本發(fā)明涉及氧化鋅生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種利用高爐廢渣制備飼料級氧化鋅的方法。

背景技術(shù)：

氧化鋅是一種常用的化學(xué)添加劑，主要用作橡膠、涂料、印染、飼料、醫(yī)藥、化工和陶瓷等工業(yè)的原料。氧化鋅應(yīng)用于飼料添加劑時(shí)，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(xì)微粉末，具有無味、無毒、質(zhì)細(xì)膩、微量元素鋅含量高、產(chǎn)品精細(xì)等特點(diǎn)，其生物學(xué)利用率高，應(yīng)用在飼料中，對動(dòng)物有促生長和抗菌作用。

然而，相對于其他品種的氧化鋅，飼料級氧化鋅在指標(biāo)上有著特殊要求，生產(chǎn)工藝一般有干法和濕法生產(chǎn)兩種方式。其中，干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(chǎn)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制成鋅錠，再用鋅錠生產(chǎn)氧化鋅，但無論是直接法還是間接法生產(chǎn)飼料級氧化鋅均達(dá)不到衛(wèi)生指標(biāo)要求。濕法是在鋅鹽溶液中加入不同堿類或鹽類得到氫氧化鋅或堿式碳酸鋅，然后經(jīng)過漂洗、干燥后，再高溫?zé)岱纸獾玫匠善?；此種方式成本低廉，得到了廣泛應(yīng)用。

由于礦產(chǎn)資源的不可再生性，鋅礦儲藏量日漸減少，制約了鋅產(chǎn)量的增加和需求。另外，在有色金屬的冶煉過程中會產(chǎn)生大量的有色金屬廢渣，其中含有不同形態(tài)的金屬，由于其含量較低，因此一直未得到充分的回收利用，造成了巨大浪費(fèi)。如果能夠從高爐廢渣中提煉并制備生產(chǎn)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(shí)也大大提高了飼料級氧化鋅的產(chǎn)量。

一項(xiàng)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?qū)崿F(xiàn)新的回收利用，避免了有價(jià)金屬對環(huán)境的污染。但是該方法生產(chǎn)出來的鋅，產(chǎn)量較少，且精度較低，無法滿足后續(xù)生產(chǎn)飼料級氧化鋅的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種利用高爐除塵灰和鋅廢渣制備飼料級氧化鋅的方法，不僅能夠生產(chǎn)飼料用的飼料級氧化鋅，而且還可副產(chǎn)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(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。

利用高爐除塵灰和鋅廢渣制備飼料級氧化鋅的方法，具體包括以下步驟：

1）漂洗除塵灰，將漂洗后所得的除塵灰濾餅與鋅廢渣和沉降回收料一起送入高溫?fù)]發(fā)窯，同時(shí)向高溫?fù)]發(fā)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?fù)]發(fā)窯產(chǎn)生的煙氣經(jīng)布袋收塵沉降得沉降回收料，沉降后的煙氣經(jīng)過余熱鍋爐回收熱量，回收熱量后的煙氣進(jìn)入收塵機(jī)構(gòu)獲得次氧化鋅原料；

3）對步驟2）所得次氧化鋅原料進(jìn)行漂洗，壓濾得次氧化鋅濾餅，次氧化鋅濾餅進(jìn)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(jìn)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(yīng)完全后加入鋅粉，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(jià)鎘離子置換出來，進(jìn)行除鎘獲得硫酸鋅凈化液；

5）向硫酸鋅凈化液中加入純堿進(jìn)行合成反應(yīng)，合成反應(yīng)完成后向溶液中加入碳酸鈉進(jìn)行化合反應(yīng)獲得堿式碳酸鋅壓濾濾餅；純堿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）對堿式碳酸鋅壓濾濾餅進(jìn)行漂洗，而后送入煅燒窯進(jìn)行煅燒，生成氧化鋅；

