本發(fā)明屬于含鋅煙灰處理，具體涉及一種氯化法冶煉工藝處理鋼鐵廠含鋅煙灰的方法。

背景技術(shù)：

1、鋼鐵廠在燒結(jié)、高爐和煉鋼的生產(chǎn)過程中，由于大量使用鐵鋅共生礦、含鋅燒結(jié)礦以及鍍鋅廢鋼等作為原料，會產(chǎn)生大量的含鋅煙灰。含鋅煙灰中堿金屬含量豐富，會在高爐生產(chǎn)中循環(huán)富集，不僅會腐蝕高爐內(nèi)壁，還會嚴(yán)重破壞爐料正常運動，造成懸料、崩料等危險，影響高爐正常運行，此外，鋅還容易沉積在焦炭柱骨架的縫隙中，破壞焦炭強度。

2、為了解決上述問題，需要對產(chǎn)生的含鋅煙灰進行處理，目前常見的處理方法分為濕法工藝和火法工藝，濕法工藝主要利用不同的浸出液處理，但鋅鉛的浸出率較低；火法工藝主要是在高溫條件下將煙灰中的鋅還原成單質(zhì)鋅然后揮發(fā)分離，是目前最常用的處理方法，但是火法工藝處理溫度較高，而且其能量損耗大。

3、氯化法處理含鋅煙灰是近幾年新的研究重點，其主要是利用鋅和鉛的氯化物在較低溫度下蒸氣壓大、易揮發(fā)的特點，使之從含鋅煙灰中揮發(fā)脫除，而鐵保留在粉塵中，達到金屬元素分離的目的。氯化法相較于火法工藝能夠大大節(jié)省能源，具有很好的發(fā)展前景。但是氯化法對設(shè)備的腐蝕嚴(yán)重，難以實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供氯化法冶煉工藝處理鋼鐵廠含鋅煙灰的方法，以解決氯化法處理中設(shè)備腐蝕嚴(yán)重的問題，并提高含鋅煙灰的脫鋅率。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、本發(fā)明提供了一種氯化法冶煉工藝處理鋼鐵廠含鋅煙灰的方法，包括以下工藝步驟：

4、s1.含鋅煙灰預(yù)處理：收集鋼鐵廠生產(chǎn)產(chǎn)生的含鋅煙灰，進行破碎、篩分和干燥，得到預(yù)處理含鋅煙灰；

5、s2.氯化處理：將預(yù)處理含鋅煙灰與氯化劑混合均勻，在900～1000℃下氯化2～4h，得到氯化煙氣和爐渣；

6、s3.冷凝：氯化煙氣經(jīng)過冷卻和除塵后，通過分級冷凝分別得到氯化鋅和氯化鉛，過程中尾氣通過洗滌塔中和處理；

7、s4.后處理回收：將冷凝得到的氯化鋅通過電解法和/或化學(xué)還原法回收金屬鋅；

8、所述氯化劑包括氯代烴類化合物；所述氯化劑負(fù)載在多孔碳化硅載體上。

9、優(yōu)選的，氯化劑的添加量為預(yù)處理含鋅煙灰質(zhì)量的8～12%。

10、優(yōu)選的，氯代烴類化合物包括四氯化碳、一氯乙烷、二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烯、氯丙烷和氯丁烷中的一種或多種的組合。

11、優(yōu)選的，預(yù)處理含鋅煙灰的粒徑為0.05～0.1mm。

12、通過采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明在氯化處理之前先對含鋅煙灰進行預(yù)處理，通過破碎和篩分，細(xì)化含鋅煙灰，將含鋅煙灰的粒度控制在一定范圍內(nèi)，從而增大含鋅煙灰的比表面積，將含有的鋅和鉛都暴露在表面，更有利于氯化處理過程中鋅和鉛與氯化劑之間反應(yīng)，幫助實現(xiàn)金屬分離。

