專利名稱：熱鍍鋅鋅渣的再生新工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋅渣的再生新工藝，尤其涉及一種熱鍍鋅鋅渣的再生新工藝。
在這種形勢下，研究開發一種高效的鋅渣處理方法是很有必要的。無論是濕法還是火法工藝，鋅渣的再生提純都已經成熟地應用于工業化生產。例如采用真空蒸餾的方法提純鋅渣已是比較成熟的工藝，其主要設備是一臺真空爐。濕法的主要設備則是一套鋅渣重溶電解裝置，利用電解法進行分離提純，陰極析出的鋅熔融后加工成鋅錠。真空蒸餾法和電解法的發展已經達到較高的水平，相關的專利技術比較成熟。由于熱鍍鋅鋅渣的特殊性，無論是真空蒸餾法還是電解法，能量消耗比較高，廢物排放量大，環境污染嚴重。
其中火法工藝以真空蒸餾法為主要代表，它利用鋅的沸點較低(906℃)，通過加熱使其揮發，經精餾得精鋅(純度可達到99％以上)。火法工藝的主體設備是真空蒸餾裝置，設備占地較大，耐腐蝕性和密封性要求高。
還可進一步將步驟(a)分離出的浮渣進行處理，(b)、分離后浮渣進入溶解槽，于具有酸性溶液的溶解槽中溶解，在溶解槽中加入沉鐵劑，凈化除鐵；(c)、將除去鐵后的溶液輸送到電解槽中電解，陽極材料為鉛、石墨、不銹鋼、鈦合金等；陰極材料為鋁或鎳；電解液采用硫酸鋅-硫酸體系，陰極生成鋅，所生成的鋅可以返回步驟(a)循環使用。
還可進一步將步驟(a)分離出的浮渣進行處理，所分離的浮渣還可直接進入電解槽中電解，在電解槽中設置有用于沉淀鐵等雜質的分離間，陽極材料為鉛、石墨、不銹鋼、鈦合金等；陰極材料為鋁或鎳；電解液采用硫酸鋅-硫酸體系，陰極生成鋅，所生成的鋅返回步驟(a)。其中在步驟(a)中所加入的鋁的量為鋅渣含鐵總量的2～4倍或鋅渣總量的0.025～0.075；所述的保護介質為氨的化合物；所述的氨的化合物為氯化銨。其中步驟(b)中溶解槽的pH值為3～5，所述的沉鐵劑為針鐵礦。
在本發明的再生新工藝中(a)、鋅渣中加入確定數量的鋁調質，所加入的鋁的量為鋅渣含鐵總量的2～4倍或鋅渣總量的0.025～0.075，并采用保護介質隔離空氣，在熔爐中加熱到500℃-900℃，恒溫至全部融化，鋁與液態鋅渣充分混合；熔爐采取密封措施，僅設置煙氣冷卻通道，防止氧化或其他反應的發生。電控降溫至限定溫度400℃-500℃，鋅液與浮渣充分分離。將鋅液直接輸送到鑄造機，冷卻加工成鋅錠，鋅成品的純度可達到99％以上，其它雜質如鐵、鋁、鉛等，含量也都符合要求指標。還可對分離后的浮渣作進一步處理，(b)、浮渣在溶解槽中溶解。溶解槽中的酸性溶液使其溶解，溶液的PH值為3～5，產生的氫氣進行回收。并在溶解槽中加入沉鐵劑，凈化除鐵；生成的鐵沉淀物分離后直接送燒結廠再利用。
(c)、之后將溶液輸送到電解槽中，電解積鋅，干燥后生成粉狀的鋅粉，直接返回步驟(a)。電解液中的鋁可以采用沉積或結晶的方法獲得高經濟價值的化合物，作為副產品，也可以采用熔鹽電解的方法獲得單質鋁，獲得的鋁也可作為純鋁返回至步驟(a)的熔爐中。電解后生成的廢酸可經過凈化直接返回溶解槽。陽極材料可以用鉛、石墨、不銹鋼、鈦合金等；陰極材料可用鋁或鎳；電解液采用硫酸鋅-硫酸體系，陰極生成鋅粉。
