CN101748280A - 一种废镀锌板炼钢粉尘中锌的回收工艺 - Google Patents

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徐政
李岩
杨丽梅
胡袆罕娜
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Abstract

本发明提供一种废镀锌板炼钢粉尘中锌的回收工艺。它包括：将炼钢粉尘在常温下稀酸浸出，将产生的浸渣在较高温度和较浓酸下进行浸出，浸出液进行氧化除铁工序，除铁后的滤液进行锌粉置换去除杂质金属工序，除杂质金属的滤液进行加热浓缩除钙；将得到的滤液进行加热结晶获得七水硫酸钙产品。本发明不但将烟尘中的锌等有价金属得到回收再利用，又避免了大量堆放而造成严重环境污染，具有良好的经济价值和良好的环保效果，同时开创为工业处理镀锌板炼钢的粉尘了一种工艺。

Description

一种废镀锌板炼钢粉尘中锌的回收工艺
技术领域
本发明涉及对废镀锌板炼钢产生的粉尘中锌的回收工艺。
技术背景
国内镀锌板材用量急剧增加，同时也产生了大量镀锌钢材废料，这些镀锌废钢成为钢铁公司炼钢的原料。镀锌板的使用寿命一般在20年左右，废旧镀锌板的量也在急剧增加，利用废镀锌板炼钢的量也必将后急剧增加，相应的炼钢过程中所产生的灰尘也会大量增加。在冶炼镀锌废钢时产生的粉尘含有较高的锌，烟尘锌含量随炼钢使用废镀锌钢材等所占比例增加而增加，一般在15％-20％之间，其产量随钢铁产能的提高而提高。国内已经有如苏州钢厂等企业开始采用废镀锌板炼钢，每年粉尘的产量也在逐渐增加。该粉尘不但会对环境产生严重的污染，而其中所含的有价金属锌和铁也被浪费。因此，对废镀锌板炼钢烟尘进行回收处理，不但烟尘中的锌等有价金属得到回收再利用，又避免了大量堆放而造成严重环境污染，具有良好的经济价值和良好的环保效果。废镀锌板炼钢烟尘中的锌的回收工作在我国开展的很少，2004年我国镀锌钢板废料中锌的再生利用率为0％。因此，有必要提供一种回收废镀锌板炼钢粉尘中锌回收再利用的工艺。
本发明的目的是提供一种废镀锌板炼钢粉尘中锌的回收工艺，本工艺将烟尘中的锌等有价金属得到回收再利用，避免了大量堆放而造成严重环境污染，具有良好的经济价值和良好的环保效果。
为实现上述目的，本发明采取了以下设计方案：
本发明对废镀锌板炼钢粉尘中的金属元素及其存在状态进行化学分析，针对分析结果采用湿法浸出废镀锌板中的金属，并确定浸出此类粉尘的条件参数。
对废镀锌板炼钢粉尘中锌和铁的进行元素分析，Zn的含量为10～20％，Fe的含量为30～40％。对锌的存在状态进行化学分析，发现锌主要以ZnO和ZnFe2O4的形式存在，铁主要以Fe3O4、Fe2O3和ZnFe2O4，其中ZnFe2O4所占的比例为45～70％。
对废镀锌板炼钢粉尘进行湿法浸出，它包括以下步骤：
(1)、将废镀锌板炼钢粉尘在常温下稀酸浸出工艺；
(2)、将(1)中产生的浸渣在温度高于常温和浓度大于步骤(1)的条件下进行浸出；
(3)、将浸出液进行氧化除铁工序；
(4)将除铁后的滤液进行锌粉置换去除杂质金属工序；
(5)将除杂质金属的滤液进行加热浓缩除钙；
(6)将得到的滤液进行加热结晶获得七水硫酸钙产品。
在常温下，在1～2mol/L的H2SO4溶液中加入废镀锌板炼钢粉尘，固液比为1∶10～1∶8(重量比)，搅拌浸出，转速为700～800rpm，浸出时间为10～15h。锌的浸出率为35～50％，铁的浸出率为15～35％。
将(1)中的浸出渣加入到浓度为1～3mol/L的H2SO4溶液中，固液比为1∶10～1∶8，搅拌浸出，转速为700～800rpm，浸出温度为80～90℃，浸出时间为3～4h。锌的浸出率达到90～99％，铁的浸出率达到80～96％。
浸出过程结束后，由于溶液中Fe和Zn的含量比较高，需要对铁沉淀防止影响对锌的回收。将步骤(1)、(2)浸出得到的滤液加热，在搅拌中加入氢氧化钙调整溶液的pH值，然后加入浓度为1％～3％(重量百分比)的高锰酸钾，当溶液加热到50～60℃时，以1～3升/分的流量通入空气，溶液的pH值控制在5.5-7.8，氧化时间为150～180分钟，空气氧化后的溶液经过过滤，再加入浓度为3％～5％(重量百分比)的高锰酸钾进行过滤，待滤液呈浅黄色。在滤液中加入Zn粉，持续加热搅拌30～50分钟，置换其他杂质金属。经锌粉置换除去少量金属离子后溶液中还有钙离子，将溶液浓缩至40～45Be’时，硫酸钙沉淀，滤去沉淀既可除钙。
将上述得到的溶液pH值调整到4.5～5.1，将溶液加热结晶，得到七水硫酸锌产品。经检测，七水硫酸锌的含量均在98.5％以上，锌的回收率达87.5％。
本发明的效果是：不但将烟尘中的锌等有价金属得到回收再利用，又避免了大量堆放而造成严重环境污染，具有良好的经济价值和良好的环保效果，同时开创为工业处理镀锌板炼钢的粉尘了一种工艺。
附图说明
图1为本发明的一种实施例的工艺流程框图
如图1所示，1为对废镀锌板炼钢粉尘进行化学分析，2将粉尘进行常温稀酸浸出工序，过滤得浸出液3，浸渣4继续进行较高温和较高浓度的酸浸工序5，过滤得浸渣6，浸出液7和常温下浸出液3一起进入空气氧化除铁工序8，然后进行氧化剂氧化除铁过滤工序9，得到滤渣10，滤液进入锌粉置换除杂质金属并过滤工序11，得到滤渣12，滤液进入加热沉淀除钙过滤工序13，得到滤渣14，滤液进行结晶得七水硫酸锌15。
以下结合施实例对本发明进行进一步说明
具体实施方式
实施例1
该工艺用于苏州钢厂采用废镀锌板炼钢所产生的粉尘中Zn的回收。该粉尘中元素含量如下，Cu：0.14％、Pb：0.98％、Zn：15.41％、Ni：0.015％、Mn：1.86％、Ca：4.92％、Mg：1.44％、Al2O3：0.54％、SiO2：4.53％、TFe36.45％。Zn和Fe的含量较高。经化学分析，发现锌主要以ZnO和ZnFe2O4的形式存在，铁主要以Fe3O4、Fe2O3和ZnFe2O4，其中ZnFe2O4所占的比例为45～70％。
(1)粉尘的常温浸出
在100g浓度为1.5mol/L的H2SO4溶液中，加入苏钢废镀锌板炼钢粉尘10g，固液比为1∶10，在常温下搅拌浸出，转速为750rpm，浸出时间为12h。溶液中锌的浸出率为51.94％，铁的浸出率为33.27％。将浸液进行过滤固液分离，浸渣重7.48g。
(2)粉尘的高温高浓度浸出
将浸液进行Zn的回收，浸渣进入下一步浸出工艺。将(1)中产生的浸出渣加入到74.8g浓度为2mol/L的H2SO4溶液中，固液比为1∶10，搅拌浸出，转速为750rpm，浸出温度为90℃，浸出时间为3h。锌的浸出率达到98.54％，铁的浸出率达到95.78％。浸渣重3.809g。
(3)浸出液中金属的除杂
将浸出得到的滤液加热，在搅拌中加入氢氧化钙调整溶液的pH值，然后加入少量高锰酸钾。当溶液加热到50～60℃时，以1.5升/分的流量通入空气，溶液的pH值控制在5.5左右，氧化时间为150分钟，空气氧化后溶液过滤，再加入少量氧化剂进行过滤，待滤液呈浅黄色。在滤液中加入Zn粉，持续加热搅拌45分钟，置换其他杂质金属。将溶液浓缩至40～45Be’时，硫酸钙沉淀，滤去沉淀将钙除去。
(4)将步骤(3)中得到的溶液pH值调整到4.5～5.1，将溶液加热结晶，当浓缩液表面出现一层薄膜时，就须停止加热，让其自然冷却结晶，晶体滤出后，放于通风处晾干，得到七水硫酸锌产品。经检测，七水硫酸锌的含量均在98.5％以上，锌的回收率达87.5％。

