[發明專利]硫化鋅精礦及含鉛鋅物料的閃速熔煉方法及設備

有效

• 申請號: 201310310891.6
• 申請日: 2013-07-23
• 公開（公告）號: CN103382527A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 唐朝波;陳永明;唐謨堂;劉志宏;楊聲海;何靜;楊建廣;葉龍剛
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22B13/02
• 分類號: C22B13/02;C22B19/04
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明涉及一種硫化鋅精礦及含鉛鋅物料的閃速熔煉方法及設備，屬于有色金屬冶煉技術領域。

背景技術

我國是世界最大的鋅生產國，2012年金屬鋅產量513萬噸,其中絕大部分采用傳統的濕法工藝（焙燒-浸出-電解），還有少部分采用火法工藝（密閉鼓風爐煉鋅、豎罐煉鋅、電爐煉鋅）。濕法煉鋅傳統工藝除了存在工藝流程長、投資大、生產成本高和綜合回收差等缺點外，還存在以下嚴重問題:1)鐵礬渣數量巨大,無法處理,長期堆存,污染環境;浸出渣仍需火法處理,能耗大,環境惡劣;2)處理高鐵硫化鋅精礦、氧化鋅礦及二次鋅資源難度大,效益很差;3)焙燒過程中硫化鋅的燃燒熱不為冶煉本身所用,濕法煉鋅能耗很高（直流電耗≥3000kwh/t）。為縮短流程和適應高鐵硫化鋅精礦的處理、最近國內也發展了氧壓浸出工藝，仍存在投資大、設備維護麻煩及生產成本高等問題,特別是浸出渣單獨處理困難,必須納入火法煉鉛過程處理,而且鐵礬渣的問題仍然存在。火法工藝中的豎罐煉鋅及電爐煉鋅因能耗高、成本大和生產效率低,均被國家列為明令淘汰的落后工藝。密閉鼓風爐煉鋅存在落后的燒結工序,并且還原過程中消耗大量焦炭，經濟技術指標與濕法工藝相比并不具備明顯優勢，特別是環境污染嚴重。

閃速熔煉在銅冶煉及鉛冶煉已經得到了成功應用，具有流程短、成本低、指標好等優點，其最大優勢是：采用富氧操作，大幅度提高了生產效率，充分利用了硫化礦的氧化反應熱，能耗大幅度降低，硫化鉛精礦基夫賽特熔煉工藝生產一噸精鉛，能耗不超過300kg標煤，直接成本低于1000元/噸精鉛。與此相比，濕法煉鋅生產成本超過4000元/噸鋅。因此，開發一種與鉛精礦基夫賽特熔煉工藝類似的鋅精礦及含鋅物料的閃速熔煉工藝，對于鋅冶煉的節能降耗、資源高效回收及解決廢渣環境污染等問題，意義重大。

但與硫化鉛精礦閃速熔煉不同的是，硫化鉛精礦在反應塔內發生氧化及交互反應可以得到熔點合適（-1100℃）并適合閃速熔煉各種操作及要求的高鉛渣，而純硫化鋅精礦在脫硫反應后其產物含鋅高、熔點高（Zn-60%），很難從沉淀池的反應塔區自動流動到還原區，因此目前未見有硫化鋅精礦閃速熔煉研究及應用的報道。

發明內容

本發明的目的針對現有煉鋅工藝存在的工藝流程長、廢水及廢渣污染嚴重、生產成本高（電解電耗≥3000kwh）、綜合回收差等嚴重問題，克服現有技術之不足而是提供一種硫化鋅精礦及含鉛鋅物料的閃速熔煉方法及設備；實現連續高效冶煉硫化鋅精礦和其他各種含鉛鋅物料，具有環保清潔、能耗低、生產效率高、綜合回收好的優點。

本發明一種硫化鋅精礦及含鉛鋅物料的閃速熔煉方法,包括下述步驟：

第一步：配料

配制平均粒度≤0.045mm的含鉛鋅粉狀物料，以質量百分比計算，含鉛鋅粉狀物料成分包括Zn15-35%，鉛5-30%，Fe5-30%，S10-30%，SiO₂5-30%，CaO0.5-10%，H₂O≤0.3%，各組分質量百分之和為100%；

第二步：氧化脫硫

通過加料噴槍將第一步得到的含鉛鋅物料與氧氣從反應塔頂部噴入，含鉛鋅物料在反應塔空中完成氧化脫硫反應，生成的高濃度脫硫煙氣經過豎升煙道至余熱鍋爐降溫、收塵后送制酸工序；產生的高鋅渣熔體飄落到反應塔下方的反應塔區；

反應塔區的工藝技術條件為：

反應塔區溫度：1050℃-1300℃，

氧氣量為將含鉛鋅物料中的硫氧化成SO₂所需氧氣理論量的60-150%；氧氣的壓力為1-10大氣壓，氧氣含量為21-100%；

第三步：還原

反應塔區的液態高鋅渣通過隔墻下方的通道流進還原區，在還原區，通過兩側噴嘴噴入還原劑、熔劑及富氧氧氣，高鋅渣熔體中的鋅被還原生成鋅蒸汽經鋅蒸汽煙道通過還原煙氣處理裝置中的鉛雨冷凝器收集；高鋅渣熔體中的鉛被還原成金屬鉛并捕集高鋅渣熔體中的貴金屬，通過隔墻下方的通道流進澄清區，沉淀在澄清區底部，通過粗鉛放出口放出，還原后的爐渣通過爐渣放出口放出，視鉛、鋅含量棄去或進一步煙化處理；

還原區工藝技術條件為：

還原區溫度：1050℃-1300℃，

還原劑為粉煤或天然氣，用量為將高鋅渣熔體中的鋅離子全部還原為鋅的理論量的100-300%；

熔劑選自富硅、富鈣礦物，石灰、高鈣鋅礦、高硅鋅礦中的至少一種；

氧氣量為維持熔池還原所需熱量的理論氧氣量的50-200%；氧氣的壓力為1-10大氣壓，氧氣含量（體積含量）為21-100%。