CN101323905B - 铜铅锌混合精矿的火法冶金工艺 - Google Patents
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Abstract
一种铜铅锌混合精矿的火法冶金工艺，包括1)分铅固硫熔炼，加入固硫剂进行配料，将配好的炉料加入熔炼炉，在1000～1100℃的温度下进行熔炼反应，得到粗铅和渣锍，分离出粗铅；2)渣锍分离熔炼，剩余渣锍在鼓风炉中的还原气氛和高钙渣型的条件下分离熔炼，将炉渣中的锌还原为金属锌挥发进入烟气中，并以氧化锌形态在收尘器中回收；提高鼓风炉焦点区温度，使渣锍分离充分反应，粗铅、冰铜、炉渣得到充分分离。本发明解决了背景技术中目前的火法冶金工艺无法满足含铜大于2％的铜铅锌混合精矿的冶炼的技术问题。具有工艺流程先进、环保和资源回收率高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种铜铅锌混合精矿的火法冶金工艺，具体涉及一种含铜大于2％的铜铅锌混合精矿的火法冶金工艺。
背景技术
矿产资源是国民经济建设的重要物资基础，尽管我国主要矿产资源储量较丰富，但由于不断开发，保有储量迅速减少，优质矿床濒于耗尽。近年来我国地质勘探部门在西南三江地区相继发现、探明了储量大，分布广的铜、铅、锌、银多金属复杂硫化矿床。由于该多金属复杂矿矿床类型新颖，矿石成分、结构、构造复杂，各矿物互相紧密镶嵌，且粒度分布细，矿石中主元素铜、铅、锌均以硫化物形式存在，可选性相近，分选困难，因此难以在较佳的经济条件下采用选矿的方法选出单一金属的合格精矿。据报道，在我国的广东、湖南、内蒙、新疆、青海、甘肃、四川、西藏等许多铜铅锌大中型矿山也存在相当数量的这类矿物。如四川某地的铜铅锌多金属硫化矿，金属总储量达113万吨，银储量大于5000吨；云南某地区的铜铅锌银多金属复杂硫化矿大型矿区，铅锌总储量为63万吨，铜储量为82万吨，银储量1500吨，金储量58吨，均因为没有找到合适的工艺，至今未能开发。而在西藏地区已经查明的储量远超过以上储量。。混合精矿如何进行处理，目前在冶金上有湿法冶金方法和火法冶金方法两种处理工艺，简介如下：
湿法冶金处理方法：
在湿法冶金方法处理中，目前最有发展前景的工艺是加压酸浸或加压氨浸。
混合精矿在加压釜中进行加压酸浸，精矿中的铜锌铁被浸入溶液中，铅(以硫酸铅形态)以及金、银和70％的元素硫留存于浸出渣中。浸出液残酸高和铁浓度也高，必须加中和剂调pH除铁，除铁后液需进行铜锌分离，得锌溶液和铜溶液，然后分别处理得到锌和铜产品。
湿法处理混合精矿的优点是与火法相比对原料的适应性强，可处理高铜混合精矿，金属回收率高，对大气污染较轻，基建投资减少。但是该法也有一些关键的问题尚有待解决。这些问题是：其一，加压酸浸的设备及其技术尚需进口且价格不菲。其二，浸出溶液含酸高，含铁高，需进行中和除铁，大量中和剂从何来。其三，从除铁后液中如何经济有效分离铜锌仍然是难题之一。
火法冶金处理方法：
在火法冶金处理方法中，目前已投入工业运行的方法是ISP法，又称之为密闭鼓风炉炼锌法。混合精矿在烧结机上进行烧结焙烧脱硫，含硫烟气经净化后制酸，热烧结块与热焦炭一起加入鼓风炉进行还原焙炼，所得锌蒸气与炉气一道从炉顶进入铅雨冷凝器冷凝得液锌，而铅则形成粗铅，炉渣送烟化炉处理。
ISP法优点是能处理Cu/Zn≤0.05、Pb/Zn≤1的铅锌混合精矿，分别得到锌和铅。而含铜大于2％的混合精矿则不适合用ISP法处理。所以用ISP法处理混合精矿时对精矿的成分是有一定要求的。
ISP法存在的问题是基建投资大，能耗高，铅锌铜及贵金属直收率较低，烟气需制酸，环境污染比较严重。由于ISP法对铜铅锌混合矿中的铜含量要求≤2％、Cu/Zn≤0.05、Pb/Zn≤1，这样就将许多不符合此要求的混合精矿拒之门外。因此对这类混合精矿寻找另外一类处理方法也就成了市场的选择，市场的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铜铅锌混合精矿的火法冶金工艺，其解决了背景技术中目前的火法冶金工艺无法满足含铜大于2％的铜铅锌混合精矿的冶炼的技术问题。
