利用高爐除塵灰和鋅廢渣製備飼料級氧化鋅的方法與流程

2023-11-04 01:30:22

本發明涉及氧化鋅生產技術領域，特別是一種利用高爐廢渣製備飼料級氧化鋅的方法。

背景技術：

氧化鋅是一種常用的化學添加劑，主要用作橡膠、塗料、印染、飼料、醫藥、化工和陶瓷等工業的原料。氧化鋅應用於飼料添加劑時，通常以飼料級氧化鋅的形式添加，飼料級氧化鋅是一種白色或淡黃色六角形細微粉末，具有無味、無毒、質細膩、微量元素鋅含量高、產品精細等特點，其生物學利用率高，應用在飼料中，對動物有促生長和抗菌作用。

然而，相對於其他品種的氧化鋅，飼料級氧化鋅在指標上有著特殊要求，生產工藝一般有幹法和溼法生產兩種方式。其中，幹法又包括直接法和間接法兩種；直接法是以菱鋅礦、硫化鋅礦、閃鋅礦以及次氧化鋅礦作為原料，加入還原劑，在高溫下直接煅燒，產生的鋅蒸汽與熱空氣接觸氧化生成氧化鋅；間接法是將鋅礦先煉製成鋅錠，再用鋅錠生產氧化鋅，但無論是直接法還是間接法生產飼料級氧化鋅均達不到衛生指標要求。溼法是在鋅鹽溶液中加入不同鹼類或鹽類得到氫氧化鋅或鹼式碳酸鋅，然後經過漂洗、乾燥後，再高溫熱分解得到成品；此種方式成本低廉，得到了廣泛應用。

由於礦產資源的不可再生性，鋅礦儲藏量日漸減少，制約了鋅產量的增加和需求。另外，在有色金屬的冶煉過程中會產生大量的有色金屬廢渣，其中含有不同形態的金屬，由於其含量較低，因此一直未得到充分的回收利用，造成了巨大浪費。如果能夠從高爐廢渣中提煉並製備生產飼料所用的飼料級氧化鋅，不僅會使有色金屬廢渣得到了回收利用，同時也大大提高了飼料級氧化鋅的產量。

一項在先專利申請cn201210280268.6公開了一種從有色金屬廢渣中提取鋅的方法，包括火法冶煉、酸浸、沉鋅和還原熔煉等步驟，能夠實現新的回收利用，避免了有價金屬對環境的汙染。但是該方法生產出來的鋅，產量較少，且精度較低，無法滿足後續生產飼料級氧化鋅的要求。

技術實現要素：

本發明需要解決的技術問題是提供一種利用高爐除塵灰和鋅廢渣製備飼料級氧化鋅的方法，不僅能夠生產飼料用的飼料級氧化鋅，而且還可副產鉛精礦、鉍精礦、鐵精粉、粗鎘、粗熙以及粗銦等金屬；使高爐廢渣得到充分回收利用。

為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案如下。

利用高爐除塵灰和鋅廢渣製備飼料級氧化鋅的方法，具體包括以下步驟：

1）漂洗除塵灰，將漂洗後所得的除塵灰濾餅與鋅廢渣和沉降回收料一起送入高溫揮發窯，同時向高溫揮發窯中通入混合有焦粉的空氣，除塵灰、鋅廢渣、沉降回收料與焦粉加入的重量比例為640:126:24:31；

2）高溫揮發窯產生的煙氣經布袋收塵沉降得沉降回收料，沉降後的煙氣經過餘熱鍋爐回收熱量，回收熱量後的煙氣進入收塵機構獲得次氧化鋅原料；

3）對步驟2）所得次氧化鋅原料進行漂洗，壓濾得次氧化鋅濾餅，次氧化鋅濾餅進行中性浸出；

4）步驟3）中性浸出的中性浸出液，加入雙氧水或高錳酸鉀進行氧化除鐵，雙氧水加入的重量比例為除塵灰重量的1/20；反應完全後加入鋅粉，鋅粉加入的重量比例為除塵灰重量的1/800；將中性浸出液中的二價鎘離子置換出來，進行除鎘獲得硫酸鋅淨化液；

5）向硫酸鋅淨化液中加入純鹼進行合成反應，合成反應完成後向溶液中加入碳酸鈉進行化合反應獲得鹼式碳酸鋅壓濾濾餅；純鹼加入的重量比例為除塵灰重量的1/4；所述碳酸鈉加入的重量比例為除塵灰重量的1/320；

6）對鹼式碳酸鋅壓濾濾餅進行漂洗，而後送入煅燒窯進行煅燒，生成氧化鋅；

7）煅燒後的粗氧化鋅經過冷卻、粉碎及包裝後獲得飼料級氧化鋅產品。

上述利用高爐除塵灰和鋅廢渣製備飼料級氧化鋅的方法，步驟3）所述的中性浸出是採用酸性硫酸鋅萃取液將次氧化鋅濾餅中的鋅浸出生成中性浸出液，浸出終點的ph值為5.0~5.2；所述萃取液加入的重量比例為除塵灰重量的1/320。

