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G. V. K. Puvvada, R. Sridhar ；V. I. Lakshmanan，2350 L5K 2T4
英国博士奥特克工艺研究所
美国生产的锌金属约60％被消耗在镀锌钢生产上，因为在钢表面电镀一层薄锌，可以建立一层保护膜，能保护钢铁受到腐蚀。在这种镀锌废钢的循环过程中，锌形成尘埃被称为钢铁厂粉尘或电炉粉尘，被列为危险，因此被丢弃在垃圾填埋场的安全处理。几次试图通过各种调查了从钢铁厂粉尘回收锌值，但没有合适的技术，所以一直没有实行。
奥特克工艺研究奥特克公司（Pro）。已开发出镀锌钢废料回收锌的一个新的可持续的新工艺。该过程包括处理含锌溶液中在碱性环境中去除锌废料产生游离锌废钢回收（废料）和治疗的溶液通过一种新的溶剂萃取法回收值添加锌氧化锌作为产品。尖刻的同时回收循环浸出。该方法减少所造成的环境问题产生有害的钢铁厂含锌烟尘。这个过程不仅避免了含锌填埋接近500000的色调，在北美国每年电炉粉尘，又避免了约52吨的二氧化碳每从开采的矿石生产锌声发射
引言
世界上首次通过焙烧浸出电解路线处理的锌浮选精矿锌生产。在30年期间这个过程已经通过改进演变成为一个非常有效的高锌回收率和生产优质锌金属方法。然而，这个过程对杂质很敏感，要求电能力相当大（~3300kWh/tZn）,而且能覆盖废弃的含铁的金属离子。这个铁处理技术在商业利益中是黄钾铁矾，赤铁矿和针铁矿的的生产过程。在大面积的废弃塘中黄钾铁矿的生产过程是最吸引商家的。针铁矿占更小的体积约有40%其中含有大量的黄钾铁矾锌。赤铁矿过程需要在180度下用氧气来操作高压灭菌器
沉淀铁赤铁矿。赤铁矿的过程也被认为是更昂贵的安装和操作比针铁矿和黄钾铁矾的过程[1]。
与它相关的这些技术挑战和经济因素的要求需要从回收二次资源回收锌。占世界总产锌在2000年是860万吨， 1999年增长7％ 。主要的增长引擎在全球需求来自亚洲国家。在需求增长的欧洲国家和美国分别增长了3.3 ％，3.5 ％ ，就近几年的工业活动历史来看，世界对锌的需求紧密联系在一起，而西部国家对锌的用途和消费是最高的。
表一：锌在欧洲和美国的使用
| 欧洲 | 美国 | |
| 防护涂料 | 35% | 57% |
| 压铸 | 20% | 175 |
| 黄铜制作 | 20% | 13% |
| 表锌 | 10% | - |
| 化学品和其他 | 15% | 13% |
在建筑和汽车行业中用的最多的锌主要是镀锌，目前正在生产用于特定消费者的压铸，镀锌金属装置，一般用的是含锌较多的合金。
从最次要来源的锌被直接熔融/合金或再加工转换到锌的化学品。但从二次回收的整体世界点从各种来源锌平均为23％左右总锌消费量。一，二次材料的主要来源是镀锌浮渣和其中大部分是直接不回收冶炼另一个增长的二次锌的来源是钢铁厂烟道，粉尘。最常见的技术用于治疗这样的粉尘是威尔兹过程。威尔兹氧化物处理的密闭鼓风炉生产精炼锌。该技术在美国，西德，意大利和西班牙被使用[ 2 ]。
由于在美国高品位锌矿石的非可用性和下降锌业作为很少的副产品含量出现，如铅和银。由于劳动力和运输成本的增加和更严格的环保法规许多老厂的老板自己自觉的关闭了工厂[3]。
在2000年估计有410万吨锌从废碎料回收，其中三分之一被回收作为锌块，剩余部分回收作为合金，氧化物和化学品。
锌回收和去镀锌服务
锌回收的主要来源包括以下内容：
锌金属： 黄铜，压铸件和板
残留物： 热浸和钢板电镀锌
钢铁厂粉尘： 从电弧炉烟气粉尘。
过去二十多年里北美镀锌钢的产量已大大增加，它每年的产量大约在3-5吨的范围里。据估计，在北美大约有250万吨的镀锌钢板废料正被回收。有些被填埋在垃圾场这导致在生产的危险如：炼钢厂粉尘。每年含锌粉尘中，回收250万吨镀锌废钢将产生50万吨，镀锌金属碎料的锌含量是3％左右的产品。按目前每年被丢弃在垃圾填埋场和广大锌丢失这占了约75万吨锌。通过电炉粉尘，75万吨的锌的能量估计是4.6 × 106焦耳[4]。从钢厂粉尘，几次试图通过各种调查作出收回，但是迄今没有合适的技术能减少锌的缺失[ 5-6]。
在预处理中，用直接提供镀锌矿来代替镀锌废钢到冶炼厂，回收镀锌废料以节约锌能源在废钢中增加使用价值和降低锌的进口。这是正在开发的再生冶炼脱镀锌服务技术由镀锌板，可分为两个主要过程：
热和热机械
化学和电解辅助化学浸出
热和热机械脱锌
