CN101215643A - 一种低品位锌铅料熔炼方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种低品位锌铅料熔炼方法及装置，本发明采用热风喷吹粉状燃料进行鼓风炉还原熔炼，直接生产高品级氧化锌和粗铅；锌铅料的球团锌含量为10％～20％，铅含量为2％～8％，硫含量低于2％，湿度5％～15％；炉内物料的料柱高度在2－3m之间，熔池的温度为1100℃～1250℃；热风温度为350℃～480℃，压力为15～25KPa；焦率18％～25％；渣型的四元碱度为R＝0.5～1.2；在炉缸(2)设有上下排列的双排进风口(3)，在鼓风炉中侧部设有热风套(4)。本发明具有结构简单，工作稳定可靠，连续生产性好、操作方便，锌、铅回收率高、成本低、能有效处理低品位锌铅料。
Description
技术领域：
本发明涉及一种有色冶金的冶炼方法，尤其是一种低品位锌铅料鼓风炉熔炼直接生产氧化锌和粗铅的方法及其装置。
背景技术：
低品位锌铅资源的综合利用是国内外冶金界研究的热点之一。目前尚无一种将低品位铅锌矿物料中铅锌分离时直接生产成高品级氧化锌和粗铅的技术及其装置。国外钢铁厂处理含铁、锌、铅的粉尘已实现工业化，其中有代表性的工艺是Wazels回转窑类处理工艺和INMETCO环形炉类处理工艺，主要以回收铁为目的，得到的付产品是铅锌混合的二次粉尘。
低品位氧化锌矿的火法处理工艺有韦氏炉直接氧化锌法、回转窑挥发富集法和电炉处理法。火法处理工艺中回转窑处理氧化锌矿能耗大，生产效益低，所收集产物也是锌铅混合粉，电炉处理法和韦氏炉对原料中的铅含量和其它杂质要求很严格，这在实际生产中很难实现。金属浴融还原法是近10年来发展起来的低品位氧化锌冶金新方法，也开展了利用铁浴和铝浴还原挥发低品位氧化锌矿的研究，锌铅分离取得了较好的实验结果，但由于渣量大，能耗高而使得该方法受到局限。
发明内容：
本发明的目的，就是为了解决上述各种生产工艺存在的问题，研发的一种经济有效的工业化处理低品位锌铅资源的锌铅料熔炼方法及装置冶金新技术。从而使氧化锌矿，钢铁厂含锌，铅粉尘及冶炼废渣中的铅锌分离，得到高品级的氧化锌产品和粗铅产品。
本发明采用热风喷吹粉状燃料，将氧化锌球团进行鼓风炉还原熔炼，它是依据铅锌的分离理论，即氧化锌球团的还原机理设计的。
本发明是通过以下技术方案实现的：
将含铅锌矿物料与还原剂、添加剂和粘结剂混合制成直径为50～100mm的球团；球团的锌含量为10％～20％，铅含量为2％～8％，硫含量低于2％，湿度5％～15％；采用热风喷吹粉状燃料进行鼓风炉还原熔炼；将球团从加料口加入到炉内，炉内物料的料柱高度控制在2-3m之间，熔池的温度为1100℃～1250℃；热风温度为350℃～480℃，压力为15～25kpa；焦率18％～25％；渣型的四元碱度为R＝0.5～1.2。
本发明采用的装置为2-4m2鼓风炉，其鼓风炉为园筒形结构，在鼓风炉中部外侧设有一热风套，热风套为一环形封闭罩式结构；在热风套内的内侧和外侧分别错位设置有隔风板，该热风套与热风炉相连接；在鼓风炉底部设置有两排风咀，该风咀的吹入的方向与铅垂线的夹角α的范围为15°≤α≤25°。