Claims (7)

1.一种废镀锌板炼钢粉尘中锌的回收工艺，其特征在于：它包括：
(1)、将废镀锌板炼钢粉尘在常温下稀酸浸出工艺；
(2)、将(1)中产生的浸渣在温度高于常温和浓度大于步骤(1)的条件下进行浸出；
(3)、将浸出液进行氧化除铁工序；
(4)将除铁后的滤液进行锌粉置换去除杂质金属工序；
(5)将除杂质金属的滤液进行加热浓缩除钙；
(6)将得到的滤液进行加热结晶获得七水硫酸钙产品。
2.根据权利要求1所述的废镀锌板炼钢粉尘中锌的浸出工艺，其特征在于：在常温下，在1～2mol/L的H2SO4溶液中加入废镀锌板炼钢粉尘，固液比为1∶10～1∶8，搅拌浸出，转速为700～800rpm，浸出时间为10～15h。
3.根据权利要求1所述的废镀锌板炼钢粉尘中锌的浸出工艺，其特征在于：将(1)中的浸出渣加入到浓度为1～3mol/L的H2SO4溶液中，固液比为1∶10～1∶8，搅拌浸出，转速为700～800rpm，浸出温度为80～90℃，浸出时间为3～4h。
4.根据权利要求1所述的废镀锌板炼钢粉尘中锌的浸出工艺，其特征在于：将(1)、(2)浸出得到的滤液加热，在搅拌中加入氢氧化钙调整溶液的pH值，然后加入1％～3％(重量百分比)高锰酸钾，当溶液加热到50～60℃时，以1～3升/分的流量通入空气，溶液的pH值控制在5.5-7.8，氧化时间为150～180分钟，空气氧化后溶液过滤，再加入浓度为3％～5％(重量百分比)高锰酸钾进行过滤，待滤液呈浅黄色。
5.根据权利要求1所述的废镀锌板炼钢粉尘中锌的浸出工艺，其特征在于：在滤液中加入Zn粉，持续加热搅拌30～50分钟，置换其他杂质金属。
6.根据权利要求1所述的废镀锌板炼钢粉尘中锌的浸出工艺，其特征在于：将除杂质金属的滤液加热浓缩至40～45Be’时，硫酸钙沉淀，滤去沉淀就可除钙。
7.根据权利要求1所述的废镀锌板炼钢粉尘中锌的浸出工艺，其特征在于：将除钙后得到的溶液pH值调整到4.5～5.1，将溶液加热蒸发结晶，当浓缩液表面出现一层薄膜时，就须停止加热，让其自然冷却结晶，晶体滤出后，放于通风处晾干，得到七水硫酸锌产品。
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