一種短流程火法煉鋅方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有色金屬冶金領(lǐng)域，涉及一種鉛鋅冶金方法。
技術(shù)背景
[0002]濕法煉鋅是目前主要的冶煉方法，通過濕法冶煉的鋅占總產(chǎn)量的80%以上。所謂濕法煉鋅，根據(jù)工藝流程的不同，可分為間接浸出煉鋅法和直接浸出煉鋅法。間接浸出煉鋅主要工藝流程為“沸騰焙燒一浸出一凈化一電積”，在此工藝流程中，硫化鋅精礦經(jīng)高溫沸騰氧化焙燒(900-1100 0C )后轉(zhuǎn)化為氧化物焙砂，經(jīng)過中性浸出或低酸浸出溶出鋅、含鋅溶液經(jīng)除雜、凈化后送入電解工序陰極電積得到電鋅。
[0003]由于硫化鋅精礦中伴生有不同含量的鐵(10-35%)，在沸騰焙燒過程中導(dǎo)致大量鐵酸鋅的生成，因鐵酸鋅不溶于稀酸，在常規(guī)中浸和低酸浸出過程中，20%左右的鋅以及90%以上的鐵以鐵酸鋅的形式損失到浸出渣中。
[0004]為了回收浸出渣中的鋅，常采用回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)法或高溫高酸浸出法?；剞D(zhuǎn)窯揮發(fā)法是將浸出渣配以一定的粉煤或碎焦，在1100-1300°C溫度的回轉(zhuǎn)窯中揮發(fā)鋅、鉛等有價(jià)金屬并以使之以煙塵的形式回收，由于含有較多的氟、氯等雜質(zhì)元素，必須經(jīng)過除雜工序，才能進(jìn)入到鋅浸出工段。因該工藝能耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重、回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈嚴(yán)重。高溫高酸浸出工藝是控制浸出酸度在200-300g/l、浸出溫度在90-95°C的條件下，鐵酸鋅被分解成硫酸鋅和硫酸鐵進(jìn)入到溶液中，為了后續(xù)電解工段的正常運(yùn)行，必須對(duì)溶液中的鐵鋅進(jìn)行分離，工業(yè)上常采用的方法有黃鉀鐵礬法、針鐵礦法和赤鐵礦法。但此工藝流程長(zhǎng)，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，且產(chǎn)生的大量沉鐵渣無法利用，導(dǎo)致了鐵資源的浪費(fèi)。
[0005]為了避免鐵酸鋅的生成，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開發(fā)了常壓氧浸和高壓氧浸等直接浸出煉鋅工藝。硫化鋅精礦不經(jīng)過沸騰氧化焙燒階段，而直接采用硫酸浸出，得到硫酸鋅溶液、單質(zhì)硫和鐵氧化物。但該工藝鋅浸出效率低，產(chǎn)生的硫單質(zhì)促使固液分離困難，且產(chǎn)生的鐵渣仍然無法綜合利用，使該工藝的發(fā)展受到一定的限制。
[0006]濕法煉鋅的優(yōu)勢(shì)在于原料的適應(yīng)性強(qiáng)、可以綜合提取伴生有價(jià)元素，但是存在溶液凈化工序繁雜、電積過程能耗高、酸霧嚴(yán)重等問題。常規(guī)的火法煉鋅，如橫罐煉鋅、豎罐煉鋅等方法采用間接加熱法，難以避免能耗高、成本高而逐漸被淘汰;電爐煉鋅電耗太高而基本沒有為工業(yè)界所接受。
[0007]處理硫化鋅精礦的傳統(tǒng)方法是采用流態(tài)化氧化焙燒，使鋅從硫化物形態(tài)轉(zhuǎn)化成以ZnO,Zn0.Fe203、Zn0.Si02、Zn0.A1203等氧化物為主的形態(tài)，這種過程與目前常規(guī)鋅濕法冶金過程相同。本發(fā)明所述的方法的特別之處在于:經(jīng)過氧化焙燒以后所得焙砂的后續(xù)處理。常規(guī)濕法冶金是把焙砂通過余熱鍋爐回收余熱、降溫后，進(jìn)行浸出、溶液凈化、電積。本發(fā)明則是將焙砂趁熱進(jìn)入另外一臺(tái)流態(tài)化焙燒床中，進(jìn)行強(qiáng)還原氣氛的流態(tài)化還原。
