CN102899501B - 含锌杂料旋涡熔炼富集回收有价金属的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的是含锌杂料旋涡熔炼富集回收有价金属的装置及方法。所采用的装置为旋涡炉，经过炉料制备过程、旋涡熔炼过程、除渣、排渣过程和换热收尘过程对含锌杂料进行富集回收有价金属。本发明实现了从各种含锌杂料中一次熔炼回收有价金属和热能，实现烟气排放达标，水淬渣无污染，适宜作为从含锌杂料中回收有价金属的装置及方法应用。

Description

含锌杂料旋涡熔炼富集回收有价金属的装置及方法

技术领域

本发明属于有色金属冶炼综合回收领域，具体涉及的是含锌杂料旋涡熔炼富集回收有价金属的装置及方法。

背景技术

目前锌冶炼的生产方法分火法和湿法两种，火法炼锌包括鼓风炉炼锌、竖罐炼锌及电炉炼锌：湿法炼锌按浸出工艺分常规浸出法、热酸浸出黄钾铁矾法、热酸浸出针铁矿法、热酸浸出赤铁矿法及锌精矿氧压浸出工艺等，每种工艺均有自己的特点，生产过程中产生的废渣中除含锌外，还有铅、银、铟、锗等其它有价金属，如鼓风炉前床渣含锌在10%左右，蒸馏残渣含锌2%、铅1%、银200g/t，浸出渣含锌8～18%、铅4～6%、银300～400g/t等等，这些含锌杂料都需要不同的工艺装置去回收，回收成本较高而且很难用一种工艺把几种有价金属全部回收。

发明内容

为了解决锌冶炼过程中含锌杂料的综合回收工艺复杂和成本较高的不足，本发明提出了含锌杂料旋涡熔炼富集回收有价金属的装置及方法，实现含锌杂料一次富集达到回收有价金属的目的，并可回收余热生产蒸汽供热或发电。 

本发明解决技术问题所采用的方案：

装置的构成：

旋涡炉为立式圆筒形，分炉盖和炉身两大部分。炉盖为椭圆拱形夹套钢板结构，炉盖上设有若干加料口；炉身为圆柱形，旋涡炉的内径为2200～2400mm，外径为2290～2490mm，距炉顶部500 ～700mm处设有相对180°的两个风口，距炉顶部5000～5500mm处设有缩腰形式的隔膜，隔膜口与炉身直径的比值为0.37～0.45；从炉顶到隔膜之间的筒身为主要的反应区，隔膜下部为熔池和燃烬室，旋涡炉的烟气通道与余热锅炉相连接；两台并联的旋涡炉与一台余热锅炉组合成为旋涡熔炼装置，在旋涡炉炉体侧壁上设有渣口，渣口高度为距旋涡炉底部600～800mm，旋涡炉炉底由耐火砖砌筑，液态熔渣汇集形成熔池。

含锌杂料旋涡熔炼富集回收有价金属的方法：

含锌杂料按照一定的配比制备成炉料，经给料机连续均匀由炉顶加料口加入旋涡炉中进行熔炼，含有锌、铅、银、铟、锗有价金属的高温烟气从旋涡炉出口的烟气通道进入余热锅炉进行换热生产蒸汽，烟气经余热锅炉降温后再经过过热器、省煤器、空气换热器后降温进入布袋除尘器，省煤器、换热器、布袋收尘器分别对烟尘进行收集，所收集的烟尘综合回收有价金属，尾气达标排放。

具体的工艺流程如下：

1、炉料制备过程

含锌杂料包括鼓风炉前床渣，蒸馏残渣，湿法炼锌常规两段浸出渣，挥发窑渣磁选后的尾砂，含锌炼钢烟尘等同燃料按一定比例配料后，进行干燥、破碎、筛分操作，控制调节炉料水分和炉料的粒度，制成用于旋涡熔炼的炉料。

