Eres optimista
Metalurgia secundaria del zinc
Resumen: Este artículo presenta el estado actual y la utilización de los recursos secundarios de zinc en el mundo y en mi país. así como la dirección de origen de los recursos de zinc. Introduce principalmente las nuevas tecnologías avanzadas de extracción secundaria de zinc y fundición del mundo, las integra para que podamos innovar mejor y sienta las bases para desarrollar una tecnología más completa, segura, libre de humo, no tóxica y respetuosa con el medio ambiente para fundir zinc secundario. recursos.
Palabras clave: recursos secundarios de zinc, existencia, regeneración, métodos técnicos
Situación de los recursos secundarios de zinc en el mundo y en mi país
El zinc es el mundo actual De los metales con mejor reciclaje en el mundo, los recursos secundarios de zinc se han convertido en una materia prima importante para la producción de zinc. El 30% del zinc del mundo proviene de recursos secundarios de zinc, y la producción anual de zinc reciclado alcanza los 2,9 millones de toneladas. Los países desarrollados occidentales no solo tienen una serie de recursos profesionales de zinc secundario, fundiciones de zinc secundario, y las principales fundiciones de zinc también se dedican a la recuperación y procesamiento de zinc secundario, especialmente en los últimos años, debido al suministro cada vez más limitado de concentrado de zinc, 3 pozos. -Las conocidas empresas extranjeras de zinc han cambiado sus estructuras de materias primas y utilizan zinc secundario, como el polvo de horno de arco eléctrico, como principal materia prima para la fundición de zinc. El zinc es el recurso tradicionalmente ventajoso de mi país y sus áreas de uso son muy amplias. El zinc se puede convertir en aleaciones con una variedad de metales no ferrosos y usarse en la fabricación de maquinaria, diversas fundiciones de precisión y operaciones de galvanización. Según estimaciones de la American Zinc Trading Company, el mundo consume actualmente unos 10 millones de toneladas de zinc metálico y compuestos de zinc cada año. El 70% se extrae de minerales; el otro 30% se produce a partir de materias primas recicladas. La Oficina de Minas de Estados Unidos estima que el zinc reciclado representó el 40% del consumo total de zinc en Estados Unidos en 2000. Estados Unidos produce más de 120.000 toneladas de zinc reciclado cada año. 35.000 toneladas de óxido de zinc reciclado. Estimaciones de la Asociación Internacional del Zinc. La producción mundial de zinc secundario está creciendo tres veces más rápido que la del zinc primario. En 2005, el zinc reciclado representaba el 40% del consumo mundial de zinc.
Con la reducción del trabajo de exploración geológica de mi país, la mejora continua de la intensidad de la extracción de recursos y el rápido crecimiento de la capacidad de fundición, el patrón ventajoso de los recursos de zinc de mi país ha cambiado. Las exportaciones netas de zinc de mi país, incluido el zinc contenido en aleaciones, han ido disminuyendo gradualmente desde 2000, y la oferta de zinc de China ha pasado de un excedente a una escasez. Durante el uso de zinc metálico, se producirán muchos recursos secundarios que contienen zinc, y estos recursos son materias primas importantes para el reciclaje de zinc. En nuestro país, por un lado, el suministro de materias primas concentradas de zinc es cada vez más limitado, lo que se ha convertido en un factor clave que afecta el desarrollo de las fundiciones de zinc, por otro lado, la utilización de los recursos secundarios de zinc nacionales apenas ha comenzado; y la producción anual reciclada es inferior a 100.000 toneladas, lo que supone menos de 100.000 toneladas de concentrado de zinc, el 5% de la producción de zinc. Aún no ha formado una escala y está lejos de los países industriales occidentales para garantizar el suministro efectivo de los productos de recursos de zinc de mi país a la economía nacional, promover el desarrollo sostenible de la industria del zinc y aliviar la contradicción entre oferta y calidad. demanda de recursos, es necesario prestar atención al reciclaje y gestión de los recursos secundarios de zinc.
