CN115404344A - 增强富铅锑锌渣还原效果的冶炼方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增强富铅锑锌渣还原效果的冶炼方法及系统。方法包括：将含铅锑锌渣送至在还原熔炼装置中，添加还原剂和自配助熔剂，进行还原熔炼，得到铅锑合金和炉渣；将所述铅锑合金氧化分离，得到金属铅和锑白；将所述炉渣还原，得到金属锌；其中，所述自配助熔剂，按照质量百分比计，包括：氧化铝：45％～70％；氧化铁：5％～20％；氧化硅：15％～35％。本发明具有能耗低、成本低、还原效率高、操作过程顺行的优点。
Description
技术领域
本发明涉及铅锑锌渣处理技术领域，特别是涉及一种增强富铅锑锌渣还原效果的冶炼方法及系统。
背景技术
脆硫铅锑矿中含有铅、锑、锌等有价金属，属于一种复合矿物。目前针对脆硫铅锑矿中有价金属的提取，主要采用氧化熔炼与底吹炉联合工艺进行提取，少数采用的侧吹炉/电热炉进行还原熔炼。本申请发明人发现，虽然相比其他提取工艺，侧吹炉/电热炉还原熔炼较为先进，但是，熔炼过程中存在熔渣温度高(能耗高)，冶炼效率低等问题。
发明内容
基于此，根据本发明的一个实施方式，其目的在于提供一种增强富铅锑锌渣还原效果的冶炼方法及系统，以提高冶炼效果，解决现有技术中存在能耗高、效率低的问题。
上述目的可以是通过以下技术方案的实施方式实现：
根据本发明的一个方面，本发明提供的一种增强富铅锑锌渣还原效果的冶炼方法，包括：将含铅锑锌渣送至在还原熔炼装置中，添加还原剂和自配助熔剂，进行还原熔炼，得到铅锑合金和炉渣；其中，所述自配助熔剂，按照质量百分比计，包括：氧化铝：45％～70％；氧化铁：5％～20％；氧化硅：15％～35％。
可选地，所述自配助熔剂的粒度为5mm～30mm。
可选地，所述自配助熔剂的加入量为含铅锑锌渣质量的3.5％～5％。
可选地，还原熔炼的温度为950℃～1250℃。优选地，还原熔炼的温度不高于1120℃。
可选地，还原熔炼后，铅和锑的还原度不低于95％，锌的入渣率为65％～75％。
可选地，还包括：对脆硫铅锑矿进行氧化熔炼，得到含铅锑锌渣。
可选地，还包括：将所述铅锑合金氧化分离，得到金属铅和锑白；将所述炉渣还原，得到金属锌；
可选地，还包括：对烟气和烟尘进行处理；其中，将烟尘配料并制粒后送入还原熔炼装置中进行再还原熔炼；将烟气经余热回收、除尘处理后进行脱硫处理。
根据本发明的另一个方面，本发明提供的一种增强富铅锑锌渣还原效果的冶炼系统，包括：
还原熔炼装置，包括加料口、合金排放口、放渣口，含铅锑锌的熔渣、还原剂和自配助熔剂从加料口加入，以进行还原熔炼，还原得到的铅锑合金经合金排放口排出，还原得到的炉渣经放渣口排出；
铅锑分离装置，与合金排放口相连，用于对铅锑合金进行氧化分离，以得到金属铅和锑白；
锌还原装置，与放渣口相连，用于对炉渣进行还原，以得到金属锌。
可选地，所述还原熔炼装置为侧吹炉或电热炉；其中，所述侧吹炉设置有用于喷入燃料和助燃气体的喷入口；所述电热炉设置有加热电极。
可选地，还包括：烟气处理系统，所述烟气处理系统与还原熔炼装置和/或锌还原装置的烟气出口相连。
可选地，还包括：氧化熔炼装置，所述氧化熔炼装置的熔渣出口与还原熔炼装置的加料口相连。
根据本发明的一个实施方式通过采用还原熔炼装置在还原剂以及自配助熔剂作用下对含铅锑锌渣进行还原熔炼，增强了还原效果，降低了能耗，且操作过程更顺行。与现有技术相比，本发明实施方式的优点至少还体现在以下几个方面：
1)采用还原熔炼装置+自配助熔剂进行含铅锑锌渣的还原，提高了还原效果，降低了还原温度，使得操作过程更顺行。
2)与现有还原法相比，采用上述实施方式还原含铅锑锌渣，还原温度降低100℃～150℃；而且，铅、锑还原度可达到95％以上，锌入渣率可达到65％～75％。
