范文每年萬噸含鋅廢渣資源化利用工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-文庫吧
2025-07-19 06:37 本頁面
【正文】 大，在生產(chǎn)和消費(fèi)鋅資源的過程中，產(chǎn)生大量的含鋅工業(yè)廢渣，由于日益減少的鋅礦資源和不斷增加的鋅消耗量，含鋅廢渣的回收利用問題也越來越受到人們的關(guān)注，國內(nèi)外對(duì)從工業(yè)廢渣中提煉氧化鋅也要越來越重視，用氨配合法回收含鋅工業(yè)廢渣中氧化鋅制備活性氧化鋅，已成為鋅礦資源有效利用的重要途徑。 活性氧化鋅的性質(zhì)氧化鋅又稱鋅白，氧化鋅粒子表面經(jīng)活化處理、比表面積大于35m2/g的氧化鋅可稱為活性氧化鋅。它是一種白色或微黃色球狀微細(xì)粉末，不溶于水、醇，易溶于堿、酸、氯化銨、氨水等溶液。與普通氧化鋅相比，活性氧化鋅具粒徑較小、分散性好和大比表面積等特性。，粒子為柱狀或棒狀，比表面積約為15 m2/g；，粒子為球狀，比表面積約為3555 m2/g?；钚匝趸\除了具有與氧化鋅同樣的性質(zhì)，還具備一些自身獨(dú)有的性質(zhì)如表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等。 活性氧化鋅的用途及應(yīng)用前景活性氧化鋅在醫(yī)藥、化工、電子等行業(yè)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛?；钚匝趸\應(yīng)用于橡膠工業(yè)中，使橡膠具有良好的功能等，且能減少原料的用量，提高了橡膠制品的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益；在化學(xué)工業(yè)中，氧化鋅被用做催化劑、脫硫劑以及制取各種鋅鹽的原料；由于其優(yōu)良的遮蔽紫外線功能，而用于制造防曬霜和膏粉。同時(shí)，氧化鋅作為一種傳統(tǒng)功能材料，具有獨(dú)特的物理、化學(xué)性能，在氣體敏感材料、變阻器、光子材料以及透明導(dǎo)電材料等重要領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)活性氧化鋅的需求也日益增加，因此，氧化鋅的研究一直受到人們的關(guān)注。 工藝的最新進(jìn)展我國生產(chǎn)氧化鋅的傳統(tǒng)方法分為兩種，主要是酸浸法、氨配合法。酸浸法多以次質(zhì)氧化鋅或鋅焙砂為原料，用硫酸分解浸取、除雜后得到精制的硫酸鋅溶液，然后用純堿或碳酸氫銨沉淀得到堿式碳酸鋅，再經(jīng)洗滌、干燥、鍛燒得到符合標(biāo)準(zhǔn)的活性氧化鋅。酸浸法由于工藝比較復(fù)雜、廢水量特別大、污染較嚴(yán)重、成本比較高，故有被氨配合法逐漸取代的趨勢(shì)。目前研究較多的是氨配合法制活性氧化鋅，(OH)2。 現(xiàn)有制活性氧化鋅的方法 有機(jī)化合物還原法 用有機(jī)化合物的堿性還原廢鋅，用水洗凈,然后高溫加熱，最后加入少量的硫，生產(chǎn)符合要求的活性氧化鋅。 二氧化碳的方法 在充滿含水蒸汽的二氧化碳的密閉容器中，加入高純大粒子的氧化鋅，保持一定溫度使氧化鋅轉(zhuǎn)化為堿式碳酸鋅。 草酸鋅分解法 將氯化鋅加入到草酸銨和氯化鋅兩種溶液的混合溶液中，加熱到一定溫度得到草酸鋅沉淀，然后將沉淀洗滌、干燥、再焙燒得到活性氧化鋅。該法的一個(gè)缺點(diǎn)是草酸銨價(jià)格太貴、成本太高，不適合工業(yè)生產(chǎn)。 堿浸法 堿浸法是將氫氧化鈉，加入到含鋅、氧化劑硝酸鈉和水的混合物中。在一定溫度下完全溶解鋅渣。然后降溫通入二氧化碳、過濾氧化鋅和氫氧化鋅沉淀,，經(jīng)干燥、焙燒得到合格活性氧化鋅。 添加甲醇和水玻璃法 在水中溶解鋅鹽同時(shí)加入氫氧化鈉、甲醇和工業(yè)水玻璃混合攪拌，將生成的沉淀物濾出水洗、干燥、煅燒得到的活性氧化鋅比普通氧化鋅顆粒細(xì)得多，用于橡膠中能提高硫化速度2倍。 活性氧化鋅大比表面積的制備方法 用甲醇或丙醇溶解氯化鋅或硫酸鋅，在通入氨氣，然后把生成氫氧化鋅沉淀用甲醇洗滌、干燥、煅燒得到大比表面積的活性氧化鋅。 碳酸鈉法 在硫酸鋅或氯化鋅溶液中加入碳酸鈉溶液，生成堿式碳酸鋅沉淀。然后經(jīng)過濾、洗滌、干燥、焙燒后得到活性氧化鋅，產(chǎn)品中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%左右的水分和少量的二氧化碳。 氨碳酸氫銨法 用稀硫酸做浸取劑，浸取含鋅原料制得硫酸鋅溶液，然后經(jīng)凈化除雜。凈化后的硫酸鋅溶液與廉價(jià)的碳酸氫銨和氨水反應(yīng)，生成堿式碳酸鋅沉淀。最后沉淀經(jīng)洗滌、干燥和焙燒得到活性氧化鋅產(chǎn)品。該方法的優(yōu)點(diǎn)是成本低。 本設(shè)計(jì)的目的與意義在鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)過程中，排出的含鋅廢渣中含有少量的鋅，若直接排放，既污染環(huán)境又浪費(fèi)資源。