原料配比，按质量百分比：含锌杂料Zn＜20%、Pb＜10%、Ag＜500g/t、Fe/SiO₂=1～1.6：1、CaO/SiO₂=0.1～0.3：1；

含锌杂料：燃料 = 1:0.8～1.2；

燃料为焦末、煤、粉煤气化炉烟尘或其它的含碳废料中的一种或多种，燃料指标为：热值＞4000kCal/kg、含碳＞50%、挥发分10～15%、水分＜10% 、粒度＜10mm。

 入炉混合炉料指标：热值＞2500kCal/kg，含碳＞30%，水分＜5% ，粒度＜1mm。

2、旋涡熔炼过程

将制备好的炉料经加料器从旋涡炉顶的加料口加入旋涡炉内，同时炉身上部相对180°的两个风口送入热风，高温炉气立即与从顶部加入的炉料进行热交换，使炉料中的挥发分及其它可燃物碳迅速达到燃点以上，遇到切向送入的热空气发生强烈的燃烧反应，调整加料量和风量，控制合理的风料比，在高温和还原剂的作用下，易挥发的金属锌、铅、铟、锗及银挥发到高温烟尘中得到富集，为保证锌、铅、铟、锗、银金属挥发率，降低渣中有价金属含量，增加渣流动性，燃烧温度保持1300～1400℃，完成熔炼过程。

控制工艺指标为：风料比m3 / kg为3: 1，热风的风速大于120m/s，热风的温度大于300℃，入炉料量5～7t/h.台，风量1.8～2.2 万m³/h.台，风压4000～6000Pa，炉膛温度1300～1400℃，蒸发量35t/h～40 t/h，余热锅炉出口烟气温度600～650℃。

3、除渣、排渣过程

在旋涡熔炼过程中，大部分炉料颗粒甩向旋风筒内壁灼热的热熔渣膜上，较细的炉料在旋风筒中进行悬浮状燃烧，由于筒内的高温和高速旋转气流，渣因高温融化而粘在筒壁上，形成液态渣膜，液态渣向下经隔膜进入炉底熔池中，熔渣在熔池中缓慢流动，部分铜、金比重较大的金属以单质形式在熔池内沉积，形成的炉底冰铜定期集中回收，大部分炉渣经渣口排出，可实现完全无害化生产。

技术指标控制：渣型选择Fe：SiO₂=1～1.6：1、CaO：SiO₂=0.1～0.3：1、渣率根据物料含杂情况为30%～40%。

4、换热收尘过程

含有锌、铅、银、铟、锗有价金属的高温烟气从旋涡炉出口的烟气通道进入余热锅炉进行换热，经过过热器生产蒸汽供外网或发电，烟气降至800℃后经过过热器、省煤器、三级U型空气换热器后降至200℃以下，进入布袋除尘器对含有有价金属的烟尘进行扑集，产生的省煤器尘、U型空气换热器旋涡尘和布袋收集的旋涡尘综合回收有价金属，生产尾气达标排放。

指标控制：换热器入口烟温：550～600℃，换热器出口烟温：200～220℃，布袋入口烟温：180～200℃，换热器阻力：500～800Pa，布袋阻力：2000～2500Pa。

积极效果，本发明的旋涡熔炼处理含锌杂料的装置及方法，从炉料的配料、旋涡熔炼、液体排渣到收尘的工艺过程，实现了各种含锌杂料的一次熔炼回收有价金属，在回收有价金属的同时，完成了蒸汽回收。旋涡炉对原料的适应性强，金属回收率高，铅、锌、银、铟的回收率达到了90%、82% 、75%、88%。同时烟气排放达标，水淬渣无污染，适宜作为从含锌杂料中回收有价金属的装置及方法应用。                                                                          

附图说明：

图1为含锌杂料旋涡熔炼富集回收有价金属的装置示意图

图2为含锌杂料旋涡熔炼富集回收有价金属的装置俯视图

图3为含锌杂料旋涡熔炼富集回收有价金属的工艺流程图

图1、图2中，1.旋涡炉，1.1.旋涡炉盖，1.2.风口，1.3.加料口，1.4.隔膜，1.5.渣口，1.6.炉身，1.7.烟气通道，2.余热锅炉，3.U型换热器，4.省煤器，5.锅炉出口。