可以使用热的方法来实现除去锌的各种技术。第一种方法镀锌零件要求加到900o C时其中的锌被蒸发。第二种方法镀锌零件涉及的加热到足够脆化然后将其涂覆的温度通过磨损除去。第三种方法包括加热和随后除去的涂层。这个过程被称为丰田脱锌过程和在试点层面进行测试过程。
化学和电解辅助化学脱锌
下面的化学方法是镀锌废料中被开发出来的组合:
整个镀锌组件的缺点是硫酸溶解的铁和锌的分离
氨浸锌溶解
锌镀层的MRI技术在烧碱浸出方面的发展
在MRI脱锌过程包括锌溶解在烧碱电解用的施加电流和由此形成的锌酸钠溶进行电解，以在阴极上的粉末形式回收锌。铅溶解在在电化学的形式，把铅从锌粉胶结中分离出来。因此，含有锌纯化苛性液进行电解，其中锌电沉积到阴极，而氢氧根离子的氧化反应在阳极处发生反应。
然而在电解过程会中存在以下缺点[7]
要电解的溶液通常具有非常低的锌含量
为了在这些条件下获得高的电流效率，有必要减少其中使用最多的电功率的副反应
发现水和锌之间的竞争减少了以及电流密度被认为是限制性的，其中显著氢以外发生演变
沉积的锌在这是自燃的粉末形式性质被发现的。
目前，调查以生产锌片从电解腐蚀性介质[ 8 ] 的工作正在开展。
一种新型技术开发的工艺研究ORTECH （专业）
在PRO一种新的方法，以锌的镀锌从回收的试验工厂设施废钢尝试，尝试并获得专利[ 9 ]。对镀锌保护膜有色金属产品可以通过与苛性碱溶液如钾和氢氧化钠的治疗被剥离。这样的处理导致钾的形成或在苛性碱水溶液中形成锌酸钠。这将容易导致废铁（黑废料）的产生并且可以再循环到钢厂形成无锌和铅，其次是沉淀，尝试用溶剂萃取法从这样的苛性碱溶液中锌的回收率。这种方法有几个优点，相比提到的进程较早，也有几个技术缺点。
从镀锌的碱性浸出得到的碱性水溶液的废料再进行溶剂萃取。所用的萃取剂是有机的解决方案。如含有喹啉基，如取代的8 - 羟基喹啉，替代包括7 - （4 - 乙基-1 - 甲基辛基）-8 - 羟基喹啉（ Kelex -100）和7 - 四炳烯- 8 - 羟基喹啉（ LIX - 26 ）。有机相还含有改性剂如高级醇并随着羟基喹啉所使用的稀释剂是煤油化合物如的Norpar -13或的Isopar -M 。
在溶剂萃取过程中存在的苛性碱浸取液中的锌值分别从水溶液中向有机相中形成羟基喹啉配合物萃取。该产生萃余液是从锌基本上不含被回收至堆浸流与弥补并根据需要回流。加载的有机物用的酸性溶液剥离硫酸和有机剥离将被循环到萃取步骤用根据需要制造[9]。
含带酒的酸性锌可能会受到电解和可选地也可使用碱金属碳酸盐或经受锌沉淀成碳酸氢盐溶液。
实验研究与讨论
实验室试验进行了一系列的浸出回流，溶剂萃取，剥离和沉淀所获得的实验条件和结果介绍如下。
浸出
在4.0L不锈钢容器中以90°C为条件时间为30分钟进行了浸出试验。在一个烧杯中加入500克废锌再加入到200 g / L的氢氧化钠溶液1.0L。由此制得的浸出液与另一500克废料的类似条件下相比是其两倍。这样产生的第三接触经分析含有38.7克/升后的最终液锌和浸出废料的累积重量被认为是1459.0克，实验表明，重量损失为2.7 ％，而锌提取被认为是77 ％[10]。在浸出的每一阶段产生的浸出液进行取样并分析苛性利用酸碱滴定，结果发现，对于每摩尔的锌被消耗掉苛性2摩尔，这些结果表明，锌从镀锌的溶解废钢收益按如下反应：
Zn + 2NaOH + 1/2O2=Zn(ONa)2 + H2O(1)
溶剂萃取
用于溶剂萃取阶段所用试剂均为Kelex -100和LIX- 26作为萃取剂的Norpar - 13作为稀释剂和EXXAL - 13作为改性剂. 将有机相被做了25 ％ Kelex - 100 ， 5 ％ EXXAL -13和70 ％的Norpar – 13. 实验还进行了使用25％ LIX- 26 ，5％ EXXAL -10和70 ％的Norpar -13 。所有实验分别在不同的水相与有机相的比例和温度，并进行温度保持在40° C时间5分钟，百分比提取在不同的水相与有机相的比例获得了25％的Kelex -100锌是在表1中提供的数据。以1:1的有机至水相比锌的浓度提取为10.8克/升，这相当于锌萃取24.8％由溶液含43.3克/ L的锌。
表1：在不同的萃取Kelex -100相比例和所得锌
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运行阶段 比 |
锌水溶液 |
饲料锌水溶液[克/升] |
萃取液 [克/升] |
锌组织 [克/升] |
Zn％的 萃取 |
| 1 | 0.3 | 43.3 | 40.0 | 10.0 | 7.70 |
