CN101914690B - 锌精矿冶炼工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种锌精矿冶炼工艺，包括以下步骤：将锌精矿和熔剂加入到氧气底吹熔炼炉内且从氧气底吹熔炼炉底部的氧气喷入口向其内喷吹氧气以对锌精矿进行熔炼；将熔炼得到的熔体自流到侧吹还原炉内且从侧吹还原炉侧面的氧气和还原剂喷入口向其内喷吹氧气和还原剂进行还原；将侧吹还原炉内产生的炉渣排出且将侧吹还原炉内产生的含锌烟气输送到液态金属冷凝器以得到粗锌。根据本发明实施例的锌精矿冶炼工艺，采用氧气底吹炉和侧吹还原炉进行冶炼，不需要对锌精矿进行烧结，因此能够实现清洁生产，工艺流程简化，基建投资和生产成本降低，可实现大幅度节能减排。

Description

锌精矿冶炼工艺
技术领域
本发明属于有色金属冶炼领域，尤其是涉及一种锌精矿冶炼工艺。 
背景技术
传统火法炼锌需要先将锌精矿氧化焙烧，焙砂再加入煤粉，混捏压成团块，团块经过焦结炉焦结预热，热团块与焦炭预热炉预热好的＞800℃的热焦炭一起加入蒸馏炉生产粗锌。该工艺流程长、能耗高，压团和焦结作业环境恶劣，国外已全部淘汰此工艺。如果熔炼铅锌精矿采用铅锌鼓风炉熔炼法(Imperial Smelting Process，以下简称ISP)。而且，采用铅锌鼓风炉熔炼，需要使用烟化炉，需要对精矿进行烧结和破碎，因此存在严重的环保问题，并且能耗高。在烧结过程中，返粉率高达75～85％，大量返粉需经多次破碎作业，扬尘难以控制。此外，烧结烟气量大，SO2浓度低，一般不超过5％，烧结块残硫高，硫的回收率低。烧结作业中产生的SO2和铅尘的低空污染一直是该工艺的顽症。另外，该工艺流程较长，向鼓风炉供料的附加烧结块保温仓、焦炭预热炉等给排料装置在高温下进行容易损坏，导致维修工作量较大。此外，为了减少烟气量并提高烟气中锌蒸汽的浓度，鼓风炉供风时一般需要预热至800℃以上。为了满足这个要求，传统上采用考贝式热风炉预热鼓风，导致该工艺的投资高。 
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种清洁环保、流程简化、成本和能耗降低的锌精矿冶炼工艺。 
根据本发明实施例的锌精矿冶炼工艺，包括以下步骤：将锌精矿和熔剂加入到氧气底吹熔炼炉内且从氧气底吹熔炼炉底部的氧气喷入口向其内喷吹氧气以对锌精矿进行熔炼；将熔炼得到的熔体自流到侧吹还原炉内且从侧吹还原炉侧面的氧气和还原剂喷入口向其内喷吹氧气和还原剂进行还原；将侧吹还原炉内产生的炉渣排出且将侧吹还原炉内产生的含锌烟气输送到液态金属冷凝器冷凝以得到粗锌。 
根据本发明实施例的锌精矿冶炼工艺，采用氧气底吹炉和侧吹还原炉进行冶炼，不需要对锌精矿进行烧结，因此能够实现清洁生产，工艺流程简化，基建投资和生产成本降低， 可实现大幅度节能减排。 
另外，根据本发明实施例的锌精矿冶炼工艺可具有如下附加的技术特征： 
根据本发明实施例的锌精矿冶炼工艺进一步包括：利用余热锅炉回收氧气底吹熔炼炉内产生的烟气中的热量。 
根据本发明实施例的锌精矿冶炼工艺进一步包括：利用除尘器对回收热量后的烟气进行除尘，并且将分离出的烟尘和余热锅炉收集的烟尘与锌精矿和熔剂一起加入到氧气底吹熔炼炉内。 
根据本发明实施例的锌精矿冶炼工艺进一步包括：利用除尘后的烟气制酸。 
所述液态金属冷凝器为锌雨冷凝器。 
所述锌精矿内含有铅，且所述锌精矿冶炼工艺进一步包括从侧吹还原炉内排出粗铅的步骤。 
所述液态金属冷凝器为铅雨冷凝器，且所述锌精矿冶炼工艺进一步包括：通过铅锌分离槽分离冷凝后的粗锌和铅液，且所述铅液返回到铅雨冷凝器内。 
根据本发明实施例的锌精矿冶炼工艺进一步包括：利用精馏炉对粗锌进行精炼以得到精锌和粗铅，以及将液态金属冷凝器排出的烟气洗涤后，产出煤气供精馏炉用且产出的蓝粉返回氧气底吹熔炼炉。 
