如何从锌渣中分离出锌和铝
1.用氨水溶解,铝没反应。而锌离子会形成[Zn(NH3)4]2+留在溶液中
2.过滤得铝
3.加NaOH,形成ZnOH
4.过滤
5.灼烧沉淀,电解氧化物,得到锌
钢材热镀锌锌渣是钢铁板带或结构类工件热浸镀锌时,从锌锅的表面或底部捞出的,可以铸成锭的,锌含量超过80%的固体废物,不包括溶剂法热镀锌过程中产生的废熔剂、助熔剂和集(除)尘装置收集的灰尘,以及采用化学法电镀锌所产生的锌渣泥,以及其它被列为危废类的锌渣,以下简称锌渣。
4 锌渣的成分
4.1锌渣的主要成分为锌和少量铝、铁,及热镀锌时加入的锑、稀土等合金元素,具体如表1所示。
表1 锌渣的主要成分
4.2 混合锌渣锌含量不低于80%。
4.3 当锌渣中含有其它合金元素时,须分开处理。
5 锌渣的处置
从锌锅的表面捞出的顶渣或从锌锅底部捞出的底渣分别倒入渣模内铸成块状。不得混入溶剂法热镀锌过程中产生的废熔剂、助熔剂和集(除)尘装置收集的粉尘,也不得混入锌灰、垃圾等杂质,确保其
纯度和清洁卫生。锌渣块应于室内存放,应注意防雨、防潮,防止化学物质腐蚀。
6 回收利用方法的选择
6.1 生产铸造用锌合金锭
当按照GB/T1175的要求,采用锌渣生产锌合金铸件原料锭时,推荐采用熔析和精炼处理,除去锌渣中的大部分氧化杂质和铁铝类化合物,获得低杂质含量的锌合金熔体,经检测杂质含量符合GB/T1175
以后,铸锭包装。
6.2 生产锌锭
当按照GB/T470的要求,采用锌渣生产高纯度的锌锭时,推荐采用熔析和精炼处理后的锌合金熔体,进一步进行真空蒸馏处理,将锌蒸汽收集冷凝,获得高纯度的液态锌,经检测纯度符合GB/T470以后,铸锭包装。
6.3 生产氧化锌粉
当按照YS/T 1051的要求,采用锌渣生产氧化锌粉时,推荐采用熔析和精炼处理后的锌合金熔体,进一步进行常态蒸馏处理,锌蒸汽氧化成氧化锌粉,经检测纯度符合YS/T1051以后,收集后包装。
7 回收利用流程
7.1 熔析和精炼处理
锌渣熔析和精炼处理方法如下:
a)采用熔析精炼炉将锌渣熔化、升温到580~600,并通入精炼气体进行精炼处理。锌渣内的氧化类和铁铝类杂质上浮成为浮渣,从熔体内捞出,进一步处理;锌渣内的铁锌类化合物下沉成为底渣,留在炉子底部,从熔体内分离,进一步处理;中部获得低杂质含量的锌合金熔体;
b) 低杂质含量的锌合金熔体可以进一步进行蒸馏处理,也可铸锭作为锌合金铸件原料;
c) 当作为锌合金铸件原料锭时,须向客户提供标注主要成分的质量保证书;
d) 将精炼浮渣采用球磨、筛分和风选等方法,使含锌的金属类物质分离出来,返回锌渣库,二次循环回用,杂质作为固废处理;
f) 精炼底渣收集起来,按照7.4另行处理;熔析和精炼处理的工艺流程如图1所示。
7.2 真空蒸馏法制备锌锭
将熔析和精炼处理后低杂质的锌合金熔体加入真空蒸馏炉,在密封状态继续升温至900~910,并利用真空泵进行减压蒸馏,使得锌合金熔体中的锌以蒸汽的形式分离开来,将锌蒸汽引入冷凝器,进行冷却,锌蒸汽便冷凝成高纯度锌液,铸成锌锭,符合GB/T470的规定。蒸馏残余物主要为锌铁、铝铁合金,按照7.4另行进行处理。真空蒸馏法制备高纯度锌锭工艺流
仪器:酸式滴定管、漏斗、电子天平、托盘天平、硬质玻璃瓶、棕色试剂瓶、烧杯、锥形瓶、玻璃棒、表面皿、容量瓶、电炉、移液管、滴瓶、量筒四、实验步骤(一)部分指示剂及标准溶液的配制1、2 g.L-1二甲酚橙水溶液:称取0.1g的二甲酚橙固体于100ml小烧杯中,加入50ml水搅拌使其溶解,并转移至滴瓶中。2、2 g.L-1PAN指示剂:称取0.1g的PAN于100ml小烧杯中,加入50ml无水乙醇搅拌使其溶解,并转移至滴瓶中。3、1:5的HCl溶液:取浓盐酸与5倍体积的蒸馏水混合,移至滴瓶。4、200g·L-1六亚甲基四胺:称取20g六亚甲基四胺溶于20ml水,稀释至100ml并转移至250ml试剂瓶。5、0.02moL/LCUSO4溶液:用分析电子天平称取1.00~1.25CuSO4粉末溶于晓烧杯中,定量转移至250ml容量瓶,定容后转移至试剂瓶。