一种硬锌真空冶炼炉渣的氧化焙烧方法

摘要

本发明公开了一种硬锌真空冶炼炉渣的氧化焙烧方法，基于双氧水、二氧化锰、氯酸盐等氧化剂具有高吸收微波的特性及低频微波辐射穿透能力强的原理和氧化铁、氧化铅也是高吸收微波的物质，将双氧水或二氧化锰或氯酸盐按铁、铅总量的1‑1.5倍加入已破碎的硬锌真空冶炼炉渣中并混合均匀，再用频率为2‑10GHz，功率为500‑2000W的微波进行辐射20‑60min，控制温度300‑500℃，真空冶炼炉渣中铁合金和铅合金的氧化率达到95%以上。本发明将合金状态的真空冶炼炉渣拌合氧化剂后能高效吸收微波，产生瞬间高温，快速均匀氧化合金为金属氧化物，以利于湿法冶金浸出,其特点是微波场中的热利用率高、时间短、能耗低，而且清洁干净，不会污染物料和环境。

权利要求

1.一种硬锌真空冶炼炉渣的氧化焙烧方法，其特征在于，将硬锌真空冶炼炉渣破碎，并拌入氧化剂搅拌混匀，然后置于微波场中，用低频微波辐射，使呈合金状态的真空冶炼炉渣高效快速氧化为金属氧化物，再用湿法冶炼方法分别回收锗、铟、铅、铁；

所述真空冶炼炉渣破碎粒度为0.1-1mm，氧化剂的混合量为氧化剂/铁+铅＝1-1.5；

所述低频微波辐射频率为2-10GHz，微波场功率为500-2000W，微波辐射时间为20-

60min，微波场温度为300-500℃；

所述氧化剂为双氧水或二氧化锰或者氯酸盐。

2.如权利要求1所述的一种硬锌真空冶炼炉渣的氧化焙烧方法，其特征在于：所述氧化剂优选双氧水。

说明书

一种硬锌真空冶炼炉渣的氧化焙烧方法

技术领域

[0001] 本发明属于微波冶金技术领域，具体地涉及火法炼锌副产的含锗、铟、锌、铁、铅的硬锌经真空炉蒸锌后剩下的炉渣采用微波辐射进行氧化焙烧的方法。

背景技术

[0002] 含锗、铟、锌、铁、铅物料通过火法电炉炼锌或竖罐炼锌，使锗、铟、锌、铅富含于金属粗锌中，再通过碳化硅塔盘火法冶炼，提纯得到精锌的同时，还副产含锗、铟、锌、铁、铅于硬锌，该硬锌为合金状态。采用真空炉熔炼是处理该合金的最好方法。真空蒸馏99%以上的金属锌后，所得炉渣主要是富含锗、铟的铁合金和铅合金。锗、铟在炉渣中富集了10-15倍。为了从真空冶炼炉渣中综合回收锗、铟、铁、铅，直接采用酸浸很难将锗、铟浸出来，不易提取回收，因此必须将合金状态的炉渣转化为氧化物才能较好地浸出综合回收。

[0003] 目前所采用的方法有自然氧化法，即将真空冶炼炉渣长期堆放，让空气自然氧化，堆放半年以上，合金的氧化率才20%左右，即使定期拌合双氧水，或吹拂富氧空气，其氧化率也只有10-15%/月。

[0004] 第二种方法是回转窑或者反射炉高温氧化焙烧。即将真空冶炼炉渣拌合20%以上的氧化剂加入到回转窑或反射炉中进行800-1000℃高温焙烧或者再鼓入富氧空气强化焙烧，定期翻料，焙烧4小时，真空冶炼炉渣的氧化率才30-40%，焙烧8小时，氧化率才60%左右，原因是混合的氧化剂在温度缓慢上升时已经进行了分解，一部分分解氧产生了氧化作用，一部分分解氧逸出跑掉。当温度升高到800℃以上高温时，混合的氧化剂已经不多了。必须补充或在配料时就必须相当过量配入。而铁合金、铅合金即使破碎到40目以上，也需要高温才能分解与氧化剂起作用，而渣中的铅合金在450℃时已开始熔融，而熔析于炉床底部，不易与氧化剂接触被氧化。当冷却出料时，物料结块严重，造成出料困难和再粉碎困难。另外物料在回转窑中或反射炉中的传热是由表及里，不仅传热速度慢，热损失大，而且不可避免地产生冷中心现象，在冷中心区域，氧化焙烧效率很低。因此物料必须定时翻动。虽然回转窑优于反射炉，但翻动也是不彻底的，尤其是有熔融状态或结块时，翻动物料困难。