将精炼得到的粗铅和从侧吹还原炉排出的粗铅进行电解得到精铅。 
所述还原剂为粉煤或天然气，且所述锌精矿冶炼工艺进一步包括向侧吹还原炉内添加焦炭。 
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。 
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中： 
图1是用于实施根据本发明实施例的锌精矿熔炼工艺的锌精矿熔炼设备的连接示意图； 
图2是图1所示锌精矿熔炼设备的氧气底吹熔炼炉的结构示意图； 
图3是图1所示锌精矿熔炼设备的侧吹还原炉的结构示意图； 
图4是根据本发明实施例的锌精矿熔炼工艺的流程图。 
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。 
在本发明的描述中，术语“侧面”、“底部”、“顶部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，是为了便于描述本发明，不能理解为对本发明的限制。 
下面首先参考附图描述用于实施根据本发明实施例的锌精矿熔炼工艺的锌精矿熔炼设备。 
图1是锌精矿熔炼设备的连接示意图。图2是图1所示锌精矿熔炼设备的氧气底吹熔炼炉的结构示意图。图3是图1所示锌精矿熔炼设备的侧吹还原炉的结构示意图。如图1～3所示，锌精矿冶炼设备包括：氧气底吹熔炼炉1、侧吹还原炉2、和液态金属冷凝器3。 
如图2所示，氧气底吹熔炼炉1由炉壳和位于炉壳内的耐火材料层构成且具有位于顶部的加料口11、位于顶部的烟气出口12、位于侧面的熔体出口13、和位于底部的氧气喷入口14。 
如图3所示，侧吹还原炉2包括炉壳和位于炉壳内的耐火材料层，且具有位于侧面的熔体加入口21、位于顶部的含锌烟气出口25、形成在其侧面的氧气和还原剂喷入口23、和出渣口24，其中熔体加入口21例如通过溜槽(未示出)与氧气底吹熔炼炉1的熔体出口13相连。 
液态金属冷凝器3与侧吹还原炉2的含锌烟气出口25相连以便冷凝含锌烟气中的锌。在一个实施例中，例如当锌精矿中不含铅或含铅非常少时，液态金属冷凝器3可以称为锌雨冷凝器，即通过锌雨冷凝器冷凝含锌烟气得到粗锌，而不需要用铅雨进行捕集烟气中的锌，这对于本领域的普通技术人员而言是能够容易理解的，这里不再详细描述。 
锌精矿和熔剂从加料口11加入到氧气底吹熔炼炉1内，从氧气底吹熔炼炉1的底部例如通过氧枪(未示出)向氧气底吹熔炼炉1内喷入氧气或富氧空气，对锌精矿进行熔炼以形成熔体，然后得到的熔体从熔体出口13例如通过溜槽和熔体加入口21自流到侧吹还原炉2内，通过形成在侧吹还原炉2侧面的氧气和还原剂喷入口23向侧吹还原炉2内喷入富氧空气和还原剂(例如粉煤)进行还原，从而将熔体内的锌以蒸气的形式从含锌烟气出口25输送到液态金属冷凝器3内。 
因此，用于实施根据本发明实施例的锌精矿熔炼工艺的设备，无需对锌精矿进行烧结，因此污染少，环保性能好，并且成本和投资低。 
如图1所示，在一些实施例中，锌精矿冶炼设备进一步包括余热锅炉4。余热锅炉4的烟气入口与氧气底吹熔炼炉1的烟气出口12相连以回收烟气中的余热，回收的余热可以用于发电或其他用途。在本发明进一步的实施例中，锌精矿冶炼设备进一步包括电除尘器5。电除尘器5的烟气入口与余热锅炉4的烟气出口相连以分离出烟气中的烟尘。优选地， 余热锅炉4和电除尘器5分离出的烟尘合并后例如通过密闭输送装置(未示出)送至氧气底吹熔炼炉1的加料口11，以将分离出的烟尘返回氧气底吹熔炼炉1中。减少了烟尘处理和环境污染，此外分离出烟尘的烟气中二氧化硫的浓度高，利于制酸，制酸成本低。 
