一種降低水淬渣含鋅的合金鋅粉生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種降低水淬渣含鋅的合金鋅粉生產(chǎn)工藝，具體包括物料配比調(diào)整、控制物料加入方式、合理控制爐內(nèi)溫度、爐渣酸堿度調(diào)節(jié)、延長放渣前停料時(shí)間、穩(wěn)定控制冷凝器的溫度；采用本發(fā)明生產(chǎn)的合金鋅粉有效鋅穩(wěn)定達(dá)到90%以上，水淬渣含鋅平均低于7%，可完全達(dá)到GB/T 6890?2012所要求的有效鋅大于88%，渣含鋅低于8%的標(biāo)準(zhǔn)。
【專利說明】
一種降低水淬渣含鋅的合金鋅粉生產(chǎn)工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及有色金屬冶煉領(lǐng)域，具體涉及一種降低水淬渣含鋅的合金鋅粉生產(chǎn)工 〇
【背景技術(shù)】
[0002] 目前合金鋅粉生產(chǎn)是將品位較高的氧化鋅或高溫鋅焙砂、碳質(zhì)還原劑、熔劑，按冶 煉要求的配料比均勻混合，經(jīng)回轉(zhuǎn)干燥窯烘烤，加入密閉式礦熱電爐進(jìn)行還原熔煉，使物料 中的鋅還原、揮發(fā)，脈石熔化造渣。還原的鋅蒸汽隨高溫?zé)煔膺M(jìn)入冷凝器，急速冷卻變?yōu)榧?xì) 粒鋅粉。在電爐熔煉過程中氧化鋅被還原、并揮發(fā)成鋅蒸汽，冷凝后經(jīng)活動(dòng)喉口、冷凝器、第 一、二慣性收塵器、布袋收塵收集，通過有軌電瓶車運(yùn)輸至篩分區(qū)篩分分離，達(dá)到合格鋅粉。 其主要反應(yīng)方程式如下：
西北鉛鋅冶煉廠鋅粉車間于2014年4月建成并投產(chǎn)，配置由1臺(tái)640KW有芯感應(yīng)電爐生 產(chǎn)3000t吹制鋅粉，2臺(tái)3150kvA密閉礦熱電爐生產(chǎn)合金鋅粉，年產(chǎn)量為9000t(每臺(tái)年產(chǎn) 4500t)。目前礦熱電爐生產(chǎn)合金鋅粉工藝流程主要包括爐料準(zhǔn)備與配料、礦熱電爐熔煉和 鋅粉冷凝、鋅粉分級等環(huán)節(jié)。
[0003] 目前礦熱電爐生產(chǎn)合金鋅粉工藝，其生產(chǎn)過程中對原料的成分要求、配比精度、操 作準(zhǔn)確度等要求較高。西北鉛鋅冶煉廠鋅粉車間生產(chǎn)一年來，由于鋅精礦礦源變化，精礦含 鐵升高，加之生產(chǎn)系統(tǒng)所限，焙燒車間所生產(chǎn)的鋅焙砂經(jīng)較長的輸送渠道為中溫焙砂，無法 滿足鋅粉車間使用高溫焙砂的技術(shù)要求。鋅粉產(chǎn)量、比重、水淬渣含鋅都達(dá)不到預(yù)期指標(biāo)， 尤其是水淬渣中渣含鋅高達(dá)25~30%，造成大量金屬鋅資源的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種降低水淬渣含鋅的合金鋅粉生產(chǎn)工藝，以解決現(xiàn)有技術(shù) 中水淬渣中渣含鋅高造成大量金屬鋅資源浪費(fèi)的問題。
[0005] 為此，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種降低水淬渣含鋅的合金鋅粉生產(chǎn)工藝，包括 如下步驟： 步驟1:配料過程物料溫度加熱到180_220°C，保持物料中的水分干燥至1%以下，配料過 程焦炭過剩系數(shù)C調(diào)整為不同生產(chǎn)時(shí)期分段式配比，正常生產(chǎn)過程物料配比中焦炭過剩系 數(shù)C為8-10%，停車開爐前物料配比中焦炭過剩系數(shù)C提升至15%_18%，放渣前物料配比中焦 炭過剩系數(shù)C提升至20%-22% ; 步驟2:控制螺旋加料機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為15~20Hz，運(yùn)行間斷為停10s進(jìn)6s; 步驟3:控制爐溫溫度為1050°C~1080°C，使鋅粉完全反應(yīng)，鋅粉有效鋅可達(dá)到90%以 上； 步驟4:根據(jù)渣型，控制爐渣酸堿度為0.95~1.1; 步驟5:延長放渣前停料時(shí)間，停料3~4小時(shí)后放渣，放渣前20min開動(dòng)沖渣栗，并確保 水淬渣池的水放滿，檢查放渣溜槽內(nèi)是否保持干燥，確保渣槽要暢通無阻； 步驟6:合理控制冷凝器溫度，冷凝器前段溫度控制為480~530°C，中段溫度為200~ 250°(：，后段溫度為80~120°(：。
