ZnO雜料里Cl的脫除工藝

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本文作者：王明輝未立清郭天立作者單位：中冶葫蘆島有色金屬集團(tuán)有限公司

0引言

鋅氧化物雜料主要指煉鋼煙塵、再生銅(黃銅和青銅)回收煙灰以及其它雜料經(jīng)煙化富集的煙塵等，這些物料成分復(fù)雜，雜質(zhì)含量高，尤其是含氯較高對(duì)后續(xù)鋅回收工藝選擇的影響較大，研究其脫除氯的技術(shù)對(duì)再生鋅回收至關(guān)重要。

1國內(nèi)脫氯工藝技術(shù)現(xiàn)狀

國內(nèi)鋅氧化物雜料中氯的脫除采用火法和濕法工藝的均有，但未見有規(guī)模化使用的報(bào)道。火法工藝主要是多膛爐法;濕法工藝主要是水洗法、堿洗法。

多膛爐法:多膛爐多數(shù)用于處理回轉(zhuǎn)窯氧化鋅煙塵和煙化爐氧化鋅煙塵，脫氯率一般80%，多膛爐工藝是能耗高的工藝。

水洗法:水洗是基于原料中的氯化鋅和其它氯化物大部分溶于水，而氧化鋅不溶于水的特點(diǎn)，用水洗滌使氯離子進(jìn)入溶液通過過濾與不溶的氧化鋅分離。水洗除氯，能耗較低，建設(shè)投資少，操作簡單，但文獻(xiàn)［1］報(bào)道，脫氯率不理想，只有80%～85%。

堿洗法:堿洗是基于原料中的氯化鋅和其它氯化物，與堿或弱堿性碳酸鹽反應(yīng)生成難溶的氫氧化鋅或堿式碳酸鋅，而氯化物溶入溶液中通過過濾實(shí)現(xiàn)氯的脫除。堿洗除氯，受設(shè)備防腐限制建設(shè)投資高于水洗法，且試劑消耗高致使成本高，脫氯率75%［2］。

2水洗除氯工藝的深入探索

2．1實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)

2．1．1試驗(yàn)?zāi)康?/p>

找出水洗脫除二次鋅物料中氯的影響因素及相應(yīng)的變化規(guī)律。

2．1．2試驗(yàn)原料

試驗(yàn)原料為陰極鋅鑄型渣，用40目篩網(wǎng)篩分，篩下部分留做實(shí)驗(yàn)，篩分情況如表1所示，篩下部分鑄型渣的化學(xué)成分如表2所示。

2．1．3試驗(yàn)及結(jié)果分析

鑄型渣中的氯，實(shí)驗(yàn)采用水洗的方式除去，按照液固比為1∶6、1∶8、1∶10;溫度為40℃、55℃、70℃;反應(yīng)時(shí)間為0．5h、1．0h、1．5h;攪拌強(qiáng)度低、中、高三檔四個(gè)實(shí)驗(yàn)因子安排正交實(shí)驗(yàn)，正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表列于表3。由正交試驗(yàn)表分析，影響因素順序?yàn)闀r(shí)間、溫度、液固比、攪拌強(qiáng)度，其中最佳條件為:A1B3C3D2，即:固液比1∶10、溫度70℃、時(shí)間1．5h、攪拌強(qiáng)度中，此條件下氯的脫除率為84．64%。此反應(yīng)結(jié)果還說明:再加大液固比、提高反應(yīng)溫度、延長反應(yīng)時(shí)間，脫氯率應(yīng)該有所提高，但考慮工程化條件，沒有再做條件延伸探索。

2．2擴(kuò)大試驗(yàn)

2．2．1試驗(yàn)原料

為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室小試的結(jié)論并得到工程化條件下的實(shí)際脫氯率，進(jìn)行了擴(kuò)大試驗(yàn)。試驗(yàn)分別以陰極鋅熔鑄電爐的煙塵、蒸餾煉鋅的焦結(jié)煙塵、揮發(fā)窯氧化鋅多膛爐除氯的煙塵為原料考察脫氯率。試驗(yàn)物料的分析結(jié)果列于表4中。試驗(yàn)在容積為3m3的搪瓷襯里的反應(yīng)器中進(jìn)行，蒸汽加熱，反應(yīng)過程中機(jī)械攪拌。反應(yīng)完畢泵入壓濾機(jī)壓濾，濕渣計(jì)量并取樣測水分、制樣分析。

基本反應(yīng)條件:液固比10∶1，反應(yīng)時(shí)間90min，溫度80℃，攪拌槳轉(zhuǎn)速140r/min。

分析及計(jì)算結(jié)果列于表5中。

2．2．2試驗(yàn)結(jié)果

現(xiàn)場擴(kuò)大試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)室小試結(jié)論，水洗法除氯可行，一次洗滌脫氯率可以達(dá)到85%～90%，脫氯效果高于文獻(xiàn)報(bào)道水平。

2．3試驗(yàn)結(jié)果分析

分析脫氯率不能達(dá)到或接近100%的原因，可能有兩個(gè)方面的影響:一是水洗后的液固分離，渣中必然含有的水分溶解著部分氯離子;二是再生鋅物料中含有一定數(shù)量不溶于水的氯化物，如Pbcl2和PbFCl［2］等。

從工程化應(yīng)用的角度看，液固分離渣中溶解夾帶的氯離子，是不可消除的，但通過進(jìn)一步加大液固比并強(qiáng)化液固分離效果最大限度降低渣含水，進(jìn)而降低渣中含氯量有一定潛力可挖掘。同樣的理由，對(duì)含氯較高的鋅氧化物雜料，采用多次洗滌也可以在一定程度上提高氯的脫除率。物料中含有不溶于水的氯化物，是水洗法無法脫除的。這部分水不溶氯形成于再生鋅物料的產(chǎn)生過程，其性質(zhì)與再生鋅物料的形成工藝有關(guān)。無論是火法還是水法除氯，都未見脫氯率達(dá)到或接近100%的報(bào)道，或許都與這一原因有關(guān)。

3結(jié)論

(1)采用水洗法脫除鋅氧化物雜料中的氯離子，技術(shù)可行，流程簡單，一次性投資少。

(2)水洗脫氯最佳條件:液固比10∶1，反應(yīng)時(shí)間90min，溫度70～80℃，攪拌槳轉(zhuǎn)速140r/min，一次水洗脫氯率可達(dá)85%～92%，高于火法煙化工藝，也高于文獻(xiàn)報(bào)道的濕法脫氯水平。

(3)鋅氧化物雜料中含有一定量的水不溶氯，必須采用其它方法深度脫除。

(4)采用水洗法脫除鋅氧化物雜料中的氯離子，與氯離子結(jié)合的水溶鋅同樣進(jìn)入溶液，也必須采取措施回收才能體現(xiàn)效益的最大化。