另外，通過步驟(a)分離后的浮渣也可直接輸送到電解槽中，即不進入溶解槽，不經過凈化除鐵的步驟(b)，而直接進入電解槽中進行步驟(c)的操作，同時在電解槽中設置用于沉淀鐵等雜質的分離間。
本發明的第一步工序屬于火法工藝，主體設備是一臺熔爐，只需加入調質劑，加熱到400～800℃的溫度，不僅不需要提供真空，更省卻了精餾等工序，在設備投資和能耗上大大降低，而且產品純度同樣可以達到99％。
本發明在對浮渣的處理上引入電解工藝，本發明在這一步工序的優勢在于，只需要對少量的浮渣進行電解，可以大大節省酸和能量的消耗。設備的構造比較簡單，體積小，投資省。
總之，本發明的鋅渣再生新工藝在機理上是火法與濕法的有機結合，在滿足產品要求的前提下，可以在很大程度上降低原料和能量消耗，減少投資。在當前環保要求日益嚴格的形勢下，由于新工藝中的副產物都可以循環利用或作為其他部門的生產原料，整個工藝實現了無廢排放，從而增加了本工藝的競爭優勢。本工藝的另一個顯著優勢是，運行可靠，工藝條件容易控制，產品純度受外界影響小。
具體實施例方式
圖1本發明的工藝流程圖用NH4CI作為保護介質，在熔爐中加熱到680℃熔化、加入80克鋁與鋅渣液混合、加入氯化銨，恒溫1小時后，慢慢降溫到460℃，靜止15分鐘，在底層得到均質的鋅液，鋅液直接流入鑄錠裝置成鋅錠，重3500克。鋅錠成分分析AL(％)0.30～0.58，Pb(％)0.02～0.10，Fe(％)＜0.01，Cd(％)＜0.01，Zn(％)余量。
(b)、步驟(a)所分離得到的浮渣直接進入溶解槽中，于溶解槽中的硫酸溶液中溶解，采用針鐵礦法沉淀除鐵雜質，沉淀干燥后可直接送煉鐵。
(c)、凈化后的溶解液送電解槽，槽電壓為0.66v，電流強度為450A/m2。陰極為鎳，陽極為鉛，電解液為硫酸鋅-硫酸，經過電解，在陰極上收集得到700克鋅，純度為大于99.5％。經過洗滌、干燥后再送到(a)步驟中的熔爐中。電解液中的鋁經蒸餾結晶析出得到硫酸鋁。可采用熔鹽電解的方法得到純鋁。
用NH4CI作為保護介質，在熔爐中加熱到810℃熔化、加入55克鋁與鋅渣液混合、恒溫1小時后，慢慢降溫到460℃，靜止15分鐘，在底層得到均質的鋅液，鋅液直接流入鑄錠裝置成鋅錠，重3800克。鋅錠成分分析AL(％)0.30～0.58，Pb(％)0.02～0.10，Fe(％)＜0.01，Cd(％)＜0.01，Zn(％)余量。鋅的直接回收率已經近80％。
(b)、浮渣直接進入溶解槽中，于溶解槽中的鹽酸溶液中溶解，采用針鐵礦法沉淀除鐵雜質，沉淀干燥后可直接送煉鐵。
(c)、凈化后的容解液送電解槽，槽電壓為0.66v，電流強度為450A/m2。陰極為鎳，陽極為石墨，電解液為硫酸鋅-硫酸，經過電解，在陰極上收集得到700克鋅，純度為大于99.5％。經過洗滌、干燥后返回步驟(a)的熔爐中。電解液中的鋁經蒸餾結晶析出得到氯化鋁，直接作為化工產品。
(b)、步驟(a)分離的浮渣直接輸送至電解糟，電解槽中設置有用于沉淀雜質的分離間，槽電壓為0.66v，電流強度為450A/m2。陰極為鎳，陽極為石墨，電解液為硫酸鋅-硫酸，經過電解，在陰極上收集得到700克鋅，純度為大于99.5％。經過洗滌、干燥后返回步驟(a)的熔爐中。電解液中的鋁經蒸餾結晶析出得到氯化鋁，直接作為化工產品。
采用2030的熱鍍鋅鋅渣，其化學成分如下
