ZnO杂料里Cl的脱除工艺

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本文作者：王明辉未立清郭天立作者单位：中冶葫芦岛有色金属集团有限公司

0引言

锌氧化物杂料主要指炼钢烟尘、再生铜(黄铜和青铜)回收烟灰以及其它杂料经烟化富集的烟尘等，这些物料成分复杂，杂质含量高，尤其是含氯较高对后续锌回收工艺选择的影响较大，研究其脱除氯的技术对再生锌回收至关重要。

1国内脱氯工艺技术现状

国内锌氧化物杂料中氯的脱除采用火法和湿法工艺的均有，但未见有规模化使用的报道。火法工艺主要是多膛炉法;湿法工艺主要是水洗法、碱洗法。

多膛炉法:多膛炉多数用于处理回转窑氧化锌烟尘和烟化炉氧化锌烟尘，脱氯率一般80%，多膛炉工艺是能耗高的工艺。

水洗法:水洗是基于原料中的氯化锌和其它氯化物大部分溶于水，而氧化锌不溶于水的特点，用水洗涤使氯离子进入溶液通过过滤与不溶的氧化锌分离。水洗除氯，能耗较低，建设投资少，操作简单，但文献［1］报道，脱氯率不理想，只有80%～85%。

碱洗法:碱洗是基于原料中的氯化锌和其它氯化物，与碱或弱碱性碳酸盐反应生成难溶的氢氧化锌或碱式碳酸锌，而氯化物溶入溶液中通过过滤实现氯的脱除。碱洗除氯，受设备防腐限制建设投资高于水洗法，且试剂消耗高致使成本高，脱氯率75%［2］。

2水洗除氯工艺的深入探索

2．1实验室试验

2．1．1试验目的

找出水洗脱除二次锌物料中氯的影响因素及相应的变化规律。

2．1．2试验原料

试验原料为阴极锌铸型渣，用40目筛网筛分，筛下部分留做实验，筛分情况如表1所示，筛下部分铸型渣的化学成分如表2所示。

2．1．3试验及结果分析

铸型渣中的氯，实验采用水洗的方式除去，按照液固比为1∶6、1∶8、1∶10;温度为40℃、55℃、70℃;反应时间为0．5h、1．0h、1．5h;搅拌强度低、中、高三档四个实验因子安排正交实验，正交实验结果分析表列于表3。由正交试验表分析，影响因素顺序为时间、温度、液固比、搅拌强度，其中最佳条件为:A1B3C3D2，即:固液比1∶10、温度70℃、时间1．5h、搅拌强度中，此条件下氯的脱除率为84．64%。此反应结果还说明:再加大液固比、提高反应温度、延长反应时间，脱氯率应该有所提高，但考虑工程化条件，没有再做条件延伸探索。

2．2扩大试验

2．2．1试验原料

为验证实验室小试的结论并得到工程化条件下的实际脱氯率，进行了扩大试验。试验分别以阴极锌熔铸电炉的烟尘、蒸馏炼锌的焦结烟尘、挥发窑氧化锌多膛炉除氯的烟尘为原料考察脱氯率。试验物料的分析结果列于表4中。试验在容积为3m3的搪瓷衬里的反应器中进行，蒸汽加热，反应过程中机械搅拌。反应完毕泵入压滤机压滤，湿渣计量并取样测水分、制样分析。

基本反应条件:液固比10∶1，反应时间90min，温度80℃，搅拌桨转速140r/min。

分析及计算结果列于表5中。

2．2．2试验结果

现场扩大试验，进一步验证了实验室小试结论，水洗法除氯可行，一次洗涤脱氯率可以达到85%～90%，脱氯效果高于文献报道水平。

2．3试验结果分析

分析脱氯率不能达到或接近100%的原因，可能有两个方面的影响:一是水洗后的液固分离，渣中必然含有的水分溶解着部分氯离子;二是再生锌物料中含有一定数量不溶于水的氯化物，如Pbcl2和PbFCl［2］等。

从工程化应用的角度看，液固分离渣中溶解夹带的氯离子，是不可消除的，但通过进一步加大液固比并强化液固分离效果最大限度降低渣含水，进而降低渣中含氯量有一定潜力可挖掘。同样的理由，对含氯较高的锌氧化物杂料，采用多次洗涤也可以在一定程度上提高氯的脱除率。物料中含有不溶于水的氯化物，是水洗法无法脱除的。这部分水不溶氯形成于再生锌物料的产生过程，其性质与再生锌物料的形成工艺有关。无论是火法还是水法除氯，都未见脱氯率达到或接近100%的报道，或许都与这一原因有关。

3结论

(1)采用水洗法脱除锌氧化物杂料中的氯离子，技术可行，流程简单，一次性投资少。

(2)水洗脱氯最佳条件:液固比10∶1，反应时间90min，温度70～80℃，搅拌桨转速140r/min，一次水洗脱氯率可达85%～92%，高于火法烟化工艺，也高于文献报道的湿法脱氯水平。

(3)锌氧化物杂料中含有一定量的水不溶氯，必须采用其它方法深度脱除。

(4)采用水洗法脱除锌氧化物杂料中的氯离子，与氯离子结合的水溶锌同样进入溶液，也必须采取措施回收才能体现效益的最大化。