本發明專利技術公開了一種利用鋼廠煙塵灰氨法脫碳生產高純氧化鋅的方法，采用氨水-碳銨液作為浸取劑進行浸取，并在每立方米浸取劑中添加0.3-0.5kg氟硅酸鈉，浸取后在每立方米浸取液中加入50-60kg熟石灰進行升溫脫碳；本發明專利技術將氨法應用于煙塵灰的處理，并對現有氨法進行了適應性改進，提高了煙塵灰中的鋅浸出速度和浸出率，可以得到較大比表面積的氧化鋅同時純度可以達到99.7%以上，本發明專利技術的處理方法能耗低、效率高，浸取劑循環利用，徹底地解決了鋼廠高爐煙塵的鋅負荷問題，既滿足了鋼廠對有害成分鋅以及堿金屬的凈化要求，達到生產的良性循環，又回收了鋼廠寶貴的鐵、炭資源，鐵、炭得到富集，既節約了能源又創造了良好的經濟效益。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及ー種氧化鋅的生產方法，特別涉及一種高純氧化鋅的生產方法。
技術介紹
目前來自鋼廠的煙塵灰(包括高爐灰、轉爐灰、電爐灰)，又稱煙塵貯存灰，每生產一噸鋼鐵將會產生35 90kg的煙塵灰，這種煙塵灰一般含鐵15 30%、含氧化硅4 5%、鋅5 22%、可燃燒的固定炭(C)25 55%、氧化鈣2 5%、氧化鎂I 2%以及鈦、釩和堿金屬等。通常條件下，一般作為燒結的原料來生產燒結礦，在鋼廠內部循環利用，隨著循環的富集，入爐鋅負荷愈來愈高，嚴重影響高爐的·正常運行。目前限制高爐鋅負荷的方法一是限制循環用煙塵灰用量；ニ是煙塵灰選礦處理;三是采用火法和濕法處理。第一種不是降低高爐鋅負荷經濟的、有效的方法，而且帶來環境污染。第二種是把鋅富集到尾泥中，但鐵精、炭精、尾泥三種產品失調，仍失去較高的鉄、炭資源。第三種又分為火法和濕法處理，火法有直接燒結法、球團處理法、直接還原法處理。但鋅、鉛及堿金屬仍未得到解決。濕法又分為酸法和堿法，酸法エ藝成熟，不升溫鋅浸取率僅80%左右，升溫可達95%，但鐵也高達60%，除鐵困難，又浪費鐵，設備腐蝕嚴重，也達不到環保要求。但堿法浸取率更低。現有濕法提鋅存在問題總體特點是鋅浸取率低，浸渣難以循環利用，無法達到環保要求，設備腐蝕嚴重，對原料要求敏感，エ藝難以優化，生產效益低與鋼廠產量不相匹配等。目前我國鋼鐵企業含鋅粉塵配入燒結循環利用方式已經對高爐、燒結生產和鋼鐵廠環境帶來巨大危害，對粉塵的處理十分迫切。最理想的方法是進行鋅的選擇性浸出，使鋅進入溶液中，鋅得到有價值的回收利用。另ー方面，高純度氧化鋅一般是指氧化鋅的質量分數在99. 7%以上，高純氧化鋅是現代エ業不可缺少的一種高科技原料，用途廣泛，主要用于玻璃、飼料、陶瓷、染料、油漆、造紙、橡膠、農藥、煉油、鍍鋅、特種鋼材、合金、國防科技等數十種行業企業，無論是玻璃、造紙，還是橡膠、煉油等都對氧化鋅需求量很大，并且純度要求非常高。目前生產高純氧化鋅的方法，主要是間接法，間接法一般以鋅錠為原料，通過電解還原，或高溫氣化，空氣氧化再冷凝收集制得氧化鋅，不同的鋅錠原料，生產出的氧化鋅純度也不一樣，此エ藝主要生產99. 5%—99. 7%的氧化鋅。氨法是制備氧化鋅的ー種常用方法，目前氨法(氨-碳銨聯合浸出法生產氧化鋅)的一般步驟包括對含鋅物料使用氨-碳銨聯合浸取制得鋅氨絡合液，經凈化、蒸氨結晶、干燥煅燒制得氧化鋅產品，一般氧化鋅含量95-98%。這種傳統的氨法制備氧化鋅一直沒有應用于煙塵灰的處理，主要原因在于 I.因為鋼廠煙塵貯存灰含鋅率低(一般含Zn%=5_22)，浸出液含鋅濃度低，浸取劑消耗量大，成本高，企業無法承受。2.因為雜質成分復雜，生產得到的只能是普通活性氧化鋅產品且合格率低，產品價格較低經濟效益差。3.常規手段浸取時，煙塵灰的浸出率低，回收率低，鐵、炭資源回收也沒形成完整鏈條，煙塵灰的價值未得到體現。另外，目前氨浸法生產氧化鋅過程中，析氨后均以堿式碳酸鋅結晶出來，分解溫度高(氫氧化鋅理論分解初使溫度約125°c，碳酸鋅約300°C)，為得到高純產品，必須保證足夠高的分解溫度，一般控制溫度500°C以上，才能使堿式碳酸鋅分解完全。如申請號為200610130477. 7的中國專利申請，煅燒溫度高達550°C。高溫煅燒嚴重影響氧化鋅的比表面積及分散性、流動性，繼而影響其應用領域。綜上所述，對于煙塵灰的處理，如何在含鋅量低的煙塵灰中有效浸出其中的鋅，并得到高純氧化鋅，同時克服傳統的方法的缺點，成為本行業亟待解決的技術難題。
技術實現思路