6、NH4F溶液:称取1.1g NH4F粉末溶于10ml水中。(二)EDTA溶液的配制与标定1、EDTA溶液的配制 计算配制500mL0.02mol.L-1EDTA二钠盐所需EDTA的质量。用台秤称取4gEDTA于200mL烧杯中,加水,温水溶解,冷却后移入聚乙烯塑料瓶(或硬质玻璃瓶)中。2、配制0.020mol/l的钙标准溶液准确称取0.50~0.55g110℃干燥过的碳酸钙,用少量水润湿,盖上表面皿,慢慢滴加1:1的盐酸5ml使其溶解,加少量水稀释,定量转移至250ml容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。3、用钙标准溶液标定EDTA溶液: 用移液管移取20.00mL标准钙溶液于250mL锥形瓶中,加入约25 mL水,2mL镁溶液,5mL40g/lNaOH溶液及约10mg(米粒大小)钙指示剂,摇匀后,用EDTA溶液滴定至溶液从红色变为蓝色,即为终点。平行测定三份,计算EDTA标准溶液的浓度。 (三)混合溶液中Zn、Al和Ca含量的测定
1、用移液管准确量取三份20ml混合溶液于250mL锥形瓶中,滴加过量的EDTA标准溶液,加热煮沸。冷却后加2滴PAN,用硫酸铜标准溶液滴定过量的EDTA至溶液恰好变为茶红色且半分钟内不退色即为滴定终点。记下加入的EDTA的体积V,以及消耗的硫酸铜的体积V1。平行测定三次。2、用移液管准确量取三份20ml混合溶液于250mL锥形瓶中,加入2ml氟化铵,并加入pH为5.5的 六亚甲基四胺调节pH。加入XO作为指示剂,用EDTA标准溶液标定至溶液恰好从紫红变为亮黄为终点。 3、用移液管准确量取三份20ml混合溶液于250ml锥形瓶中,加入5ml40g.mol/lNaOH调节pH至12,加入钙指示剂,用EDTA标准溶液标定至溶液恰好从酒红色变为纯蓝色即是终点。平行测定三次,记录EDTA消耗的体积。五、数据处理表1 EDTA 溶液的标定
编 号项 目 1 2 3
Mcaco3 /g 0.5301
VEDTA初读数/mL 0.25 0.12 0.32
VEDTA终读数/mL 19.60 19.40 19.62
VEDTA/mL 19.35 19.28 19.30
CEDTA=mCACO3/(MCACO3·VEDTA)N)/ mol mL-1 0.02171 0.02178 0.02176
EDTA/mol L-1 0.02175
︱di ︳ 0.00004 0.00003 0.00001
相对平均偏差/% 0.12
表2 AL含量的测定
编 号项 目 1 2 3
CEDTA/mol mL-1 0.02175
VEDTA初读数/mL 0.02 1.15 0.08
VEDTA终读数/mL 20.29 21.60 20.14
VEDTA/mL 20.27 20.45 20.36
Vcuso4初读数/mL 1.80 3.80 0.11
Vcuso4终读数/mL 2.50 4.45 0.92
Vcuso4/mL 0.70 0.87 0.81
CAl2+=(VEDTA--Vcuso4)×CEDTA /20 mol L-1 0.02128 0.02120 0.02126
Al2+/mol L-1 0.02125
︱di ︳ 0.00003 0.00005 0.00001
相对平均偏差/% 0.14
表3 ZN含量的测定(稀释10倍)
编 号项 目 1 2 3
CEDTA/mol mL-1 0.02175
VEDTA初读数/mL 0.45 2.08 0.50
VEDTA终读数/mL 20.31 21.98 20.39
VEDTA/mL 19.86 19.90 19.89
C Zn2+ = (CEDTA .VEDTA) /20 mol L-1 0.02160 0.02164 0.02163
Zn2+ /mol L-1 0.02162
︱di ︳ 0.00002 0.00002 0.00001
相对平均偏差/% 0.08