7）煅燒后的粗氧化鋅經(jīng)過冷卻、粉碎及包裝后獲得飼料級氧化鋅產(chǎn)品。

上述利用高爐除塵灰和鋅廢渣制備飼料級氧化鋅的方法，步驟3）所述的中性浸出是采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(diǎn)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制備飼料級氧化鋅的方法，步驟1）中高溫?fù)]發(fā)窯是在1200℃的高溫下將原料中的鋅、鉛、銦、錫、鎘、鉍還原成單質(zhì)金屬，單質(zhì)金屬與煙氣中的氧反應(yīng)生成金屬氧化物，金屬氧化物塵和原料中的易揮發(fā)水溶物及少量煙塵雜質(zhì)隨煙塵氣移出。

上述利用高爐除塵灰和鋅廢渣制備飼料級氧化鋅的方法，步驟1）高溫?fù)]發(fā)窯產(chǎn)生的爐渣中含有單質(zhì)鐵和四氧化三鐵，將爐渣球磨粉碎后，利用磁力將爐渣中的單質(zhì)鐵以及四氧化三鐵提取出來，生產(chǎn)鐵粉，余料為磁選泥。

上述利用高爐除塵灰和鋅廢渣制備飼料級氧化鋅的方法，步驟2）所述沉降后的煙氣溫度為520~580℃，進(jìn)入余熱鍋爐后生產(chǎn)450℃、3.5mpa的過熱蒸汽。

上述利用高爐除塵灰和鋅廢渣制備飼料級氧化鋅的方法，步驟2）所述收塵后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(yīng)生成亞硫酸鋅，亞硫酸鋅與空氣中的氧氣反應(yīng)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制備飼料級氧化鋅的方法，步驟3）漂洗完次氧化鋅的溶液經(jīng)凈化、蒸發(fā)、結(jié)晶后生產(chǎn)工業(yè)氯化鈉。

上述利用高爐除塵灰和鋅廢渣制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(jià)金屬浸出，浸出終點(diǎn)含硫酸90~120g/l，產(chǎn)出鉛精礦壓濾濾餅。

上述利用高爐除塵灰和鋅廢渣制備飼料級氧化鋅的方法，向步驟3）產(chǎn)出鉛精礦壓濾濾餅的溶液中加入鋅粉進(jìn)行置換獲得鉍精礦；向產(chǎn)出鉍精礦的溶液中加入萃取液、鋅片和鹽酸進(jìn)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制備飼料級氧化鋅的方法，對步驟5）中濾除堿式碳酸鋅的化合溶液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶生產(chǎn)一水硫酸鈉和冷凝水。

由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明所取得技術(shù)進(jìn)步如下。

本發(fā)明利用高爐除塵灰和有色金屬廢渣生產(chǎn)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(jià)金屬，并且還可利用揮發(fā)窯高溫?zé)煔飧碑a(chǎn)蒸汽，用于發(fā)電或滿足項(xiàng)目生產(chǎn)蒸汽需要，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖；

圖2為本發(fā)明所述實(shí)施例的年入窯物料以及成分含量表；

圖3為本發(fā)明所述實(shí)施例的物料平衡圖；

圖4為本發(fā)明所述實(shí)施例的年生產(chǎn)成本表；

圖5為本發(fā)明所述實(shí)施例的年產(chǎn)值表。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明應(yīng)用于dn3500*52000高溫?fù)]發(fā)窯生產(chǎn)飼料級氧化鋅的項(xiàng)目中，入窯物料為高爐除塵灰、鋅廢渣、項(xiàng)目廢渣以及焦粉，產(chǎn)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(fā)物、氯化鈉以及硫酸鈉。利用高爐除塵灰和鋅廢渣制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，將漂洗后所得的除塵灰濾餅與鋅廢渣和沉降回收料一起送入高溫?fù)]發(fā)窯，同時(shí)向高溫?fù)]發(fā)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。

除塵灰的漂洗采用熱水進(jìn)行，本實(shí)施例中需要進(jìn)行兩次漂洗過程。原料進(jìn)入高溫?fù)]發(fā)窯后，在1200℃的高溫下與焦粉加熱生成的一氧化碳進(jìn)行反應(yīng)，將原料中的鋅、鉛、銦、錫、鎘、鉍還原成單質(zhì)金屬，單質(zhì)金屬與煙氣中的氧反應(yīng)生成金屬氧化物，化學(xué)反應(yīng)式如下；金屬氧化物塵和原料中的易揮發(fā)水溶物及少量煙塵雜質(zhì)隨煙塵氣移出。

