專利名稱：一種利用含鋅廢灰、渣生產(chǎn)活性氧化鋅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濕法制備活性氧化鋅的方法；尤其涉及以高含量雜質(zhì)原料制取目的物而進行的工藝改進，同時還涉及對該制備方法進行減排、降耗的技術(shù)改進。
背景技術(shù)：
本申請人的發(fā)明人在2000-4-30向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交了名稱“氨水·碳銨聯(lián)合浸取絡(luò)合制備高純度活性氧化鋅的方法”，申請?zhí)枴?0112249. 5”的發(fā)明專利申請，并于2003-5-21公告授予專利權(quán)，公告號“CN1108992C”。
該案的歷史背景處于90年代，在該時期，濕法活性氧化鋅的生產(chǎn)原料都采用冶煉銅和冶煉鋅過程中產(chǎn)生的次氧化鋅，因原料中鐵、錳含量極其微量。在此情況下，為實現(xiàn)工藝流程短、加熱反應(yīng)控制溫度低、在常壓下制取目標(biāo)物的目的，采取的技術(shù)方案為以次氧化鋅為原料，加入氨水、碳酸氫銨聯(lián)合絡(luò)合(浸取)，依次通過除雜、解析(蒸發(fā))、脫水、烘干和焙燒而制備堿式碳酸鋅和高純度活性氧化鋅?？偨Y(jié)起來說，前述專利技術(shù)以冶煉銅、鋅過程中產(chǎn)生的次氧化鋅為主要原料(該原料中鐵、錳含量極其微量)。因而采用前述專利方法生產(chǎn)活性氧化鋅質(zhì)量沒有影響。隨著活性氧化鋅市場需求的不斷增長和生產(chǎn)成本的不斷增加，以及前述冶煉銅、鋅中產(chǎn)生的次氧化鋅資源的不斷減少。有些廠家開始采用價格更低廉的煉鐵高爐灰生產(chǎn)次氧化鋅，煉鐵高爐灰原料中含有大量的鐵和錳(鐵含量一般為25%、錳含量一般為O. 3%)。采用前述專利技術(shù)已很難除去原料中的鐵和錳，難以加工出合格的成品。聯(lián)合國哥本哈根氣候變化大會召開后，碳排放在國際社會中成為焦點問題。我國政府對此發(fā)出了強有力的聲音，明確表態(tài)愿意在2020年之后有條件地接受具有法律約束力的全球減排協(xié)議。相關(guān)資料顯示，2010年，中國就在五省八市啟動了低碳試點工作，探索符合中國國情的低碳發(fā)展模式。此外，前述專利技術(shù)中在活性氧化鋅焙燒階段產(chǎn)生余熱和一定量的二氧化碳排放。結(jié)合目前的國家政策，減排已經(jīng)成為前述專利技術(shù)中一個亟待解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對以上問題，提供了一種能夠適應(yīng)鋼灰原料，且溫室氣體排放少、節(jié)能的利用含鋅廢灰、渣生產(chǎn)活性氧化鋅的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是依次按照回轉(zhuǎn)窯煅燒、尾熱回收系統(tǒng)、布袋除塵器捕集次氧化鋅、絡(luò)合、除雜、解析、脫水、烘干和焙燒的工序進行；
在所述絡(luò)合工序中物料包括次氧化鋅、氨水和碳酸氫銨；
所述氨水存儲在氨回收槽中；所述解析工序的反應(yīng)裝置連通所述氨回收槽，將解析出的氨水輸入所述氨回收槽，氨回收槽連通所述絡(luò)合工序的反應(yīng)裝置；
