一種含氯和氨的鋅浮渣微波真空冶煉方法及微波真空爐技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種含氯和氨的鋅浮渣的微波真空冶煉方法及其微波真空爐，將含氯和氨成分及金屬鋅顆粒的鋅浮渣與碳粉和粘結(jié)劑混合制塊或團(tuán)，置于微波真空爐中，在900

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種含氯和氨的鋅浮渣微波真空冶煉方法及微波真空爐


[0001]本專利技術(shù)屬于鋅冶煉及綜合回收領(lǐng)域，具體涉及一種含氯和氨成分的鋅浮渣微波真空碳熱還原，回收金屬鋅的方法及微波真空爐。

技術(shù)介紹

[0002]火法或濕法煉鋅，都有精鋅鑄錠工序。該工序在鋅片熔化后都必須用氯化銨造渣分離原鋅的氧化皮和金屬鋅。在造渣和扒渣過程中，不可避免地會(huì)有許多細(xì)小的金屬鋅顆粒隨渣扒出，使浮渣含鋅量高達(dá)80%以上，甚至達(dá)到93%以上。該浮渣一般含氯和氨約2
?
5%，含鐵0.5
?
1%，產(chǎn)出率為50kg/噸鋅左右。熔鑄1萬噸鋅錠，將產(chǎn)出500噸鋅浮渣，按我國目前產(chǎn)鋅600萬噸/年計(jì)，將產(chǎn)出30萬噸/年左右的鋅浮渣。另外，在加工生產(chǎn)鋅基合金時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生類似的含鋅浮渣。因此如何處理鋅浮渣，回收其中的金屬鋅具有重大的節(jié)能減排意義。
[0003]目前對(duì)鋅浮渣的處理和綜合回收分為濕法和火法兩種技術(shù)，濕法是將浮渣用酸或銨，堿溶解，再凈化電解為鋅片或鋅粉或生產(chǎn)鋅氨化工產(chǎn)品。在溶解過程中，由于浮渣含大量金屬鋅顆粒，產(chǎn)生大量的氫氣，給環(huán)境的安全造成很大的火災(zāi)隱患。溶解后又必須凈化，電解，熔鑄，才能獲得金屬鋅產(chǎn)品。因而流程長，能耗高，廢水量大，回收成本高。目前的火法回收首先把浮渣進(jìn)行人工篩選，或水洗，得到主要含金屬鋅的粗顆粒或粗細(xì)混合顆粒，在常溫下火法熔鑄，由于在造渣過程中鋅浮渣會(huì)部分氧化，在顆粒鋅表面會(huì)生成一層氧化膜，影響鋅的熔化，能耗較高，同時(shí)也需要造渣才能進(jìn)行液固分離，另外進(jìn)行人工篩選或水洗不僅增加勞動(dòng)力消耗，而且粉塵污染或廢水污染都較大，因此金屬鋅的回收率低，廢渣廢水量大，回收成本高。若在電熱真空爐中直接蒸發(fā)金屬鋅，冷凝熔鑄精鋅，雖然不再有造渣，不再產(chǎn)生氧化層，也由于鋅顆粒表面氧化層的影響，需要1200℃以上高溫才能熔化蒸餾鋅蒸汽。而電熱在真空中傳導(dǎo)緩慢，電極溫度必須大大高于物料溫度，而一般真空爐要使反應(yīng)室物料溫度達(dá)到1200℃以上，則電極溫度必須達(dá)到1300℃以上，不僅電極損耗大，而且電極周圍的爐墻燒損也大，造成爐體壽命短，維護(hù)檢修頻繁。因而直接進(jìn)行純真空冶煉，困難更大，至今還沒有成功的例子。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0004]為了克服上述濕法，火法及純真空冶煉的不足，本專利技術(shù)提出了采用微波真空爐碳熱還原冶煉的方法，能夠在不篩選或水洗浮渣的條件下與還原碳混合，在真空爐中采用微波輻射加熱進(jìn)行還原冶煉，分解氯化鋅，氯化銨，得金屬鋅蒸汽，冷凝鑄錠，同時(shí)還原氧化鋅，回收鋅顆粒中鋅和浮渣灰中的鋅。其流程短，能耗低，三廢少，回收率高，成本低，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益好。
[0005]本專利技術(shù)的技術(shù)方案：一種含氯和氨的鋅浮渣的微波真空冶煉方法，包括以下步驟：步驟1：取樣化驗(yàn)鋅浮渣的化學(xué)成分，并按碳/鋅=0.1
?
0.2配入還原碳粉，混合均勻后，再按混合物的5
?