[0008]中國(guó)專利C22B19/02(2006.01)I提出一種富銦高鐵鋅焙砂的低溫流態(tài)化還原方法:在570°C低溫弱還原處理工藝，將鐵酸鋅還原成Zn0、Fe304及部分鐵，然后經(jīng)過冷卻、磨細(xì)制漿以后進(jìn)行磁選分離鐵，ZnO則采用傳統(tǒng)的酸浸進(jìn)行回收。
[0009]CN 103276197 A提出了一種一種鋅焙砂閃速還原焙燒的方法，其特征在于，將粒度為74μπι?125μπι的鋅焙砂用組成為⑶濃度在O?18%￥01之間的0)+吧或邙+0)2混合氣體輸送焙砂并以噴射方式加入到溫度控制為800°C?1050°C，氣氛控制⑶濃度為0.01?2%V01，C02濃度為I?50 % Vo I，02濃度為O?I % νο I的閃速焙燒爐內(nèi)，鋅焙砂在閃速焙燒爐內(nèi)呈懸浮態(tài)下落，鋅焙砂在閃速焙燒爐內(nèi)停留時(shí)間為I?3秒。
[0010]CN 102560087 B提出在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)將鋅焙砂用⑶還原，還原溫度在700?900°C，C0濃度10?30%，過剩系數(shù)0.8?3，還原時(shí)間30?10min，得到還原焙砂，用硫酸進(jìn)行中性浸出，綜合回收個(gè)有價(jià)元素。
[0011]CN 102399997 A明公開了一種選冶聯(lián)合煉鋅方法。高鐵鋅精礦在沸騰氧化焙燒后，利用沸騰焙燒余熱，采用弱還原氣氛將鋅焙砂中的鐵酸鋅分解為氧化鋅和磁性氧化鐵，磁化焙砂經(jīng)選冶聯(lián)合工藝實(shí)現(xiàn)鐵的源頭分離，并綜合回收鐵、鉛、銀、銦等稀貴金屬。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有工藝的差別在于:經(jīng)過氧化焙燒的含鋅焙砂，趁熱進(jìn)行流態(tài)化強(qiáng)還原焙燒，將鋅直接還原成金屬鋅氣體，鐵被還原成固態(tài)金屬鐵。金屬鐵白安放在還原流態(tài)化爐壁上經(jīng)過水冷的電磁鐵或永磁鐵吸附到爐壁上，定期清理，作為煉鋼原料;氧化硅、氧化鈣等則仍然以氧化物形態(tài)存在。氣態(tài)金屬鋅經(jīng)過進(jìn)入鋅雨冷凝器中回收，固態(tài)金屬鐵、氧化物等在流態(tài)化還原器的溢流中與鋅分離，非磁性部分除了氧化硅、氧化鈣以外，含含有其他有價(jià)伴生元素，如銦、鍺等，該部分以傳統(tǒng)的濕法進(jìn)行綜合利用。
[0013]—種短流程火法煉鋅方法，基本過程是將粉狀鋅精礦(硫化物)通過流態(tài)化焙燒完全脫除S，轉(zhuǎn)化成氧化物(焙砂)，然后以氧化物為主的焙砂經(jīng)過造粒(I?3mm粒度)或者不經(jīng)過造粒和粉煤一起加入到另外一臺(tái)流態(tài)化還原爐中，在950°C?1250°C下進(jìn)行強(qiáng)還原，使ZnO還原成金屬鋅進(jìn)入氣相，與此同時(shí)，鐵則被還原成金屬態(tài)。氣態(tài)金屬鋅進(jìn)入鋅雨冷凝器冷凝回收，原礦中的未被還原的氧化物雜質(zhì)，如Mg0、Ca0、Si02等大部分進(jìn)入收塵系統(tǒng)，小部分進(jìn)入鋅雨冷凝器，漂浮在金屬鋅液體上面，可以定期清除，在此過程中能夠被金屬鋅溶解的伴生元素進(jìn)入金屬鋅，在后續(xù)的精煉過程中與鋅分離。原礦中的鐵通過安放在還原流態(tài)化爐壁上的水冷套中的電磁鐵或永磁鐵吸附到還原流態(tài)化爐壁，定期清理出去即可。
[0014]流態(tài)化還原過程的溫度選擇為950°C?1250°C。還原過程通入的氣體可以是天然氣、煤氣、氫氣或者其它任何還原性氣體，為了維持還原所需要的高溫，還原過程還需要通入一定量的氧氣;為了增加還原流化床的還原能力，同時(shí)進(jìn)入還原流化床的除了焙砂以外，還包括1%?50%的粉煤。進(jìn)入還原流化床的可以是經(jīng)過流態(tài)化氧化得到的焙砂，也可以是其它含氧化鋅的原料，如氧化鋅礦、酸浸渣等。
[0015]在上述條件下還原流化床得到的是氣態(tài)的鋅蒸汽、金屬鐵、氧化亞鐵、氧化I丐/氧化鎂、硅酸鹽等。其