還包括碳酸氫銨再生工序，所述碳酸氫銨再生工序包括碳酸氫銨再生裝置，所述碳酸氫銨再生裝置前接所述氨回收槽和所述焙燒的焙燒氣道、后接所述絡(luò)合工序的反應(yīng)裝置；使得所述焙燒氣道中輸出的二氧化碳氣體通入所述氨回收槽，生成碳酸銨。在所述焙燒氣道中輸出的二氧化碳氣體通入所述氨回收槽過量后，使得碳酸銨進一步生成碳酸氫銨。在所述絡(luò)合工序中還加入過硫酸銨，所述過硫酸銨加入量為過硫酸銨與二價鐵的摩爾比為3 I，過硫酸銨與二價錳的摩爾比為3 I。所述焙燒工序還設(shè)有余熱回收裝置，所述余熱回收裝置設(shè)在所述焙燒工序的焙燒爐與所述烘干工序的烘干裝置之間，將所述焙燒工序產(chǎn)生的余熱通入所述烘干裝置中。所述回轉(zhuǎn)窯煅燒溫度為1100 1300°C，使得所述含鋅廢灰、渣中的鋅形成鋅蒸汽；所述鋅蒸汽進入所述尾熱回收系統(tǒng)，經(jīng)熱能交換，至所述尾熱回收系統(tǒng)出口時，溫度降 為150 180°C ;在熱能交換過程中，鋅蒸汽氧化生成固態(tài)的氧化鋅；固態(tài)的氧化鋅在通過所述布袋除塵器時，由所述布袋除塵器捕集，得次氧化鋅；
所述尾熱回收系統(tǒng)在熱能交換中獲取的熱能輸送給絡(luò)合、除雜和解析工序。所述含鋅廢灰、渣包括含鋅量大于5%的煉鐵高爐煙道灰、煉鋅尾渣或煉鉛尾渣。本發(fā)明首先為適應(yīng)國家減排政策，進一步優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，背景技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了碳酸氫銨再生工序，利用原先直排的二氧化碳結(jié)合基礎(chǔ)絡(luò)合反應(yīng)物之一氨水，生成碳酸銨、碳酸氫銨。這樣一方面降低了原料投入的消耗，降低了生產(chǎn)成本，節(jié)約了資源；另一方面大大降低了二氧化碳直排。其次，本技術(shù)主要選擇煉鐵高爐煙道灰或其它含鋅廢灰、廢渣、(鋅含量> 5%)如煉鋅尾礦、煉鉛的鉛水渣等作原料。針對鋼灰(煉鐵高爐煙道灰)中鐵、錳含量高的特點，在絡(luò)合反應(yīng)中增加過硫酸銨，充分“截留” 了原料中的鐵、錳元素；使得制成品中鐵、錳含量降低了 80-120倍；確保了制成品的品質(zhì)。最后，從能源節(jié)約角度，本案在兩個環(huán)節(jié)設(shè)置了熱能的循環(huán)利用，一是在煅燒工序中設(shè)置了尾熱回收工序；該工序既是高溫蒸汽的“降溫裝置”，也是熱能回收的發(fā)生裝置；一方面將高溫蒸汽的溫度降低到布袋除塵器能夠工作的溫度，另一方面將獲得的熱能傳送給后級的活性氧化鋅制備工序中。二是在焙燒工序中設(shè)置了余熱回收裝置，考慮到焙燒余熱的直排同樣不符合低碳減排的政策，本案中增設(shè)了余熱回收裝置，將焙燒工序中的余熱反向利用到前道烘干工序中。


圖I是本發(fā)明的工藝流程總圖，
圖2是本發(fā)明碳酸氫銨再生工序的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明如圖1、2所示，依次按照回轉(zhuǎn)窯煅燒、尾熱回收系統(tǒng)、布袋除塵器捕集次氧化鋅、絡(luò)合、除雜、解析、脫水、烘干和焙燒的工序進行；
在所述絡(luò)合工序中物料包括次氧化鋅、氨水和碳酸氫銨；
所述氨水存儲在氨回收槽中；所述解析工序的反應(yīng)裝置連通所述氨回收槽，將解析出的氨水輸入所述氨回收槽，氨回收槽連通所述絡(luò)合工序的反應(yīng)裝置；
還包括碳酸氫銨再生工序，所述碳酸氫銨再生工序包括碳酸氫銨再生裝置，所述碳酸氫銨再生裝置前接所述氨回收槽和所述焙燒的焙燒氣道、后接所述絡(luò)合工序的反應(yīng)裝置；使得所述焙燒氣道中輸出的二氧化碳氣體通入所述氨回收槽，生成碳酸銨。(在氨回收槽內(nèi)氨水噴淋，二氧化碳“反沖”，形成前述反應(yīng))