使用本發明的工藝方法，經過熔化、混合、分離得到均質的鋅錠；浮渣直接溶解到酸液中，經過沉淀除鐵等有害雜質，得到純凈的電解液，再經過電解，在陰極上收集得到粉狀鋅。經過洗滌、干燥后返回到熔爐中。電解液中的鋁采用熔鹽電解的方法獲得單質鋁，返回熔爐。
鋅渣提純后得到的成品鋅純度達到99％以上，回收率達到80％以上，完全滿足熱鍍鋅或電鍍鋅對鋅原料的要求。副產物鋁直接返回循環利用，鐵以化合物的狀態直接送燒結利用，電解過程產生的廢酸循環利用，整個過程沒有廢物排放，滿足環保要求。
成品鋅錠成分與生產要求值比較表
權利要求
1.一種熱鍍鋅鋅渣的再生新工藝，其特征在于，(a)、在熱鍍鋅鋅渣中加入鋁，并采用保護介質隔離空氣，在熔爐中加熱到500℃-900℃，恒溫至全部融化，使鋁與液態鋅渣混合后，降溫至400℃-500℃，鋅液與浮渣分離。
2.如權利要求1所述的一種熱鍍鋅鋅渣的再生新工藝，其特征在于，還可進一步將步驟(a)分離出的浮渣進行處理，(b)、分離后浮渣進入溶解槽，于具有酸性溶液的溶解槽中溶解，在溶解槽中加入沉鐵劑除鐵；(c)、將除去鐵后的溶液輸送到電解槽中電解，陽極材料為鉛、石墨、不銹鋼、鈦合金；陰極材料為鋁或鎳；電解液采用硫酸鋅-硫酸體系，陰極生成鋅，所生成的鋅返回步驟(a)。
3.如權利要求1所述的一種熱鍍鋅鋅渣的再生新工藝，其特征在于，還可進一步將步驟(a)分離出的浮渣進行處理，所分離的浮渣直接進入電解槽中電解，陽極材料為鉛、石墨、不銹鋼、鈦合金；陰極材料為鋁或鎳；電解液采用硫酸鋅-硫酸體系，陰極生成鋅，所生成的鋅返回步驟(a)。
4.如權利要求1所述的一種熱鍍鋅鋅渣的再生新工藝，其特征在于，所加入的鋁的量為鋅渣含鐵總量的2～4倍或鋅渣總量的0.025～0.075。
5.如權利要求1所述的一種熱鍍鋅鋅渣的再生新工藝，其特征在于，所述的保護介質為氨的化合物。
6.如權利要求1或5所述的一種熱鍍鋅鋅渣的再生新工藝，其特征在于，所述的氨的化合物為氯化銨。
7.如權利要求2所述的一種熱鍍鋅鋅渣的再生新工藝，其特征在于，溶解槽的pH值為3～5。
8.如權利要求2所述的一種熱鍍鋅鋅渣的再生新工藝，其特征在于，所述的沉鐵劑為針鐵礦。
9.如權利要求3所述的一種熱鍍鋅鋅渣的再生新工藝，其特征在于，于所述的電解槽中設置有用于沉淀雜質的分離間。
10.如權利要求2或3所述的一種熱鍍鋅鋅渣的再生新工藝，其特征在于，電解后生成的廢酸可返回溶解槽再利用。
全文摘要
本發明提供一種熱鍍鋅鋅渣的再生新工藝，在熱鍍鋅鋅渣中加入鋁調質，并采用保護介質隔離空氣，在熔爐中加熱到500℃－900℃，恒溫至全部融化，使鋁與液態鋅渣混合后，降溫至400℃－500℃，鋅液與浮渣分離，可分離出80％以上的鋅，分離后的浮渣可進入溶解槽，經凈化除鐵后進行電解積鋅，也可直接將所分離的浮渣進行電解，所得到的鋅的純度在99％以上，本方法能有效地降低能量消耗，減少投資，實現無廢排放。
文檔編號C22B7/04GK1421535SQ01132290
公開日2003年6月4日 申請日期2001年11月23日 優先權日2001年11月23日
發明者任玉森, 李永謙 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司