Aunque el zinc es un material funcional que mejora principalmente el rendimiento de otros materiales, la gente depende principalmente del desarrollo de recursos minerales para obtener zinc metálico. Según los estándares estadísticos actualmente ampliamente utilizados, durante mucho tiempo la producción de zinc extraído representó más del 90% de la producción total de zinc en el mundo. En los últimos años, con el establecimiento gradual del concepto de economía circular, la gente ha prestado cada vez más atención al reciclaje y la reutilización de recursos secundarios.
La composición de la fuente de los recursos secundarios de zinc
Los recursos secundarios de zinc incluyen 1 industria de galvanizado en caliente, cenizas de zinc, espuma de zinc y escoria de fondo de olla producidas en plantas de galvanizado en caliente
p>
2 Industria química y producción química, piezas de zinc ahumado y aleaciones de zinc producidas durante el proceso de fabricación de acero de las plantas siderúrgicas, como subproductos del proceso de plantas químicas y plantas de fundición y otros materiales de desecho que contienen zinc.
3 Industria procesadora de zinc e industria de reciclaje. Chatarra de latón, desechos de fundición a presión, humo, desechos de galvanización y escamas de zinc, desechos de acero galvanizado, escorias de galvanización en caliente y desechos de baterías de zinc-manganeso. Los desechos generados en la producción provienen principalmente del proceso de producción de acero galvanizado y de automóviles. en el procesamiento de edificios, edificios y otros productos, la cantidad de residuos producidos por la línea de producción continua de acero galvanizado es generalmente de aproximadamente el 0,5% al 2% de la producción del producto y el proceso de equipamiento de automóviles, lavadoras, refrigeradores y otros equipos; genera una gran cantidad de desechos Entre ellos, la tasa de generación de chatarra en la industria del automóvil es de aproximadamente 28% -30%; los desechos reciclados son principalmente piezas que contienen zinc, como automóviles, electrodomésticos, aires acondicionados y controles de carreteras desguazados. farolas. A nivel mundial, el volumen de recogida de chatarra de acero galvanizado aumenta año tras año. En 1995, el volumen mundial de reciclaje de chatarra de acero galvanizado fue de 65 millones de toneladas.
Según la Asociación Internacional del Zinc, las fuentes de materias primas básicas del zinc reciclado en Europa son: latón, 42%; escoria de galvanización, 27%; residuos de fábricas de fundición a presión, 16%; polvo de los puertos de la industria siderúrgica, 6%; residuos de productos terminados 6%; residuos de zinc de la industria química 2%; otros 1%. La composición de los recursos secundarios de zinc fluctúa mucho. La composición (fracción de masa) de varios materiales principales es la siguiente:
Brillo de zinc (óxido en el proceso de galvanización en caliente): Zn 60%-85%. Pb 0,3%-2,0%.AL 0%-0,3%, Fe 0,2%-1,5%, Cl 2%-12%;
Escoria de pote (aleación formada durante el galvanizado en caliente, similar al zinc duro ): Zn 96 %, Fe 4 %;
Humo de fabricación de acero en horno de arco eléctrico (otros componentes dependen de las materias primas de chatarra de acero): Zn 15 %-25 %, la fuente y composición de las fuentes secundarias de zinc varían mucho , reciclaje Durante el proceso de tratamiento, se deben adoptar diferentes procesos para diferentes materias primas para lograr la máxima recuperación y reutilización.
Tecnología metalúrgica secundaria de producción de zinc,
La tecnología metalúrgica de recursos secundarios de zinc incluye: pirotecnia, proceso húmedo y proceso vivo, volatilización en horno tipo Wei para producir óxido de zinc industrial como crudo. materiales para hidrometalurgia del zinc; procesamiento en hornos eléctricos para producir polvo de zinc metálico; destilación de zinc crudo producido por ganado en tanques horizontales o verticales o procesamiento como ingredientes de sinterización mediante métodos de fundición, tecnología de metalurgia al vacío, métodos físicos, etc.