上述利用高爐除塵灰和鋅廢渣製備飼料級氧化鋅的方法，步驟1）中高溫揮發窯是在1200℃的高溫下將原料中的鋅、鉛、銦、錫、鎘、鉍還原成單質金屬，單質金屬與煙氣中的氧反應生成金屬氧化物，金屬氧化物塵和原料中的易揮發水溶物及少量煙塵雜質隨煙塵氣移出。

上述利用高爐除塵灰和鋅廢渣製備飼料級氧化鋅的方法，步驟1）高溫揮發窯產生的爐渣中含有單質鐵和四氧化三鐵，將爐渣球磨粉碎後，利用磁力將爐渣中的單質鐵以及四氧化三鐵提取出來，生產鐵粉，餘料為磁選泥。

上述利用高爐除塵灰和鋅廢渣製備飼料級氧化鋅的方法，步驟2）所述沉降後的煙氣溫度為520~580℃，進入餘熱鍋爐後生產450℃、3.5mpa的過熱蒸汽。

上述利用高爐除塵灰和鋅廢渣製備飼料級氧化鋅的方法，步驟2）所述收塵後的廢氣脫硫送入次氧化鋅漿液池中，次氧化鋅溶液中的氧化鋅與煙氣中的二氧化硫反應生成亞硫酸鋅，亞硫酸鋅與空氣中的氧氣反應生成硫酸鋅，完成無脫硫廢渣排放。

上述利用高爐除塵灰和鋅廢渣製備飼料級氧化鋅的方法，步驟3）漂洗完次氧化鋅的溶液經淨化、蒸發、結晶後生產工業氯化鈉。

上述利用高爐除塵灰和鋅廢渣製備飼料級氧化鋅的方法，向步驟3）中性浸出的中性浸出渣中加入硫酸和水，生成酸性硫酸鹽溶液，使原料中的有價金屬浸出，浸出終點含硫酸90~120g/l，產出鉛精礦壓濾濾餅。

上述利用高爐除塵灰和鋅廢渣製備飼料級氧化鋅的方法，向步驟3）產出鉛精礦壓濾濾餅的溶液中加入鋅粉進行置換獲得鉍精礦；向產出鉍精礦的溶液中加入萃取液、鋅片和鹽酸進行萃取置換，分別獲得粗銦和粗錫。

上述利用高爐除塵灰和鋅廢渣製備飼料級氧化鋅的方法，對步驟5）中濾除鹼式碳酸鋅的化合溶液進行蒸髮結晶生產一水硫酸鈉和冷凝水。

由於採用了以上技術方案，本發明所取得技術進步如下。

本發明利用高爐除塵灰和有色金屬廢渣生產飼料級氧化鋅，在不增加三廢排放的前提下，充分回收原料中的有價金屬，並且還可利用揮發窯高溫煙氣副產蒸汽，用於發電或滿足項目生產蒸汽需要，具有良好的經濟效益。

附圖說明

圖1為本發明的流程圖；

圖2為本發明所述實施例的年入窯物料以及成分含量表；

圖3為本發明所述實施例的物料平衡圖；

圖4為本發明所述實施例的年生產成本表；

圖5為本發明所述實施例的年產值表。

具體實施方式

下面將結合具體實施例對本發明進行進一步詳細說明。

本發明應用於dn3500*52000高溫揮發窯生產飼料級氧化鋅的項目中，入窯物料為高爐除塵灰、鋅廢渣、項目廢渣以及焦粉，產物為飼料級氧化鋅、粗銦、粗錫、粗鎘、鉛精礦、鉍精礦、鐵粉、磁選泥、揮發物、氯化鈉以及硫酸鈉。利用高爐除塵灰和鋅廢渣製備飼料級氧化鋅的流程如圖1所示，具體包括以下步驟。

1）漂洗除塵灰，將漂洗後所得的除塵灰濾餅與鋅廢渣和沉降回收料一起送入高溫揮發窯，同時向高溫揮發窯中通入混合有焦粉的空氣，除塵灰、鋅廢渣、沉降回收料與焦粉加入的重量比例為640:126:24:31。

本步驟中，年入窯物料以及成分含量如圖2所示，除塵灰、鋅廢渣、沉降回收料與焦粉加入的重量分別為：160000噸、34000噸、6000噸、7750噸。

除塵灰的漂洗採用熱水進行，本實施例中需要進行兩次漂洗過程。原料進入高溫揮發窯後，在1200℃的高溫下與焦粉加熱生成的一氧化碳進行反應，將原料中的鋅、鉛、銦、錫、鎘、鉍還原成單質金屬，單質金屬與煙氣中的氧反應生成金屬氧化物，化學反應式如下；金屬氧化物塵和原料中的易揮發水溶物及少量煙塵雜質隨煙塵氣移出。