如图1所示，在本发明的一些实施例中，锌精矿冶炼设备进一步包括洗涤器6，洗涤器6用于洗涤从液态金属冷凝器3上部排出的含有煤气和蓝粉的烟气，从而得到煤气和蓝粉，煤气可以用于对粗锌进行精炼，例如煤气输送到精馏炉8的燃烧器，蓝粉经过沉淀和过滤返回氧气底吹熔炼炉内。 
上面描述的锌精矿中不含有铅或含铅非常少，根据可选实施例，当锌精矿中含有较多的铅时，根据本发明实施例的锌精矿熔炼设备还可以同时回收铅。具体地，侧吹还原炉2具有出铅口22，在侧吹还原炉2内熔体经过还原，得到液态粗铅和含铅锌蒸气，液态粗铅从侧吹还原炉2的出铅口22排出，含铅锌蒸气进入液态金属冷凝器3，此时液态金属冷凝器3可以称为铅雨冷凝器，用于液态铅捕集烟气中的锌，然后通过冷凝分离出铅液和粗锌，当然，分离出的粗锌中也可以含有少量的铅，分离出的铅液返回到液态金属冷凝器3重复使用，这对于本领域的普通技术人员而言是能够容易理解的。为了分离铅和锌，根据本发明实施例的铅锌精矿冶炼设备可以进一步包括用于分离铅和锌的铅锌分离槽7，如图1所示。分离出的粗锌可以利用精馏炉8(如图4所示)进行精炼，得到精锌和粗铅，可以将得到的粗铅与从侧吹还原炉2排出的粗铅一起送电解精炼，获得精铅。 
下面结合附图详细描述根据本发明实施例的锌精矿冶炼工艺。 
在下面的描述中，以锌精矿中含有铅(即铅锌精矿)为例进行描述。 
图4是根据本发明实施例的锌精矿熔炼工艺的流程图。如图4所示，首先，将锌精矿和熔剂加入氧气底吹熔炼炉中且从氧气底吹熔炼炉底部的氧气喷入口向其内喷吹氧气以对锌精矿进行熔炼。 
接下来，将熔炼得到的熔体自流到侧吹还原炉内且从其侧面的氧气和还原剂喷入口向其内喷吹氧气和还原剂进行还原。 
将侧吹还原炉内产生的炉渣排出且将侧吹还原炉内产生的含铅锌蒸汽的烟气输送到铅雨冷凝器内，通过铅雨捕集、冷凝，然后送铅锌分离槽内分离铅锌以得到粗锌和铅液，铅液返回铅雨冷凝器内循环使用。将侧吹还原炉还原出的粗铅从出铅口排出。 
得到的粗锌可以通过精馏炉进行精炼，得到精锌和粗铅，粗铅可以与从侧吹还原炉排出的粗铅一起进行电解得到精铅。锌精矿一般含镉，镉进入粗锌，通过粗锌精馏，可以在镉塔中以镉灰形态回收镉。 
在熔炼过程中加入一定量的熔剂，可以降低熔炼产物的熔点，从而延长氧气底吹熔炼炉炉衬的使用寿命。 
根据本发明实施例，采用氧气底吹熔炼炉氧化熔炼锌精矿，代替了常规的ISP铅锌鼓风炉熔炼法，从而消除了严重的环保问题。因为在密封较好的氧气底吹熔炼炉内完成硫的氧化过程，所以SO2浓度高，可以进行负压操作，从而保证SO2不逸散到周围环境中。另外，取消了返粉破碎步骤，没有铅尘飞扬，大幅度改善环境质量，能实现清洁生产。 
在一些实施例中，在侧吹还原步骤中，还原剂可以为粉煤、或者大量粉煤和少量焦炭的混合物(当然，粉煤也可用天然气替代)。当还原剂为大量粉煤和少量焦炭的混合物时，焦炭可以从侧吹还原炉顶部的加料口(未示出)加入，或者从熔体加入口加入。在侧吹还原炉中，采用粉煤进行还原，不用焦炭或者仅用少量焦炭，与常规的鼓风炉还原熔炼工艺相比，降低了生产成本。 
对于上述锌精矿熔炼设备，没有采用烟化炉处理渣中的锌，而是采用侧吹还原炉进行还原，与烟化炉相比，侧吹还原炉内还设有耐火内衬，从而降低了热耗失。另外，烟化炉的锌以ZnO烟尘形态回收，而侧吹还原炉中，ZnO被还原为锌蒸汽后，不通过二次风与三次风再氧化，而是直接高温进入液态金属冷凝器以金属形态回收锌，从而可以提高锌的直收率，节约能源。 
采用富氧侧吹还原炉进行还原熔炼，与常规的鼓风炉还原熔炼工艺相比，含锌烟气量大幅度减少，含锌烟气中锌蒸汽浓度大幅提高，因而可以采用铅雨冷凝器。处理不含铅的单一锌精矿时，也可用锌雨冷凝器。从而提高冷凝效率，降低浮渣和蓝粉的生成量，进一步提高锌的回收率。同时，由于含锌烟气中不含氮气或只含少量氮气，因此含锌烟气中可燃成份CO和H2的含量相对较高，含锌烟气为高热值煤气，便于利用，能有效提高热能利用率，从而降低产品单位能耗。如图4所示，液态金属冷凝器内产生的烟气经过洗涤器洗涤分离得到煤气和蓝粉，蓝粉返回氧气底吹熔炼炉，煤气输送到精馏炉利用，进一步提高了循环经济效益。 