表4 测定Ca 含量所用的EDTA 溶液的标定
编 号项 目 1 2 3
M CaCO3 /g 0.5301
VEDTA初读数/mL 0.02 0.50 0.73
VEDTA终读数/mL 12.98 13.45 13.68
VEDTA/mL 12.96 12.95 12.95
CEDTA=mCaCO3/(MCaCO3·VEDTA)//mol L-1 mL-1 0.03241 0.03243 0.03243
EDTA/mol L-1 0.03242
︱di ︳ 0.00001 0.00001 0.00001
相对平均偏差/% 0.01
表5 Ca 含量的测定
编 号项 目 1 2 3
CEDTA/ mol mL-1 0.03242
VEDTA初读数/mL 0.10 0.12 0.35
VEDTA终读数/mL 24.98 24.94 25.20
VEDTA/mL 24.88 24.82 24.85
CCa2+ =( CEDTA`VEDTA)/20 mol L-1 0.04033 0.04023 0.04028
Ca2+/mol L-1 0.04028
︱di ︳ 0.00005 0.00005 0.00000
相对平均偏差/% 0.08
5、最终试验结果CAl2+ =mol·L-1,CZn2+ =mol·L-1,CCa2+ =mol·L-1六、心得体会通过这次的分组、自行设计试验、以及实验报告的成形,过程虽是很漫长,但又不乏趣味。本来就只是几个离子的反应,却可以在查询的过程中,发现诸多问题。譬如钙离子的测定中,事先准备的用氧化还原滴定法,即高锰酸钾滴定过滤出来的草酸钙沉淀,由于滤纸也会被高锰酸钾氧化,无法合理排除这一影响,从而修改方案。类似的,在测定铝和锌的时候,查到的资料显示,它们与EDTA的反应,要在一定的pH范围甚至一定的温度下才可进行。故而第一次的操作中,我们按照资料给混合溶液调节pH,但发现指示剂的颜色变化不符合理论情况。最终,在老师的帮助下,用pH试纸粗测混合溶液,结果显示pH竟然低至2左右!这一结果使得调节pH的操作不可行。在实验过程中,我们的实验步骤不断改善,终于达到了要求。因此,在设计方案的过程中,不仅要考虑理论,还要考虑实际的可行性操作。就分析方法来看,大部分的金属离子可采用络合滴定法。此外,还应考虑采用何种滴定方式,如络合滴定法测定铝时,采用返滴定法即可。从试样的组成来看,要考虑共存组分的干扰和消除。
11化1 黄希阳 第二组我们测定的是三种组分含量,这三种金属离子在不同的ph范围下与EDTA发生络合反应,所以我们三个人分别测定一个组分含量,这样减少了随机误差。在AL含量的测定中,结果的精密度大于0.1%,AL离子的平均含量为0.2125,与实际值0.2000。Zn含量的测定,结果精密度小于0.1%,测出的zn离子的平均含量为0.2162,而实际值是0.2000.Ca含量的测定,结果精密度小于0.1%,测出的CA平均含量为0.4028,而实际值是0.2000相差较大,一开始,用第一次配的0.02175mol/lEDTA标准溶液滴定,用了25ml标准液也没能得到终点反应的纯蓝色
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混合溶液中Zn2+、Al3+和Ca2+含量的测定
混合溶液中Zn2+、Al3+和Ca2+含量的测定
一、实验目的
1. 掌握络合滴定的原理及应用;
2. 培养动脑、动手设计实验方案的能力;
3. 接触复杂试样,以提高分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理
