CN101525695B - 锰富集冶炼工艺中的锌尘回收方法 - Google Patents

锰富集冶炼工艺中的锌尘回收方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种一种锰富集冶炼工艺中的锌尘回收方法，在反应炉内将至少含有Mn、Fe、Pb和Zn的锰矿石和焦炭的原料进行冶炼，对生成的含有氧化锌的烟尘进行除尘处理，该除尘处理包括依次进行的重力除尘、旋风除尘和布袋除尘，其特征在于：将所述布袋除尘截获的粉尘输送到一加温装置内均匀加温至340～360℃，使粉尘中的氧化锌气化，然后经冷却装置冷却至200℃以下即得到氧化锌粉末。本发明的优点是：利用简单的设备即可能够将锌尘回收，将废料变为有用的化工原料，降低了废物排放，减少了对环境的污染，还变废为宝，创造了经济效益。

Description

锰富集冶炼工艺中的锌尘回收方法
技术领域
本发明涉及多金属伴生矿及贫锰矿的富集冶炼方法，特别涉及一种锰富集冶炼工艺中的锌尘回收方法。
背景技术
目前，我国和其它许多国家都有大量多金属伴生矿和锰铁比极低的贫锰矿，例如安徽铜陵的锰矿含量为Mn含量5-8％，Fe含量40-48％，P含量0.1％，Pb含量0.5％，Zn含量2％，例如澳大利亚和南非的锰矿含量为Mn的含量32％、Fe含量24％、Pb含量0.8％、Zn含量1.5％。此类矿品位低、难冶炼，机械选矿法不能将此类矿中的铁锰分离和富集，以致这类矿既不能炼铁，也不能作为锰系铁合金的原料，一直被视为垃圾矿丢弃。这类贫锰矿又是我国主要的锰矿资源。
将锰元素富集到渣中，同时将有害元素铅和锌提炼出来，可得到精品富锰渣，以用做生产炼钢用硅锰合金及金属锰的原料。以高炉为主要设备，利用贫锰矿制取富锰渣的过程就是锰在渣中富集的过程，是根据锰矿中Fe、Mn、Pb、Zn、P等元素对C元素亲合力的不同，在高炉内通过控制适当的炉温，使Fe、P元素尽量还原，而Mn元素尽量少还原，由此把Mn富集在渣中，获得高锰渣和多用途的含锰生铁。而目前利用高炉进行冶炼所能得到的富锰渣，其Mn含量一般在35％以下，其中Fe含量在3-4％甚至更高，这样的产品还不能满足铁合金生产中对精品矿的要求。
由于在锰铁矿的原料矿石中含有一定量的锌，在冶炼过程中会产生锌尘，经过布袋除尘器的除尘布袋收集后，锌尘在除尘布袋的出灰口排出。
现有技术中将排出的锌尘作为垃圾废料扔掉，不仅造成很大的浪费，还会增加环境的污染或垃圾处理的成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种锰富集冶炼工艺中的锌尘回收方法，主要解决在锰富集冶炼工艺中将排出的锌尘作为垃圾废料扔掉，不仅造成很大的浪费，还会增加环境的污染或垃圾处理的成本的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：在反应炉内将至少含有Mn、Fe、Pb和Zn的锰矿石和焦炭的原料进行冶炼，对冶炼过程所产生的含有氧化锌的烟尘进行除尘处理，该除尘处理包括依次进行的重力除尘、旋风除尘和布袋除尘，其特征在于：将所述布袋除尘截获的粉尘输送到一加温装置内均匀加温至340～360℃，使粉尘中的氧化锌气化，然后经冷却装置冷却至200℃以下即得到氧化锌粉末。
