基本介紹
對含鋅廢料綜合處理，不僅能提高鋅資源的利用程度，減少資源浪費，還將解決冶煉行業的環境污染問題。浙江富陽是我國大型廢銅集散地和再生銅冶煉基地之一。銅冶煉再生的同時也產出大量含銅、鋅、鉛等有價金屬的煙塵。氧化鋅質量分數高於60%的含鋅煙塵可直接生產硫酸鋅、氯化鋅和立德粉等，而氧化鋅質量分數低於60%的煙塵成分複雜，含有許多其他成分，不能作為濕法煉鋅原料，因而一直未得到較好的開發利用。
對含鋅廢料進行鹼浸並對浸出液電解可生產高純度鋅粉，此技術已成功在貴州、雲南建成鋅粉冶煉廠。2007年，浙江富陽建成了以煉銅煙塵為原料的2 000 t/a鋅粉生產廠。該廠設計中增加了廢電解液深度處理工藝，在設備選型、構築物材料選取等方面進行了改進，並進一步完善了企業產品質量控制措施。從2007年5月試生產以來，取得了較好的生產指標：鋅浸出率大於90%，鋅粉質量達到國家一級標準 。
原理與流程
基本原理
煉銅鋅煙塵中，鋅主要以ZnO形式存在。氧化鋅可溶於氫氧化鈉溶液，而銅、鐵等金屬元素均難溶而留在浸出渣中。
工藝流程
對煉銅鋅煙塵鹼浸然後電解生產金屬鋅粉的工藝流程如圖1所示，設備連線圖如圖2所示 。
鹼浸
鹼浸冶煉廠設計
物料計算
年產2 000 t的鋅粉冶煉廠，按330個工作日計算，日生產金屬鋅粉6.2 t，日需製備電解液233 m³，淨化液235．4 1213，浸出液238 m³。按原料鋅品位40%、鋅浸出率85%、總回收率90%計算，日需原料21 t。
浸出工段
採用間斷浸出法。∅4 000 mmX4 000 mm、容積50 m³的機械攪拌釜3台，2台工作，1台備用。浸出釜體為鋼筋混凝土結構，錐形底，內襯碳鋼防腐，配置碳鋼螺旋蒸汽加熱管。設液面觀測孔、長溫度計、溫度計套管及液位刻度線。採用推進式攪拌，配以防腐攪拌機和電動機，減速機帶動攪拌。浸出釜上部設廢電解液進料管、洗水進料管及進料口，頂部加可移動蓋。選用X盤100-1000u2型廂式壓濾機3台壓濾浸出液，其中2台工作，1台備用。
淨化工段
採用1#、2#、3#分離劑去除浸出液中的鉛、鋁、砷等雜質離子。淨化釜與浸出釜結構相同，數量配套。由於淨化渣的量遠少於浸出渣的量，選用耐腐蝕、耐酸鹼的X盤50一1000U2型廂式壓濾機1台進行壓濾。
陽極板為不鏽鋼板，陰極板為鈦合金板，極板尺寸800 mm×500 mm。陰陽極板上部分別鑲有長840 mm和1 000 mm、寬40 mm、厚12 mm的導電銅排。電解車間設4組電解槽，每組10個，總共40個。電解槽的尺寸為1 860 mm×700mm×1 260 mm。電解槽底部為錐形體，並設鋅粉出料口。電解槽槽體用鋼筋混凝土製成，內襯10 mm硬質PVC板材。PVC板材化學性能穩定，耐火阻燃，絕緣性能可靠，表面光潔，平整，不吸水，不變形，易於加工。每組電解槽設4個電解液循環池，並分別配置循環泵。電解液循環池的尺寸為4 000 mm×2 000 mm×2 200 mm。整個電解車間的電流強度為12 000 A，總電壓120 V，選用ZH$12000A/(100～200)V整流器。
清洗烘乾工段
開始採用的金屬鋅粉洗滌設備是板框壓濾機，但壓濾機兩頭的鋅粉和壓在濾餅中間的鋅粉清洗不乾淨，且耗水量大；後改用SD型三足式吊袋卸料離心機，但這種離心機底座輕，容易因進料不均勻而振動劇烈。所以，本設計中採用XRl200一N型上懸式人工卸料離心機。清洗結束後，停機抖動濾袋，鋅粉鬆散後，從機殼底部排出。機殼底部正下方安裝乾燥機，鋅粉直接入乾燥器，快速烘乾，有效地減少了鋅粉的氧化。
鋅粉烘乾設備開始選用的是大型真空乾燥廂，但鋅粉烘乾時不能翻動，受熱不均勻，下層鋅粉難以烘乾，致使烘乾速度跟不上鋅粉清洗速度。後改用SZG-1000型SZG雙錐迴轉真空乾燥機，這種乾燥機罐體內處於真空狀態，罐體迴轉使鋅粉上下、內外翻動，加快了物料的乾燥速度。
廢電解液循環10～20次後需要進行一次深度處理，以回收鹼和強化淨化。用泵將廢電解液打入備用的浸出釜或淨化釜，加鹼攪拌至鹼完全溶解，靜置，溶液分層後從釜底將下層絮狀物抽出到另一個備用釜內，然後從洗水池中抽洗水至釜內，混合後得到深度處理液。處理液攪拌並升溫到70℃，加入石灰苛化0．5 h後壓濾，苛化渣排放，苛化液回廢電解液池用於浸出 。
質量控制生產
鋅粉冶煉廠生產質量的控制對保證鋅粉質量至關重要。對生產流程跟蹤分析，確定下一工序投加的物料，同時對鋅粉產品抽樣分析，確保產品質量。浙江富陽鋅粉冶煉廠於2007年5月開始試生產，7月正式生產。鋅浸出率很高，達到92%以上；生產的金屬鋅粉全鋅質量分數在98%以上，金屬鋅質量分數在94%以上，符合國家一級標準 。
總結
鹼浸-電解生產金屬鋅粉技術用於處理煉銅鋅粉塵，具有流程簡單、金屬回收率高、原料適應性強、產品質量好、有利於環境保護和資源綜合回收等優勢。該工藝的成功套用推動了含鋅二次資源的綜合回收技術的發展 。