混合离子的滴定常用控制酸度法、掩蔽法进行,根据有关副反应系数论证对它们分别滴定的可能性。 Zn2+ 、Ca2+均能与EDTA 形成稳定的1:1络合物,lgK分别为16.50和10.69。由于二者的lgK相差很大(⊿lgK=5.81>5),故可以不加掩蔽剂或不分离而只需控制合适的酸度就可以分别滴定。在pH=5~6时用二甲酚橙做指示剂测Zn时;在pH≥10时用钙指示剂测Ca。pH>4.1后Al的各种羟基配合物将生成。且在pH=4.0时Ca2+与EDTA的条件稳定常数为2.2,Al3+的为7.5。因此,在Ca2+存在的条件下并不影响Al3+用EDTA的滴定。测定Al3+控制的酸度范围为pH=3.5~4.0 。由于Al3+与EDTA生成的配合物稳定性偏低,反应进行的较慢,所以一般用返滴定法来测定。即先加入过量的EDTA标准溶液,并加热煮沸,使Al与EDTA充分反应,然后以PAN为指示剂,用CuSO4标准溶液滴定过量的EDTA从而计算出铝的含量。Al3+-EDTA配合物是无色的,而滴定开始前溶液为黄色。滴入铜离子先与过量的EDTA形成淡蓝色的Cu2+-EDTA配合物,随着CuSO4标准溶液的不断滴入,溶液的颜色将逐渐由黄变绿(Cu2+-EDTA的蓝色与PAN的黄色组成)。当过量的EDTA与铜离子反应完全后稍微过量的铜离子即与PAN形成深红色的配合物。当溶液出现少许Cu2+-PAN配合物,溶液即有红的成分,与绿色混合,显茶红色即为终点。
彩色不锈钢是在不锈钢表面进行着色处理,使其成为色彩绚丽的装饰材料。彩色不锈钢拥有金属的光泽、强度、永不褪色等特性。彩色不锈钢不仅保持了原色不锈钢的物理、化学、机械性能,而且比原色不锈钢的耐腐蚀性能更好。彩色不锈钢装饰能与黄金的外观相媲美,被广泛用于大型酒店、高档KTV、高级会所等等。
下面介绍5种常见彩色不锈钢的工艺:
1、水镀:在水溶液中不依赖外加电源,靠镀液中的还原剂进行化学还原反应,使金属不断还原在催化表面上而形成金属镀层。
2、电镀:主要采用真空离子镀。真空离子度是在真空条件下,通过蒸馏或溅射等方式在塑件表面沉积各种金属和非金属薄膜使其得到非常薄的表面镀层。
3、蚀刻:金属蚀刻也称光化学金属蚀刻指通过曝光制版、显影后,将要金属蚀刻区域的保护膜去除,在金属蚀刻时接触化学溶液,达到溶解腐蚀的作用,形成凹凸或者镂空成型的效果。
4、压纹:不锈钢压纹是通过机械设备在不锈钢板上进行压纹加工,使板面出现凹凸图纹.也称不锈钢花纹板。这种压纹板有刚劲亮丽的外观,更高的表面硬度,更耐磨,易清洁、免维护、抗击、抗压、抗刮痕及不留指纹。
5、喷砂:彩色喷砂是用锆珠粒通过机械设备在不锈钢板面进行加工,使板面呈现细微珠粒状砂面,形成独特的装饰效果。 然后电镀着色。
知识延伸:金属表面喷漆附着力差掉漆问题解决方法
金属材质(不锈钢、锌合金、铝合金等)表面喷漆底材与油漆涂层之间的附着力差掉漆问题有效解决方法是通过炅盛金属附着力促进剂喷涂与金属底材与油漆涂层之间,增进层间附着力解决掉漆问题。
方法二:铝合金表面的氧化,生成氧化铝.是致密的保护膜,它与酸、碱都反应,但是,铝与酸、碱也反应,在稀的酸或碱中浸泡,当有气体时,立即取出用水洗净.也可以用砂纸打磨。
扩展资料
铝合金表面很容易生成一层极薄的氧化铝膜,这层氧化膜疏松多孔,不均匀,抗腐蚀能力不强,容易沾染污迹。
因此,铝合金制品通常进行特殊的氧化处理,在养化处理前,用化学和物理的方法对制品表面进行必要的清洗,使其裸露纯净的金属基体,以利氧化着色顺利进行,从而获得与基体结合牢固、色泽和厚度都满足要求且具有最佳耐蚀、耐磨等良好性能的人工膜。
原铝在市场供应中统称为电解铝,是生产铝材及铝合金材的原料。铝是强度低、塑性好的金属,除应用部分纯铝外,为了提高强度或综合性能,配成合金。铝中加入一种合金元素,就能使其组织结构和性能发生改变,适宜作各种加工材或铸造零件。经常加入的合金元素有铜、镁、锌、硅
YB- 9100铝件金黄色铬化皮膜剂工艺说明书
一、产品简介
YB-9100铝件金黄色铬化皮膜剂是一种液态含铬化学品,它能在轻金属如铝或铝合金的表面生成黄色铬化皮膜。膜重0.1-1.0 g/m2。这层转化膜能很好地保护金属的表面,具有很强的防锈性能,同时又能与其他有机涂层极好地粘合。既可浸渍又可喷淋使用。
二、产品参数
1. 槽液配制
