一种熔池喷射锌精矿的一步炼锌方法转让专利
申请号 : CN202110408767.8
文献号 : CN112981136B
文献日 : 2021-08-31
发明人 : 李东波 , 黎敏 , 邓兆磊 , 尉克俭 , 茹洪顺 , 曹珂菲 , 吴卫国 , 许良 , 宋言 , 苟海鹏 , 冯双杰 , 李兵
申请人 : 中国恩菲工程技术有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种熔池喷射锌精矿的一步炼锌方法,其特征在于,包括如下步骤:a、将锌精矿与熔剂混合,干燥得到混合物料;
b、将所述步骤a干燥后的混合物料通过侧吹喷枪直接喷入射流熔炼区熔池内,与含氧气体反应氧化脱硫,得到高锌渣和熔炼烟气,其中,所述混合物料和含氧气体采用同一只喷枪喷入,所述喷枪最内层通道喷入所述混合物料,所述喷枪次外层通道喷入所述含氧气体,所述射流熔炼区温度为1500‑1600℃;
c、将所述步骤b得到的高锌渣送入电热还原区进行还原得到锌蒸汽和炉渣。
2.根据权利要求1所述的熔池喷射锌精矿的一步炼锌方法,其特征在于,所述步骤a中,所述锌精矿为硫化锌精矿,粒度为38μm~100μm。
3.根据权利要求1所述的熔池喷射锌精矿的一步炼锌方法,其特征在于,所述步骤a中,所述熔剂选自硅质熔剂、钙质熔剂或铁质熔剂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的熔池喷射锌精矿的一步炼锌方法,其特征在于,所述步骤a中,所述干燥后的混合物料中含水量为0.3%~3%。
5.根据权利要求1所述的熔池喷射锌精矿的一步炼锌方法,其特征在于,所述步骤b中,所述喷枪最外层通道采用氮气和水对枪体进行冷却。
6.根据权利要求1所述的熔池喷射锌精矿的一步炼锌方法,其特征在于,所述侧吹喷枪输送混合物料的气体为氮气、空气或者富氧空气,其中,所述富氧空气中氧气体积浓度23%~30%。
7.根据权利要求1所述的熔池喷射锌精矿的一步炼锌方法,其特征在于,所述步骤b中,所述侧吹喷枪设置在射流熔炼区熔池侧壁上。
8.根据权利要求1所述的熔池喷射锌精矿的一步炼锌方法,其特征在于,所述步骤b中,所述含氧气体中氧气体积浓度40%~90%。
9.根据权利要求1所述的熔池喷射锌精矿的一步炼锌方法,其特征在于,所述步骤c中,所述电热还原区温度为1500‑1700℃。
说明书 :
一种熔池喷射锌精矿的一步炼锌方法
技术领域
背景技术
储量生产了几乎50%的锌产品。
复杂、投资巨大、能耗偏高,单电积工序的吨锌直流电耗就达到3000kWh。最重要的是,湿法
过程产生大量的浸出渣、铁渣等,其产出率超过50%,这些渣均属于危险废物,需进行无害化
处理,又造成了大量的能源消耗并带来了新的污染。
火法炼锌工艺锌直收率较低,鼓风炉、电炉渣含锌高,锌总直收率低。目前,除单台鼓风炉的
产能可达10万吨锌/年以上,竖罐和电炉的单系列产能仅为几千吨/年,完全无法满足现代
化大工业生产的要求。
发明内容
于现有锌精矿处理过程,湿法过程产生大量的浸出渣、铁渣等,其产出率超过50%,均属于危
险废物,需进行无害化处理,又造成了大量的能源消耗并带来了新的污染。现有火法处理含
锌物料工艺能耗普遍偏高,备料过程复杂,锌的直收率低,渣含锌等其他有价金属高,单系
列产能小,技术水平较低,无法满足现代工业化大生产的要求。
锌精矿氧化脱硫,同时将含锌二次物料熔化,熔炼区烟气制酸,ZnO参与造渣,形成高锌渣进
电热区进行还原,实现锌快速和彻底的还原,同时可将铁、铅等还原,大部分铟、锗等随锌蒸
气发挥得到富集,实现综合回收。该方法虽然解决了湿法炼锌存在的诸多问题,但存在的主
要缺点在于:(1)在射流熔炼区氧化脱硫阶段,锌精矿是通过射流熔炼区的物料入口一次性
大量加入熔炼区,硫化锌无法与含氧气体充分接触及时发生氧化反应,由于熔炼温度较高,