所使用的加温装置包括筒体、支撑机构和驱动装置，筒体转动支撑在支撑机构上；驱动装置包括主动齿轮、从动齿轮和动力装置，主动齿轮安装在动力装置的动力输出轴上，并与设在筒体外周面的环形的从动齿轮相啮合；在所述的筒体的内侧设有螺旋板，在所述的筒体的周围装有热源；在所述筒体靠近右端的外周面设有气态氧化锌收集装置。
所述的气态氧化锌收集装置为环绕在所述的筒体外周面的具有凹槽的收集环，该收集环静态安装在机架上，该收集环的凹槽与筒体外周面构成环形的空腔，在该空腔内的筒体上设有多个沿圆周分部的、用于排放气态氧化锌和固体粉末的通孔；在该收集环的顶部设有用于与所述的冷却装置的入口连接的出口，在该收集环的底部设有所述的排渣口，在该排渣口装有密封门。
所述的冷却装置由冷却管和冷却箱连接而成，该冷却管的入口与所述的气态氧化锌收集装置连接；在该冷却管和冷却箱的外壁上装有冷却水循环装置；所述的冷却箱的出料口一端向下倾斜。
采用传送带将所述布袋除尘截获的粉尘输送到一集灰箱内，再采用一搅龙式进料器将集灰箱内的粉尘送入所述的加温装置内。
所述的热源采用燃气燃烧器、电热器或煤炉。
所述的原料采用一种锰矿石，或通过几种锰矿石混合配矿，使混合矿中Mn含量为17％-19％，Fe含量为36％-39％，Pb含量约0.8％，Zn含量约1.5％；将上述配料后的混合矿与焦炭分别按照重量份1.35-1.4份和0.35-0.4份加入反应炉中，通入空气进行冶炼，冶炼的温度1300-1350℃，时间65-70min，即得Mn含量42％以上的高品位精品锰矿和低锰铁合金，以及同时将矿石中含有的铅回收，锌则以ZnO的形式挥发形成锌尘。
本发明的优点是：
(1)利用简单的设备即可能够将锌尘回收，将废料变为有用的化工原料，降低了废物排放，减少了对环境的污染，还变废为宝，创造了经济效益。
(2)能够利用锰铁比极低的贫锰矿，通过合理的配料得到高锰含量的富锰渣，达到充分利用资源的目的；整个工艺的产物为含Mn量达42-45％的富锰渣、低锰铁合金。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图；
图2是本发明工艺采用的设备的结构示意图。
具体实施方式
参见图1和图2，本发明的工艺流程包括：
(1)冶炼：在反应炉内将至少含有Mn、Fe、Pb和Zn的锰矿石和焦炭的原料进行冶炼，原料采用一种锰矿石，或通过几种锰矿石混合配矿，使混合矿中Mn含量为17％-19％，Fe含量为36％-39％，Pb含量约0.8％，Zn含量约1.5％；将上述配料后的混合矿与焦炭分别按照重量份1.35-1.4份和0.35-0.4份加入反应炉中，通入空气进行冶炼，冶炼的温度1300-1350℃，时间65-70min，即得Mn含量42％以上的高品位精品锰矿和低锰铁合金，以及同时将矿石中含有的铅回收，锌则以ZnO的形式挥发形成锌尘混合于排放的烟尘内。
(2)除尘处理：对生成的含有氧化锌的烟尘进行除尘处理，该除尘处理包括依次进行的重力除尘、旋风除尘和布袋除尘。
(3)随后将所述布袋除尘截获的粉尘用传送带1输送到图2所示的集尘箱2内储存，再用一搅龙式进料器3将集灰箱2内的粉尘送入加温装置A内均匀加温至340～360℃，使粉尘中的氧化锌气化。
(4)然后经冷却装置B冷却至200℃以下即得到氧化锌粉末，实现氧化锌的回收。