3)采用上述实施方式还原含铅锑锌渣，其炉渣熔点低、流动性好，有利于冶炼过程顺利进行，并且冶炼弃渣中的有价金属含量低。
4)采用上述实施方式在低温下进行深度还原，更适合铅锑合金在静态下形成，降低了锌、锑挥发量，且锌元素在静态下更易入渣。
附图说明
图1是本发明涉及的增强富铅锑锌渣还原效果的冶炼方法的流程图。
图2是本发明涉及的侧吹炉的结构示意图。
图3是本发明涉及的电热炉的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如背景技术所描述的，本申请发明人在提取脆硫铅锑矿中有价金属铅锑锌的过程中，发现还原熔炼过程中还原熔炼温度高，熔渣温度高，冶炼能耗高，成本高，而且还原效果较差，冶炼效率低。针对该问题，本发明提供一种低能耗、还原效果好的冶炼方法和系统，是基于自配助熔剂的作用下对含铅锑锌渣进行还原熔炼，从而增强了冶炼效果，推动了产品高质量发展，取得了低能耗的技术进步。
图1为本发明涉及的增强富铅锑锌渣还原效果的冶炼方法的流程。如图1所示，增强富铅锑锌渣还原效果的冶炼方法，包括以下步骤：
1)将含铅锑锌渣，还原剂以及自配助熔剂，从还原熔炼装置顶部的加料口加入，进行还原熔炼。还原过程连续进行，定期加料、排渣、放合金。其中，还原熔炼装置设有四个放出口，两个放渣口和两个合金排放口。
所述还原熔炼装置为侧吹炉或电热炉。所述侧吹炉，如图2所示，包括炉体，炉墙侧壁设置有喷入口，可将燃料和助燃气体如粉煤和富氧空气从两侧喷入口直接喷入熔池，进行浸没式燃烧，为还原过程和造渣提供热量。所述电热炉，如图3所示，包括炉体，电极，电极从炉体一侧的顶部伸入炉体内，炉体另一侧向上凸起形成加料口，炉体上还设有气体入口，加完炉料后直接通过电极送电升温，以进行还原熔炼。所述还原熔炼装置加料口的数量可以为一个或多个。所述还原剂可以为还原煤等常用还原剂。
所述含铅锑锌渣作为还原熔炼的原料，可以是固态，也可以为液态。如图1所示，可以将通过脆硫铅锑矿氧化熔炼得到的液态/固态富铅锑锌渣作为原料备用，当然还原熔炼的原料不限于此，也可以是其他工艺已形成的液态或固态的含铅锑锌渣。
其中，所述自配助熔剂，按照质量百分比计，主要组成为：Al2O3：45％～70％；Fe2O3：5％～20％；SiO2：15％～35％。其余为杂质，且杂质含量＜2％。通过加入自配助熔剂，在还原熔炼装置中进行含铅锑锌渣深度还原熔炼，实现了低能耗，高还原率的有益效果。另外，本申请发明人发现，当上述主要组分的配比超出上述各自范围时，则无法达到助熔效果。
还原过程中通过加入上述配比的自配助熔剂，使熔渣的熔点降低，流动性提高，方便了还原熔炼结束后渣金分离，利于冶炼过程顺利进行，提高了还原效果。其中，以还原工序综合成本和还原后合金中铅锑含量和熔渣中锌含量作为衡量还原效果的依据，基于上述自配助熔剂还原熔炼后，铅锑的还原度不低于95％，锌的入渣率为65％～75％，冶炼弃渣有价金属含量低。
还原过程中通过加入上述配比的自配助熔剂降低了还原熔炼过程能耗。具体地，还原熔炼过程中通常是将上道工序(即氧化熔炼)处理后形成的氧化熔炼的热渣(或固渣加热熔化形成的液渣)作为原料，并加入还原剂进行还原熔炼。本申请发明人认识到在还原熔炼过程中，一方面，需要热量以维持反应体系处于液态；另一方面，需要供给热量以抵消还原反应所需要的热量；基于此，本发明针对还原物料，加入自配助熔剂，使其在较低温度下熔化形成液态熔体，相对而言，物料吸收的热量也降低了。物料吸收热量降低；在相同还原效果下，还原温度相应降低。
此外，所述自配助熔剂的使用粒度为5mm～30mm。通过采用上述配比自配助熔剂并控制上述粒度范围，可以更好的帮助物料熔化，降低物料熔化温度。
