[发明专利]一种微波焙烧预处理‑氨法浸出高炉瓦斯灰制备ZnO的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波焙烧预处理-氨法浸出高炉瓦斯灰制备ZnO的方法，属于湿法冶炼技术领域。

背景技术

除锌矿产资源外，含锌冶金渣尘也是我国极其重要的可利用资源，主要为高炉冶炼过程中产生含锌瓦斯泥和瓦斯灰，电弧炉熔炼过程产生的含锌烟尘，炼铅炉渣挥发后的含锌烟尘和湿法炼锌渣等。我国是世界第一钢铁生产大国，年产钢铁5亿吨以上。据统计，每生产1吨钢产生10～15kg含锌高炉瓦斯泥，每年产出瓦斯灰约500～700万吨，含金属锌量50万吨以上；据世界铅锌研究组织（ILZSG）统计，2007年世界电弧炉（EAF）烟灰750万吨，含锌18～35%，含金属锌量约150万吨。随着我国再生钢铁量的增大，瓦斯泥量与含锌量将会急剧增加；2011年我国生产金属铅近500万吨，铅冶炼过程中含锌约10%的炉渣，炉渣经过烟化炉挥发得到次氧化锌烟灰，每年产生的次氧化锌烟灰60万吨。湿法炼锌已占据世界炼锌总量的80%以上，该过程产生大量的含锌浸出渣，这些含锌物料为含铁（最高达14%）、钙（最高达19%）、氯（最高达12%）、氟（最高达2%）等多种杂质的次生氧化锌，锌主要以氧化锌、锌铁尖晶石和硅酸锌形式存在，铁元素主要以四氧化三铁和锌铁尖晶石形式存在，钙元素主要以碳酸钙和含铁锌钙的硅酸盐形式存在。因此，与锌矿产资源一样，对含锌非传统资源的有效利用，减轻环境压力，提高资源利用率是目前亟需解决的问题。

目前，有效的处理方式是采用湿法炼锌的方式使锌进入溶液，进一步的处理回收有价金属锌。另一方面，高纯氧化锌作为现代工业不可缺少的一种高科技原料，用途广泛，随着经济的迅速发展，对高纯氧化锌的利用量逐渐增加，同时对其品质的要求不断提高。

如专利201210358096.X申请的钢厂烟尘灰氨法生产高纯氧化锌的方法，采用3~5%的熟石灰活化预处理42h，再采用氨水-碳铵液作浸出剂，其锌回收率93.18%，添加大量的氟硅酸钠、表面活性剂SDS和二氰二胺的情况下采用球磨浸出，对140目物料进行三段搅拌浸出，各段浸出时间为2h，该方法工艺流程长、添加剂复杂、活化时间长（专利201210358074.3亦如此）、不经济，且对＜140目物料未有效利用势必降低锌的回收率。

专利00112249.5公布了氨水-碳铵联合浸取络合制备高纯度活性氧化锌的方法，以次氧化锌为原料，其氧化锌的有效含量大于60%，属高品位的含锌矿物，浸出温度50~80 ℃，浸出温度较高，氨的挥发较为严重；其烘干温度为120~180 ℃，水含量小于2.5%，其干燥温度高且效率低，含水量较高；另外，其焙烧温度为300~360 ℃，焙烧时间为6~8h，温度较高、时间较长势必带来巨大的生产成本。专利02113604.1，201310307733.5，201210363489.X，201310041731.6公布的方法也存在这方面的不足。

因此，针对以上处理含锌非传统资源存在的诸多问题，如何有效的将低含锌、难浸出矿相多、杂质含量复杂的高炉瓦斯灰中的锌浸出，并得到高品质的高纯氧化锌，同时简化工艺流程、降低能耗，克服传统方法的诸多缺点，成为本行业亟需解决的技术性难题。

发明内容

本发明针对钢铁冶金含锌烟尘，采用现有酸浸处理技术和工艺处理含锌渣尘碱性脉石含量高，低品位的含锌瓦斯灰资源利用率低；采用挥发富集方法以氧化锌的形式回收金属锌，存在能耗大，环境污染严重的问题。同时，现有氨法处理工序存在工艺复杂、浸出时间长、锌浸出不完全，制备高纯氧化锌工序常规干燥、煅烧工艺温度高、处理时间长且效率低、能耗高等缺点，提供一种一种微波焙烧预处理-氨法浸出高炉瓦斯灰制备ZnO的方法，能将钢铁冶金含锌烟尘清洁高效利用，提高二次资源的回收利用率同时低能制备高品质ZnO产品。

一种微波焙烧预处理-氨法浸出高炉瓦斯灰制备ZnO的方法，其具体步骤如下：

（1）微波焙烧预处理：首先向高炉瓦斯灰中添加高炉瓦斯灰质量5～20%的Na₂CO₃混合均匀后得到混合物料，将混合物料在温度为200～600℃进行微波焙烧0.5～2h，得到焙砂；焙烧预处理的目的是实现难处理矿相（ZnFe₂O₄和Zn₂SiO₄）向ZnO相的转变，主要发生如下反应：

ZnFe₂O₄+Na₂CO₃=ZnO+Na₂Fe₂O₄+CO₂