CN1026419C - 一种电热法炼锌工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电热法炼锌工艺。在炼锌炉内存有未反应炉料，料层厚度适当。炉料中焦炭加入量是根据被还原的金属氧化物含量和焦炭的含量来计算，炉料中氧化铁是以还原成氧化亚铁计算，冷凝尾气用干法集尘器处理。本发明简化了工艺，节约了投资，改善了工人劳动条件和环境污染，不仅适用于一般低品位锌矿电热冶炼，还特别适用于含钙、镁高的贫矿电热冶炼。
Description
本发明涉及的是一种电热法炼锌工艺。
在已有技术中，采用火法炼锌工艺，炉料温度远高于锌的常压沸点，整个冶炼过程必须在隔绝空气的蒸馏罐内进行，因此火法炼锌工艺只能从蒸馏罐内获得气体状态的锌。限于蒸馏罐的容积和耐火材料罐壁的热阻，火法炼锌工艺的设备庞大、能耗大、金属提取率低，并且难以采用贫矿或含铅量较高的混合矿作为冶炼原料。
在Zine the metal lts alloys and compounds（作者：C.H.MATHEWSON）一书中第265页报导，采用电热法炼锌，是利用电能在熔炼炉内直接加热矿料的锌冶炼工艺，并且用上了飞溅冷凝器和三相电弧炉配套，方始得到液体的金属锌，虽然此法可以连续操作，电炉体积小，不需燃烧室，热损失小，能熔炼低品位的贫矿，但目前的电热法工艺在操作中按不同条件或多或少存在以下一些问题：1，配好的炉料要预热，炉料预热设备庞大，操作复杂，对中小型规模的工业生产困难更大;2.飞溅冷凝尾气主要是一氧化碳，但也携带不少含锌粉尘，由于采用湿法除尘，致使后处理过程复杂，排放的污水中残余锌、镉的含量远远超过我国环保所容许的极限含量;3.熔炼含铁较高的贫矿时，炉料带入的氧化铁大部分还原成金属铁而沉积在电炉炉底，必须定时排出炉外，因此炉体上除设置排渣孔外，还需设置排铁孔，以保证作为电和热导体的炉渣厚度，但是在实际操作中，铁的排放以及排出炉外后铁的处理都是十分困难的;4.由于炉渣中CaO+MgO∶SIO2＝0.8～1.4才能在1300～1350℃时保证炉渣的流动性，因而在熔炼钙、镁高的贫矿时，必须配入大量SIO2，显然这对于节电和提高锌的收率都是不利的;5.功率在1000KVA以下的小型电热炉一般不采用炉料预热，为保证炉气在飞溅冷凝器中接触锌淋洒时温度不低于850℃，炉内存积未反应的炉料约为电炉正常运行一、二小时所需的量。炉气中二氧化碳含量较高，且携带炉尘和液体炉渣的微粒，在炉内温度较低的部位，如电极插入孔、喂料孔和炉气出口等处，往往粘结炉尘、炉渣和锌再氧化生成的固体物料，这些部位易局部堵塞，为维持连续生产，一般喂料孔和炉气出口必须每班清理，不仅劳动强度大，而且十分危险。
本发明的目的在于提供一种电热法炼锌工艺，它克服原电热法炼锌工艺中所存在的缺点，简化了工艺、减少设备投资，改善工人劳动条件和环境污染，不仅适用一般低品位矿种的电热冶炼，还特别适合含钙、镁高的贫矿电热炼锌。
本发明是这样实现的。把焙烧过的原料锌矿与焦炭、熔剂混和（通称为炉料）加入三相电弧炉，经电弧加热熔炼后，生成的炉气（主要成分是锌蒸气和CO）进入飞溅冷凝器，用液体锌淋洒，金属锌蒸气冷凝成液锌，经沉降铸成锌锭，锌渣返回配料，尾气进入干法集尘器。炉料中熔剂常用的有石英砂和煅石灰。本发明炼锌炉内存有未反应炉料，未反应炉料的料层厚度为20～80厘米，最佳料层厚度为40～60厘米，即在电热炉内保存6～12小时正常运转所需的炉料。由于保存在炉内的未反应炉料料层厚度适中，反应区生成的气体通过炉料层时，即可滤去其所带的炉渣和炉尘，炉气中残存的二氧化碳也可在料层中还原成一氧化碳，而且炉料虽未经预热，出炉气体却可保持在1050℃以上进入飞溅冷凝器，锌蒸气接触液体锌淋洒时的温度仍可保证在850℃以上的高温，有效地减少锌再氧化的程度，炉内温度较低的部位如电极插入孔、喂料孔和炉气出口不易粘结炉尘、炉渣和锌再氧化生成的固体物料，不必每班清理。
由于本发明是采用干法集尘器处理冷凝尾气，
因而无含锌废水排放，且自集尘器收集到的金属锌粉极细，颗粒直径＜325目，具有十分良好的化学活性，可直接作还原剂用于化工生产或直接用于调制防锈涂料，常用的干法集尘器有：惯性分离器、旋风分离器和电除尘器等。