本发明的技术解决方案是：
一种铜铅锌混合精矿的火法冶金工艺，其特征在于：所述的火法冶金工艺包括以下步骤
1)分铅固硫熔炼
向铜铅锌混合精矿中加入固硫剂进行配料，加入固硫剂的量由铜铅锌混合精矿中硫的含量确定，将配好的炉料加入熔炼炉，在1000～1100℃的温度下进行熔炼反应，得到粗铅和渣锍，由于铅的比重大于渣锍且熔点低于渣锍，分离出粗铅；测出铜铅锌混合精矿中硫的含量根据以下反应方程计算出加入固硫剂的量。
这里所说的固硫剂包括固硫剂M和固硫剂RO，其中固硫剂M为铁屑或钢屑，固硫剂RO为碳酸钠，其主要反应为：
PbS+M＝Pb+MS
PbS+RO+C＝Pb+RS+CO
PbS+RO+CO＝Pb+RS+CO2
熔炼过程在可转动、可倾斜、可温控的熔炼炉中进行，炉内传质效果好，热利用率高，反应速度快，对原料的适应性强。熔炼温度1000～1100℃，控制炉内气氛，按以上反应直接产出粗铅。混合矿中的Cu2S、FeS等硫化物与反应产生的硫化物MS、RS等形成硫化物熔体，称之为钠冰铜，它富集了原料中绝大部分的铜、硫、锌等。物料中的SiO2、CaO、FeO、ZnO等形成氧化物熔体，称之为炉渣。在熔炼温度下产生的冰铜和炉渣不能得到有效分离，所形成的混熔体称之为渣锍。粗铅比重大，能与渣锍很好分离。
2)渣锍分离熔炼
上述步骤分离出粗铅后，剩余渣锍在鼓风炉中的还原气氛和高钙渣型的条件下分离熔炼，将炉渣中的以氧化态存在的锌还原为金属锌挥发进入烟气中，并以氧化锌形态在收尘器中回收；提高鼓风炉焦点区温度，使渣锍分离充分反应，粗铅、冰铜、炉渣得到充分分离。
在熔炼过程中，混合精矿中以硫化铅形态存在的铅，将按以上反应从硫化铅中分离形成金属铅；而硫化铅中的硫则被固化于MS和RS中，不会进入烟气中对环境产生污染。
渣锍分离熔炼：
渣锍分离熔炼的主要反应有：
PbS(冰铜)+M＝Pb+MS(冰铜)
ZnO(炉渣)+CO＝Zn(气)+CO2
xCaO+SiO2＝xCaO·SiO2
熔炼过程在热风鼓风炉中的还原气氛和高钙渣型的条件下进行。其目的在于进一步将熔解于冰铜中的PbS中的铅还原为金属铅进入粗铅；将炉渣中的以氧化态存在的锌还原为锌挥发进入烟气中，并以氧化锌形态在收尘器中回收；造高钙渣，提高渣的熔点，即提高鼓风炉焦点区温度，使粗铅、冰铜、炉渣得到有效分离。
上述的渣锍分离熔炼步骤之后还包括收尘脱硫步骤；
具体的收尘脱硫为
从熔炼炉和鼓风炉中出来的含尘烟气在沉降室除大颗粒尘后，流入表冷器冷却，最后在布袋式除尘器进行除细颗粒尘；烟气中含有细颗粒状存在的ZnO、PbO尘，在布袋式除尘器中完成脱硫反应。
具体发生以下脱硫反应：
ZnO+SO2+1/2O2＝ZnSO4
PbO+SO2+1/2O2＝PbSO4
使排入烟气中的二氧化硫得到进一步脱除。
因此，在本工艺中收尘系统不但是一种回收烟气中粉尘的装置，同时，也是能起到一定脱硫作用的脱硫装置。
上述的固硫剂的主要成分为铁屑、钢屑或/和碳酸钠的混合物。
上述的渣锍分离熔炼步骤进行开始时加入铁屑，将熔解于冰铜中的PbS还原为金属铅。
上述的渣锍分离熔炼步骤进行时加入萤石，加入萤石在渣锍中的重量百分比是1～8％。为了增加炉渣流动性，熔炼时加入适量萤石。
上述加入萤石在渣锍中的重量百分比是5％。加入萤石在渣锍中的重量百分比是5％为佳。
本发明具有以下优点：
1.本发明工艺流程先进。
铜铅锌混合精矿经过高温冶金处理后，矿中的铅富集于粗铅，铜富集于冰铜，锌主要富集于炉渣、次富集于细尘和冰铜，使铅、铜、锌得到有效富集分离，分离所得产品可以作为铅、铜、锌冶炼厂的中间产品，从中分别回收铅、铜、锌，后续处理简单、节能、环保。
2.本发明工艺流程的具有较高的环保性。