Existen dos procesos de tratamiento físico principales para el tratamiento de lodos en polvo con alto contenido de hierro y zinc en plantas siderúrgicas: separación magnética y separación mecánica. La separación magnética utiliza las características del zinc para enriquecerse en partículas débilmente magnéticas y utiliza la separación magnética para enriquecer elementos de zinc. Cuando se utiliza este método para polvo de alto horno, se debe agregar un proceso de eliminación de carbono por flotación para mejorar la eficiencia de la separación magnética. La separación mecánica aprovecha la característica de que el zinc generalmente se concentra en tamaños de partículas más pequeños y utiliza métodos centrífugos para enriquecer los elementos de zinc. La separación mecánica se puede dividir en separación húmeda y separación seca según el estado de separación. El proceso de separación magnética es relativamente simple y fácil de implementar. Su principal desventaja es que la tasa de enriquecimiento de zinc es baja. Además del proceso simple y sencillo de separación mecánica, el polvo grueso procesado se puede utilizar directamente para la fabricación de hierro, pero el funcionamiento. El costo de este método es relativamente alto, el contenido de zinc de los productos ricos en zinc es demasiado bajo y el valor es pequeño. Generalmente los métodos físicos sólo se utilizan como pretratamientos para procesos húmedos o a fuego.
La tecnología metalúrgica para el tratamiento húmedo de residuos de zinc se ha desarrollado rápidamente en los últimos años, principalmente porque el desarrollo de la tecnología de extracción por solventes ha sido recientemente reconocido por la industria del reciclaje de zinc, y se espera que su aplicación aumente en el futuro. próxima década. El proceso representativo es el Proceso Zincex y MZP desarrollado por la empresa española Técnicas Rejunidas. La característica de este método es que luego de disolver el material de zinc residual con ácido sulfúrico o ácido clorhídrico, se aprovecha la alta selectividad del extractante orgánico para extraer el zinc. iones de la solución y lograr la separación de otras impurezas para lograr el propósito de la purificación. La empresa ha construido una planta de 8.000 toneladas anuales para procesar materias primas de zinc recicladas y sus productos pueden ser zinc electrolítico, sulfato de zinc ultrapuro u óxido de zinc ultrapuro. El disolvente de extracción fue una solución de queroseno de D2EHPA. Proceso de tratamiento húmedo El proceso húmedo se utiliza generalmente para el tratamiento de lodos en polvo con contenido medio y alto de zinc. El óxido de zinc es un óxido anfótero, insoluble en agua o etanol, pero soluble en soluciones como ácido, hidróxido de sodio o cloruro de amonio. La tecnología de recuperación húmeda utiliza las propiedades del óxido de zinc y utiliza diferentes soluciones de lixiviación para separar el zinc de la mezcla. El flujo del proceso se muestra en la Figura 1
Según las diferentes soluciones de lixiviación seleccionadas, la tecnología de recuperación húmeda El proceso de tratamiento. se puede dividir en los siguientes tipos: lixiviación ácida, la reacción de lixiviación es la siguiente: Zn+H2O=Zn2++H2O; lixiviación alcalina, tostación y lixiviación alcalina.
El proceso húmedo tiene las siguientes características: 1) Cuando el contenido de ferrita de zinc en el polvo y lodo es alto, la tasa de lixiviación de zinc es baja. Al mismo tiempo, el contenido de zinc en la escoria de lixiviación es bajo. alto y no puede reciclarse como materia prima en plantas de acero, y no puede cumplir con los requisitos de apilamiento establecidos por la protección ambiental.
2) El equipo está seriamente corroído y se introduce azufre, cloro, etc. el proceso de tratamiento puede causar fácilmente nueva contaminación;
3) Cooperación con plantas siderúrgicas Las tecnologías existentes no son compatibles.
El principal proceso para el tratamiento al fuego de lodos de polvo metalúrgicos que contienen zinc es el método de reducción directa: el método del horno rotatorio. El proceso de horno rotatorio (conocido como método SPM) fue desarrollado por la planta siderúrgica de Sumitomo Heavy Industries para separar el zinc de la chatarra y recuperar materiales que contienen hierro. El flujo del proceso se muestra en la siguiente figura. Los materiales de desecho de diversas fuentes en la planta siderúrgica se colocan en el tanque de lodo para mezclarlos, luego se filtran y se secan en el secador rotatorio.