| 2 | 0.5 | 43.3 | 35.6 | 15.4 | 17.7 |
| 3 | 1.0 | 43.3 | 32.5 | 10.8 | 24.8 |
| 4 | 2.0 | 43.3 | 15.7 | 13.8 | 63.8 |
实验使用LIX- 26用于Kelex - 100在相同的条件下进行，在不同的水相与有机相的比率得到的试验结果见表2。用LIX- 26重新获得的锌的百分比萃取发现是非常类似于Kelex -100的。
对于LIX -26研制的提取等温线表明，在1:2.5的作业线有机至水相的比例所需的级数是3对锌从由40.0 g / L的锌的水溶液料液完全提取。从含锌17.2克/升装LIX - 26有机相剥离
图1 ：为Kelex - 100获得的锌萃取等温线
表2 ：在用LIX - 26不同阶段获得的比例提取锌
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运行阶段 比 |
锌水溶液 | 饲料锌水溶液[克/升] |
萃取液 [克/升] |
锌组织 [克/升] |
Zn％的 萃取 |
| 1 | 0.25 | 43.3 | 40.5 | 11.2 | 6.50 |
| 2 | 0.5 | 43.3 | 34.7 | 17.2 | 19.9 |
| 3 | 1.0 | 43.3 | 28.8 | 14.6 | 33.4 |
| 4 | 2.0 | 43.3 | 16.8 | 13.3 | 61.3 |
| 5 | 4.0 | 43.3 | 1.75 | 10.4 | 95.9 |
提取和汽提的反应如下所示：
ZnO22- + 2HQ = ZnQ2 + 2OH- (2)
ZnO2 + H2SO4=ZnSO4 + 2HQ(3)
碳酸锌沉淀
碳酸硫酸条酒类锌通过碳酸钠的沉淀。带酒初始锌浓度为为5.0克/升，并通过碳酸钠除了增加了溶液的pH值至8.7，99.9 ％的锌沉淀为碳酸锌。沉淀反应示如下：
ZnSO4 + Na2CO3= ZnCO3 + Na2SO4（4)
所产生的沉淀物，其纯度进行分析，并与市场产品进行比较。其结果见表3使用这种开发的工艺流程技术见图3。
表3：，随着市场的产品，碳酸锌分析
| 元素（重量％） | Zn | Fe | Pb | Al | Cu |
| 这项工作 | 42.7 | 0.007 | 0.002 | 0.003 | 0.0004 |
| 产品市场 | 35-38 | 0.001 | 0.001 | - | 0.0005 |
图2：LIX-26获得的锌萃取等温线
结论
一种新型的可持续技术的开发，以从镀锌钢回收锌报废。该过程包括浸取，溶剂萃取和锌的沉淀的作为碳酸锌。使用为200g / L的NaOH热浸碱被发现，提取77％锌从废钢选择性使用Kelex-100和锌LIX-溶剂萃取26的开发和等温线构成。的最大锌承载能力15克/ L时，有机获得与此载荷被认为是相同的两个的在相同条件下萃取。从有机剥离加载锌用0.05M硫酸进行。含带酒由此获得的锌用碳酸进行沉淀。
开发的流程对该使用现有技术具有几个优点电解生产金属锌，其中电流效率和产品形态分别为发现是关注的领域。而目前的技术开发和测试可以消除这样的技术问题，但生产高品质锌的产品。
参考文献
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2 J.城堡，河梅斯， M.乐华和H. Traulsen ，1989 。有色金属安从欧洲的角度来看，生产力的工业经济概况和技术在冶金工业，编辑：迈克尔·科赫和约翰·泰勒，PP： 3-68 。
3 F. G. T.皮卡德和G A.克劳福德，1989 。在生产力和科技水平的变化北美的铜，锌和镍采掘业，生产力和技术在冶金工业，编辑：迈克尔·科赫和约翰·C·泰勒， PP： 69-84 。
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5 T. T.陈， J. E. Dutrizac和D R.欧文斯，1998。矿物学特征普通碳素钢和不锈钢业务，废物处理及循环再造三，CIM页： 511-525
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9 Lakshmanan提供， R.斯里达尔和M. S.阿拉姆。罗月恒 16:35:342003。回收锌镀锌层。美国专利-6878356