熔炼炉熔炼过程中，使用固硫剂，在脱铅过程中将硫化铅中的硫固于固硫剂中，硫不会以二氧化硫形式进入烟气，燃料燃烧所产生的少量二氧化硫将被烟气中存在的大量微细氧化锌和氧化铅所脱硫固化。因此，其烟气无需末端处理，排放气中的二氧化硫就能达到环保要求。
3.本发明工艺流程的资源利用率高。
混合矿粉中的有价元素铜、铅、锌、硫、金、银分别在相应的产品中得到有效富集，作为后续处理的中间产品，工艺过程无废弃物产生，资源综合回收利用总水平在98％以上，处于国内领先水平。
具体实施方式
一种铜铅锌混合精矿的火法冶金工艺，包括以下步骤
1)分铅固硫熔炼
向铜铅锌混合精矿中加入固硫剂进行配料，加入固硫剂的量由铜铅锌混合精矿中硫的含量确定，将配好的炉料加入熔炼炉，在1000～1100℃的温度下进行熔炼反应，得到粗铅和渣锍，由于铅的比重大于渣锍且熔点低于渣锍，分离出粗铅；测出铜铅锌混合精矿中硫的含量根据以下反应方程计算出加入固硫剂的量。
这里所说的固硫剂包括固硫剂M和固硫剂RO，其中固硫剂M为铁屑或钢屑，固硫剂RO为碳酸钠，其主要反应为：
PbS+M＝Pb+MS
PbS+RO+C＝Pb+RS+CO
PbS+RO+CO＝Pb+RS+CO2
2)渣锍分离熔炼
上述步骤分离出粗铅后，剩余渣锍在鼓风炉中的还原气氛和高钙渣型的条件下分离熔炼，将炉渣中的以氧化态存在的锌还原为金属锌挥发进入烟气中，并以氧化锌形态在收尘器中回收；提高鼓风炉焦点区温度，使渣锍分离充分反应，粗铅、冰铜、炉渣得到充分分离。为了增加炉渣流动性，熔炼时加入适量萤石，加入萤石在渣锍中的重量百分比是5％。
渣锍分离熔炼的主要反应有：
PbS(冰铜)+M＝Pb+MS(冰铜)
ZnO(炉渣)+CO＝Zn(气)+CO2
xCaO+SiO2＝xCaO·SiO2
3)收尘脱硫
从熔炼炉和鼓风炉中出来的含尘烟气在沉降室除大颗粒尘后，流入表冷器冷却，最后在布袋式除尘器进行除细颗粒尘；烟气中含有细颗粒状存在的ZnO、PbO尘，在布袋式除尘器中完成脱硫反应。
具体发生以下脱硫反应：
ZnO+SO2+1/2O2＝ZnSO4
PbO+SO2+1/2O2＝PbSO4
使排入烟气中的二氧化硫得到进一步脱除。
Claims (6)
1.一种铜铅锌混合精矿的火法冶金工艺，其特征在于：所述的火法冶金工艺包括以下步骤
1)分铅固硫熔炼
向铜铅锌混合精矿中加入固硫剂进行配料，加入固硫剂的量由铜铅锌混合精矿中硫的含量确定，将配好的炉料加入熔炼炉，在1000～1100℃的温度下进行熔炼反应，得到粗铅和渣锍，由于铅的比重大于渣锍且熔点低于渣锍，分离出粗铅；
2)渣锍分离熔炼
上述步骤分离出粗铅后，剩余渣锍在鼓风炉中的还原气氛和高钙渣型的条件下分离熔炼，将炉渣中的以氧化态存在的锌还原为金属锌挥发进入烟气中，并以氧化锌形态在收尘器中回收；提高鼓风炉焦点区温度，使渣锍分离充分反应，粗铅、冰铜、炉渣得到充分分离。
2.根据权利要求1所述的铜铅锌混合精矿的火法冶金工艺，其特征在于：所述的渣锍分离熔炼步骤之后还包括收尘脱硫步骤；
具体的收尘脱硫为
从熔炼炉和鼓风炉中出来的含尘烟气在沉降室除大颗粒尘后，流入表冷器冷却，最后在布袋式除尘器进行除细颗粒尘；烟气中含有细颗粒状存在的ZnO、PbO尘，在布袋式除尘器中完成脱硫反应。
3.根据权利要求1或2所述的铜铅锌混合精矿的火法冶金工艺，其特征在于：所述的固硫剂的主要成分为铁屑和碳酸钠的混合物、钢屑和碳酸钠的混合物。
4.根据权利要求3所述的铜铅锌混合精矿的火法冶金工艺，其特征在于：所述的渣锍分离熔炼步骤进行开始时加入铁屑，将熔解于冰铜中的PbS还原为金属铅。
5.根据权利要求4所述的铜铅锌混合精矿的火法冶金工艺，其特征在于：所述的渣锍分离熔炼步骤进行时加入萤石，加入萤石在渣锍中的重量百分比是1～8％。
6.根据权利要求5所述的铜铅锌混合精矿的火法冶金工艺，其特征在于：所述加入萤石在渣锍中的重量百分比是5％。
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