[发明专利]一种从热镀锌灰中回收锌的工艺

说明书

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℃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·t^-1)。

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·t^-1。

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℃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一道进入延伸器中，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℃，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。

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℃，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℃～800℃，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匀后制成团块；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℃～1200℃，60～150min；在冷凝器上得到金属锌；

所述的第(2)步中在400～500℃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。