[0005] 因此采用回转窑或反射炉进行真空冶炼炉渣的氧化焙烧时存在氧化剂用量大、焙烧时间长、效率低的问题。有人研究了该种物料不经氧化处理，直接采用90℃以上，150g/L以上加入氧化剂高酸浸出，浸出4小时，锗、铟浸出率不到20%，浸出8小时，锗、铟浸出率不到40%。而且合金比重大，需要强搅拌才能进行浸出。其中的铅合金易形成致密氧化物，阻止浸出进行。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种硬锌真空冶炼炉渣的氧化焙烧方法，该方法利用在真空冶炼炉渣中混合的双氧水、二氧化锰、氯酸盐等氧化剂能够高效地吸收微波的特点，在低温下，能短时间将炉渣中富含锗、铟的铁合金和铅合金迅速氧化为铁氧化物和铅氧化物，便于湿法冶金分离回收。

[0007] 本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种硬锌真空冶炼炉渣的氧化焙烧方法，其特征在于，将硬锌真空冶炼炉渣破碎，并拌入氧化剂搅拌混匀，然后置于微波场中，用低频微波辐射，使呈合金状态的真空冶炼炉渣高效快速氧化为金属氧化物，再用湿法冶炼方法分别回收锗、铟、铅、铁；

[0008] 所述真空冶炼炉渣破碎粒度为0.1-1mm，氧化剂的混合量为氧化剂/铁+铅=1-1.5；

[0009] 所述低频微波辐射频率为2-10GHz，微波场功率为500-2000W，微波辐射时间为20-60min，微波场温度为300-500℃。

[0010] 所述氧化剂为双氧水或二氧化锰或者氯酸盐。

[0011] 所述氧化剂优选双氧水。

[0012] 本发明有益效果：

[0013] （1）本发明采用微波氧化焙烧硬锌真空冶炼炉渣的最大特征是微波能穿透物料的各个层面和角落，使其中的氧化剂能够迅速吸收微波产生瞬间高温催化，加速对铁合金、铅合金物料的氧化焙烧。而当产生铁氧化物、铅氧化物后，由于都是高吸收微波的物质而迅速继续产生高温，加速氧化焙烧。微波辐射产生的瞬间高温是从物质内部颗粒间，分子间产生的。均匀性强，没有热传导过程，也就不会形成温度死角和冷中心现象。氧化过程是瞬间进行，氧化剂分解逸出较少，利用率高，铅合金在这种条件下来不及熔化就被氧化为耐高温的铅氧化物，即使是500℃以上温度，物料也不会结块或产生致密氧化层包裹现象，因此氧化效率高。

[0014] （2）本发明的第二个特征是氧化焙烧的温度控制可以由微波辐射功率准确自由调控。不会像回转窑或反射炉是由外部传导需要加热更高温度才能进行。而产生逐步高温，使部分物料局部烧结成块，因此微波辐射氧化焙烧的物料不仅粒度不变，而且更加细化，在氧化焙烧后不需要进行二次粉碎处理。

[0015] （3）本发明的第三个特征是微波场中的热利用率高、时间短、能耗低，而且清洁干净，不会污染物料和环境，是一种很好的节能减排方法。

具体实施方式

[0016] 下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

[0017] 一种硬锌真空冶炼炉渣的氧化焙烧方法，其特征在于，将硬锌真空冶炼炉渣破碎，并拌入氧化剂搅拌混匀，然后置于微波场中，用低频微波辐射，使呈合金状态的真空冶炼炉渣高效快速氧化为金属氧化物，再用湿法冶炼方法分别回收锗、铟、铅、铁；