13、本發(fā)明采用的氯化劑包括氯代烴類化合物，并且負(fù)載在多孔碳化硅載體上，氯化烴類化合物相較于氯氣作為氯化劑時能夠顯著降低對設(shè)備的腐蝕情況，并且負(fù)載在多孔碳化硅載體上之后更可以減少氯化劑本身與設(shè)備之間的直接接觸，從而減少對設(shè)備的腐蝕，在高溫條件下，氯化劑逐漸分解，生成的氯氣或者氯化氫能夠與混合的含鋅煙灰直接反應(yīng)，生成氯化鋅和氯化鉛，進而達到金屬分離的目的。并且在這一過程中氯化劑逐漸分解釋放，可以與含鋅煙灰中含有的鋅和鉛之間充分進行反應(yīng)，顯著提高氯化法處理含鋅煙灰的脫鋅率。

14、同時，本發(fā)明選用多孔碳化硅作為氯化劑的載體，一方面，多孔碳化硅具有非常好的化學(xué)穩(wěn)定性和機械強度，耐熱性能極佳，在氯化處理的高溫環(huán)境下依然能夠保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，增加了氯化劑的強度和耐磨損性能，多孔的結(jié)構(gòu)也增加了載體的比表面積，為氯化劑提供了更多的可負(fù)載空間，便于分解產(chǎn)生的氯氣流通和儲存，提高與含鋅煙灰中鋅和鉛的反應(yīng)活性；

15、另一方面，多孔碳化硅還具有良好的導(dǎo)熱性能，可以有效的傳遞反應(yīng)熱，負(fù)載在碳化硅表面的氯化烴類化合物能夠在氯化處理過程中逐漸受熱分解，有助于氯氣的精準(zhǔn)釋放與反應(yīng)，提高氯化處理的反應(yīng)選擇性，從而提高脫鋅率，還有效避免了氯化劑對設(shè)備的腐蝕問題。而且載體本身不會與分解產(chǎn)物或者含鋅煙灰發(fā)生反應(yīng)，避免了副反應(yīng)和雜質(zhì)的導(dǎo)入，有利于后續(xù)的分離和后處理。

16、優(yōu)選的，氯化劑的原料包括摩爾比為1：（2～4）的多孔碳化硅和氯代烴類化合物。

17、優(yōu)選的，氯化劑按照以下方法制備得到：

18、多孔碳化硅的制備：將碳化硅微粉、燒結(jié)助劑和成型助劑添加到溶劑中，混合均勻后進行球磨、干燥和研磨，然后在氮氣氣氛中升高溫度至1300～1400℃保溫2～3h后得到多孔碳化硅；

19、氯化劑的制備：將多孔碳化硅放置在反應(yīng)器中，升高溫度至60～80℃，通入氮氣和氯化烴類化合物蒸氣的混合氣體，反應(yīng)3～5h后得到氯化劑。

20、優(yōu)選的，燒結(jié)助劑的添加量為碳化硅微粉質(zhì)量的12～15%；所述成型助劑的添加量為碳化硅微粉質(zhì)量的8～13%。

21、優(yōu)選的，碳化硅微粉的粒徑為5～20μm。

22、優(yōu)選的，燒結(jié)助劑包括氧化鋁、氧化釔、二氧化硅、氧化鈰和聚乙烯醇中的一種或多種的組合。

23、優(yōu)選的，成型助劑包括石墨烯、淀粉、炭黑和纖維素中的一種或多種的組合。

24、優(yōu)選的，溶劑包括乙醇、甲醇、異丙醇、正丁醇和乙二醇中的一種或多種的組合。

25、通過采用上述技術(shù)方案，碳化硅微粉在燒結(jié)助劑和成型助劑的幫助下，形成多孔結(jié)構(gòu)，增加了碳化硅的比表面積，內(nèi)部空穴增加了氣體的儲存和流動空間，提高了氯化劑的反應(yīng)活性。進一步的，以氮氣為載體氣體，將多孔碳化硅放置在氯代烴類化合物的蒸氣環(huán)境下，氯化烴類化合物之間沉積在碳化硅表面，并且由于反應(yīng)過程中氯代烴類化合物以氣體形式存在，氯化烴類化合物在多孔碳化硅表面沉積的也更加均勻，作為形成的氯化劑能夠在氯化處理中提高反應(yīng)選擇性，增加含鋅煙灰的脫鋅率，有效避免氯化劑對設(shè)備的腐蝕，從而能夠高效和安全的實現(xiàn)含鋅煙灰的金屬分離和回收利用。