参见图2，所述的加温装置A包括筒体4、支撑机构14和驱动装置，筒体4的外周面设有至少两根沿圆周的环形轨道13，环形轨道13转动支撑在由支架和滚轮构成的支撑机构14上，使筒体4能够转动。在所述筒体4靠近右端的外周面设有气态氧化锌收集装置，该气态氧化锌收集装置为环绕在所述的筒体4外周面的具有凹槽的收集环20，该收集环20静态安装在机架上，该收集环20的凹槽与筒体4的外周面构成环形的空腔，在所述的筒体4被收集环20覆盖的圆周上(即所述的空腔内)设有多个间隔分布的、用于排放气态氧化锌和固体粉末的通孔18。在该收集环20的顶部设有用于与所述的冷却装置B的冷却管9的入口连接的出口8，在该收集环20的底部设有排渣口17，在该排渣口17装有密封门(未图示)。收集环20与筒体4之间可采用环形的弹性片相互密封21。在筒体4的右端密封安装一可以开启的盖体19，便于筒体4内部的维修。
在所述的筒体4的下方设有燃气燃烧器16(或电热器、煤炉热源)作为热源。采用燃气燃烧器的优点是可以利用锰铁矿反应炉产生的可燃性气体作为燃料，达到综合利用和节能的目的。
所述的驱动装置包括主动齿轮6、从动齿轮15(齿圈)和动力装置7，主动齿轮6与设在筒体4外周面的环形的从动齿轮15相啮合，主动齿轮6安装在动力装置7(如电机和变速器)的动力输出轴上。
在所述的筒体4的内侧设有螺旋板5，用于推动进入筒体4内的物料沿螺旋轴向推进。螺旋板5可以由多片沿螺旋间隔分布，也可由连续的螺旋板。搅龙式进料器3的右端伸入到筒体4左端中央的孔内，两者之间的间隙可采用环形弹性片密封(未图示)。
所述的冷却装置B由前部的冷却管9和后部的冷却箱11连接而成，在该冷却管9和冷却箱11的外壁上装有水冷管10(也可采用夹水层)，使用时外接循环水冷却系统，所述的冷却箱11的右端设有出料口12，出料口12的这一端向下倾斜，倾斜幅度以物料可以依靠重力滑出出料口12为准，一般大于45°即可。
本发明的锰富集冶炼的原料主要是锰矿石、焦炭。优选的，还可以添加少量生石灰，以改善流动性。
所述原料的重量配比为：锰矿石1.35-1.4份、焦炭0.35-0.4份。所述生石灰加入量应根据生产不同产品需要来调整，如果只为了解决高品位的流动性Ca/SiO0＝0.35，如果为了用来加速锰的还原则Ca/Sio2＞0.5(根据客户对铁中锰的要求来确定具体数)。
锰矿石的化学成分主要有Mn、Fe、SiO2、Al2O3、CaO、MgO等，在高炉冶炼富锰渣时，锰有85％以上进入炉渣，SiO2、Al2O3、CaO、MgO几乎全部进入炉渣，Fe、P大约90％进入生铁。在本发明中，所述锰矿石可以采用一种锰矿石，或通过几种锰矿石配矿，调整入炉料的成份，以满足炉料中Mn含量17％以上，Fe含量36％以上。对本发明生产的富锰渣来说，起到决定性作用的是混合矿中Mn/Fe的比例，所用的原料矿的种类可以用任何其它种类的矿，只要这些矿的配比达到了这样的Mn/Fe比也可以生产出本发明的富锰渣，这样的混合矿成分能满足生产富锰渣Mn含量42％以上的要求，还能获得较好的经济技术指标。
冶炼的温度1300-1350℃，富锰渣冶炼要抑制锰的还原，实际上就是控制渣中MnO的还原条件。在保证铁的还原及抑制锰的还原来看，富锰渣的温度控制在1300-1350℃是合适的，如果超过1350℃，MnO就部分还原后进入铁中，提高铁中锰的含量。反应时间65-70min。
所得富锰渣的主要成分含量见表1，其为低磷低铁的高品位富锰渣，用做生产硅锰合金及金属锰的原料。
表1
  成分   Mn   Fe   SiO<sub>2</sub>  Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>   CaO   MgO   P