本发明在配料时，焦炭的配比是根据炉料中被还原的金属氧化物含量和焦炭的含炭量来计算的，但对于炉料中氧化铁，则是以还原成氧化亚铁来计算，而不是以还原成铁来计算的。使氧化铁在电炉中还原成氧化亚铁而进入熔融炉渣，可避免生成金属铁沉积在炉底下带来的弊病，而所生成的氧化亚铁又可作为助熔剂进入炉渣，可改善炉渣的流动性，这样炉渣的CaO+NgO与SIO2之比可以放宽在1～1.8范围之内，在炉渣温度为1300～1350℃时，仍能保持良好的流动性，无排渣困难，甚至CaO+MgO与SiO2之比在1～3的范围内，炉渣仍能保持所要求的流动性。当处理含钙、镁高的贫矿时，可以不必另加或少加熔剂石英砂（SiO2），有利于提高锌回收率和节约电耗。
本发明电热法炼锌工艺，不需预热设备，简化了工艺，节约了投资，改善了工人劳动条件，无污水排放，提高了锌的回收率，适用于锌精矿、菱锌矿、铅锌矿、含钙、镁高的贫矿以及各种含锌工业废料等冶炼。特别是水力资源充足，菱锌矿和各种贫锌矿蕴藏丰富的地区，如我国西南地区。以本发明代替土法炼锌，可以提高锌的回收率，减少资源浪费，改善环境保护和劳动条件。
实施例1
用650KVA的小型电热炉处理国产某地菱锌矿的炼锌实例。
菱锌矿经焙烧后，所得焙烧矿的组成为Zn，45.1%;Fe，9.5%;Pb，2.1%;Sio2，9.5%;CaO，1.0%。
每100公斤焙烧矿配入焦炭13.85公斤，煅石灰11.43公斤。焦炭和煅石灰的组成分别为
焦炭：C，68.0%;水份0.5%;挥发物，1.5%;灰份，30%。其中灰份中含SiO2，7.5%。
煅石灰：CaO，80%。
投入物料为焙烧矿10072公斤;焦炭1395公斤;煅石灰1151公斤。上批操作返回的锌渣300公斤，含Zn为80%。
炉内经常保持未反应炉料层高约55～60厘米，出电炉的炉气温度为1050～1100℃，炉气接触淋洒液体锌时的温度为850～900℃。用惯性除尘器处理冷凝尾气。
共制得锌锭3465.6公斤，含锌大于99.0%。自惯性除尘器中收集到的锌粉648.3公斤，含有效金属锌85%以上。颗粒直径＜325目。锌渣回收318公斤，含锌量可以80%计，锌的机械损失总计约56.8公斤。
炉渣的CaO+MgO∶SiO2约为1.1，炉内电极插入孔、喂料孔和炉气出口不粘结炉料。炉渣流动性好，在1300～1350℃左右排渣容易，炉底无金属铁沉积，全系统无含锌废水排放。
实施例2
所处理的焙烧矿、焦炭和石灰的组成同实施例1。
每100公斤焙烧矿配入焦炭13.85公斤，煅石灰21.3公斤。
投入物料为焙烧矿10072公斤;焦炭1395公斤;煅石灰2145公斤。上批操作返回的锌渣318公斤，含Zn为80%。
炉内经常保持未反应炉料层高为60～80厘米，出电炉的炉气温度为1000～1080℃，炉气接触淋洒液体锌时的温度为820～880℃。用惯性除尘器处理冷凝尾气。
共制得锌锭3427公斤，含锌大于99.0%。收集到锌粉653公斤，含有效金属锌85%以上。颗粒直径＜325目。锌渣回收324公斤，含锌80%，锌的机械损失总计约62公斤。
炉渣的CaO+MgO∶SiO2约为2，炉内电极插入孔、喂料孔和炉气出口不粘结炉料。炉渣流动性好，在1300～1350℃左右排渣容易，炉底无金属铁沉积，全系统无含锌废水排放。
Claims (3)
1、一种电热法炼锌工艺，把焙烧过的原料锌矿与焦炭、熔剂混合后加入三相电弧炉，经电弧加热熔炼后，炉气进入飞溅冷凝器，用液体锌淋洒，金属锌蒸气冷凝成液锌经沉降铸成锌锭，锌渣返回配件，尾气进入集尘器，其特征在于：炼锌炉内存有未反应炉料，其料层厚度为20～80厘米，用干法集尘器处理尾气。
2、根据权利要求1所述的电热法炼锌工艺，其特征在于焦炭加入量是根据炉料中被还原的金属氧化物含量和焦炭的含炭量计算，其中炉料中氧化铁以还原成氧化亚铁计算。
3、根据权利要求1所述的电热法炼锌工艺，其特征在于炼锌炉内未反应炉料料层厚度为40～60厘米。
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