[發(fā)明專利]一種微波低溫焙燒與堿洗法處理氧化鋅煙塵脫除氟氯的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410791435.2
• 申請(qǐng)日: 2014-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN104593586A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張利波;李志強(qiáng);胡途;彭金輝;王仕興;王寶寶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C22B1/02
• 分類號(hào): C22B1/02
• 代理公司: 無(wú)
• 代理人: 無(wú)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微波低溫焙燒與堿洗法處理氧化鋅煙塵脫除氟氯的方法，屬于有色冶金和二次資源回收利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

氧化鋅煙塵是一種重要的鋅二次資源，已被諸多濕法煉鋅企業(yè)用于生產(chǎn)電解鋅。氧化鋅煙塵主要有以下六種來(lái)源：（1）濕法煉鋅浸出渣經(jīng)過(guò)回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)產(chǎn)出的氧化鋅煙塵，（2）鉛煙化爐產(chǎn)出的氧化鋅煙塵，（3）熱鍍鋅灰，（4）黃銅熔煉的副產(chǎn)品氧化鋅煙塵，（5）鍍鋅鋼鐵廢件回收過(guò)程產(chǎn)生的氧化鋅煙塵，（6）高爐粉塵經(jīng)還原揮發(fā)產(chǎn)生的氧化鋅煙塵。在氧化鋅煙塵的回收利用當(dāng)中，以硫酸法浸出的濕法工藝居多。

然而氧化鋅煙塵成分復(fù)雜、雜質(zhì)含量多，特別是氟氯含量過(guò)高，嚴(yán)重危害濕法煉鋅工藝。在鋅電解工藝過(guò)程中，氟離子能破壞陰極鋁板表面的氧化鋁膜，使析出的鋅片與鋁表面形成鋅鋁固溶體，使鋅鋁發(fā)生粘連，不僅造成陰極鋁板消耗增加，導(dǎo)致成本增加，還會(huì)發(fā)生陰極鋅片難以剝離等故障，導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)能力減小，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致生產(chǎn)陷入停頓；另外，氟是高毒物質(zhì)，影響人體多種器官和組織中酶的活性，高含量氟的存在會(huì)惡化車間工作環(huán)境，影響工人健康。氯在電解液中會(huì)腐蝕陰極鋁板、陽(yáng)極鉛板和系統(tǒng)設(shè)備、降低電鋅品質(zhì)，氯離子濃度越高，對(duì)濕法系統(tǒng)的危害越大。因此氟氯的脫除與否關(guān)系到濕法煉鋅系統(tǒng)能否穩(wěn)定生產(chǎn)的核心問(wèn)題。

目前，以氧化鋅為原料生產(chǎn)電鋅的工藝中，脫除氟氯的技術(shù)路線分為原料浸出前的預(yù)處理和原料浸出后的浸出液脫氟氯兩種。由于氟氯元素浸出后會(huì)以氟氯離子的形式隨鋅一起進(jìn)入溶液體系，氟氯離子會(huì)在系統(tǒng)中不斷富集，迅速超出電鋅生產(chǎn)技術(shù)條件的正常承受能力。因此大多企業(yè)采用預(yù)處理的方式，進(jìn)行氟氯的預(yù)脫除處理。主要有焙燒法和堿洗滌法兩種方法：

（1）焙燒脫氟氯法

工業(yè)上焙燒脫除氟氯的方法主要是多膛爐焙燒脫氟氯，多膛爐焙燒脫氟氯的實(shí)質(zhì)是根據(jù)氯化物低沸點(diǎn)、易揮發(fā)的特性，在高溫和一定負(fù)壓的情況下對(duì)氧化鋅煙塵進(jìn)行焙燒，使鉛鋅的氟、氯化物發(fā)生物理、化學(xué)變化，使低沸點(diǎn)氟氯化物解吸揮發(fā)到氣相，隨爐氣和煙塵一道進(jìn)入煙氣系統(tǒng)而除去。但是多膛爐設(shè)備龐大，一次性投資高，能耗高，設(shè)備易損壞并且維修成本高，對(duì)于氟氯含量偏高的氧化鋅煙塵，導(dǎo)致多膛爐脫氟氯壓力驟增，脫除效果欠佳。工業(yè)上焙燒脫氟氯采用的設(shè)備還有回轉(zhuǎn)窯，但其投料量小、溫度高，且煙塵中含鉛量高時(shí)，容易產(chǎn)生窯爐“結(jié)圈”需要停爐清理，不利于配套大規(guī)模濕法煉鋅流程。

（2）堿洗滌除氟氯法

堿洗滌脫除氯的原理是氟、氯化物在堿性溶液中按金屬電位順序，與金屬進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，形成的堿金屬鹵化物易溶于堿性溶液，從而實(shí)現(xiàn)氟氯與鉛、鋅化合物的分離，達(dá)到脫除氟氯的目的。堿洗滌除氟氯的方法具有設(shè)備和操作簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是單一的堿洗工藝需要耗費(fèi)大量的水資源和硫酸，且堿洗液和水洗液必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)奶幚聿拍苓_(dá)到排放要求。

氧化鋅煙塵通過(guò)預(yù)處理脫除氟氯，其氟氯含量已經(jīng)有降低，但還是有少量氟氯進(jìn)入濕法系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致氟氯在系統(tǒng)中富集，因此，硫酸鋅溶液中氟氯的脫除研究也一直是國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)和鋅冶煉企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，目前的方法主要有以下幾種：

（1）離子交換除氟氯法

離子交換除氟氯原理是利用離子交換樹脂的可交換離子與電解液中氟氯離子發(fā)生交互反應(yīng)，使溶液中氟氯離子吸附在樹脂上，而樹脂上相應(yīng)的可交換離子進(jìn)入溶液，從而達(dá)到脫除氟氯離子的目的。其缺點(diǎn)是樹脂再生時(shí)所產(chǎn)生的廢水含有較高的氟氯濃度、硫酸濃度和重金屬濃度，帶來(lái)比較高的處理成本和環(huán)境壓力。

（2）針鐵礦除氟氯法

針鐵礦法除氟氯其原理是基于Fe²⁺屬于中等強(qiáng)度的絡(luò)合物形成體，溶液中的Fe²⁺與F^-、Cl^-有某種程度的絡(luò)合，在Fe²⁺被氧化成Fe³⁺并與O^2-和OH^-結(jié)合生成β-FeOOH時(shí)，F(xiàn)^-、Cl^-會(huì)進(jìn)入β-FeOOH的晶格中形成沉淀，從而以沉淀的形式將氟氯脫除。但是為提高氟氯的脫除率，該法需要向溶液中引入了大量的Fe²⁺，試驗(yàn)條件下Fe²⁺被氧化成Fe³⁺，增加了溶液中的Fe³⁺濃度，增加了后續(xù)除鐵的成本。

（3）硫酸鋅結(jié)晶沉淀除氟氯法