[0006] 本發(fā)明的有益效果為:工藝流程相對短，熔池溫度、冷凝器溫度容易調(diào)節(jié)，煙氣量 小，還原效率高;采用本工藝生產(chǎn)的合金鋅粉具有粒度細(xì)，活性強(qiáng)，反應(yīng)速度快，置換能力強(qiáng) 的優(yōu)點(diǎn)，且有效鋅穩(wěn)定達(dá)到90%以上，水淬渣含鋅平均低于7%，可完全達(dá)到GB/T 6890-2012 所要求的有效鋅大于88%，渣含鋅低于8%的標(biāo)準(zhǔn)。
【具體實(shí)施方式】
[0007] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0008] 實(shí)施例1 一種降低水淬渣含鋅的合金鋅粉生產(chǎn)工藝，包括如下步驟： 步驟1、物料配比調(diào)整 配料過程加熱物料溫度180-220°c，物料中的水分干燥至1%以下，將配料過程焦炭過剩 系數(shù)C調(diào)整為不同生產(chǎn)時(shí)期分段式配比，正常生產(chǎn)過程物料配比中焦炭過剩系數(shù)為8-10%， 停車開爐前物料配比中焦炭過剩系數(shù)提升至15%_18%，放渣前物料配比中焦炭過剩系數(shù)提 升至 20%-22%。
[0009] 合金鋅粉生產(chǎn)的物料目前大多數(shù)由鋅焙砂、焦炭、生石灰、石英按特定的工藝要求 混合組成，混合后加入電熱回轉(zhuǎn)窯，空氣通過風(fēng)機(jī)進(jìn)入電加熱器經(jīng)加熱后進(jìn)入干燥窯，與混 合物料在干燥窯內(nèi)形成逆流換熱，物料升溫而蒸發(fā)脫水，同時(shí)物料在干燥窯內(nèi)進(jìn)一步混合 均勾。主要反應(yīng):H 20(液)+Q熱量=H20(氣），經(jīng)加熱到180 °C -220 °C，物料中的水分被干燥至水 分1%以下，再經(jīng)刮板運(yùn)輸機(jī)送至礦熱電爐加料系統(tǒng)。配料中碳的用量是依據(jù)焙砂中所需還 原的成分計(jì)算出來所需理論碳量，為了使還原性氣氛更強(qiáng)烈，取焦炭過剩系數(shù)為8%_10%，則 實(shí)際需要配加焦炭量為理論量的1.08-1.10倍。
[0010] 本發(fā)明通過精準(zhǔn)配料，將配料過程焦炭過剩系數(shù)C調(diào)整為不同生產(chǎn)時(shí)期分段式配 比，具體實(shí)施方法通過電子皮帶秤增減焦炭加入量來調(diào)整。計(jì)算如下： (1)已知條件 囊繼翻歸綱麵解:成:?！?SiG^ Al^Qy·: Cu? ... ''"vS'-.A^A'V·:· vvyXwy· ' ν·.·ν:·ν·ν\·. .'.-? vyvy' :ν\·*Λ.·ν. ' 含量p rri2^ m3p ：πι5 ^ 娜貧 m8々：m9^ mlCM :焦炭:的生要·1?學(xué)組截:(?) j
(2)還原劑焦炭需要量的計(jì)算:y ①還原100kg ZnO需要的焦炭量
根據(jù)計(jì)算可得:還原l〇〇kg鋅焙砂中的主要組成所需要的理論碳量為y0:y0 = yl + y2 + y3 + y4 + y5 焦炭含固定碳量為n，所以還原100kg鋅焙砂所需要的理論焦炭量為yL:
取焦炭過剩系數(shù)為8%-10%，則實(shí)際需要配還原劑焦炭量為:y = 1.08 XyL1.10X yL (1) 正常生產(chǎn)過程物料配比中焦炭過剩系數(shù)為8-10%，焦炭加入量為y = 1.08 XyL 1.10 XyL； (2) 停車開爐前物料配比中焦炭過剩系數(shù)提升至15%-18%，焦炭加入量為y = 1.15 X yL 1.18 XyL； (3) 放渣前物料配比中焦炭過剩系數(shù)為提升到20%-22%，焦炭加入量為y = 1.20 X yL---1.22 X yL ； 步驟2 :控制物料加入方式 控制螺旋加料機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為15~20Hz，運(yùn)行間斷為停1 Os進(jìn)6s，加料時(shí)電流會(huì)隨之波 動(dòng)變化，當(dāng)電流上升過大或爐壓突然升高過快時(shí)，應(yīng)停止加料，并相應(yīng)的斷高壓，待其恢復(fù) 再進(jìn)行加料確保了物料能穩(wěn)定勻速的下落爐體，使反應(yīng)更加徹底均勻。