配制比例为1—2%,根据工件材质和工艺的选定来确定配制比例,如对每个1000升槽液,边搅动边加入半槽水中YB-9100铝件金黄色铬化皮膜剂开槽剂10—20升,再补加水至1000升工作液位。
2. 控制点数(正常操作条件下)
六价铬点数 8-16毫升
PH 值 1.8-2.8
处理温度 常温-35℃
浸渍时间 1-10分钟
喷淋时间 20-120秒
喷淋压力 0.5-1巴
三、工艺流程
脱脂 →(碱蚀 → 水洗 → 表调 )→ 水洗 →水洗→YB-9100皮膜处理 → 水洗 → 水洗 →干燥→下道工艺
1)、工件在工艺处理并干燥后,可供涂漆用,也可不涂漆。
2)、工件经过清洗后要用水漂洗。漂洗水应不断溢流,避免污染。
四、槽液维护
在工厂生产中YB-9100铝件金黄色铬化皮膜剂槽液是通过六价铬点数滴定和pH值测定来控制的。
1. 六价铬点数滴定
a.移取10毫升YB-9100铝件黄色铬化皮膜剂槽液样品倒入一个锥形瓶中,然后稀释至100毫升;
b.加入约1克的碘化钾,然后搅拌溶液直至完全溶解;
c.再加入10毫升化学纯盐酸;
d.用0.1N硫代硫酸钠滴定直至出现淡黄色;
e.加入几毫升可溶性淀粉溶液,然后继续用0.1N硫代硫酸钠滴定,直到蓝黑色消失;
f.记录下共用去的0.1N硫代硫酸钠毫升数,即为YB-9100铝件黄色铬化皮膜剂的六价铬点数。
2. 补加方法
六价铬点数每缺少1点,须在每1000升槽液中加入1.4升的YB-91000铝件金黄色铬化皮膜剂补加剂。槽液的六价铬点数应保持在8-16之间。
3. pH值测定
每次滴定YB-9100铝件金黄色铬化皮膜剂涂层槽液时,应测试pH值(如果有补加,最好在补加后测试)。
槽液的pH值应保持在1.8-2.8之间,用精密PH试纸检测即可,如果pH值偏高时,加入适量酸度调整剂,使PH值回到要求范围。
五、设备要求
硬质PVC或316L不锈钢做槽体。
六、包装运输与储存
分YB-9100铝件金黄色铬化皮膜剂开槽剂和YB-91000铝件金黄色铬化皮膜剂补加剂,25公斤加强塑料桶包装,按照普通化学品运输;储存于阴凉通风干燥处。
YB-254铝锌件铬化液
YB-254铝锌件铬化浓缩液
1、适用范围
适用于铝和锌及其合金表面生成金黄色至彩虹色的铬酸盐膜层(0.1~1.0g/m2),它有极好的防腐蚀性能,大大增加工件与油漆和喷塑涂层结合力。
2、主要特点
2.1膜层致密均匀,外观为金黄色至彩虹色。
2.2常温或低温工作,槽液检测简单,操作和管理简便。
2.3槽液配制方法简单,性能稳定,使用寿命长。
2.4生产效率高,综合成本低。
3、技术指标
序 号 项 目 指 标
1 外 观 桔黄色液体
2 配制浓度 2~3%(体积比)
3 Cr6+ (点)10~18
4 PH值 1.8~2.2
5 处理温度(℃) 20~40
6 时间 1~3min喷淋
3~5min浸渍
7 喷淋压力0.1MPa
4、工艺流程
脱脂→水洗→水洗→表调→水洗→铬化→水洗→水洗→干燥(<60℃)
5、注意事项
5.1初次配制1m3,①槽中加入1/2的水,再加入本浓缩液25~30升(30~35kg)(比重1.17)再加水至1m3搅拌均匀,②取样检测Cr6+浓度和pH值。
5.2调整1m3:随着连续工作,槽液浓度逐渐下降(pH值上升),铬化出现不成膜现象应及时补加本浓缩液,补加2升约提高Cr6+ 1个点。
5.3漂洗水中含微量Cr6+和F―,未经处理不能排入公用下水道。
5.4槽体、挂钩、筐篮应用聚氯乙烯塑料或奥氏体不锈钢制作。
5.5Cr6+的滴定方法:
用移液管移取10毫升工作液至锥形瓶中,用50毫升蒸馏水稀释;加20毫升25%的H2SO4,再加2~3克KI,放置1~2分钟;在不断搅拌下缓慢地用0.1N的Na2S2O3滴定,直至溶液由褐色变为黄色;再加入1~2毫升1%的淀粉溶液,然后继续滴定,至溶液从黑色变为浅绿色,所用去的0.1N的Na2S2O3溶液的毫升数即为Cr6+的点数。
6、包装储运
25kg塑料桶包装,储存于阴凉通风处,防止破损泄漏。按一般化学品运输。
锌的二次冶金
