[发明专利]硫化锌精矿及含铅锌物料的熔池熔炼方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫化锌精矿及含铅锌物料的熔池熔炼方法和设备，属于有色金属冶炼技术领域。

背景技术

我国是世界最大的锌生产国，2012年金属锌产量513万吨,其中绝大部分采用传统的湿法工艺（焙烧-浸出-电解），还有少部分采用火法工艺（密闭鼓风炉炼锌、竖罐炼锌、电炉炼锌）。湿法炼锌传统工艺除了存在工艺流程长、投资大、生产成本高和综合回收差等缺点外，还存在以下严重问题:1)铁矾渣数量巨大,无法处理,长期堆存,污染环境;浸出渣仍需火法处理,能耗大,环境恶劣;2)处理高铁硫化锌精矿、氧化锌矿及二次锌资源难度大,效益很差;3)焙烧过程中硫化锌的燃烧热不为冶炼本身所用,湿法炼锌能耗很高（直流电耗≥3000kwh/t）。为缩短流程和适应高铁硫化锌精矿的处理、最近国内也发展了氧压浸出工艺，仍存在投资大、设备维护麻烦及生产成本高等问题,特别是浸出渣单独处理困难,必须纳入火法炼铅过程处理,而且铁矾渣的问题仍然存在。火法工艺中的竖罐炼锌及电炉炼锌因能耗高、成本大和生产效率低,均被国家列为明令淘汰的落后工艺。密闭鼓风炉炼锌存在落后的烧结工序,并且在还原过程中消耗大量焦炭，经济技术指标与湿法工艺相比并不具备明显优势，特别是环境污染严重。

富氧熔池熔炼在铜冶炼及铅冶炼已经得到了成功应用，具有流程短、成本低、指标好等优点，其最大优势是：采用富氧操作，大幅度提高了生产效率，充分利用了硫化矿的氧化反应热，能耗大幅度降低，底吹氧化-侧吹还原-连续烟化的硫化铅精矿熔池熔炼工艺生产一吨精铅，能耗不超过250kg标煤，直接成本低于1000元/吨精铅。与此相比，湿法炼锌生产成本超过4000元/吨锌。因此，开发一种与铅精矿富氧熔池熔炼工艺类似的锌精矿及含铅锌物料的富氧熔池熔炼工艺，对于锌冶炼的节能降耗、资源高效回收及彻底解决炼锌废渣对环境的长期污染等均具有重大意义。

但与硫化铅精矿熔池熔炼不同的是，硫化铅精矿在氧化熔池炉内发生氧化及交互反应可以得到熔点合适（-1100℃）并适合熔池熔炼各种操作及要求的高铅渣，而纯硫化锌精矿在氧化炉脱硫反应产物含锌高熔点高（Zn-60%），很难满足熔池熔炼的要求，因此目前未见有硫化锌精矿熔池熔炼研究及应用的报道。

发明内容

本发明的目的针对现有炼锌工艺存在的工艺流程长、废水及废渣污染严重、生产成本高（电解电耗≥3000kwh）、综合回收差等严重问题，克服现有技术之不足而是提供一种硫化锌精矿及含铅锌物料的熔池熔炼方法和设备；实现连续高效冶炼硫化锌精矿和其他各种含铅锌物料，具有环保清洁、能耗低、生产效率高、综合回收好的优点。

本发明硫化锌精矿及含铅锌物料的熔池熔炼方法,包括下述步骤：

第一步：配料

配置组成成分质量百分比为：Zn15-35%，铅5-30%，Fe5-30%，S10-30%，SiO₂5-30%，CaO0.5-10%，H₂O≤8%，各组分质量百分之和为100%的含铅锌物料，制成料粒；

第二步：氧化

将第一步所得料粒置于氧化炉中的含铅高锌渣熔池，所述含铅高锌渣熔池温度为1050℃-1300℃；通入第一富氧空气，制粒料发生氧化反应，产生体积百分浓度大于等于10%的高浓度SO₂烟气、含铅高锌渣及铅冰铜，高浓度SO₂烟气送制酸，铅冰铜间断放出，液态含铅高锌渣通过流槽流入还原炉中的熔池；

第三步：还原

通过喷嘴向还原炉中的熔池鼓入还原剂、熔剂和第二富氧空气，熔池中含铅高锌渣中的锌被还原生成锌蒸汽并通过铅雨冷凝器收集，铅被还原成金属铅并捕集熔池中的金、银等贵金属，沉淀在熔池底部通过放铅口放出；还原后的炉渣通过放渣口放出，视铅、锌含量弃去或进一步烟化处理；熔池温度：1050℃-1300℃。

本发明硫化锌精矿及含铅锌物料的熔池熔炼方法，第三步中，向还原炉中的熔池鼓入还原剂、熔剂和第二富氧空气时，同时向炉内加入次氧化锌或锌焙砂等不含硫的含铅锌物料。

本发明硫化锌精矿及含铅锌物料的熔池熔炼方法，第二步：氧化过程通入的第一富氧空气中的含氧量按将制粒料中的硫氧化成SO₂所需氧气理论量的60-150%确定；

第三步：还原过程的还原剂选自粉煤、焦粉、天然气中的一种，用量为将含铅高锌渣中的锌离子全部还原为锌的理论量的100-500%；第二富氧空气中的含氧量按氧摩尔数与还原剂中的碳摩尔数比值为0.2-0.8确定。