高杂氧化锌粉处理应用初探

王洪亮，胡 琼

（云南云铜锌业股份有限公司，云南 昆明 650102）

1 原理

氧化锌烟尘中的氟、氯主要是与铅锌形成相应的卤化物，这些卤化物都具有易挥发的特点，随着温度的升高，一些蒸汽压较高的氟化物和氯化物转化为气态卤化物，从固体物料中挥发，从而实现氟、氯与物料的分离。氧化锌烟尘中卤化物高温挥发反应的方程式见式（1）：

式中Me表示Pb2+、Zn2+，X表示F-、Cl-。

氧化锌烟尘中存在的氟化物和氯化物的熔点、沸点和蒸汽压如表1所示。

表1 氧化锌烟尘中主要卤化物的熔点、沸点和蒸汽压

从表1中的数据可以看出，ZnCl2和PbCl2的熔点和沸点相对较低，比较容易挥发。当温度超过750℃以后，铅和锌的氟化物和氯化物的蒸汽压就变得比较大了，它们的挥发也会变得越来越显著。金属卤化物的高温挥发反应过程主要是离子晶体的相变过程和气态卤化物从固相中扩散逸出的过程。化合物的蒸汽压越大，温度越高，挥发速率越大。

2 实验情况

本实验所用氧化锌烟尘来自于云南某厂所产，主要成分及含量如表2所示。实验设备为功率9KW的箱式马弗炉，氧化锌烟尘装入刚玉坩埚中，置于箱式马弗炉中，采取一定的措施，对物料进行煅烧处理，在特定温度和时间下分别进行煅烧脱氟氯实验，实验情况如下介绍。

表2 高氟氯氧化锌烟尘主要成分及含量

针对此氧化锌烟尘，在不同的温度条件下，固定45分钟的反应时间，跟踪各元素的脱除效率，通过多组不同的实验摸索，得到图1煅烧脱氟氯的效率数据。

图1 高氟氯氧化锌烟尘各元素脱除效率图

温度达到900℃以上时氟氯的脱除效率达到85%以上。实验所得氧化锌焙砂含氟＜0.1%、含氯＜0.1%。

针对温度条件实验得出的高氟氯氧化锌烟尘脱氟氯的效率情况，本着节约成本的思路考虑，对实验的温度条件再次进行了优化，固定120分钟的反应时间开展温度条件实验，得到图2煅烧脱氟氯的效率数据。

从温度优化实验条件看，氟氯脱除率随着煅烧温度的升高明显升高，表明煅烧温度是影响氟氯挥发的关键因素之一，在以上实验条件下，煅烧温度为800℃时，延长反应时间到120分钟，氟氯脱除率达到92%以上，实验所得氧化锌焙砂含氟＜0.05%、含氯＜0.1%。

图2 高氟氯氧化锌烟尘各元素脱除效率图

3 应用思考

结合箱式马弗炉优化实验所得氧化锌焙砂含氟＜0.05%、含氯＜0.1%的结果，以及云南锡业公司个旧冶炼厂使用Ø400×5000mm回转窑半工业性试验的相关数据；配合回转窑生产过程温度高，反应强度大，脱F、Cl效率高的有利条件，所以在实际运用中使用回转窑进行高氟氯氧化锌粉的氟氯脱除工作；具体的工艺流程设计如图3。

使用回转窑进行高氟氯氧化锌粉脱氟氯生产的难点主要集中在烟气的收尘过程，目前很多厂家采用湿法收尘的方式进行烟气的收集，但湿法过程收集下来的液体含有非常高的氟氯离子，这部分液体的处理可以采取蒸发的方式富集出工业盐，但此部分工业盐的处理也是一个比较困难的问题。

考虑湿法收尘最后工业盐难处理的问题，还是思考干法收尘，从相关文献可知水的蒸发潜热2257千焦/公斤，是其物理显热的10倍。因此可以考虑采用蒸发冷却的方式对煅烧后的烟气进行干法收尘。蒸发冷却就是利用所喷水雾的100%蒸发潜热的热交换使高温烟气冷却到要求的温度（最低达到饱和温度）。因蒸发冷却换热量是湿法冷却10倍，干法冷却用水量就是湿法饱和冷却的十分之一。通过干法收尘就可以解决设备设施腐蚀的问题，以及不会产出工业盐的问题。

图3 工艺流程设计图

4 结语

①通过有效的火法实验验证，高氟氯氧化锌粉氟氯脱除率达到92%以上；煅烧后可以得到含氟＜0.05%、含氯＜0.1%的氧化锌焙砂。②通过特殊的收尘设计，解决了高氟氯氧化锌粉煅烧过程产生有害废料的问题，提升了高氟氯氧化锌粉处理的价值。