在所述焙燒氣道中輸出的二氧化碳氣體通入所述氨回收槽過量后，使得碳酸銨進一步生成碳酸氫銨。前述實施例體現(xiàn)了碳銨在生產(chǎn)活性氧化鋅中的循環(huán)利用，具體地說在氨水循環(huán)使用的過程中，還需要不斷添加碳銨，同時會產(chǎn)生富余的氨水，如果不及時處理，會對生產(chǎn)和環(huán)境產(chǎn)生影響。本方法利用天然氣或其它燃料在焙燒工序中產(chǎn)生的CO2，用富余的氨水吸收生產(chǎn)(NH4) 2C03或NH4HCO3達到碳銨的循環(huán)再生利用。反應(yīng)原理如下
2NH3 + H2O + CO2 — (NH4)2CO3CO2過量時
(NH4) 2C03 + H2O + CO2 — 2 NH4HCO3 本方法不僅解決了富余的氨水，對環(huán)境產(chǎn)生的危害，同時減少了 CO2對大氣的排放量。
根據(jù)總反應(yīng)方程式
3Zn0 + 4 NH4HCO3 + 8NH3
—ZnCO3 · 2Zn (OH)2 · H2O + 12ΝΗ3 + 3C02 + H2O I
3 ZnO + 3H20 + CO2
可以推算出，年產(chǎn)20000噸活性氧化鋅可節(jié)約用碳銨26000噸，減少CO2排放量14480噸。該反應(yīng)只要控制氨水的濃度，就能保證碳銨的濃度和生成量，因反應(yīng)絡(luò)合工序只要控制溶液中氨的摩爾濃度在5mol/L，因此回收的碳銨可以直接按氨水碳酸銨(體積比)=2 1的比例加入到反應(yīng)絡(luò)合工序。在所述絡(luò)合工序中還加入過硫酸銨，所述過硫酸銨加入量為過硫酸銨與二價鐵的摩爾比為3 1，過硫酸銨與二價錳的摩爾比為3 1。從理論上說，摩爾比為I時，就能實現(xiàn)該反應(yīng)，但溶液中還有其它金屬離子的“干擾”，實際操作中，為了除雜(不僅是鐵、錳離子)更盡，過硫酸銨的量一般需“過量”(即摩爾比為3 1)。過硫酸銨和鐵、錳離子的反應(yīng)原理如下
Fe2+ + S2O廣—Fe3+ + SO42-Mn2+ + S2O82 — Mn4+ + SO42由于本反應(yīng)是在堿性條件下生成的Fe3+和Mn4+馬上會形成Fe (OH) 3和MnO (OH) 2沉淀。但由于生成粒徑較小，在常溫下凝聚過程較長，因此，反應(yīng)過程中溫度較為關(guān)鍵。經(jīng)過多次對比實驗，在70°C左右的溫度下加少量聚丙烯酰胺作為絮凝劑，保溫30分鐘，能很好的去除鐵、錳雜質(zhì)，在成品中錳的含量能達到Ippm以下，比不加過硫酸銨下降了 100倍。所述焙燒工序還設(shè)有余熱回收裝置，所述余熱回收裝置設(shè)在所述焙燒工序的焙燒爐與所述烘干工序的烘干裝置之間，將所述焙燒工序產(chǎn)生的余熱通入所述烘干裝置中。所述回轉(zhuǎn)窯煅燒溫度為1100 1300°C，使得所述含鋅廢灰、渣中的鋅形成鋅蒸汽；所述鋅蒸汽進入所述尾熱回收系統(tǒng)，經(jīng)熱能交換，至所述尾熱回收系統(tǒng)出口時，溫度降為150 180°C ;在熱能交換過程中，鋅蒸汽氧化生成固態(tài)的氧化鋅；固態(tài)的氧化鋅在通過所述布袋除塵器時，由所述布袋除塵器捕集，得次氧化鋅(含鋅量40-75%)；
所述尾熱回收系統(tǒng)在熱能交換中獲取的熱能輸送給絡(luò)合、除雜和解析工序。所述尾熱回收系統(tǒng)將所述回轉(zhuǎn)窯煅燒工序產(chǎn)生的高溫余熱(500°C以上)，利用余熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽供活性氧化鋅的生產(chǎn)需要，用于制備活性氧化鋅。所述含鋅廢灰、渣包括含鋅量大于5%的煉鐵高爐煙道灰、煉鋅尾渣或煉鉛尾渣。以下進一步具體說明本發(fā)明
以煉鐵高爐煙道灰為例，因其自身含有25%以上的固定碳，折成熱量在2000大卡以上， 則不再需要添加燃料焦末，自身的熱值就足夠燃燒，高爐灰的主要成份見表:
權(quán)利要求