硫化锌挥发较快,挥发后的硫化锌进入烟气,致使烟气中含有大量锌;(2)挥发后的硫化锌
进入烟气中形成含锌烟尘,若将其返回熔炼区,则会增大熔炼区的热负荷,造成熔炼区必须
补热,提高了炉子的能耗;(3)挥发后的硫化锌进入烟气中形成含锌烟尘,若直接返回电热
区进行还原,一方面提高了电热还原区的电能消耗,另一方面会产生较高的含硫烟气不利
于锌的回收,降低锌的直收率。
接喷射进入射流熔炼区的熔池中,熔炼区的烟气中锌含量低,烟气收尘后所得烟尘中锌含
量为10% 20%,与其他工艺相比,烟尘中锌含量降低60% 85%,显著提高了锌的直收率。射流
~ ~
熔炼阶段熔炼温度可达1400 1600℃,实现了高温熔炼,反应迅速,可以有效减少硫化锌的
~
挥发,提高锌的直收率,电热还原区作业温度高达1500℃ 1700℃,实现高温还原,提高了锌
~
的生产效率。还原后得到的炉渣含锌可降至0.1%以下,炉渣产率低、渣量少,可作为一般固
废直接外售,单系列锌产能可满足5‑50万吨/年等各种规模。
炼区的熔池内,通过喷枪喷入的锌精矿在熔池内硫化锌精矿粉可以高度分散,能够与含氧
气体充分接触,在上浮过程中被完全氧化脱硫,不会发生硫化锌的挥发现象,生成的ZnO全
部在熔池中参与造渣,由于硫化锌的氧化反应为放热反应,富氧熔炼可以提供射流熔炼所
需热量,无需补热,射流熔炼区熔炼过程可实现自热;2、本发明实施例的方法中,由于喷入
进入射流熔炼区的熔池的锌精矿能够及时氧化脱硫,可以提高熔炼区的作业温度,得到的
高锌渣中,锌含量可以达到40‑65%,烟气中锌含量明显降低,仅为10‑20%;3、本发明实施例
的方法,含锌熔融炉渣(高锌渣)在电热还原区中进行还原,在高温作业下,锌等有价金属可
以更加高效彻底挥发,实现深度还原,炉渣中含锌可降至0.1%以下,锌蒸气冷凝回收得到粗
锌,进一步提高了锌的直收率,铅、铁等有价元素在还原过程中得到综合回收,并且炉渣产
率低、渣量少,可作为一般固废直接外售;4、本发明实施例的方法,能够大幅提高锌的直收
率,可以达到90%以上,同时可以使综合能耗降低20‑30%,单系列锌产能可满足5 50万吨/年
~
等各种规模。
~
~
喷枪次外层通道喷入所述含氧气体,所述喷枪最外层通道采用氮气和水对枪体进行冷却。
体的喷枪间隔布置。
~
~
具体实施方式
化锌精矿粉可以高度分散,能够与含氧气体充分接触,在上浮过程中被完全氧化脱硫,不会
发生硫化锌的挥发现象,生成的ZnO全部在熔池中参与造渣,由于硫化锌的氧化反应为放热
反应,富氧熔炼可以提供射流熔炼所需热量,无需补热,射流熔炼区熔炼过程可实现自热;
本发明实施例的方法中,由于喷入进入射流熔炼区的熔池的锌精矿能够及时氧化脱硫,可
以提高熔炼区的作业温度,得到的高锌渣中,锌含量可以达到40‑65%,烟气中锌含量明显降
低,仅为10‑20%;本发明实施例的方法,含锌熔融炉渣(高锌渣)在电热还原区中进行还原,
在高温作业下,锌等有价金属可以更加高效彻底挥发,实现深度还原,炉渣中含锌可降至
0.1%以下,锌蒸气冷凝回收得到粗锌,进一步提高了锌的直收率,铅、铁等有价元素在还原
过程中得到综合回收,并且炉渣产率低、渣量少,可作为一般固废直接外售;本发明实施例
的方法,能够大幅提高锌的直收率,可以达到90%以上,同时可以使综合能耗降低20‑30%,单
系列锌产能可满足5 50万吨/年等各种规模。
~
~
剂中的至少一种。本发明实施例的方法中采用38μm 100μm的颗粒粒度,能够使硫化锌精矿
~
粉喷射进入熔池后更容易与含氧气体充分接触,从而进行充分的氧化脱硫,形成高锌渣,进
一步降低了烟气中的锌含量,提高了高锌渣中的锌含量,进一步地提高锌的直收率,降低了
综合能耗。
~
量水,混合物料中含水量为0.3% 3%,一方面使混合物料颗粒能够在喷射过程及喷入熔池后
~