摘要 :本文介绍世界和我国的二次锌资源的现状和利用情况,以及二次锌资源的来源方向。主要介绍全球先进的二次锌的提取冶炼新技术,整合以便我们能更好的创新,为研究出一套更能完全、安全,无烟尘、无毒、环保的冶炼二次锌资源的技术奠定基础。
关键字:二次锌资源、存在情况、再生、技术方法
一 世界和我国的锌二次资源情况
锌是目前世界上循环利用较好的金属之一,二次锌资源已成为锌生产的重要原料,全球30%锌来源于二次锌资源,再生锌年产量高达290万吨,西方发达国家不仅有一系列专业二次锌冶炼厂,而且主要锌冶炼厂也从事二次锌的回收处理,尤其是近几年由于锌精矿供应日趋紧张, 国外等3著名锌公司均纷纷改变原料结构,采用电弧炉烟尘等二次锌资源作为锌冶炼的主要原料。锌是我国传统的优势资源,其使用领域十分广泛。锌能和多种有色金属制成合金用于机械制造业、制造各种精密铸件以及镀锌作业。据美国锌贸易公司估计,目前全世界每年消耗金属锌及锌化合物的金属约1000万吨。70%是从矿石中提取的,;另外有30%是利用再生原料生产的。美国矿务局估计,2000年美国再生锌占锌消费总量的40%。美国每年生产再生锌12万吨以上。再生氧化锌3.5万吨。国际锌协会估计。世界再生锌产量的增长速度3倍于原生锌。到2005年再生锌占世界锌消耗量的40%。
随着我国地质勘探工作的萎缩、资源开采强度的不断提高及冶炼能力的过快增长,我国锌资源的优势格局已经发生了改变。我国的锌净出口量,包括合金中含的锌,自2000 年以来一直呈逐渐减少的趋势,中国锌供应由过剩转为短缺。 在金属锌的使用过程中,会产生许多含锌的二次资源,这些资源是回收锌的重要原料。在我国,一方面,锌精矿原料供应日趋紧张,已成为影响锌冶炼厂发展的关键因素;另一方面,国内二次锌资源利用刚起步,再生年产量不到10万吨,不到精锌产量的5%。尚未形成规模,与西方工业国家相距甚远, 为保证我国锌资源产品对国民经济的有效供给,推进锌工业的可持续发展,缓解资源的供需矛盾,有必要重视锌二次资源的回收治理工作。
尽管锌作为一种主要是增强其他材料的使用性能的功能性材料,人们主要是依靠开发矿产资源来获得金属锌。按目前普遍实行的统计口径过去很长一段时期里,矿产锌的产量在世界锌总产量中所占的比例都在90%以上。近年来,随着循环经济理念的逐步建立,人们日益重视二次资源的回收利用循环复用。
二 二次锌资源的来源构成
二次锌资源包括1 热镀锌行业,热镀锌厂长生的锌灰,锌浮渣和锅底渣
2 化工及化学品生产,钢铁厂炼钢过程产生的烟日锌和锌合金零件,例化工厂及冶炼厂的工艺副厂品以及其他含锌废料。
3 锌加工行业和回收行业。废黄铜料、压铸废料、烟尘、镀锌废渣及废边角锌片,镀锌钢废料、热镀锌渣及废旧锌锰电池,生产中产生的废料主要来源于镀锌钢生产过程和汽车、建筑物及其它制品的加工过程,连续镀锌钢生产线产出的废渣量一般约为产品产量的0.5%-2%;汽车、洗衣机、冰箱等设备的生产与装备过程废料产生量较大,其中汽车行业废料产生率约为28%-30%;回收的废料主要为报废的汽车、家用电器、空调、高速公路路障及路灯柱等含锌部件。全球范围内,镀锌废钢的收集量正在逐年上升,1995年全球镀锌钢废料回收量为6500万吨。据国际锌协会的数据,欧洲再生锌的基本原料来源是:黄铜42%;镀锌渣27%;压铸厂品废料16%钢铁工业港絪尘6%;锌材料加工半成品废料6%;化学工业锌废料2%;其他1%。二次锌资源的成分波动很大,几种主要物料的组成(质量分数)如下:
锌辉(热镀锌过程中的氧化物):Zn 60%-85%,Pb 0.3%-2.0%.AL 0%-0.3%,Fe 0.2%-1.5%,Cl 2%-12%
锅渣(热镀锌过程形成的合金,类似于硬锌):Zn 96%,Fe 4%
电弧炉炼钢烟尘(其他成分取决于废钢原料):Zn 15%-25%,二次锌源的来源及组成差异很大,回收处理过程中要针对不同原料采取不同的工艺,以达到最大限度回收复用目的。
三 锌的二次冶金生产技术,