La mezcla se carga en el horno de reducción junto con antracita fina y se calienta quemando gas de horno de coque y aire en un quemador dispuesto axialmente cerca del extremo de descarga del horno rotatorio. Los materiales del horno se calientan lo suficiente como para ablandarse y fundirse parcialmente y acumularse en el revestimiento del horno para formar nódulos y anillos colgantes. Las varillas formadoras de bolas en la zona de alta temperatura del horno rotatorio raspan estos materiales de la pared del horno y. rueda a lo largo de la pared del horno para formar pequeños nódulos o bolitas. Los óxidos de zinc de la chatarra se reducen a zinc metálico, que se evapora a la temperatura del horno y sale del horno rotatorio junto con los gases de combustión. A medida que los gases de combustión se enfrían en el sistema de escape, una porción del zinc se oxida en finas partículas sólidas y se recoge en la cámara de filtros. El producto de hierro de reducción directa se descarga en un enfriador rotativo y se enfría rápidamente con una gran cantidad de agua. Luego se tamiza con un tamiz de malla de 7 mm. El hierro de reducción directa con tamaño de partícula superior a 7 mm se envía al alto horno y el resto a la planta de sinterización.
Características del proceso: No se requiere granulación, el 30% del producto reducido (tamaño de partícula superior a 7 mm) se puede utilizar directamente como materia prima de alto horno, y el restante aproximadamente el 70% del polvo debe ser re-sinterizado. La tasa de llenado de materia prima en el horno de reducción es solo del 2% y la tasa de metalización es del 75%. Por lo tanto, la calidad del producto es mala y la eficiencia de producción es baja. Además, el equipo de proceso es enorme, la inversión es grande y el costo es alto.
Método del horno de solera giratoria. El método del horno de solera rotativa consiste en mezclar lodos de polvo que contienen hierro con alto contenido de zinc, polvo de carbón y aglutinante para formar gránulos. Después del secado, las bolas verdes se colocan en el horno de solera rotativa. Cuando el horno de solera rotativa gira, las bolas verdes se calientan. Cuando la temperatura alcanza aproximadamente 1100 °C, el óxido de zinc se reduce y se descarga. Los gases de combustión después del enfriamiento, el sistema se oxida en finas partículas sólidas y se depositan en el colector de polvo. El tratamiento con horno de solera rotatoria de lodos de polvo que contienen zinc tiene muchas ventajas, pero también tiene desventajas. Por ejemplo: el componente de ganga (más del 30%) en el polvo aún permanece en los gránulos metalizados después del tratamiento de reducción directa; contiene alto contenido de zinc. Los gránulos metálicos después del tratamiento de reducción directa todavía contienen altos niveles de zinc (más del 0,3%) y azufre (más del 0,3%). Estos problemas afectarán la utilización efectiva adicional de los gránulos metalizados. El gas natural se utiliza generalmente para calentar hornos de solera rotativa en el extranjero, pero los recursos de gas natural son insuficientes en mi país, por lo que la fuente de gas de calefacción de los hornos de solera rotativa debe considerarse según las condiciones específicas de mi país.
La tecnología metalúrgica al vacío se utiliza en la regeneración de recursos secundarios de zinc. Aplicación
El principio de recuperación de zinc mediante el método de vacío. Los recursos secundarios de zinc suelen ir acompañados de impurezas como hierro, aluminio, plomo, estaño, germanio, indio, plata y cobre. El uso de la destilación al vacío para recuperar zinc de los recursos secundarios se basa en el contenido de elementos contenidos en los recursos secundarios. metales puros. La diferencia en la presión de vapor saturado entre condiciones. Bajo la misma temperatura de destilación y un cierto vacío, los metales con alta presión de vapor se volatilizarán preferentemente, mientras que los metales con baja presión de vapor se volatilizarán menos o nada. La presión de vapor de los metales puros varía con la temperatura. La ecuación de Clausius-Clayplan se puede utilizar para obtener la siguiente relación con la temperatura.