8%配入粘結(jié)劑，制成磚塊狀或球團(tuán)狀烘干備用；所述的鋅浮渣是金屬鋅
或鋅基合金在熔化后用氯化銨熱炒分離渣和金屬時(shí)產(chǎn)生的浮渣，總含鋅量≥90%，顆粒鋅≥70%，氯≤5%，氨≤5%；步驟2：把步驟1配制的鋅浮渣團(tuán)塊加入到微波真空爐中，加料量至反應(yīng)室與冷凝室的導(dǎo)氣窗口下沿平行為止，然后關(guān)閉爐門，開啟真空泵抽真空；當(dāng)真空度達(dá)到要求時(shí)，開啟微波輻射，爐溫達(dá)到要求的下限時(shí)，開啟循環(huán)冷卻水；鋅浮渣的微波真空碳熱還原冶煉分為兩個(gè)階段，第一階段主要任務(wù)為低溫分解脫氨和氯，第二階段主要進(jìn)行高溫碳熱還原冶煉；第一階段的微波真空冶煉條件是：微波輻射頻率0.5
?
1GHz，真空度≤600Pa，反應(yīng)室爐溫900
±
50℃，冷凝室爐溫500
?
550℃，時(shí)間1.5
?
2小時(shí)；第二階段微波真空碳熱還原冶煉的條件是微波輻射頻率1
?
10GHz，真空度≤600Pa，反應(yīng)室溫度1200
±
50℃，冷凝室溫度500
±
50℃，時(shí)間3
?
5小時(shí)或冶煉終點(diǎn)真空度≤80Pa；步驟3：真空泵出氣口與廢氣洗滌塔管道進(jìn)行密封連接，淋洗塔進(jìn)行負(fù)壓操作，采用清水或PH=8
?
12的弱堿水或PH=3
?
5的弱酸水淋洗，達(dá)標(biāo)后排放；步驟4：步驟2的第二階段冶煉結(jié)束后，先關(guān)閉微波輻射，反應(yīng)室爐溫降至600℃以下時(shí)關(guān)閉真空泵，并用惰性氣體卸壓至常壓鑄鋅錠；反應(yīng)室溫度降至300
±
50℃后開啟反應(yīng)室爐門清掃殘?jiān)瑫r(shí)清理除塵過濾器。
[0006]進(jìn)一步地，所述步驟1中的還原碳粉為活性碳粉或炭黑粉，或焦炭粉其中的一種，含碳≥90%，碳粉粒度≥40目。
[0007]進(jìn)一步地，所述步驟1中的粘結(jié)劑為紙漿。
[0008]進(jìn)一步地，所述步驟1中磚塊狀為常規(guī)磚塊大小，球團(tuán)狀為直徑=1
?
5cm，烘干至水分≤10%。
[0009]進(jìn)一步地，所述步驟4，若不立即進(jìn)行下一爐生產(chǎn)，則關(guān)停冷卻水。
[0010]進(jìn)一步地，所述步驟4，完成了含氯和銨的鋅浮渣的微波真空碳熱還原冶煉，獲得0
?
1#精鋅錠，殘?jiān)祷鼗剞D(zhuǎn)窯生產(chǎn)。
[0011]所述步驟2的微波真空冶煉爐，包括反應(yīng)室、冷凝室和除塵過濾器，反應(yīng)室設(shè)有爐門，反應(yīng)室和冷凝室通過液體鋅流口聯(lián)通，反應(yīng)室和冷凝室公用爐鐵殼，爐鐵殼下面設(shè)有保溫層，保溫層下面砌有耐火磚，反應(yīng)室的耐火磚下面設(shè)有微波輻射元件，反應(yīng)室內(nèi)設(shè)料層，料層設(shè)有反應(yīng)室測(cè)溫管；從反應(yīng)室的液體鋅流口流出的鋅液進(jìn)入冷凝室內(nèi)的金屬鋅液池，所述金屬鋅液池低處設(shè)有金屬鋅鑄錠口；冷凝室的耐火磚下面設(shè)有金屬冷凝板，冷凝室內(nèi)設(shè)冷凝室測(cè)溫管，冷凝室通過真空抽氣管、惰性氣體卸壓管與除塵過濾器連接，惰性氣體卸壓管上設(shè)有真空計(jì)；所述除塵過濾器通過接真空泵管道與真空泵連接。
[0012]所述反應(yīng)室在導(dǎo)氣窗以下全部由碳化硅板或磚筑爐，與爐鐵殼之間的保溫層為6.5cm的硅藻土磚；所述冷凝室的金屬冷凝板由耐鋅腐蝕的不銹鋼板或鈦板制作成中空通水狀；所述除塵過濾器用60目以上不銹鋼網(wǎng)制作。
[0013]本專利技術(shù)的工作原理和工藝特征：本專利技術(shù)所使用的原料，除含總鋅≥90%，顆粒鋅≥70%，氯≤5%，氨≤5%，含鐵1%左右外，不含其他重金屬成分，是比較純凈的金屬鋅，氯化鋅，氧化鋅的混合物。利用氯化鋅，氧化鋅，氧化鐵，氯化銨吸收微波發(fā)熱的特性，首先進(jìn)行低溫分解氯化鋅，氯化銨，再高溫碳熱