二次锌资源的冶金技术包括:火法工艺,湿法工艺活法工艺中魏式炉挥发生产工业氧化锌作为湿法炼锌的原料;电炉处理生产金属锌粉;横罐或竖罐蒸馏牛产粗锌;或是作为烧结配料用熔炼法处理,还有真空冶金技术,物理法等等。
钢铁厂高锌含铁尘泥处理工艺其中物理法处理工艺主要有两种:磁性分离和机械分离。磁性分离是利用锌富集在磁性较弱粒子中的特性,采用磁选方法富集锌元素。该方法用于高炉粉尘时,要增加浮选除碳工艺,以提高磁性分离的效率。机械分离是利用锌一般富集在较小粒度中的特性,采用离心的方式富集锌元素。机械分离按分离状态可分为湿式分离和干式分离。磁性分离工艺较简单、易行,其主要缺点是锌的富集率较低;机械分离除工艺简单易行外,对处理后的粗粉可直接用于炼铁,但该法的操作费用较高,富锌产品的锌含量过低,价值较小。一般,物理法只作为湿法或火法工艺的预处理。
湿法处理锌废料的冶金技术近年来发展较快,主要是溶剂萃取剂技术的发展最近为锌回收行业所认识,预计未来十年其应用将会日益增多。具有代表性的工艺是西班牙Tecnicas Rejunidas公司开发的Zincex Process法和MZP,该法的特点是废锌料经硫酸或盐酸溶解后,利用有机萃取剂的高选择性,将锌离子从溶液中萃取出来,并实现与其他杂质分离,达到提纯的目的。该公司建有8000吨每年的工厂,处理再生锌原料,产品可以是电锌、超纯硫酸锌或超纯氧化锌。萃取剂是D2EHPA的煤油溶液。 湿法处理工艺湿法工艺一般用于中锌和高锌尘泥的处理。氧化锌是一种两性氧化物,不溶于水或乙醇,但可溶于酸、氢氧化钠或氯化铵等溶液中。湿法回收技术就是利用氧化锌的这种性质,采用不同的浸取液,将锌从混合物中分离出来,工艺流程如图1所示
根据选择浸出液的不同,湿法处理工艺又可分为以下几种:酸浸,浸出反应如下:Zn+H2O=Zn2++H2O; 碱浸、 培烧、碱浸。
湿法工艺有以下特点:1)当尘泥中铁酸锌含量较高时,锌的浸出率低,同时浸渣中锌含量较高,不能作为原料在钢铁厂循环利用,也满足不了环保提出的堆放要求;
2)设备腐蚀严重,处理过程中引入的硫、氯等易造成新的污染;
3)与钢厂现有技术不配套。
火法处理冶金含锌尘泥的主要工艺有直接还原法:回转窑法。回转窑工回转窑工艺( 简称SPM法) 是住友重工业公司钢铁厂从废料中分离锌并回收含铁料而发展起来的。其工艺流程见图下。把钢厂内各种来源的废料放入泥浆池内进行混合, 然后过滤, 在旋转干燥器内干燥。混合料与细的无烟煤一起装入还原窑, 通过燃烧靠近回转窑出料端沿轴向布置的燃烧器内的焦炉煤气和空气来加热。窑内的炉料足以加热到部分地软化和熔化并在窑衬上富集形成结瘤挂圈, 回转窑高温带的成球棒把这些料从窑壁上刮下, 并沿窑壁滚动形成小球或颗粒。废料中锌的氧化物被还原成金属锌, 在窑温下蒸发并与排出的其烟气一起离开回转窑。当烟气在排放系统中冷却时, 一部分锌氧化成细小的固体颗粒并被收集在布袋式除尘器内。直接还原的铁产品排入回转冷却器内, 用大量的水进行快速冷却。然后用筛孔为7 mm 的筛子筛分, 粒度大于7 mm 的直接还原铁送至高炉, 剩下的全部送往烧结厂。
工艺特点: 不需造球, 还原出的产品30%( 粒度大于7 mm) 可直接作为高炉原料使用, 剩下约70%的粉末须重新烧结。还原炉内原料填充率仅为2%, 金属化率为75%, 因此产品质量差, 生产效率较低。另外,该工艺设备庞大、投资大、成本较高。
转底炉法。 转底炉法是将高锌含铁尘泥、碳粉和粘结剂混合造球。生球经烘干后置于转底炉内,当转底炉转动时生球被加热,至1100 °C左右时氧化锌被还原,还原出的锌被蒸发并随烟气一起排出,经冷却系统时被氧化成细小的固体颗粒而沉积在除尘器内。转底炉处理含锌尘泥有许多优点,但也有不足之处,例如:粉尘中脉石成分(大于30%)在直接还原处理后仍保留在金属化球团中;如尘泥含锌高,直接还原处理后的金属球团中仍含有较高的锌(大于0.3%)和硫(大于0.3%),这些问题都将影响金属化球团的进一步有效利用。国外加热转底炉通常用天然气,但我国天然气资源不足,因此,需考虑我国具体条件下,转底炉的加热气源问题.