高溫揮發窯產生的爐渣中含有單質鐵和四氧化三鐵，將爐渣球磨粉碎後，利用磁力將爐渣中的單質鐵以及四氧化三鐵提取出來，生產鐵粉，餘料為磁選泥。

2）高溫揮發窯產生的煙氣經布袋收塵沉降得沉降回收料，沉降後的煙氣經過餘熱鍋爐回收熱量，回收熱量後的煙氣進入收塵機構獲得次氧化鋅原料。

沉降後的煙氣溫度為520~580℃，進入餘熱鍋爐後生產450℃、3.5mpa的過熱蒸汽，用於發電和滿足項目生產蒸汽需要。

收塵後的廢氣送入次氧化鋅漿液池中脫硫，次氧化鋅溶液中的氧化鋅與煙氣中的二氧化硫反應生成亞硫酸鋅，亞硫酸鋅與空氣中的氧氣反應生成硫酸鋅，化學反應式如下；從而使煙氣達標排放，完成無脫硫廢渣排放。

3）對步驟2）所得次氧化鋅原料進行漂洗，壓濾得次氧化鋅濾餅，次氧化鋅濾餅進行中性浸出。漂洗完次氧化鋅的溶液經淨化、蒸發、結晶，晶體利新包裝，獲得工業氯化鈉產品。

本步驟所述的中性浸出是採用酸性硫酸鋅萃取液將次氧化鋅濾餅中的鋅浸出生成硫酸鋅中性浸出液，同時有等離子溶入，化學反應式如下；浸出終點的ph值為5.0~5.2；所述萃取液加入的重量比例為除塵灰重量的1/320。本實施例中，萃取液的年加入量為627噸。

向本步驟經中性浸出的中性浸出渣中加入硫酸和水，生成酸性硫酸鹽溶液，使原料中的有價金屬浸出，化學反應式如下；浸出終點含硫酸90~120g/l，產出鉛精礦壓濾濾餅。

向產出鉛精礦壓濾濾餅的溶液中加入鋅粉，將溶液中的用鐵置換成海綿鉍，除去溶液中的，化學反應式如下；獲得鉍精礦。

向產出鉍精礦的溶液中加入萃取液，將溶液中的萃出，再用鹽酸將富萃取劑中的反萃出來；向反萃液中加入鹼中和後，終點酸度1~1.5當量；然後加入鋅片將溶液中的置換出來，生成錫渣，使溶液中的濃度達到產銦要求；除錫渣中含有單質錫和銦，通過向除錫渣中加入萃取液進行置換，而後加入鹽酸進行浸出，使銦溶解，獲得純綿錫；將除錫後的溶液中加入鋅片置換出海綿銦；從而獲得粗錫和粗銦。

4）向步驟3）中性浸出的中性浸出液中加入雙氧水或高錳酸鉀進行氧化除鐵，雙氧水加入的重量比例為除塵灰重量的1/20，本實施例中，年加入雙氧水的量為1662噸。中性浸出液中的被加入雙氧水氧化生成，水解為沉澱，化學反應式如下；除去溶液中的。

除去鐵離子的溶液中加入鋅粉，鋅粉加入的重量比例為除塵灰重量的1/800；將中性浸出液中的二價鎘離子置換出來，化學反應式如下；進行除鎘獲得硫酸鋅淨化液。

通過置換獲得的鎘渣含有少量的單質鋅，向鎘渣中剛加入稀硫酸溶液使單質鋅溶解，獲得較純的棉鎘。

5）向硫酸鋅淨化液中加入純鹼進行合成反應，合成反應完成後向溶液中加入碳酸鈉進行化合反應獲得鹼式碳酸鋅壓濾濾餅，化學反應式如下；純鹼加入的重量比例為除塵灰重量的1/4；所述碳酸鈉加入的重量比例為除塵灰重量的1/320。

濾除鹼式碳酸鋅的化合溶液，進行蒸髮結晶生產一水硫酸鈉和冷凝水。

6）對鹼式碳酸鋅壓濾濾餅進行漂洗，而後送入煅燒窯進行煅燒，生成氧化鋅。

7）煅燒後的粗氧化鋅經過冷卻、粉碎及包裝後獲得飼料級氧化鋅產品。

本實施例的物料平衡數據如圖3所示。

本項目利用高爐除塵灰和鋅廢渣製備飼料級氧化鋅，其年生產成本如圖4所示，約為36278萬元，年產值如圖5所示，約為60018萬元，生產周期年均增值稅可達3955萬元，經濟效益顯著。