[0011] 步驟3:合理控制爐內(nèi)溫度 在高溫還原熔煉過程中，二氧化硅和堿金屬氧化物(Ca0、Mg0、Fe0等)形成硅酸鹽渣，它 們相互形成一些低熔點(diǎn)的化合物固溶體和易溶共晶，高溫熔融的爐渣在流動(dòng)過程中與浮于 渣層的固體料坡相遇，熔融爐渣對流換熱方式將熱能傳給料坡表面的固體爐料，使之融化 并過熱，發(fā)生還原反應(yīng)形成還原冶煉產(chǎn)物和新的爐渣。溫度過高或者過低，都對電爐運(yùn)行情 況不利。
[0012] 爐溫調(diào)整在1050°C~1080°C，溫度過高，降低電流，減少加料的方式實(shí)現(xiàn)，溫度較 低，通過增大電流，提升加料量來實(shí)現(xiàn)。
[0013] 步驟4:爐渣酸堿度調(diào)節(jié) 根據(jù)合金鋅粉生產(chǎn)造渣成分，其爐渣酸堿度為： R=(Ca0%+Mg0%)/Si02，若R值<1，說明造渣成分顯酸性，由于礦熱電爐的熔池側(cè)壁為 鉻渣磚砌筑，須使造渣成分顯中性或略顯堿性，以防止熔池側(cè)壁造成腐蝕。
[0014] 化驗(yàn)檢測爐渣成分，渣偏酸性時(shí)，配料過程及時(shí)加入適量生石灰；反之渣偏堿性 時(shí)，加入適量石英砂，控制爐渣酸堿度pH為0.95~1.1，并根據(jù)渣型和生產(chǎn)情況變化，及時(shí)調(diào) 整配料比例（根據(jù)原料中及石灰、石英中的Si0 2、Ca0、Mg0成分含量計(jì)算配料比例），使?fàn)t渣 酸堿度盡量保持在0.95~1.1范圍內(nèi)常見的爐渣酸堿度調(diào)節(jié)有一下幾個(gè)方面： (1)根據(jù)爐內(nèi)渣或水淬渣化驗(yàn)分析，渣型明顯偏酸性時(shí)(1?=(〇&0%+1^0%)/3丨02<1)，一 方面對各生產(chǎn)原、輔料(鋅焙砂、焦炭、生石灰、石英)進(jìn)行化驗(yàn)，根據(jù)化驗(yàn)數(shù)據(jù)重新計(jì)算配料 比例，同時(shí)分批在每次配料過程中額外加入適量的生石灰(每5噸混合物料不超過100kg，避 免由于渣型突然變化而引起泡沫渣等生產(chǎn)事故），逐漸調(diào)整渣型，并密切跟蹤渣型變化，直 至渣型酸堿度達(dá)到0.95~1.1之間。
[0015] (2)使用高鐵焙砂(Fe含量大于8%)生產(chǎn)時(shí)，在15%~18%的焦炭過量系數(shù)下，容易造 成Fe被大量還原沉于熔渣底層，引起三相生產(chǎn)電流紊亂，難以保持平衡，對安全生產(chǎn)造成了 嚴(yán)重隱患，并且生產(chǎn)時(shí)，只能維持生產(chǎn)電流在6000A-6500A，無法滿足正產(chǎn)生產(chǎn)所需電流 (7500~9000A)。恢復(fù)生產(chǎn)的措施主要為降低焦炭過量系數(shù)至10%左右，減少Fe的被還原量， 并增加石英砂配入量，使被還原的Fe能夠逐漸熔于熔渣中在放渣時(shí)隨渣排出爐外， 步驟5:延長放渣前停料時(shí)間 含鋅物料在爐內(nèi)被還原蒸發(fā)為一個(gè)持續(xù)進(jìn)行的還原反應(yīng)，若停料后立即放渣，會(huì)有大 量含鋅物料未被還原而直接隨爐渣排出爐外而無法被回收利用，延長放渣前停料時(shí)間會(huì)有 效提高鋅金屬的回收率，減少鋅資源的浪費(fèi)。車間根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，通過金屬平衡計(jì)算，推算 爐內(nèi)含鋅量，并根據(jù)爐內(nèi)含鋅量，調(diào)整放渣時(shí)間為停料3~4小時(shí)后放渣，放渣前20min開動(dòng) 沖渣栗，并確保水淬渣池的水放滿，檢查放渣溜槽內(nèi)是否保持干燥，確保渣槽要暢通無阻， 附近嚴(yán)禁堆放易燃物品。