真空冶金技术在锌二次资源再生中的应用
真空法回收锌的原理。在锌二次资源中常伴有铁、铝、铅、锡、锗、铟、银、铜等杂质, 采用真空蒸馏的方法从二次资源中回收锌是基于二次资源中所含元素在纯金属状态下饱和蒸气压的差异。在同一蒸馏温度和一定的真空下, 蒸气压大的金属就会优先挥发,蒸气压小的金属就会少挥发或者不挥发。纯金属的蒸气压随温度的高低而异, 利用克劳修斯- 克莱普朗方程可得到其与温度具有如下的关系
真空法回收锌的实例。昆明理工大学真空冶金及材料研究所1991年研发了真空蒸馏处理热镀锌渣提取金属锌的工艺技术及其设备卧式真空蒸馏炉, 使用该设备得到产品的化学成分如表1 所示[ 实践证明控制适当的蒸馏条件, 锌的直收率可达83.3%~86.33%, 所得锌锭化学成分能够达到国家2# 锌标准。其工艺流程如下图,
再生锌潜力巨大,“如果锌的二次金属回收率达到消费量的30%,意味着我国每年可回收90万吨锌,这将在很大程度上缓解锌资源的压力”。中国有色工程设计研究总院原副院长兼总工程师蒋继穆昨日在上海表示。蒋继穆提出,重视再生资源的回收利用也是解决我国锌资源短缺的有效途径。在我国,锌的二次资源回收利用重视不够,处于自流状态,没有形成产业。据统计,我国近五年来再生锌产量占消费量的比例为0.97%-3.5%之间,而发达国家锌的二次资源回收率已经达到锌产量的30%,可以看出我国再生资源利用程度相当低。蒋继穆表示,对二次锌资源回收,国家有关部门必须引起高度重视。首先是对用锌量最大的镀锌钢材的废杂料集中收集,集中在能有效回收锌的专门炼钢厂处理。其次要加快研究步伐,尽快突破废干电池经济有效的回收工艺。除氧化锌涂料难以回收外,锌材、压铸合金,铜锌合金等只要注意收集,均能较易回收其有价金属。
四 结束语
目前锌的二次冶金已帮助相关企业处理了多种锌二次资源, 解决了企业长期积压的废弃物, 为有色金属的再生提供新方法。在所取得的成果的基础上,研究企业将进行不断的完善和深入的研究其他有色金属的再生利用。采用进行锌二次资源的再生利用能从源头上减少或消除环境污染, 符合建设资源节约型、环境友好型社会的发展道路, 为有色行业为节能减排贡献一份力量。
五 参考文献
钢铁厂高锌含铁尘泥二次利用的发展趋势 彭开玉, 周云, 王世俊, 李辽沙, 王海川,
( 安徽工业大学冶金与资源学院, 安徽马鞍山243002)
二次锌资源回收利用现状及发展对策 肖松文,肖骁,刘建辉,马荣骏
(长沙矿冶研究院研究开发中心)
真空冶金技术在锌二次资源再生中的应用进展 韩龙, 杨斌, 戴永年, 刘大春, 杨部正
( 昆明理工大学真空冶金国家工程实验室, 云南昆明650093)
1、用于镀锌工业
镀锌有优良的抗大气腐蚀性能,在常温下表面易生成一层保护膜。21世纪后,钢带热浸镀锌量有显著增长。
电镀锌也有使用,但该法一般用于较薄的镀层和不同的表面光洁度。使用含锌粉的涂料是涂层的另一种方法;对于与水连续接触的物体,如用于船舶、桥梁和近海油气井架的大的钢构件,只须和大的锌块连接,便可得到保护,不过锌块要定期更换。
2、用于锌合金
锌具有适用的机械性能。锌本身的强度和硬度不高,但加入铝、铜等合金元素后,其强度和硬度均大为提高。
主要为压铸件,用于汽车、建筑、部分电气设备、家用电器、玩具等的零部件生产。许多锌合金的加工性能都比较优良,道次加工率可达60%-80%。中压性能优越,可进行深拉延,并具有自润滑性,延长了模具寿命。
3、锌可以用来制作电池
锌作为负极活性物质,兼作电池的容器和负极引电体,是决定电池贮存性能的主要材料。锌空气电池又称锌氧电池,是金属空气电池的一种。锌空气电池比能理论值是1350W·h/kg,最新的电池比能量已达到了230Wh/kg,几乎是铅酸电池的8倍。
4、用于屏蔽材料
锌具有良好的抗电磁场性能。锌的导电率是标准电工铜的29%,在射频干扰的场合。
扩展资料:
锌的资源分布:
锌的单一锌矿较少,锌矿资源主要是铅锌矿。中国铅锌矿资源比较丰富,全国除上海、天津、香港外,均有铅锌矿产出。
产地有700多处,保有铅总储量3572万吨,居世界第4位;锌储量9384万吨,居世界第4位。从省际比较来看,云南铅储量占全国总储量17%,位居全国榜首。
广东、内蒙古、甘肃、江西、湖南、四川次之,探明储量均在200万吨以上。全国锌储量以云南为最,占全国21.8%;内蒙古次之,占13.5%;其他如甘肃、广东、广西、湖南等省(区)的锌矿资源也较丰富,均在600万吨以上。
参考资料:百度百科-锌
火法(蒸馏法):2ZnS+3O2==2ZnO+2SO2(g),2C+O2=2CO、ZnO+CO=Zn+CO
电解法:养鸡用锌片,电解质用含锌的溶液,阴极可用铁或铜等
利用次氧化锌可以批量生产电解金属锌,次氧化锌浸出采取两段中性浸出,一段中性浸出时在次氧化锌反应池中加入含稀硫酸的电解废液、酸性浸出压滤液组成混合液,将ph值控制在5-5.2,再加入MnO2粉和FeSo4,并投入次氧化锌原料,除掉大部分as、sb等杂质,得到杂质含量较低的ZnSo4溶液;二段中性浸出时,在上述溶液中加入次氧化锌、稀硫酸、MnO2粉、FeSo4,进一步除去As、Sb等杂质,得到含杂质更少的ZnSo4溶液,再经二次净化,获得纯净的ZnSo4溶液,再电解即得本发明产品锌锭