如图4所示，根据本发明的一些实施例，该锌精矿冶炼工艺进一步包括利用余热锅炉回收氧气底吹熔炼炉内产生的烟气中的热量的步骤，其中回收热量后的烟气包括大量二氧化硫和少量烟尘。回收热量后的烟气经过余热锅炉后降温至400℃以下，然后利用电除尘器对该烟气进行除尘，以得到烟尘和少量烟气。将分离出的烟尘和回收热量后锅炉产生的烟尘与锌精矿和熔剂一起加入氧气底吹熔炼炉中。可以利用除尘后的烟气制硫酸或液态二氧化硫。对于含砷、汞高的锌精矿，则可在电除尘器后加喷雾冷凝器和冷电除尘器或袋式除尘器回收AS2O3烟尘，并在制酸前设置脱汞装置回收金属汞。这样，可以进一步减少环境污染，提高资源的综合利用程度。 
与常规的ISP工艺相比，根据本发明实施例的锌精矿熔炼工艺取消了烧结块保温仓、焦炭预热炉、鼓风预热炉等大批设备，简化了工艺流程，从而节省基建投资，进一步降低 生产成本。 
综上所述，根据本发明实施例的锌精矿冶炼工艺，不仅能够实现清洁生产，而且简化了工艺流程，从而降低基建投资和生产成本，尤其可实现大幅度节能减排。 
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“可选实施例”、“一些实施例”、或“其他实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。 

Claims (10)

1.一种锌精矿冶炼工艺，其特征在于，包括以下步骤：
将锌精矿和熔剂加入到氧气底吹熔炼炉内且从氧气底吹熔炼炉底部的氧气喷入口向其内喷吹氧气以对锌精矿进行熔炼；
将熔炼得到的熔体自流到侧吹还原炉内且从侧吹还原炉侧面的氧气和还原剂喷入口向其内喷吹氧气和还原剂进行还原；
将侧吹还原炉内产生的炉渣排出且将侧吹还原炉内产生的含锌烟气输送到液态金属冷凝器冷凝以得到粗锌。
2.根据权利要求1所述的锌精矿冶炼工艺，其特征在于，进一步包括：利用余热锅炉回收氧气底吹熔炼炉内产生的烟气中的热量。
3.根据权利要求2所述的锌精矿冶炼工艺，其特征在于，进一步包括以下步骤：利用除尘器对回收热量后的烟气进行除尘，并且将分离出的烟尘和余热锅炉收集的烟尘与锌精矿和熔剂一起加入到氧气底吹熔炼炉内。
4.根据权利要求3所述的锌精矿冶炼工艺，其特征在于，进一步包括：利用除尘后的烟气制酸。
5.根据权利要求1所述的锌精矿冶炼工艺，其特征在于，所述液态金属冷凝器为锌雨冷凝器。
6.根据权利要求1所述的锌精矿冶炼工艺，其特征在于，所述锌精矿内含有铅，且所述锌精矿冶炼工艺进一步包括从侧吹还原炉内排出粗铅的步骤。
7.根据权利要求6所述的锌精矿冶炼工艺，其特征在于，所述液态金属冷凝器为铅雨冷凝器，且所述锌精矿冶炼工艺进一步包括：通过铅锌分离槽分离冷凝后的粗锌和铅液，且所述铅液返回到铅雨冷凝器内。
8.根据权利要求7所述的锌精矿冶炼工艺，其特征在于，进一步包括利用精馏炉对粗锌进行精炼以得到精锌和粗铅，以及将液态金属冷凝器排出的烟气洗涤后，产出煤气供精馏炉用且产出的蓝粉返回氧气底吹熔炼炉。
9.根据权利要求8所述的锌精矿冶炼工艺，其特征在于，将精炼得到的粗铅和从侧吹还原炉排出的粗铅进行电解得到精铅。
10.根据权利要求1所述的锌精矿冶炼工艺，其特征在于，所述还原剂为粉煤或天然气，且所述锌精矿冶炼工艺进一步包括向侧吹还原炉内添加焦炭。
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