[发明专利]一种微波低温焙烧与碱洗法处理氧化锌烟尘脱除氟氯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波低温焙烧与碱洗法处理氧化锌烟尘脱除氟氯的方法，属于有色冶金和二次资源回收利用技术领域。

背景技术

氧化锌烟尘是一种重要的锌二次资源，已被诸多湿法炼锌企业用于生产电解锌。氧化锌烟尘主要有以下六种来源：（1）湿法炼锌浸出渣经过回转窑挥发产出的氧化锌烟尘，（2）铅烟化炉产出的氧化锌烟尘，（3）热镀锌灰，（4）黄铜熔炼的副产品氧化锌烟尘，（5）镀锌钢铁废件回收过程产生的氧化锌烟尘，（6）高炉粉尘经还原挥发产生的氧化锌烟尘。在氧化锌烟尘的回收利用当中，以硫酸法浸出的湿法工艺居多。

然而氧化锌烟尘成分复杂、杂质含量多，特别是氟氯含量过高，严重危害湿法炼锌工艺。在锌电解工艺过程中，氟离子能破坏阴极铝板表面的氧化铝膜，使析出的锌片与铝表面形成锌铝固溶体，使锌铝发生粘连，不仅造成阴极铝板消耗增加，导致成本增加，还会发生阴极锌片难以剥离等故障，导致企业生产能力减小，严重时甚至会导致生产陷入停顿；另外，氟是高毒物质，影响人体多种器官和组织中酶的活性，高含量氟的存在会恶化车间工作环境，影响工人健康。氯在电解液中会腐蚀阴极铝板、阳极铅板和系统设备、降低电锌品质，氯离子浓度越高，对湿法系统的危害越大。因此氟氯的脱除与否关系到湿法炼锌系统能否稳定生产的核心问题。

目前，以氧化锌为原料生产电锌的工艺中，脱除氟氯的技术路线分为原料浸出前的预处理和原料浸出后的浸出液脱氟氯两种。由于氟氯元素浸出后会以氟氯离子的形式随锌一起进入溶液体系，氟氯离子会在系统中不断富集，迅速超出电锌生产技术条件的正常承受能力。因此大多企业采用预处理的方式，进行氟氯的预脱除处理。主要有焙烧法和碱洗涤法两种方法：

（1）焙烧脱氟氯法

工业上焙烧脱除氟氯的方法主要是多膛炉焙烧脱氟氯，多膛炉焙烧脱氟氯的实质是根据氯化物低沸点、易挥发的特性，在高温和一定负压的情况下对氧化锌烟尘进行焙烧，使铅锌的氟、氯化物发生物理、化学变化，使低沸点氟氯化物解吸挥发到气相，随炉气和烟尘一道进入烟气系统而除去。但是多膛炉设备庞大，一次性投资高，能耗高，设备易损坏并且维修成本高，对于氟氯含量偏高的氧化锌烟尘，导致多膛炉脱氟氯压力骤增，脱除效果欠佳。工业上焙烧脱氟氯采用的设备还有回转窑，但其投料量小、温度高，且烟尘中含铅量高时，容易产生窑炉“结圈”需要停炉清理，不利于配套大规模湿法炼锌流程。

（2）碱洗涤除氟氯法

碱洗涤脱除氯的原理是氟、氯化物在碱性溶液中按金属电位顺序，与金属进行化学反应，形成的碱金属卤化物易溶于碱性溶液，从而实现氟氯与铅、锌化合物的分离，达到脱除氟氯的目的。碱洗涤除氟氯的方法具有设备和操作简单、成本低等优点，但是单一的碱洗工艺需要耗费大量的水资源和硫酸，且碱洗液和水洗液必须经过适当的处理才能达到排放要求。

氧化锌烟尘通过预处理脱除氟氯，其氟氯含量已经有降低，但还是有少量氟氯进入湿法系统，会导致氟氯在系统中富集，因此，硫酸锌溶液中氟氯的脱除研究也一直是国内外研究机构和锌冶炼企业关注的重点，目前的方法主要有以下几种：

（1）离子交换除氟氯法

离子交换除氟氯原理是利用离子交换树脂的可交换离子与电解液中氟氯离子发生交互反应，使溶液中氟氯离子吸附在树脂上，而树脂上相应的可交换离子进入溶液，从而达到脱除氟氯离子的目的。其缺点是树脂再生时所产生的废水含有较高的氟氯浓度、硫酸浓度和重金属浓度，带来比较高的处理成本和环境压力。

（2）针铁矿除氟氯法

针铁矿法除氟氯其原理是基于Fe²⁺属于中等强度的络合物形成体，溶液中的Fe²⁺与F^-、Cl^-有某种程度的络合，在Fe²⁺被氧化成Fe³⁺并与O^2-和OH^-结合生成β-FeOOH时，F^-、Cl^-会进入β-FeOOH的晶格中形成沉淀，从而以沉淀的形式将氟氯脱除。但是为提高氟氯的脱除率，该法需要向溶液中引入了大量的Fe²⁺，试验条件下Fe²⁺被氧化成Fe³⁺，增加了溶液中的Fe³⁺浓度，增加了后续除铁的成本。

（3）硫酸锌结晶沉淀除氟氯法