高雜氧化鋅粉處理應(yīng)用初探

王洪亮，胡 瓊

（云南云銅鋅業(yè)股份有限公司，云南 昆明 650102）

1 原理

氧化鋅煙塵中的氟、氯主要是與鉛鋅形成相應(yīng)的鹵化物，這些鹵化物都具有易揮發(fā)的特點(diǎn)，隨著溫度的升高，一些蒸汽壓較高的氟化物和氯化物轉(zhuǎn)化為氣態(tài)鹵化物，從固體物料中揮發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)氟、氯與物料的分離。氧化鋅煙塵中鹵化物高溫?fù)]發(fā)反應(yīng)的方程式見式（1）：

式中Me表示Pb2+、Zn2+，X表示F-、Cl-。

氧化鋅煙塵中存在的氟化物和氯化物的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和蒸汽壓如表1所示。

表1 氧化鋅煙塵中主要鹵化物的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和蒸汽壓

從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，ZnCl2和PbCl2的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)相對(duì)較低，比較容易揮發(fā)。當(dāng)溫度超過(guò)750℃以后，鉛和鋅的氟化物和氯化物的蒸汽壓就變得比較大了，它們的揮發(fā)也會(huì)變得越來(lái)越顯著。金屬鹵化物的高溫?fù)]發(fā)反應(yīng)過(guò)程主要是離子晶體的相變過(guò)程和氣態(tài)鹵化物從固相中擴(kuò)散逸出的過(guò)程?；衔锏恼羝麎涸酱螅瑴囟仍礁?，揮發(fā)速率越大。

2 實(shí)驗(yàn)情況

本實(shí)驗(yàn)所用氧化鋅煙塵來(lái)自于云南某廠所產(chǎn)，主要成分及含量如表2所示。實(shí)驗(yàn)設(shè)備為功率9KW的箱式馬弗爐，氧化鋅煙塵裝入剛玉坩堝中，置于箱式馬弗爐中，采取一定的措施，對(duì)物料進(jìn)行煅燒處理，在特定溫度和時(shí)間下分別進(jìn)行煅燒脫氟氯實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)情況如下介紹。

表2 高氟氯氧化鋅煙塵主要成分及含量

針對(duì)此氧化鋅煙塵，在不同的溫度條件下，固定45分鐘的反應(yīng)時(shí)間，跟蹤各元素的脫除效率，通過(guò)多組不同的實(shí)驗(yàn)摸索，得到圖1煅燒脫氟氯的效率數(shù)據(jù)。

圖1 高氟氯氧化鋅煙塵各元素脫除效率圖

溫度達(dá)到900℃以上時(shí)氟氯的脫除效率達(dá)到85%以上。實(shí)驗(yàn)所得氧化鋅焙砂含氟＜0.1%、含氯＜0.1%。

針對(duì)溫度條件實(shí)驗(yàn)得出的高氟氯氧化鋅煙塵脫氟氯的效率情況，本著節(jié)約成本的思路考慮，對(duì)實(shí)驗(yàn)的溫度條件再次進(jìn)行了優(yōu)化，固定120分鐘的反應(yīng)時(shí)間開展溫度條件實(shí)驗(yàn)，得到圖2煅燒脫氟氯的效率數(shù)據(jù)。

從溫度優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件看，氟氯脫除率隨著煅燒溫度的升高明顯升高，表明煅燒溫度是影響氟氯揮發(fā)的關(guān)鍵因素之一，在以上實(shí)驗(yàn)條件下，煅燒溫度為800℃時(shí)，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間到120分鐘，氟氯脫除率達(dá)到92%以上，實(shí)驗(yàn)所得氧化鋅焙砂含氟＜0.05%、含氯＜0.1%。

圖2 高氟氯氧化鋅煙塵各元素脫除效率圖

3 應(yīng)用思考

結(jié)合箱式馬弗爐優(yōu)化實(shí)驗(yàn)所得氧化鋅焙砂含氟＜0.05%、含氯＜0.1%的結(jié)果，以及云南錫業(yè)公司個(gè)舊冶煉廠使用?400×5000mm回轉(zhuǎn)窯半工業(yè)性試驗(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)；配合回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過(guò)程溫度高，反應(yīng)強(qiáng)度大，脫F、Cl效率高的有利條件，所以在實(shí)際運(yùn)用中使用回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行高氟氯氧化鋅粉的氟氯脫除工作；具體的工藝流程設(shè)計(jì)如圖3。

使用回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行高氟氯氧化鋅粉脫氟氯生產(chǎn)的難點(diǎn)主要集中在煙氣的收塵過(guò)程，目前很多廠家采用濕法收塵的方式進(jìn)行煙氣的收集，但濕法過(guò)程收集下來(lái)的液體含有非常高的氟氯離子，這部分液體的處理可以采取蒸發(fā)的方式富集出工業(yè)鹽，但此部分工業(yè)鹽的處理也是一個(gè)比較困難的問(wèn)題。

考慮濕法收塵最后工業(yè)鹽難處理的問(wèn)題，還是思考干法收塵，從相關(guān)文獻(xiàn)可知水的蒸發(fā)潛熱2257千焦/公斤，是其物理顯熱的10倍。因此可以考慮采用蒸發(fā)冷卻的方式對(duì)煅燒后的煙氣進(jìn)行干法收塵。蒸發(fā)冷卻就是利用所噴水霧的100%蒸發(fā)潛熱的熱交換使高溫?zé)煔饫鋮s到要求的溫度（最低達(dá)到飽和溫度）。因蒸發(fā)冷卻換熱量是濕法冷卻10倍，干法冷卻用水量就是濕法飽和冷卻的十分之一。通過(guò)干法收塵就可以解決設(shè)備設(shè)施腐蝕的問(wèn)題，以及不會(huì)產(chǎn)出工業(yè)鹽的問(wèn)題。

圖3 工藝流程設(shè)計(jì)圖

4 結(jié)語(yǔ)

①通過(guò)有效的火法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，高氟氯氧化鋅粉氟氯脫除率達(dá)到92%以上；煅燒后可以得到含氟＜0.05%、含氯＜0.1%的氧化鋅焙砂。②通過(guò)特殊的收塵設(shè)計(jì)，解決了高氟氯氧化鋅粉煅燒過(guò)程產(chǎn)生有害廢料的問(wèn)題，提升了高氟氯氧化鋅粉處理的價(jià)值。