1.一種利用含鋅廢灰、渣生產(chǎn)活性氧化鋅的方法，依次按照回轉(zhuǎn)窯煅燒、尾熱回收系統(tǒng)、布袋除塵器捕集次氧化鋅、絡(luò)合、除雜、解析、脫水、烘干和焙燒的工序進行； 在所述絡(luò)合工序中物料包括次氧化鋅、氨水和碳酸氫銨； 所述氨水存儲在氨回收槽中；所述解析工序的反應(yīng)裝置連通所述氨回收槽，將解析出的氨水輸入所述氨回收槽，氨回收槽連通所述絡(luò)合工序的反應(yīng)裝置； 其特征在于，還包括碳酸氫銨再生工序，所述碳酸氫銨再生工序包括碳酸氫銨再生裝置，所述碳酸氫銨再生裝置前接所述氨回收槽和所述焙燒的焙燒氣道、后接所述絡(luò)合工序的反應(yīng)裝置；使得所述焙燒氣道中輸出的二氧化碳氣體通入所述氨回收槽，生成碳酸銨。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用含鋅廢灰、渣生產(chǎn)活性氧化鋅的方法，其特征在于，在所述焙燒氣道中輸出的二氧化碳氣體通入所述氨回收槽過量后，使得碳酸銨進一步生成碳酸氫銨。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用含鋅廢灰、渣生產(chǎn)活性氧化鋅的方法，其特征在于，在所述絡(luò)合工序中還加入過硫酸銨，所述過硫酸銨加入量為過硫酸銨與二價鐵的摩爾比為3 I，過硫酸銨與二價錳的摩爾比為3 I。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用含鋅廢灰、渣生產(chǎn)活性氧化鋅的方法，其特征在于，所述焙燒工序還設(shè)有余熱回收裝置，所述余熱回收裝置設(shè)在所述焙燒工序的焙燒爐與所述烘干工序的烘干裝置之間，將所述焙燒工序產(chǎn)生的余熱通入所述烘干裝置中。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用含鋅廢灰、渣生產(chǎn)活性氧化鋅的方法，其特征在于， 所述回轉(zhuǎn)窯煅燒溫度為1100 1300°C，使得所述含鋅廢灰、渣中的鋅形成鋅蒸汽；所述鋅蒸汽進入所述尾熱回收系統(tǒng)，經(jīng)熱能交換，至所述尾熱回收系統(tǒng)出口時，溫度降為150 180°C ;在熱能交換過程中，鋅蒸汽氧化生成固態(tài)的氧化鋅；固態(tài)的氧化鋅在通過所述布袋除塵器時，由所述布袋除塵器捕集，得次氧化鋅； 所述尾熱回收系統(tǒng)在熱能交換中獲取的熱能輸送給絡(luò)合、除雜和解析工序。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用含鋅廢灰、渣生產(chǎn)活性氧化鋅的方法，其特征在于， 所述含鋅廢灰、渣包括含鋅量大于5%的煉鐵高爐煙道灰、煉鋅尾渣或煉鉛尾渣。
全文摘要
一種利用含鋅廢灰、渣生產(chǎn)活性氧化鋅的方法。涉及工藝改進，減排、降耗的技術(shù)改進。提供了一種能夠適應(yīng)鋼灰原料，且溫室氣體排放少、節(jié)能的利用含鋅廢灰、渣生產(chǎn)活性氧化鋅的方法。依次按照回轉(zhuǎn)窯煅燒、尾熱回收系統(tǒng)、布袋除塵器捕集次氧化鋅、絡(luò)合、除雜、解析、脫水、烘干和焙燒的工序進行；在所述絡(luò)合工序中物料包括次氧化鋅、氨水和碳酸氫銨；還包括碳酸氫銨再生工序，使得所述焙燒氣道中輸出的二氧化碳氣體通入所述氨回收槽，生成碳酸銨。本發(fā)明適應(yīng)國家減排政策，一方面降低了原料投入的消耗，降低了生產(chǎn)成本，節(jié)約了資源；另一方面大大降低了二氧化碳直排。確保了制成品的品質(zhì)。
文檔編號C01G9/03GK102826592SQ201210363489
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者楊國華 申請人:揚州巴龍再生資源開發(fā)有限公司, 楊國華