  含量(重量％)   42.5   0.9   24  8.3   8.45   1.0   0.009
所得低锰铁合金的主要成分含量见表2，其为低P、S、Si的生铁，可直接用于炼钢。
表2
  成分   Mn   C   P   S   Si   Fe
  含量(重量％)   2.8   4.2   0.16   0.03   0.45   其余
本发明锌的回收率可达90％。
对本发明生产的富锰渣来说，起到决定性作用的是混合矿中Mn/Fe的比例，所用的原料矿的种类可以用任何种类的矿，只要这些矿的配比达到了这样的Mn/Fe比也可以生产出本发明的富锰渣。
另外，在高碱度情况下，如果反应温度超过1350℃，MnO就将快速还原进入生铁中，生铁中锰的含量提高，根据这样原理本工艺可以根据下游工厂需要生产不同含锰量的生铁(其中锰的含量根据需要可为2-30％)，即多样化的低锰铁合金。

Claims (4)

1.一种锰富集冶炼工艺中的锌尘回收方法，在反应炉内将至少含有Mn、Fe、Pb和Zn的锰矿石和焦炭的原料进行冶炼，对冶炼过程所产生的含有氧化锌的烟尘进行除尘处理，该除尘处理包括依次进行的重力除尘、旋风除尘和布袋除尘，其特征在于：将所述布袋除尘截获的烟尘输送到一加温装置内均匀加温至340～360℃，使烟尘中的氧化锌气化，然后经冷却装置冷却至200℃以下即得到氧化锌粉末；
所使用的加温装置包括筒体、支撑机构和驱动装置，筒体转动支撑在支撑机构上；驱动装置包括主动齿轮、从动齿轮和动力装置，主动齿轮安装在动力装置的动力输出轴上，并与设在筒体外周面的环形的从动齿轮相啮合；在所述的筒体的内侧设有螺旋板，在所述的筒体的周围装有热源；在所述筒体靠近右端的外周面设有气态氧化锌收集装置；
所述的气态氧化锌收集装置为环绕在所述的筒体外周面的具有凹槽的收集环；该收集环静态安装在机架上，该收集环的凹槽与筒体外周面构成环形的空腔，在该空腔内的筒体上设有多个沿圆周分部的、用于排放气态氧化锌和固体粉末的通孔；
所述的冷却装置由冷却管和冷却箱连接而成，该冷却管的入口与所述的气态氧化锌收集装置连接；在该冷却管和冷却箱的外壁上装有冷却水循环装置；所述的冷却箱的出料口一端向下倾斜；在该收集环的顶部设有用于与所述的冷却装置的入口连接的出口，在该收集环的底部设有所述的排渣口，在该排渣口装有密封门。
2.根据权利要求1所述的锰富集冶炼工艺中的锌尘回收方法，其特征在于：采用传送带将所述布袋除尘截获的烟尘输送到一集灰箱内，再采用一搅龙式进料器将集灰箱内的烟尘送入所述的加温装置内。
3.根据权利要求1所述的锰富集冶炼工艺中的锌尘回收方法，其特征在于：所述的热源采用燃气燃烧器、电热器或煤炉。
4.根据权利要求1所述的锰富集冶炼工艺中的锌尘回收方法，其特征在于：所述至少含有Mn、Fe、Pb和Zn的锰矿石中的Mn含量为17％-19％，Fe含量为36％-39％，Pb含量为0.8％，Zn含量为1.5％；将所述锰矿石与焦炭分别按照重量份1.35-1.4份和0.35-0.4份加入反应炉中，通入空气进行冶炼，冶炼的温度1300-1350℃，时间65-70min，即得Mn含量42％以上的高品位精品锰矿和低锰铁合金，以及同时将矿石中含有的铅回收，锌则以氧化锌的形式挥发进入烟尘。
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