内将锌氧炉的炉温升至1200±20°C，控制抽风量，使铝管段炉气温度为450°C，袋室段炉气温度为180°C ;冶炼时间为2小时；
4 )关闭锌氧炉，出洛，将渣面上部浮渣及残团单独收集堆放，筛选残团回炉冶炼，粉料即为炉面灰，转至下次配料使用；铝管段和袋室段冷却收集下来的为直接法氧化锌。
[0026]本实施例制备的高等级氧化锌产品中氧化锌含量为98.2%。
[0027]实施例3 本实施例步骤如下:
1)将含高氯和氟的锌物料和炉面灰组成的原料与燃料无烟粉煤按100: 18: 95的重量比混合、破碎，加入粘结剂，混合并碾压后制成球团；使球团的含锌量为38%，含碳量为30% ；
2)待锌氧炉中底炭赤热后，将自然风干了两天的步骤I )中的球团投入锌氧炉中，鼓风，放废气15分钟，鼓风量控制在总风量的25%，使铅、镉等有害金属及低熔点物进入废气粉中； 3)拉闸后，进入锌氧炉的鼓风量由小到大增加，半小时内将锌氧炉的炉温升至1300±20°C，控制抽风量，使铝管段炉气温度为500°C，袋室段炉气温度为250°C ;冶炼时间为1.5小时；
4 )关闭锌氧炉，出洛，将渣面上部浮渣及残团单独收集堆放，筛选残团回炉冶炼，粉料即为炉面灰，转至下次配料使用；铝管段和袋室段冷却收集下来的为直接法氧化锌。
[0028]本实施例制备的高等级氧化锌产品中氧化锌含量为99.0%。
[0029]实施例4 本实施例步骤如下:
1)将含高氯和氟的锌物料和炉面灰组成的原料与燃料无烟粉煤按100: 25: 90的重量比混合、破碎，加入粘结剂，混合并碾压后制成球团；使球团的含锌量为36%，含碳量为31.5% ；
2)待锌氧炉中底炭赤热后，将自然风干了两天的步骤I )中的球团投入锌氧炉中，鼓风，放废气12分钟，鼓风量控制在总风量的22%，使铅、镉等有害金属及低熔点物进入废气粉中；
3)拉闸后，进入锌氧炉的鼓风量由小到大增加，半小时内将锌氧炉的炉温升至1250±20°C，控制抽风量，使铝管段炉气温度为470°C，袋室段炉气温度为190°C ;冶炼时间为1.8小时；
4 )关闭锌氧炉，出渣，将渣面上部浮渣及残团单独收集堆放，筛选残团回炉冶炼，粉料即为炉面灰，转至下次配料使用；铝管段和袋室段冷却收集下来的为直接法氧化锌。
[0030]本实施例制备的高等级氧化锌产品中氧化锌含量为98.5%。
[0031]实施例5 本实施例步骤如下:
1)将含高氯和氟的锌物料和炉面灰组成的原料与燃料无烟粉煤按100: 25: 85的重量比混合、破碎，加入粘结剂，混合并碾压后制成球团；使球团的含锌量为34%，含碳量为33% ；
2)待锌氧炉中底炭赤热后，将自然风干了两天的步骤I )中的球团投入锌氧炉中，鼓风，放废气13分钟，鼓风量控制在总风量的30%，使铅、镉等有害金属及低熔点物进入废气粉中；
3)拉闸后，进入锌氧炉的鼓风量由小到大增加，半小时内将锌氧炉的炉温升至1200±20°C，控制抽风量，使铝管段炉气温度为550°C，袋室段炉气温度为210°C ;冶炼时间为2.0小时；
4)关闭锌氧炉，出洛，将渣面上部浮渣及残团单独收集堆放，筛选残团回炉冶炼，粉料即为炉面灰，转至下次配料使用；铝管段和袋室段冷却收集下来的为直接法氧化锌。
[0032]本实施例制备的高等级氧化锌产品中氧化锌含量为98.3%。
[0033]实施例6 本实施例步骤如下:
1)将含高氯和氟的锌物料和炉面灰组成的原料与燃料无烟粉煤按100: 23: 89的重量比混合、破碎，加入粘结剂，混合并碾压后制成球团；使球团的含锌量为37%，含碳量为31% ；
