一、次氧化锌的提炼,使废物变废为宝,成为重要的再生资源
氧化锌是锌的氧化物,虽然在水中难溶,却能轻松溶解于酸和强碱中,呈现出独特的化学特性,因其外观为白色固体,故也常被业界称为“锌白”。
氧化锌主要是含锌废弃物通过回转窑还原焙烧,生产出锌,再经过氧化反应生成氧化锌产品。物料来源于有锌精矿、含锌污泥、含锌尾渣、钢厂除尘灰、钢厂烟道灰、含锌烟道灰、含锌尘泥、高炉二次灰、转炉二次灰、电炉除尘灰、炼钢LT灰、转炉OG泥、高炉瓦斯泥、高炉重力灰等。
氧化锌作为一种多功能材料,在多个领域都有广泛应用(作用:催化剂、氧化剂、填充剂)。以下是氧化锌的一些主要用途:
1、橡胶和轮胎工业:氧化锌是橡胶和轮胎工业必不可少的添加剂,也用作天然橡胶、合成橡胶及胶乳的硫化活性剂和补强剂以及着色剂。氧化锌在塑料和橡胶行业中主要用作活化剂和防老化剂,它可以提高塑料和橡胶制品的耐热性、耐候性和耐腐蚀性。同时,氧化锌还可作为阻燃剂,提高制品的阻燃性能。
2、化学工业:在化学工业中,氧化锌被广泛用作催化剂、脱硫剂,如合成甲醇时作催化剂,合成氨时作脱硫剂。氧化锌作为催化剂,加速某些反应的发生,提高生产效率。
3、涂料工业和化妆品行业:在涂料工业中,氧化锌除了具有着色力和遮盖力外,又是涂料中的防腐剂和发光剂;此外,纳米氧化锌优异的紫外线屏蔽能力使其在涂料的抗老化等方面具有较为突出的特性。氧化锌在涂料和化妆品中主要用作增稠剂、防腐剂和颜料。它可以提高涂料的粘稠度和稳定性,同时赋予化妆品抗菌、抗炎和防晒等性能。
4、医药卫生和食品工业:在医药卫生和食品工业中,氧化锌具有拔毒、止血、生肌收敛的功能,也用于橡皮膏原料,而且对于促进儿童智力发育具有帮助;纳米氧化锌用于食品卫生行业的需求在逐步扩大,但是产品要求也比较严格,尤其是有害的重金属元素含量。氧化锌在医药行业中主要用作药物载体和抗菌剂。它可以提高药物的稳定性和生物利用度,同时具有一定的抗菌和抗炎作用。此外,氧化锌还可用于生产皮肤保护剂和湿疹治疗剂等药品。
5、玻璃工业:在玻璃工业中,氧化锌用在特种玻璃制品中;在陶瓷工业中,氧化锌用作助熔剂;在印染工业中,氧化锌用作防染剂;纳米氧化锌由于颗粒细、活性高,可以降低玻璃和陶瓷的烧结温度,此外利用纳米氧化锌制备的陶瓷釉面更加光洁,而且具有抗菌、防酶、除臭等功效。
6、电子工业:在电子工业中,氧化锌既是压敏电阻的主原料,也是磁性、光学等材料的主要添加剂。采用纳米氧化锌制备压敏电阻,不仅具有较低的烧结温度,而且压敏电阻性能得到提高,如通流能力、非线性系数等,氧化锌在电子工业中具有重要的应用价值。此外,氧化锌还可用于生产透明导电膜,应用于触摸屏、太阳能电池等领域。纳米氧化锌在光学器件中的应用将随着纳米氧化锌光学性能的深入研究会取得比较大的突破。
7、 建筑材料:工业氧化锌也被广泛应用于建筑材料中。在建筑材料中,工业氧化锌可作为防腐剂、填充剂和颜料等。其防腐、防水、耐久性好,能够提高建筑材料的质量和使用寿命。
8. 金属制品:工业氧化锌广泛应用于制造各种金属制品中,如钢铁、铝合金、铜合金等。其防腐效果显著,能够有效地防止金属制品的氧化和腐蚀,提高产品的质量和使用寿命。
以上只是氧化锌部分用途的概述,实际上它的应用范围还在不断扩展。随着科技的发展,氧化锌的新用途可能会不断涌现。
二、生产次氧化锌主要设备及原料:
生产氧化锌主要由堆配料系统(搅拌机)、上料系统(上料皮带)、氧化锌回转窑燃烧器(燃烧器及气站)、回转窑系统、渣水淬系统、烟室沉降室系统、多管收尘装袋系统、脱硫脱硝系统八大系统组成。
生产次氧化锌主要原料:利用炼铅水渣、锌泥、钢厂烟道灰、锌矿石等煅烧冶炼次氧化锌,利用含锌废渣回收氧化锌、硫酸锌、盐酸及锡、镉、铅、锗等金属。
三、次氧化锌生产工艺流程
(1)次氧化锌的挥发特性
锌的沸点为907℃,但在还原性气氛中,氧化锌(ZnO)可被碳或一氧化碳(CO)还原为金属锌蒸气(Zn(g)),反应式如下:
ZnO+CO→Zn(g)+CO2 ZnO+C→Zn(g)+CO
金属锌蒸气在烟气中随气流上升,遇到氧气后重新氧化为氧化锌微粒(ZnO),通过除尘设备收集。2Zn(g)+O2→2ZnO
(2)含锌尘泥回转窑挥发法提锌工艺关键影响因素:
1. 温度控制
最佳温度区间:1100~1250℃,有些温度甚至于烧到1350℃±20℃。温度过低导致锌挥发不完全;温度过高易形成窑内结圈,影响传热。
温度调控手段:通过调节燃料(天然气或煤粉)供给量、助燃风量及窑体转速实现。
2. 还原剂配比
还原剂不足会导致ZnO还原不充分,过量则增加能耗和烟气处理负担。通常焦粉添加量为理论值的1.2~1.5倍。
3. 停留时间
物料在窑内停留时间需达到60~120分钟,以确保充分反应。可通过调节窑体倾角和转速优化停留时间。
4. 气氛控制
维持弱还原性气氛(CO浓度5%~10%),避免过度还原生成ZnS或ZnC等难挥发物质。回转窑处理含锌粉尘是一个逆流换热、固-固还原反应过程。氧化锌回转窑用于锌泥中次氧化锌的煅烧作业,当回转窑温度达到700度的时候,次氧化锌中的氯、硫等杂质就会汽化,当窑温度达到907℃时,锌金属开始蒸发,变成气体。在引风机和鼓风机作用下,进入窑尾沉降室和多管氧化锌收集器及除尘收集并进行氧化反应,生成氧化锌,这样就达到了将次氧化锌提纯的目的。
而经过900-1200℃ 高温煅烧后的氧化锌来说,呈现淡黄色,其熔化温度为1920℃,想通过汽化的方式将其进行提纯,使用回转窑煅烧的难度很大,因此只能使用回转窑气化方式来煅烧提取氧化锌。
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