本发明的工作方式是，采用热风喷吹粉状燃料进行鼓风炉还原熔炼。控制料柱高度，使加入炉内的含锌铅球团被自下而上预热并逐渐下移，温度也逐渐升高，风口区焦炭燃烧产生的高温还原性气流向上运动；通过料层将热传给炉料，并发生相互的化学反应，炉料下移时不断改变其物理及化学性质。炉料下移，温度不断升高，还原气氛不断增强，除结晶水开始分解外，各种碳酸盐、硫酸盐也开始分解，易于还原的氧化物如氧化锌、氧化铅、氧化铁也开始发生气固还原反应，其中锌最易挥发，氧化铅比铅更易挥发，氧化锌挥发很少，利用氧化铅的直接大量挥发，可将氧化锌和氧化铅快速还原为锌和铅；使氧化铅挥发前尽可能还原成金属铅，控制其挥发。由于温度和还原能力的递次升高，炉料在还原区内陆续溶化，形成溶点最低的初渣，最后通过炉内高温区化，完成全部冶炼过程。从而达到铅、锌分离的目的。
本发明的有益效果是，本发明与现有技术相比具有下列优点与效果。
1、本发明装置结构简单，工作稳定可靠，连续生产性好、操作方便，铅、锌回收率高、成本低。
2、本发明采用热风喷吹粉状燃料，取代部分昂贵的焦碳，废热利用率高，从而使加工成本低，经济效益好。
3、本发明对低品位氧化锌矿，含铅、锌冶金粉尘及冶炼废渣进行分离处理。可以一次性直接得到高品级的氧化锌和粗铅产品。
4、使用本发明可以使大量无法处理的低品位锌矿，钢铁厂含锌、铅粉尘、冶炼废渣等得以利用。从而实现资源的综合利用。
5、本发明的投资与同比生产量的回转窑、韦氏炉相比较，仅是前两者的三分之一。
下面结合附图及实施例进一步阐述本发明内容。
附图说明：
图1为本发明鼓风炉装置结构对称局部剖视示意图。
具体实施方式：在本实施例中，分别采用的原料为氧化锌矿球团、钢铁厂含锌、铅粉尘球团及冶炼废渣球团三种原料。
实施例一：将氧化锌矿与还原剂、添加剂和粘结剂混合制成直径为60mm的球团；湿度为5％；采用热风喷吹粉状燃料进行鼓风炉还原熔炼；将球团从加料口加入到炉内，炉内物料的料柱高度控制在3m，喷吹粉状燃料的方向与铅垂线的夹角α为15°，熔池的温度为1100℃，热风温度为450℃，压力为20kpa；焦率18％；渣型的四元碱度为R＝0.55。一次热风及粉状燃料从底部风咀7鼓入，控制还原温度使氧化锌球团中的氧化铅大量挥发，将氧化锌和氧化铅快速还原成锌和铅，使氧化铅在挥发前尽可能还原成金属铅，以减少其挥发。二次空气进入氧化带，把还原出来的锌蒸汽氧化并在布袋中回收。粗铅从铅口放出，从而达到铅锌分离的效果。
如图1，熔炼装置鼓风炉为园筒形结构，在鼓风炉中部外侧设有一热风套5，热风套5为一环形封闭罩式结构；在热风套5内的内侧和外侧分别错位设置有隔风板6，该热风套5与热风炉11相连接；热风炉11的热风沿图1热风套中箭头方向流动；在鼓风炉底部设置有两排风咀7，该风咀7的吹入的方向与铅垂线的夹角α的范围为15°≤α≤25°。风咀7的截面积为1～4m2，加料口8设在炉顶3顶部，在炉缸2上设置的两排风咀7沿双排进风口进风；在炉温最高区域的炉腹4除由水套构成外，其内面还砌以铝镁砖，风口为水冷活动式，炉身1采用轻质粘土砖和轻质粘土隔热混凝土砌成；炉身1上部除设有清扫孔9外，在炉身1上部一侧或两侧还设有相通的人孔10。
其氧化锌球团化学成分(质量分数)％为：
Zn Pb CaO MgO FeO SiO2 Al2O3
10.76 4.10 9.36 1.67 9.14 10.44 9.56
按氧化锌矿生产所得氧化锌粉呈白色，氧化锌含量为95％。氧化铅含量为2.5％；粗铅含量为97％。锌回收率95％，铅回收率81％，渣含锌小于0.8％、铅小于0.2％。