2)待锌氧炉中底炭赤热后，将自然风干了两天的步骤I )中的球团投入锌氧炉中，鼓风，放废气15分钟，鼓风量控制在总风量的27%，使铅、镉等有害金属及低熔点物进入废气粉中；
3)拉闸后，进入锌氧炉的鼓风量由小到大增加，半小时内将锌氧炉的炉温升至1300±20°C，控制 抽风量，使铝管段炉气温度为450°C，袋室段炉气温度为230°C ;冶炼时间为1.5小时；
4)关闭锌氧炉，出洛，将渣面上部浮渣及残团单独收集堆放，筛选残团回炉冶炼，粉料即为炉面灰，转至下次配料使用；铝管段和袋室段冷却收集下来的为直接法氧化锌。
[0034]本实施例制备的高等级氧化锌产品中氧化锌含量为98.9%。
[0035]本发明中，所述的百分比除鼓风量占总分量的百分比为体积百分比之外，其他均
为重量百分比。
【权利要求】
1.一种含高氯和氟的锌物料直接法生产高等级氧化锌的方法，其特征在于，步骤如下: I)将含高氯和氟的锌物料和炉面灰组成的原料与燃料无烟粉煤按一定比例混合、破碎，加入粘结剂，混合并碾压后制成球团；所述含高氯和氟的锌物料的重量占原料总重量的75~85% ;所述炉面灰的重量占原料总重量的15~25 % ;所述球团的含锌量为32~38%，含碳量为30~35% ； 2)待锌氧炉中底炭赤热后，将自然风干了两天的步骤I )中的球团投入锌氧炉中，鼓风，放废气10~15分钟，鼓风量控制在总风量的20%~30%，使铅、镉等有害金属及低熔点物进入废气粉中； 3)拉闸后，进入锌氧炉的鼓风量由小到大增加，半小时内将锌氧炉的炉温升至1050°C以上，控制抽风量，使铝管段炉气温度为45(T550°C，袋室段炉气温度为180-250°C，冶炼时间为1.5~2.5小时； 4)关闭锌氧炉，出渣，将渣面上部浮渣及残团单独收集堆放，筛选残团回炉冶炼，粉料即为炉面灰，转至下次配料使用；铝管段和袋室段冷却收集下来的为直接法氧化锌。
2.如权利要求1所述含高氯和氟的锌物料直接法生产高等级氧化锌的方法，其特征在于，步骤I )中，所述含高氯和氟的锌物料为熔铸渣。
3.如权利要求1或2所述含高氯和氟的锌物料直接法生产高等级氧化锌的方法，其特征在于，步骤I )中，所述含高氯、氟的锌物料的重量百分比为80%。
4.如权利要求1或2所述含高氯和氟的锌物料直接法生产高等级氧化锌的方法，其特征在于，步骤I )中，所述炉面灰的重量占原料总重量的20%。
5.如权利要求1或2所述含高氯和氟的锌物料直接法生产高等级氧化锌的方法，其特征在于，步骤2)中，所述总风量为7270m3/h。
6.如权利要求1或2所述含高氯和氟的锌物料直接法生产高等级氧化锌的方法，其特征在于，步骤2)中，所述鼓风量为总风量的25%。
7.如权利要求1或2所述含高氯和氟的锌物料直接法生产高等级氧化锌的方法，其特征在于，步骤3)中，所述锌氧炉的炉温为1100~1300°C。
8.如权利要求3所述含高氯和氟的锌物料直接法生产高等级氧化锌的方法，其特征在于，步骤3)中，所述锌氧炉的炉温为1100~1300°C。
9.如权利要求1或2所述含高氯和氟的锌物料直接法生产高等级氧化锌的方法，其特征在于，步骤3)中，所述冶炼时间为2小时。
10.如权利要求1或2所述含高氯和氟的锌物料直接法生产高等级氧化锌的方法，其特征在于，步骤4)中，所述氧化锌的含量为98%~99%。
【文档编号】C22B19/34GK103834819SQ201310644858
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】李斌, 罗明成, 李东旭, 凌晗, 李军辉, 张西平 申请人:湖南水口山有色金属集团有限公司