[0016] 步驟6:穩(wěn)定控制冷凝器的溫度 冷凝器是用來冷卻揮發(fā)的鋅蒸汽的，冷凝器內(nèi)設(shè)有若干U型水冷管，當(dāng)揮發(fā)的鋅蒸汽經(jīng) 過礦熱電爐爐喉，擴(kuò)散到兩端的冷凝器迅速冷卻，凝固成為鋅粉顆粒，沉降在冷凝器下端， 同時(shí)釋放熱量使冷凝器溫度升高，冷凝器的溫度控制，是調(diào)整鋅粉顆粒大小及比重的關(guān)鍵。
[0017] 生產(chǎn)初期由于冷凝器溫度控制不穩(wěn)定，冷凝器溫度控制較高，鋅粉冷卻程度不夠， 冷凝器溫度控制過低，大量鋅粉迅速冷卻沉降在冷凝器底部，形成結(jié)塊，造成冷凝器壓力增 大系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐，控制冷凝器前段溫度應(yīng)在480~530°C，中段溫度應(yīng)在200 ~250°C，后段溫度應(yīng)在80~120°C，冷凝器溫度控制根據(jù)U型水冷管內(nèi)水流量及閥門開合程 度控制。鋅粉顆粒均勻度高，比重能達(dá)到最大化。 表1:如:15:年1-12.月份水淬渣含鋅及對應(yīng)迪||||||；.、酸堿度（平均值知
表2 201S ::年>12妒湛、福疑器溫虔含編1:__、.#
[0018]由表1、表2可以看出2015年5月使用本工藝后，在穩(wěn)定了爐渣酸堿度、焦炭的過剩 系數(shù)、爐溫、冷凝器溫度控制條件后，水淬渣渣含鋅有了明顯降低，鋅粉總鋅、有效鋅、比重 等都相應(yīng)有所提高。目前生產(chǎn)的合金鋅粉有效鋅穩(wěn)定達(dá)到90%以上，水淬渣含鋅平均低于 7%，能夠穩(wěn)定達(dá)到GB/T 6890-2012所要求的有效鋅大于88%，渣含鋅低于8%的標(biāo)準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種降低水淬渣含鋅的合金鋅粉生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1:配料過程物料溫度加熱到180-220°c，保持物料中的水分干燥至1%以下，配料過 程焦炭過剩系數(shù)C調(diào)整為不同生產(chǎn)時(shí)期分段式配比，正常生產(chǎn)過程物料配比中焦炭過剩系 數(shù)C為8-10%，停車開爐前物料配比中焦炭過剩系數(shù)C提升至15%-18%，放渣前物料配比中焦 炭過剩系數(shù)C提升至20%-22% ; 步驟2:控制螺旋加料機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為15~20Hz，運(yùn)行間斷為停10s進(jìn)6s; 步驟3 :控制爐溫溫度為1050 °C~1080 °C，使鋅粉完全反應(yīng)，鋅粉有效鋅可達(dá)到90%以 上； 步驟4:根據(jù)渣型，控制爐渣酸堿度為0.95~1.1; 步驟5:延長放渣前停料時(shí)間，停料3~4小時(shí)后放渣，放渣前20min開動(dòng)沖渣栗，并確保 水淬渣池的水放滿，檢查放渣溜槽內(nèi)是否保持干燥，確保渣槽要暢通無阻； 步驟6:合理控制冷凝器溫度，冷凝器前段溫度控制為480~530°C，中段溫度為200~ 250°(：，后段溫度為80~120°(：。
【文檔編號(hào)】B22F9/20GK106077690SQ201610672485
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月16日 公開號(hào)201610672485.8, CN 106077690 A, CN 106077690A, CN 201610672485, CN-A-106077690, CN106077690 A, CN106077690A, CN201610672485, CN201610672485.8
【發(fā)明人】焦曉斌, 段宏志, 李德磊, 茍有強(qiáng), 翟睿, 冶玉花, 馬菲菲, 崔耀, 段小維, 劉世聰, 武浩
【申請人】白銀有色集團(tuán)股份有限公司