高溫?fù)]發(fā)窯產(chǎn)生的爐渣中含有單質(zhì)鐵和四氧化三鐵，將爐渣球磨粉碎后，利用磁力將爐渣中的單質(zhì)鐵以及四氧化三鐵提取出來，生產(chǎn)鐵粉，余料為磁選泥。

2）高溫?fù)]發(fā)窯產(chǎn)生的煙氣經(jīng)布袋收塵沉降得沉降回收料，沉降后的煙氣經(jīng)過余熱鍋爐回收熱量，回收熱量后的煙氣進(jìn)入收塵機(jī)構(gòu)獲得次氧化鋅原料。

沉降后的煙氣溫度為520~580℃，進(jìn)入余熱鍋爐后生產(chǎn)450℃、3.5mpa的過熱蒸汽，用于發(fā)電和滿足項(xiàng)目生產(chǎn)蒸汽需要。

收塵后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(yīng)生成亞硫酸鋅，亞硫酸鋅與空氣中的氧氣反應(yīng)生成硫酸鋅，化學(xué)反應(yīng)式如下；從而使煙氣達(dá)標(biāo)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(jìn)行漂洗，壓濾得次氧化鋅濾餅，次氧化鋅濾餅進(jìn)行中性浸出。漂洗完次氧化鋅的溶液經(jīng)凈化、蒸發(fā)、結(jié)晶，晶體利新包裝，獲得工業(yè)氯化鈉產(chǎn)品。

本步驟所述的中性浸出是采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(shí)有等離子溶入，化學(xué)反應(yīng)式如下；浸出終點(diǎn)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(shí)施例中，萃取液的年加入量為627噸。

向本步驟經(jīng)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(jià)金屬浸出，化學(xué)反應(yīng)式如下；浸出終點(diǎn)含硫酸90~120g/l，產(chǎn)出鉛精礦壓濾濾餅。

向產(chǎn)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(xué)反應(yīng)式如下；獲得鉍精礦。

向產(chǎn)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；向反萃液中加入堿中和后，終點(diǎn)酸度1~1.5當(dāng)量；然后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(dá)到產(chǎn)銦要求；除錫渣中含有單質(zhì)錫和銦，通過向除錫渣中加入萃取液進(jìn)行置換，而后加入鹽酸進(jìn)行浸出，使銦溶解，獲得純綿錫；將除錫后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(jìn)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(shí)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，水解為沉淀，化學(xué)反應(yīng)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(jià)鎘離子置換出來，化學(xué)反應(yīng)式如下；進(jìn)行除鎘獲得硫酸鋅凈化液。

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

5）向硫酸鋅凈化液中加入純堿進(jìn)行合成反應(yīng)，合成反應(yīng)完成后向溶液中加入碳酸鈉進(jìn)行化合反應(yīng)獲得堿式碳酸鋅壓濾濾餅，化學(xué)反應(yīng)式如下；純堿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。

濾除堿式碳酸鋅的化合溶液，進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶生產(chǎn)一水硫酸鈉和冷凝水。

6）對堿式碳酸鋅壓濾濾餅進(jìn)行漂洗，而后送入煅燒窯進(jìn)行煅燒，生成氧化鋅。

7）煅燒后的粗氧化鋅經(jīng)過冷卻、粉碎及包裝后獲得飼料級氧化鋅產(chǎn)品。

本實(shí)施例的物料平衡數(shù)據(jù)如圖3所示。

本項(xiàng)目利用高爐除塵灰和鋅廢渣制備飼料級氧化鋅，其年生產(chǎn)成本如圖4所示，約為36278萬元，年產(chǎn)值如圖5所示，約為60018萬元，生產(chǎn)周期年均增值稅可達(dá)3955萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。