[0018] 所述真空冶炼炉渣破碎粒度为0.1-1mm，氧化剂的混合量为氧化剂/铁+铅=1-1.5；

[0019] 所述低频微波辐射频率为2-10GHz，微波场功率为500-2000W，微波辐射时间为20-60min，微波场温度为300-500℃。

[0020] 所述氧化剂为双氧水或二氧化锰或者氯酸盐。

[0021] 所述氧化剂优选双氧水。

[0022] 实施例1：

[0023] 某电炉炼锌厂产出的硬锌真空冶炼炉渣含铁10-30%、铅5-8%，锌1-2%、锗0.5-2.5%、铟1-5%、银200-500g/t。通过物相分析，90%的铁是以铁合金状态存在，98%以上的铅是以铅合金状态存在。锗、铟、银、锌等90-95%存在于铁合金和铅合金中。粉碎至1mm大小粒度，然后按双氧水/铁+铅=1.2加入27.5%浓度的双氧水进行混合均匀。放入微波炉中，调控微波频率2.5-5GHz，功率为750-1000W，辐射时间30分钟，取样进行物相分析。铁合金相降至
5.2%，铅合金相降至8.5%，用双氧水在液/固=5，90-95℃浸出1小时，锗、铟浸出率85.3%，锌浸出率95.2%，浸出铅渣含铁3.5%，含银750g/t。

[0024] 实施例2：

[0025] 某火法炼锌企业产出的真空冶炼炉渣，含铁25-35%、铅2.5-6.5%、锌3%、锗1.5-3%、铟5-6%，通过物相分析，锗、铟、铁、铅、锌85%为合金状态存在，粉碎至0.5-1mm后按二氧化锰/铁+铅=1.5加入二氧化锰并混合均匀，然后置于微波炉中，调控微波频率5-10GHz，功率为1000-1500W，辐射时间50分钟，取样进行物相分析，铁合金相降至2.3%，铅合金相降至4.8%。用8-10N盐酸进行氯化蒸馏，锗的氯化蒸馏率98.5%，铟的氯化浸出率98.2%。铅、银的氯化浸出率为95.3%。

[0026] 实施例3：

[0027] 用实例1之真空冶炼炉渣进行不混合氧化剂自然堆放30天，进行物相分析，铁、铅合金的自然氧化率都小于5%，按双氧水/铁+铅=1.5混合后常温自然堆放30天，进行物相分析，铁、铅合金的氧化率都在10-15%，按上述比例，混合双氧水后在500-600℃电炉焙烧2小时，铁、铅合金的氧化率15-18%，焙烧5小时氧化率提高到25-26.3%。焙烧8小时氧化率提高到30%。继续焙烧12小时，氧化率提高到31.5%。16小时后氧化率32%，采用二氧化锰作为氧化剂，16小时，氧化率才25.3%。提高焙烧温度到800-1000℃，使用双氧水作氧化剂，焙烧16小时，铅、铁合金氧化率均为25%左右。使用二氧化锰或次氯酸钠作氧化剂，焙烧16小时，铅、铁合金氧化率均为30%左右。这与双氧水在高温下比二氧化锰等固体氧化剂易分解出氧气逸出跑掉有关。在800-1000℃下焙烧冷却后物料有20-30%熔化结块，尤其是铅合金含量高的物料，结块更严重。

[0028] 实施例4：

[0029] 将实例2之真空冶炼炉渣破碎至40-60目（小于0.5mm），然后进行含20%双氧水的150g/L硫酸混合液在液/固=5，90-95℃搅拌速度900转/分钟，浸出3小时，以浸出渣计算，锗的浸出率15.8%，铟的浸出率28.3%，然后将一次浸出渣再用含10%双氧水，200g/L的硫酸混合液拌合堆放7天，再按一次浸出条件进行二次浸出，锗的浸出率为35.2%，铟的浸出率为
43.1%，两次总的浸出率锗为48.5%，铟67.2%。二次浸出渣再按上述条件进行第三次，第四次处理，锗、铟的浸出率才能到90%以上。

[0030] 本发明基于双氧水、二氧化锰、氯酸盐具有高吸收微波的特性及低频微波辐射穿透能力强的原理和氧化铁、氧化铅也是高吸收微波的物质，将双氧水或二氧化锰或氯酸盐按铁、铅总量的1-1.5倍加入已破碎的硬锌真空冶炼炉渣中并混合均匀，再用频率为2-10GHz，功率为500-2000W的微波进行辐射20-60min，控制温度300-500℃，真空冶炼炉渣中铁合金和铅合金的氧化率达到95%以上。

[0031] 在此有必要指出的是，以上实施例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和说明，并不是对本发明的技术方案的进一步限制。