此外，所述自配助熔剂的加入量为含铅锑锌渣质量的3.5％～5％。通过采用上述配比自配助熔剂并控制在上述用量范围，可以进一步提高辅助熔化效果，进一步降低物料熔化温度。
此外，侧吹/电热炉炉内的还原熔炼温度为950℃～1250℃，还原过程连续进行，定期加料、排渣、放合金。通过采用侧吹/电热炉以及自配助熔剂进行含铅锑锌渣还原熔炼，还原温度低，且还原温度比通常还原法降低100℃～150℃；而且，在该低温下进行深度还原，更适合铅锑合金在静态下形成，锌、锑挥发量较小，且锌元素在静态下更易入渣。进一步地，可将炉内还原熔炼温度控制在1120℃以下，以实现更低能耗，更高还原效果的有益效果。而且，还原温度低，炉渣流动性好，操作过程更加顺行，提高了收尘效率，避免了SO2废气污染，且更不易出现堵灰现象。
2)冶炼产物为铅锑合金和炉渣；冶炼过程中还产出冶炼烟气和冶炼烟尘。
冶炼烟尘经配料和制粒后继续返到还原熔炼装置中进行冶炼。
冶炼烟气进行二次燃烧，余热回收；余热回收后烟尘经配料和制粒后继续返到还原熔炼装置进行冶炼；而余热回收后烟气经收尘后送尾气脱硫处理。
铅锑合金经氧化吹炼进一步分离铅锑，得到金属铅和锑白。
炉渣水淬后作为提取金属锌的原料堆存，或者送烟化炉系统进行还原进一步提取锌。其中，还原提取锌的过程中，产生的烟尘经配料和制粒后继续返到还原熔炼装置中进行冶炼；产生的烟气采用表面冷却器进行冷却，通过布袋收尘器收尘，收尘后烟尘经配料和制粒后继续返到还原熔炼装置中进行冶炼，收尘后烟气送尾气脱硫处理。
通过对冶炼过程中的烟尘和烟气进行上述处理方式，可以进一步提高还原效果，尤其是提高锌元素的入渣率，解决了SO2废气污染环境问题。一方面，冶炼温度低，收尘效率提升，脱硫效果好；另一方面，低温冶炼环境下，排出烟气温度低，二氧化硫溶解度高，脱硫效率高；第三方面，低温冶炼环境，烟气含湿度小，更不易出现堵灰。
下面结合具体实施例，对本发明实施方式中技术方案做更详细说明：
实施例1
将液态熔融含富铅锑锌渣、还原煤和自配助熔剂从侧吹炉热料进口同时加入，自配助熔剂加入量为富铅锑锌渣的4.0％；加料完成后进行喷吹加热，炉内熔炼温度1050～1120℃，侧吹还原过程连续进行，定期加料、排渣、放合金。
其中，自配助熔剂的主要组成为：Al2O3：55％；Fe2O3：15％；SiO2：28％；其余为杂质，配制粒度为：5mm～30mm。
侧吹炉设有四个放出口，两个放渣口和两个合金排放口。渣排放温度～1100℃(即不高于1100℃)，合金排放温度～1050℃；其中还原熔渣中铅锑锌残留率：铅1.1％，锑0.9％，锌71％。
侧吹炉渣含锌较高，优选经过烟化炉系统强还原回收锌处理；回收处理后再经水淬，即可作为一般固废堆存或外卖。
侧吹炉产生的高温烟气在炉体上部及上升烟道漏风，将烟气中CO、S二次燃烧后，经余热锅炉回收余热，将其初步降温到350℃后，通过表面冷却器冷却，布袋收尘器除尘后，烟气送尾气脱硫系统处理，烟尘倒运返回配料工序进行配料制粒，配料制粒后送入侧吹炉再还原。
实施例2
将液态熔融含富铅锑锌渣、还原煤和自配助熔剂从电热炉热料进口同时加入，自配助熔剂加入量为富铅锑锌渣的4.7％；加料完成后进行送电加热，炉内熔炼温度1050～1120℃，电热炉还原过程连续进行，定期加料、排渣、放合金。
其中，自配助熔剂的主要组成为：Al2O3：59％；Fe2O3：11％；SiO2：29％；其与为杂质，配制粒度为：5～30mm。
电热炉设有四个放出口，两个放渣口和两个合金排放口。渣排放温度～1100℃(不高于1100℃)，合金排放温度～1050℃；其中还原熔渣中铅锑锌残留率：铅0.8％，锑1.2％，锌73％。
电热炉渣含锌较高，优选经过烟化炉系统强还原回收锌处理；回收处理后再经水淬，即可作为一般固废堆存或外卖。
