[發(fā)明專利]一種用于粗鋅一體化精煉的方法及設(shè)備

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• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111041228A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶政修;李劍勝;趙華;周雪姣;曾超
• 申請（專利權(quán)）人: 株洲三特環(huán)保節(jié)能股份有限公司
• 主分類號: C22B19/32
• 分類號: C22B19/32;C22B19/16;C22B9/02;C22B13/06;C22B17/06
• 代理公司: 株洲湘知知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43232
• 代理人: 吳志勇

本發(fā)明公開了一種用于粗鋅一體化精煉的方法和設(shè)備，包括蒸餾室、電加熱件、冷凝裝置，蒸餾室平臥設(shè)置，在蒸餾室前部設(shè)有進(jìn)液管，在蒸餾室的后部設(shè)有負(fù)壓引氣管；蒸餾室由前向后按序設(shè)置高溫蒸發(fā)區(qū)、鉛液回餾區(qū)、鋅液分餾區(qū)和鋅鎘合金液集餾區(qū)共四個(gè)功能區(qū)，并由隔板將相鄰兩個(gè)功能區(qū)的下部分開；在所述高溫蒸發(fā)區(qū)、鉛液回餾區(qū)、鋅液分餾區(qū)底部下方均設(shè)有電加熱件，且各區(qū)電加熱件的加熱功率從高溫蒸發(fā)區(qū)到鋅液分餾區(qū)逐步降低；鉛液回餾區(qū)、鋅液分餾區(qū)和鋅鎘合金液集餾區(qū)上方均設(shè)有冷凝裝置。其優(yōu)點(diǎn)在于，整個(gè)粗鋅精煉的全流程只需一臺設(shè)備，減少了設(shè)備投資成本和生產(chǎn)成本，節(jié)約了生產(chǎn)場地，降低了操作難度和維修難度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于粗鋅一體化精煉的方法及設(shè)備，屬于化工工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)

根據(jù)2018年初步統(tǒng)計(jì)，中國鉛錠產(chǎn)量430萬噸，鋅錠產(chǎn)量415萬噸。

在火法煉鋅生產(chǎn)過程中，一個(gè)關(guān)鍵的工藝過程是粗鋅的精煉。粗鋅中含有的鋅、鎘和鉛，粗鋅的精煉就是要從鋅、鎘和鉛混合液中將鋅單獨(dú)分離出來，得到合格的鋅液產(chǎn)品，同時(shí)得到含鋅的底鋅合金液和鋅鎘合金液。

粗鋅的精煉，分為濕法精煉和火法精煉兩種。

濕法精煉，主要是電解法精煉，即利用粗鋅合金中不同金屬的電位差，讓電位較低的鋅金屬在陽極失去電子，形成離子進(jìn)入溶液，并在陰極得到電子，形成陰極鋅片，而電位較高的鉛、鎘殘留在陽極中，形成陽極泥；陰極鋅片熔化澆鑄冷卻后即為鋅錠產(chǎn)品；陽極泥用于提取鉛金屬和鎘金屬。

粗鋅濕法精煉存在著很明顯的缺點(diǎn)：一是電解過程消耗的電能昂貴，電能消耗量較大，電解成本高；二是由于電流密度的限制，電解過程的設(shè)備效率低，設(shè)備投資大；三是電解得到的陰極鋅，需要再次熔化，才能澆鑄為產(chǎn)品，進(jìn)而增加了能源成本；四是電解陽極泥中鋅含量較高，還需要進(jìn)一步處理，回收其中的鋅金屬；五是電解過程需要配入硫酸銨，部分硫酸銨會(huì)在電解過程中分解，增加試劑消耗成本。由于濕法精煉有著太多的缺點(diǎn)，因此，濕法精煉的生產(chǎn)應(yīng)用已經(jīng)越來越少，只剩下少數(shù)生產(chǎn)較高純度鋅錠和特殊用途鋅錠的廠家使用。

粗鋅的火法精煉，主要是蒸餾法精煉，即利用粗鋅液體中不同金屬的沸點(diǎn)差，讓沸點(diǎn)低的金屬形成蒸汽，揮發(fā)到氣相中；火法精煉常規(guī)的設(shè)備為蒸餾塔，根據(jù)蒸餾功能的不同，通常又分鉛塔和鎘塔；在鉛塔蒸餾過程中，粗鋅液體中的絕大部分鋅和鎘兩種金屬以蒸汽形式揮發(fā)到氣相中，氣相冷凝后得到鋅鎘粗合金液體，鉛不揮發(fā)，與少量沒有揮發(fā)的鋅金屬一起，形成底鋅（即鋅鉛合金，也俗稱硬鋅），從而使鉛從鋅、鎘和鉛混合液中分離出來；在鎘塔蒸餾過程中，從鉛塔出來的鋅鎘粗合金液體中的鎘金屬以蒸汽形式揮發(fā)到氣相中，并混雜有少量揮發(fā)的鋅，冷凝后得到高鎘鋅，用于提取鎘金屬，鋅絕大部分不揮發(fā)，在鎘塔底部得到鋅產(chǎn)品液體，澆鑄冷卻后即為鋅錠產(chǎn)品；火法精煉是目前常用的方法。

上述火法精煉過程，分別從鉛塔和鎘塔兩套設(shè)備中分離鉛和鎘，在鎘塔底部得到合格的鋅金屬液體，同時(shí)分別在鉛塔和鎘塔中得到能夠含鉛底鋅和高鎘鋅。

上述火法精煉的原理，簡單的說就是利用鎘、鋅、鉛的沸點(diǎn)依次增高而采用相應(yīng)的升溫·冷凝措施來實(shí)現(xiàn)的。

但是，上述粗鋅火法精煉一個(gè)主要的缺點(diǎn)，就是需要經(jīng)過鉛塔和鎘塔兩個(gè)過程蒸餾才能產(chǎn)出合格的鋅液，從而導(dǎo)致：1、能源消耗增大；2、設(shè)備投資增大；3、占用場地空間增大；4、人工操控難度增大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題主要是：

針對上述問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是：