本設(shè)計(jì)針對(duì)目前國內(nèi)氧化鋅的生產(chǎn)及供需現(xiàn)狀，對(duì)1萬噸/年含鋅廢渣資源化利用項(xiàng)目進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。利用氨配合法處理含鋅工業(yè)廢渣的工藝相對(duì)比較簡(jiǎn)單，操作也很方便，氧化劑選用過氧化氫，除雜過程中不引入新雜質(zhì)。故用氨配合法回收含鋅廢渣中的氧化鋅以制備活性氧化鋅，已成為鋅資源有效利用的重要途徑。2 工藝設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原則 設(shè)計(jì)依據(jù)（1）河南工業(yè)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書。（2）國家相關(guān)能源、經(jīng)濟(jì)和建筑等相關(guān)規(guī)定。（3）化工工廠初步設(shè)計(jì)文件內(nèi)容深度（HGT206882000） 指導(dǎo)思想（1）堅(jiān)持設(shè)計(jì)工作的科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性和經(jīng)濟(jì)性。（2）認(rèn)真貫徹國家的政策法規(guī)，遵循各地各部門的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。（3）認(rèn)真貫徹“露天化、一體化、社會(huì)化、輕型化、國產(chǎn)化”的設(shè)計(jì)原則。（4）國內(nèi)不成熟的技術(shù)或無法滿足的設(shè)計(jì)要求的核心技術(shù)和設(shè)備從國外引進(jìn)。 研究設(shè)計(jì)范圍 （1）工藝流程方案的設(shè)計(jì) （2）設(shè)備選型及典型非標(biāo)設(shè)備工藝設(shè)計(jì) (3）物料衡算、熱量計(jì)算及換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化集成設(shè)計(jì) （4）車間設(shè)備布置設(shè)計(jì) （5）工廠總體布置設(shè)計(jì) 物料組成及反應(yīng)原理 含鋅工業(yè)廢渣主要組成表1 含鋅廢渣的主要組成組分ZnOFe2O3CaOAl2O3MgOCr2O3Na2OMnOSiO2CuO含量%wt鋅為該渣中價(jià)值最高金屬，設(shè)計(jì)采用氨碳酸氫銨混合溶液低溫浸取，由于氨的選擇絡(luò)合性，可得到純凈的鋅氨絡(luò)合溶液，通過熱解除氨而得到堿式碳酸鋅沉淀，干燥、鍛燒后可制得活性氧化鋅。余渣進(jìn)入低溫低堿氧壓浸鉻工藝。 反應(yīng)所需試劑及其規(guī)格表2 所用試劑的規(guī)格名稱質(zhì)量分?jǐn)?shù)摩爾質(zhì)量g/mol執(zhí)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)氨水%GB/T6311989碳酸氫氨%GB66378雙氧水35%GB/T66841986鋅粉90%Q/BJ36392003純凈水100％ 反應(yīng)原理含鋅工業(yè)廢渣的主要成分為氧化鋅，并含有一些雜質(zhì)，用氨配合法浸取含鋅廢渣時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)如下：ZnO +(NH4)2CO3+4NH3 →[Zn(NH3)4]CO3 +H2O 含鋅工業(yè)廢渣中的鋅在浸取過程中大部分被浸出，銅、鎘、鉛等的氧化物也發(fā)生類似反應(yīng)而進(jìn)入溶液，不溶性雜質(zhì)則留在殘?jiān)?。在氨浸取過程中， Fe2+、Fe3+、Pb2+、Cu2+和Cr3+在溶液中反應(yīng)生成氫氧化物沉淀，以Fe2+和Fe3+為例，其反應(yīng)為:Fe2+ +2OH→Fe(OH)2 ↓Fe3++3OH→Fe(OH)3↓ 浸取混合物經(jīng)過濾得到澄清的鋅氨配合溶液，其中含有的雜質(zhì)離子Pb2+、Cu2+等離子在加入鋅粉時(shí)，與鋅發(fā)生置換反應(yīng)生成海綿狀的沉淀物而從溶液中沉淀除去。其反應(yīng)式如下:Zn+Cu(NH3)42+ →Zn(NH3)42++CuZn+Pb(NH3)42+ →Zn(NH3)42++Pb浸取液經(jīng)過除雜凈化再經(jīng)加熱蒸氨，使鋅離子沉淀為堿式碳酸鋅。然后經(jīng)干燥、鍛燒即可制得合格的活性氧化鋅。氨配合法制活性氧化鋅是一個(gè)復(fù)雜的多相過程，化學(xué)反應(yīng)和內(nèi)、外擴(kuò)散，相轉(zhuǎn)變等現(xiàn)象。一般將其分為三個(gè)階段：①氨浸取制配合物階段②蒸氨沉鋅過程階段③煅燒制活性氧化鋅階段 工藝流程 工藝流程簡(jiǎn)述:1. 把碳酸氫氨投入溶解釜中,然后加入氨水、去離子水,將夾套通入水蒸汽加熱,使溫度升
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