电热炉产生的高温烟气在炉体上部及上升烟道漏风，将烟气中CO、S二次燃烧后，经余热锅炉初步降温到350℃回收余热后，通过表面冷却器冷却，布袋收尘器除尘后，烟气送尾气脱硫系统处理，烟尘倒运返回配料工序进行配料制粒，配料制粒后送入电热炉再还原。
与现有技术相比，本发明一些实施例中还至少具有以下优点和有益效果：
1、本发明上述冶炼方法采用侧吹/电热炉+自配助熔剂进行富铅锑锌渣还原，还原熔炼温度低，熔渣温度低(低能耗)，还原效果好，操作过程顺行，并且冶炼弃渣中有价金属含量低。
2、采用本发明上述冶炼方法还原富铅锑锌渣，还原温度比通常还原法降低100℃～150℃；铅、锑的还原度可达到95％以上，锌入渣率可达到65％～75％，冶炼指标较好。
3、采用本发明上述冶炼方法，可以在低温下进行深度还原，更适合铅锑合金在静态下形成，锌、锑挥发量较小，且锌元素在静态下(相比高温来说，低温熔液波动小，故是相对静态)更易入渣，更有利于控制冶炼过程。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (12)
1.一种增强富铅锑锌渣还原效果的冶炼方法，其特征在于，包括：将含铅锑锌渣送至还原熔炼装置中，添加还原剂和自配助熔剂，进行还原熔炼，得到铅锑合金和炉渣；其中，所述自配助熔剂，按照质量百分比计，包括：氧化铝：45％～70％；氧化铁：5％～20％；氧化硅：15％～35％。
2.根据权利要求1所述的增强富铅锑锌渣还原效果的冶炼方法，其特征在于，所述自配助熔剂的粒度为5mm～30mm。
3.根据权利要求1所述的增强富铅锑锌渣还原效果的冶炼方法，其特征在于，所述自配助熔剂的加入量为含铅锑锌渣质量的3.5％～5％。
4.根据权利要求1所述的增强富铅锑锌渣还原效果的冶炼方法，其特征在于，还原熔炼的温度为950℃～1250℃。
5.根据权利要求4所述的增强富铅锑锌渣还原效果的冶炼方法，其特征在于，还原熔炼的温度不高于1120℃。
6.根据权利要求1所述的增强富铅锑锌渣还原效果的冶炼方法，其特征在于，还原熔炼后，铅和锑的还原度不低于95％，锌的入渣率为65％～75％。
7.根据权利要求1所述的增强富铅锑锌渣还原效果的冶炼方法，其特征在于，还包括：对脆硫铅锑矿进行氧化熔炼，得到含铅锑锌渣。
8.根据权利要求1所述的增强富铅锑锌渣还原效果的冶炼方法，其特征在于，还包括：将所述铅锑合金氧化分离，得到金属铅和锑白；将所述炉渣还原，得到金属锌。
9.根据权利要求1所述的增强富铅锑锌渣还原效果的冶炼方法，其特征在于，还包括：对烟气和烟尘进行处理；其中，将烟尘配料并制粒后送入还原熔炼装置中进行再还原；将烟气经余热回收、除尘处理后进行脱硫处理。
10.一种进行权利要求8所述的增强富铅锑锌渣还原效果的冶炼方法的冶炼系统，其特征在于，包括：
还原熔炼装置，包括加料口、合金排放口、放渣口，含铅锑锌的熔渣、还原剂和自配助熔剂从加料口加入，以进行还原熔炼，还原得到的铅锑合金经合金排放口排出，还原得到的炉渣经放渣口排出；
铅锑分离装置，与合金排放口相连，用于对铅锑合金进行氧化分离，以得到金属铅和锑白；
锌还原装置，与放渣口相连，用于对炉渣进行还原，以得到金属锌。
11.根据权利要求10所述的冶炼系统，其特征在于，所述还原熔炼装置为侧吹炉或电热炉；其中，所述侧吹炉设置有用于喷入燃料和助燃气体的喷入口；所述电热炉设置有加热电极。
12.根据权利要求10所述的冶炼系统，其特征在于，
还包括：烟气处理系统，所述烟气处理系统与还原熔炼装置和/或锌还原装置的烟气出口相连；
和/或，还包括：氧化熔炼装置，所述氧化熔炼装置的熔渣出口与还原熔炼装置的加料口相连。
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