還原氧化鋅，氧化鐵為金屬鋅和金屬鐵，同時(shí)破壞顆粒鋅表面的氧化鋅膜。然后利用真空降低物質(zhì)的熔沸點(diǎn)溫度的特性，迅速排除、分解、還原反應(yīng)所產(chǎn)生的氯氣，氨氣，二氧化碳，一氧化碳?xì)怏w的特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)金屬物質(zhì)與非金屬物質(zhì)的首先分離，以及使金屬鋅在較高溫度下蒸發(fā)為金屬鋅蒸汽與金屬鐵分離。金屬鋅蒸汽與非金屬氣體，氯化銨，一氧化碳，二氧化碳在冷凝室受循環(huán)水冷卻，鋅蒸汽冷凝為液體鋅進(jìn)入鋅液池，非金屬氣體不能冷卻為液體而迅速由真空泵排出，達(dá)到了含氯和氨的鋅浮渣不經(jīng)過篩分，水洗，直接由微波真空冶煉高效率，低污染，低能耗，低成本地獲得0<本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種含氯和氨的鋅浮渣的微波真空冶煉方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟1：取樣化驗(yàn)鋅浮渣的化學(xué)成分，并按碳/鋅=0.1
?
0.2配入還原碳粉，混合均勻后，再按混合物的5
?
8%配入粘結(jié)劑，制成磚塊狀或球團(tuán)狀烘干備用；所述的鋅浮渣是金屬鋅或鋅基合金在熔化后用氯化銨熱炒分離渣和金屬時(shí)產(chǎn)生的浮渣，總含鋅量≥90%，顆粒鋅≥70%，氯≤5%，氨≤5%；步驟2：把步驟1配制的鋅浮渣團(tuán)塊加入到微波真空爐中，加料量至反應(yīng)室與冷凝室的導(dǎo)氣窗口下沿平行為止，然后關(guān)閉爐門，開啟真空泵抽真空；當(dāng)真空度達(dá)到要求時(shí)，開啟微波輻射，爐溫達(dá)到要求的下限時(shí)，開啟循環(huán)冷卻水；鋅浮渣的微波真空碳熱還原冶煉分為兩個(gè)階段，第一階段主要任務(wù)為低溫分解脫氨和氯，第二階段主要進(jìn)行高溫碳熱還原冶煉；第一階段的微波真空冶煉條件是：微波輻射頻率0.5
?
1GHz，真空度≤600Pa，反應(yīng)室爐溫900
±
50℃，冷凝室爐溫500
?
550℃，時(shí)間1.5
?
2小時(shí)；第二階段微波真空碳熱還原冶煉的條件是微波輻射頻率1
?
10GHz，真空度≤600Pa，反應(yīng)室溫度1200
±
50℃，冷凝室溫度500
±
50℃，時(shí)間3
?
5小時(shí)或冶煉終點(diǎn)真空度≤80Pa；步驟3：真空泵出氣口與廢氣洗滌塔管道進(jìn)行密封連接，淋洗塔進(jìn)行負(fù)壓操作，采用清水或PH=8
?
12的弱堿水或PH=3
?
5的弱酸水淋洗，達(dá)標(biāo)后排放；步驟4：步驟2的第二階段冶煉結(jié)束后，先關(guān)閉微波輻射，反應(yīng)室爐溫降至600℃以下時(shí)關(guān)閉真空泵，并用惰性氣體卸壓至常壓鑄鋅錠；反應(yīng)室溫度降至300
±
50℃后開啟反應(yīng)室爐門清掃殘?jiān)瑫r(shí)清理除塵過濾器。2.如權(quán)利要求1所述的一種含氯和氨的鋅浮渣的微波真空冶煉方法，其特征在于：所述步驟1中的還原碳粉為活性碳粉或炭黑粉，或焦炭粉其中的一種，含碳≥90%，碳粉粒度≥40目。3.如權(quán)利要求1所述的一種含氯和氨的鋅浮渣微波真空冶煉方法，其...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鐘波，李世平，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：六盤水中聯(lián)工貿(mào)實(shí)業(yè)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：