本專利技術目的之ー在于針對上述存在的問題，提供一種有效利用鋼廠煙塵灰制備 高純氧化鋅的方法。本專利技術采用的技術方案是這樣的ー種利用鋼廠煙塵灰氨法脫碳生產高純氧化鋅的方法，包括以下步驟， 浸取鋼廠煙塵灰、脫碳、浄化除雜、蒸氨結晶和干燥煅燒，其中 浸取鋼廠煙塵灰用氨水-碳銨液作為浸取劑進行浸取；其中，所述浸取劑中NH3的摩爾濃度c (NH3) =5. 5-7mol/L, CO廣的摩爾濃度c (CO32O = O. 95-1. 2 mol/L,并在每立方米浸取劑中添加O. 3-0. 5kg氟娃酸鈉,浸取后得到浸取液； 浸取后所得浸取液中氧化鋅濃度控制在50-60g/L，進行升溫脫碳，其方法為在每立方米浸取液中加入50-60kg熟石灰，攪拌加熱至90-98°C，當CO2濃度< O. 3mol/L,在每立方米前述液體中加入3-4kg過硫酸銨,繼續攪拌脫碳并發生氧化反應,直至c (CO2) ^ O. Imol/L> c (NH3) < 3mol/L,然后過濾分離， 浄化除雜、蒸氨結晶和干燥煅燒步驟均采用目前普通氨法制備氧化鋅的エ藝參數。要得到高純氧化鋅，首先需要保證低品位氧化鋅礦中的鋅能盡可能地浸出，這樣一方面可以提高鋅的回收率，另ー方面，在浸出液中鋅的含量越大，雜質含量也就越小，才能保證在同等エ藝條件下制得更高純度的氧化鋅。本專利技術首先將現有的氨法制備氧化鋅的技術應用于對煙塵灰的處理；同時，在現有的氨法的エ藝基礎上，在浸取液中，加入適量的氟硅酸鈉；并增加了脫碳的步驟。由于煙塵灰的單質鐵含量高，不能用強酸浸出，不僅消耗大量的酸，還使鐵等大量溶出，浄化困難。鐵酸鋅在酸性中溶出也很緩慢，所以本專利技術采用氨法浸出，煙塵灰中脈石的超細微粒對浸取劑也起到一定的隔阻作用，為了解決這個問題，本申請的專利技術人通過大量實驗得出適量的氟硅酸納能破除超細微粒對含鋅顆粒包裹作用，實現超細微粒分層上浮，從而將鋅暴露，使其較完全地浸泡在浸出液中； 増加脫碳降氨步驟，一方面可以消除過多的游離氨，降低雜質離子的絡合能力，使雜質離子得以除去(如硅酸等膠體離子高溫疑聚沉淀)，利于提高凈化質量，減少凈化藥品用量；另ー方面可以去除溶液中碳酸根離子，使絡合液后續脫氨水解過程中有利于得到晶核尺寸更小、分解溫度更低的氫氧化鋅沉淀。同時，本申請的專利技術人通過大量實驗得出用熟石灰作為脫碳劑，一方面可以提供取代CO32-的配位體0H—，使CO32-消除形成CaCO3沉淀，另外稍強的堿性環境有助于鐵離子等金屬雜質離子沉淀，為后續凈化創造條件。另ー方面，石灰乳價廉。其中 浸取步驟的化學反應方程式為ZnCHnNH3 +H2O — 2++20Η_ ZnFe2O4 +ηΝΗ3+4Η20 — 2++2Fe (OH) 3 I +20FZnFe2O4 +nNH3+H20 — 2++Fe203 丨 +20ΓZn2SiO4+2nNH3 — 2 2+ + SiO44-ZnSiO3+ nNH3 +2NH4HC03 — CO3+ SiO2 · H2CH(NH4)2CO3 其中n=l 4 ； 脫碳步驟中的化學反應為Ca (OH) 2 = Ca2+ +20FCa2++ CO廣—CaCO3 INH3 · H2O + NH4HCO3--- 2NH3 i +CO2 +2Η20 浄化除雜過程中發生的反應S2O82-+ Mn2++ 2ΝΗ3 · H2O + H2O — Mn O (OH) 2 ふ + 2NH4.+2S0廣+ 2H.S2O8 2>2Fe2+ +6H20 — 2S0廣 + 2Fe (OH) 3 I + 6H+ AsO43 + Fe3本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種利用鋼廠煙塵灰氨法脫碳生產高純氧化鋅的方法，包括以下步驟:浸取鋼廠煙塵灰、凈化除雜、蒸氨結晶和干燥煅燒，其特征在于：浸取鋼廠煙塵灰用氨水？碳銨液作為浸取劑進行浸取；其中，所述浸取劑中NH3的摩爾濃度c(NH3)=5.5？7mol/L，CO32？的摩爾濃度c(CO32？)=？0.95？1.2？mol/L，并在每立方米浸取劑中添加0.3？0.5kg氟硅酸鈉，浸取后得到浸取液；浸取后所得浸取液中氧化鋅濃度控制在50？60g/L，進行升溫脫碳，其方法為：在每立方米浸取液中加入50？60kg熟石灰，攪拌加熱至90？98℃，當CO2濃度≤0.3mol/L，在每立方米前述液體中加入3？4kg過硫酸銨，繼續攪拌脫碳并發生氧化反應，直至c(CO2)≤0.1mol/L、c(NH3)？≤3mol/L，然后過濾分離。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳尚全，李時春，李曉紅，
申請(專利權)人：四川巨宏科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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