实施例二：将钢铁厂粉尘矿物料与还原剂添加剂和粘结剂混合制成直径为50 mm的球团；湿度为7％；采用热风喷吹粉状燃料进行鼓风炉还原熔炼；将球团从加料口加入到炉内，炉内物料的料柱高度控制在3m，热风喷吹粉状燃料的方向与铅垂线的夹角α为20°，熔池的温度为1150℃，热风温度为360℃，压力为18kpa；焦率20％；渣型的四元碱度为R＝0.8。一次热风及粉状燃料从底部风咀7鼓入，控制还原温度使氧化锌球团中的氧化铅大量挥发，将氧化锌和氧化铅快速还原成锌和铅，使氧化铅在挥发前尽可能还原成金属铅，以减少其挥发。二次空气进入氧化带，把还原出来的锌蒸汽氧化并在布袋中回收。粗铅从铅口放出，从而达到铅锌分离的效果。
其氧化锌球团化学成分(质量分数)％为：
Zn Pb CaO MgO FeO SiO2 Al2O3
15.56 6.04 13.05 2.29 12.88 10.02 9.73
按钢铁厂粉尘矿物料生产所得氧化锌粉呈白色，氧化锌含量为90％。氧化铅含量为3.2％；粗铅含量为97％。锌回收率90％，铅回收率81％，渣含锌小于1.5％、铅小于0.3％。
实施例三：将冶炼废渣矿物料与还原剂添加剂和粘结剂混合制成直径为50mm的球团；湿度为7％；采用热风喷吹粉状燃料进行鼓风炉还原熔炼；将球团从加料口加入到炉内，炉内物料的料柱高度控制在3m，熔池的温度为1150℃，热风喷吹粉状燃料的方向与铅垂线的夹角α为20°，热风温度为460℃，压力为18kpa；焦率25％；渣型的四元碱度为R＝1.2。一次热风及粉状燃料从底部风咀7鼓入，控制还原温度使氧化锌球团中的氧化铅大量挥发，将氧化锌和氧化铅快速还原成锌和铅，使氧化铅在挥发前尽可能还原成金属铅，以减少其挥发。二次空气进入氧化带，把还原出来的锌蒸汽氧化并在布袋中回收。粗铅从铅口放出，从而达到铅锌分离的效果。
其氧化锌球团化学成分(质量分数)％为：
Zn Pb CaO MgO FeO SiO2 Al2O3
19.87 4.48 11.58 4.83 13.70 11.05 2.97
按冶炼废渣矿物料生产所得氧化锌粉呈白色，氧化锌含量为88％。本氧化铅含量为4.8％；粗铅含量为97％。锌回收率88％，铅回收率80％，渣含锌小于1.8％、铅小于0.35％。
Claims (2)
1.一种低品位锌铅料熔炼方法，其特征在于，将含锌铅料与还原剂、添加剂和粘结剂混合制成直径为50～100mm的球团；球团的含锌含量为10％～20％，铅含量为2％～8％，硫含量低于2％，湿度5％～15％；采用热风喷吹粉状燃料进行鼓风炉还原熔炼，直接生产高品级氧化锌和粗铅；将球团从加料口加入到炉内，炉内物料的料柱高度控制在2-3m之间，熔池的温度为1100℃～1250℃；热风温度为350℃～480℃，压力为15～25kpa；焦率18％～25％；渣型的四元碱度为R＝0.5～1.2。
2.根据权利要求1所述的一种低品位锌铅料熔炼方法的装置，采用的装置由鼓风炉的炉身(1)、炉缸(2)、炉项(3)、炉腹(4)构成，其特征是，鼓风炉为园筒形结构，在鼓风炉中部外侧设有一热风套(5)，热风套(5)为一环形封闭罩式结构；在热风套(5)内的内侧和外侧分别错位设置有隔风板(6)，该热风套(5)与热风炉相连接；在鼓风炉底部设置有两排风咀(7)，该风咀(7)的吹入的方向与铅垂线的夹角α的范围为15°≤α≤25°。
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