26、優(yōu)選的，多孔碳化硅復(fù)合有金屬氧化物；所述金屬氧化物包括氧化鐵和氧化鋁中的一種或兩種的組合。

27、優(yōu)選的，復(fù)合的金屬氧化物含量為5～8%。

28、優(yōu)選的，多孔碳化硅復(fù)合金屬氧化物按照以下方法制備得到：將可溶性金屬鹽添加到水中攪拌溶解配置得到浸漬液；將多孔碳化硅分散在浸漬液中，潤濕靜置12～15h，然后經(jīng)過干燥和煅燒得到多孔碳化硅復(fù)合金屬氧化物。

29、優(yōu)選的，可溶性金屬鹽包括硝酸鐵、硫酸鐵、氯化鐵、氯化亞鐵、氯化鋁、硫酸鋁、硝酸鋁和醋酸鋁中的一種或多種的組合。

30、通過采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的氯化劑沉積在多孔碳化硅載體上，然后在氯化處理過程中通過熱分解生成氯氣或者氯化氫氣體參與氯化反應(yīng)，實現(xiàn)鋅和鉛的分離，但是，熱分解過程中，反應(yīng)進度緩慢，會延長工藝周期，因此對多孔碳化硅載體進行后處理，復(fù)合有金屬氧化物。金屬氧化物的復(fù)合能夠催化氯代烴類化合物的熱分解反應(yīng)，提高熱分解的反應(yīng)速率，并且能促進氯代烴類化合物的充分分解，從而增強氯化劑與含鋅煙灰之間的氯化反應(yīng)。

31、另一方面，金屬氧化物的復(fù)合還增加了多孔碳化硅表面的活性位點，由于多孔碳化硅為非極性化合物，表面惰性，幾乎不含有極性基團，氯化烴類化合物沉積在多孔碳化硅表面的結(jié)合力不強，在使用的過程中會脫落損耗，不僅會影響氯化處理的脫鋅率還會導(dǎo)致氯化劑對設(shè)備的腐蝕情況加重，復(fù)合金屬氧化物的過程中通過浸潤和燒結(jié)，可以促進金屬氧化物與多孔碳化硅之間的擴散和反應(yīng)，從而提高兩者之間的結(jié)合力，進而提高了多孔碳化硅表面的活性中心，在氯代烴類化合物沉積的過程中能夠提高與多孔碳化硅之間的結(jié)合力，不影響熱分解的同時還能夠提高氯化劑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

32、本發(fā)明的有益效果：

33、1、本發(fā)明的氯化法冶煉工藝處理鋼鐵廠含鋅煙灰的方法中，先對收集的含鋅煙灰進行預(yù)處理，細(xì)化含鋅煙灰粒度，提高比表面積從而促進氯化處理反應(yīng)；并且氯化處理中采用的氯化劑包括氯代烴類化合物，并且還負(fù)載在多孔碳化硅載體上，避免了氯化物本身與設(shè)備的直接接觸，大大減少對設(shè)備的腐蝕，多孔碳化硅作為載體，有利于提高氯化劑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和強度，可以適應(yīng)氯化處理的高溫環(huán)境，增加氯化劑的反應(yīng)活性，從而提高了含鋅煙灰的脫鋅率，能夠高效和安全的實現(xiàn)含鋅煙灰的金屬分離和回收利用。

34、2、本發(fā)明的氯化劑載體還經(jīng)過金屬氧化物復(fù)合處理，除了能夠催化氯代烴類化合物的熱分解反應(yīng)，提高反應(yīng)活性之外，還能夠增加多孔碳化硅的表面活性位點，從而在氯代烴類化合物沉積的過程中能夠提高與多孔碳化硅之間的結(jié)合力，在不影響熱分解的同時還能夠提高氯化劑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。