充分分散,使混合物颗粒在熔池中充分氧化脱硫,形成高锌渣,进一步降低烟气中的锌含
量,提高高锌渣中锌含量,进一步地提高锌的直收率,降低了综合能耗。混合物料中如果含
水量过高,会造成混合物料颗粒粘结,堵塞喷吹装置,另一方面不利于混合物料颗粒在喷入
熔池后分散,导致其在上浮过程中无法充分氧化脱硫,挥发进入烟气,降低锌的直收率,提
高综合能耗;如果含水量过低,会造成干燥系统成本增加,增加干燥系统的能源消耗,如煤、
天然气等,导致生产成本提高,综合能耗增加。
氧气体的喷枪间隔布置;优选地,所述混合物料和含氧气体采用同一只喷枪喷入,所述喷枪
最内层通道喷入所述混合物料,所述喷枪次外层通道喷入所述含氧气体,所述喷枪最外层
通道采用氮气和水对枪体进行冷却。本发明实施例中优选采用同一只喷枪喷入混合物料和
含氧气体,混合物料与氧气接触更加充分,硫化锌精矿粉在富氧空气的包裹下直接喷入熔
池,在上浮过程中被完全氧化脱硫,不会发生硫化锌的挥发现象,提高氧化脱硫效果,显著
降低了烟气中的锌含量。本发明实施例中在喷枪最外层通道采用氮气和水对枪体进行冷
却,可以增加喷枪寿命,提高工业生产的作业率。
~
喷枪的位置没有特别限制,只要能够将混合物料喷入熔池,使物料进入熔池后能够高度分
散,实现与氧充分接触即可。
~
40% 90%的富氧气体对硫化锌精矿进行氧化脱硫,采用氧气浓度较高的富氧空气,可以提高
~
熔炼温度,实现高温熔炼,能够使硫化锌精矿充分氧化,进一步降低烟尘中的锌含量,提高
了锌直收率。
电热还原区采用的还原剂为焦炭、煤气或天然气等。本发明实施例的方法中,由于采用侧吹
喷枪将混合物料喷入射流熔炼区熔池,硫化锌精矿能够及时与氧气反应,实现氧化脱硫,显
著降低了硫化锌的挥发量,因此可以在射流熔炼区采用较高的作业温度,不需要担心高温
会导致硫化锌挥发量增大,导致烟气中含锌量高,本发明实施例的射流熔炼区温度可以提
高至1400‑1600℃,提高射流熔炼区温度能够使硫化锌精矿的氧化反应更快更高效地进行,
从而减少硫化锌精矿的挥发,提高高锌渣中锌的含量,降低烟气中锌的含量,进一步地,达
到提高锌的直收率和降低综合能耗的目的。本发明实施例的方法中,在电热还原区采用作
业温度为1500‑1700℃,高温熔融高锌渣从射流熔炼区进入电热还原区进行高温深度还原,
锌等有价金属可以进一步高效彻底挥发,实现深度还原,产出锌蒸气、生铁和粗铅,并高效
富集回收了其他有价金属,炉渣含锌更低,更清洁,终渣含锌可降低至0.1%以下,可作为一
般固废直接堆存或外卖。
何具有射流熔炼区和电热还原区的装置,只要能够实现硫化锌精矿氧化脱硫和氧化锌高温
还原的装置均可以采用。
流熔炼电热还原炉的射流熔炼区设置的侧吹喷枪直接喷入射流熔炼区熔池内,射流熔炼区
熔炼温度为1400℃,进行硫化锌精矿的氧化脱硫熔炼,得到烟气和高锌渣,其中,含氧气体
中氧气体积浓度为40%,混合物料在喷枪中采用氧气体积浓度为25%的富氧气体输送。射流
熔炼区产生的烟气经余热锅炉降温、电除尘器收尘后送烟气制酸。
冷凝得到粗锌、粗铅和煤气。
道喷入混合物料,喷枪次外层通道喷入含氧气体,喷枪最外层通道采用氮气和水对枪体进
行冷却。
1500℃,电热还原区操作温度为1600℃。
度1600℃,电热还原区操作温度为1700℃。
一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实
施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示
例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书
中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
实施例进行变化、修改、替换和变型。