Ejemplos de recuperación de zinc mediante el método de vacío. En 1991, el Instituto de Metalurgia y Materiales al Vacío de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Kunming desarrolló una tecnología de proceso para el tratamiento por destilación al vacío de escoria de galvanización en caliente para extraer zinc metálico y su equipo, un horno de destilación al vacío horizontal. El producto obtenido usando este equipo se muestra en la Tabla 1 [Práctica] Se demuestra que controlando las condiciones de destilación apropiadas, el rendimiento directo de zinc puede alcanzar 83,3% ~ 86,33%, y la composición química del lingote de zinc obtenido puede cumplir con los 2# nacionales. estándar de zinc. El flujo del proceso se muestra a continuación.
El zinc reciclado tiene un enorme potencial "Si la tasa de reciclaje del metal secundario del zinc alcanza el 30% del consumo, significa que nuestro país puede reciclar 900.000 toneladas de zinc cada año. "Lo cual será un gran paso adelante" para aliviar en cierta medida la presión sobre los recursos de zinc". dijo ayer en Shanghai Jiang Jimu, ex vicepresidente e ingeniero jefe del Instituto de Investigación y Diseño de Ingeniería No Ferrosa de China. Jiang Jimu propuso que prestar atención al reciclaje de recursos renovables también es una forma eficaz de solucionar la escasez de recursos de zinc en nuestro país. En nuestro país no se ha prestado suficiente atención al reciclaje secundario del zinc, que se encuentra en estado artesiano y no ha formado industria. Según las estadísticas, la proporción de la producción de zinc reciclado en el consumo de mi país en los últimos cinco años ha estado entre el 0,97% y el 3,5%, mientras que la tasa de recuperación de recursos secundarios de zinc en los países desarrollados ha alcanzado el 30% de la producción de zinc. He visto que el grado de utilización de recursos renovables de mi país es bastante bajo. Jiang Jimu dijo que los departamentos nacionales pertinentes deben prestar gran atención al reciclaje secundario de recursos de zinc. La primera es recolectar desechos de acero galvanizado, que utiliza la mayor cantidad de zinc, y procesarlos en plantas siderúrgicas especializadas que puedan reciclar el zinc de manera efectiva. En segundo lugar, debemos acelerar el ritmo de la investigación y romper con el rentable proceso de reciclaje de pilas secas de desecho lo antes posible. Además de los recubrimientos de óxido de zinc que son difíciles de reciclar, los materiales de zinc, las aleaciones fundidas a presión, las aleaciones de cobre y zinc, etc. se pueden reciclar fácilmente como metales valiosos siempre que se recojan con cuidado.
Cuatro conclusiones
En la actualidad, la metalurgia secundaria del zinc ha ayudado a empresas relevantes a procesar una variedad de recursos secundarios de zinc, resolvió la acumulación de residuos a largo plazo de la empresa y brindó oportunidades para El reciclaje de metales no ferrosos. Sobre la base de los resultados obtenidos, la empresa de investigación continuará mejorando y realizando investigaciones en profundidad sobre el reciclaje de otros metales no ferrosos. El reciclaje de recursos secundarios de zinc puede reducir o eliminar la contaminación ambiental desde la fuente, lo que está en consonancia con el camino de desarrollo de construir una sociedad que ahorre recursos y sea respetuosa con el medio ambiente, y contribuye a la conservación de energía y la reducción de emisiones para la industria de metales no ferrosos.
Cinco referencias
Tendencia de desarrollo de la utilización secundaria de lodos de polvo con alto contenido de hierro y zinc en plantas siderúrgicas Peng Kaiyu, Zhou Yun, Wang Shijun, Li Liaosha, Wang Haichuan,
p>
(Escuela de Metalurgia y Recursos, Universidad Tecnológica de Anhui, Ma'anshan, Anhui 243002)
Estado actual y estrategias de desarrollo del reciclaje secundario de recursos de zinc Xiao Songwen, Xiao Xiao, Liu Jianhui, Ma Rongjun
(Centro de Investigación y Desarrollo de Changsha del Instituto de Investigación de Minería y Metalurgia)
Avances en la aplicación de la tecnología metalúrgica al vacío en el reciclaje de recursos secundarios de zinc Han Long, Yang Bin, Dai Yongnian, Liu Dachun, Yang Buzheng
(Laboratorio Nacional de Ingeniería de Metalurgia al Vacío de Kunming, Universidad de Ciencia y Tecnología, Kunming, Yunnan 650093)