具体实施方式

含锌杂料旋涡熔炼富集回收有价金属的装置的构成：

据图1和图2所示：

旋涡炉1为立式圆筒形，分炉盖1.1和炉身1.6两大部分。炉盖为椭圆拱形夹套钢板结构，炉盖上设有若干加料口1.3；炉身1.6为圆柱形结构，上部设有相对180°的两个风口1.2；下部设有缩腰形式的隔膜1.4，隔膜口与炉身直径的比值为0.37～0.45；从炉顶到隔膜之间的筒身为主要的反应区，隔膜下部为熔池和燃烬室，旋涡炉的烟气通道1.7与余热锅炉2相连接；两台并联的旋涡炉与一台余热锅炉组合成为旋涡熔炼装置，在旋涡炉炉体侧壁上设有渣口1.5，渣口高度为距旋涡炉底部600～800mm，旋涡炉炉底由耐火砖砌筑，液态熔渣汇集形成熔池。

含锌杂料旋涡熔炼富集回收有价金属的方法：

据图3所示：

1、炉料制备过程

含锌杂料包括鼓风炉前床渣，蒸馏残渣，湿法炼锌常规两段浸出渣，挥发窑渣磁选后的尾砂，含锌炼钢烟尘等同燃料按一定比例配料后，进行干燥、破碎、筛分操作，控制调节炉料水分和炉料的粒度，制成用于旋涡熔炼的炉料。

原料配比，按质量百分比：含锌杂料Zn＜20%、Pb＜10%、Ag＜500g/t、Fe/SiO₂=1～1.6：1,CaO/SiO₂=0.1～0.3：1；

含锌杂料：燃料 = 1:0.8～1.2；

燃料为焦末、煤、粉煤气化炉烟尘或其它的含碳废料中的一种或多种，混合燃料指标为：热值＞4000kCal/kg，含碳＞50%，挥发分10～15%，水分＜10% ，粒度＜10mm。

 入炉混合炉料指标：热值＞2500kCal/kg，含碳＞30%，水分＜5% ，粒度＜1mm。

2、旋涡熔炼过程

将制备好的炉料经加料器从旋涡炉顶的加料口加入旋涡炉内，同时炉身上部相对180°的两个风口送入热风，高温炉气立即与从顶部加入的炉料进行热交换，使炉料中的挥发分及其它可燃物碳迅速达到燃点以上，遇到切向送入的热空气发生强烈的燃烧反应，调整加料量和风量，控制合理的风料比，在高温和还原剂的作用下，易挥发的金属锌、铅、铟、锗及银挥发到高温烟尘中得到富集，为保证锌、铅、铟、锗、银金属挥发率，降低渣中有价金属含量，增加渣流动性，燃烧温度保持1300-1400℃，完成熔炼过程。

控制工艺指标为：风料比m3 / kg为3: 1，热风的风速大于120m/s，热风的温度大于300℃，入炉料量5～7t/h.台，风量1.8～2.2 万m³/h.台，风压4000～6000Pa，炉膛温度1300～1400℃，锅炉蒸发量35t/h～40 t/h，余热锅炉出口烟气温度600～650℃。  

3、除渣、排渣过程

在旋涡熔炼过程中，大部分炉料颗粒甩向旋风筒内壁灼热的热熔渣膜上，较细的炉料在旋风筒中进行悬浮状燃烧，由于筒内的高温和高速旋转气流，渣因高温融化而粘在筒壁上，形成液态渣膜，液态渣向下经隔膜进入炉底熔池中，熔渣在熔池中缓慢流动，部分铜、金比重较大的金属以单质形式在熔池内沉积，形成的炉底冰铜定期集中回收，大部分炉渣经渣口排出，可实现完全无害化生产。

技术指标控制：渣型选择Fe：SiO₂=1～1.6：1，CaO：SiO₂=0.1～0.3：1，渣率根据物料含杂情况为30%～40%。

4、换热收尘过程

含有锌、铅、银、铟、锗有价金属的高温烟气从旋涡炉出口的烟气通道进入余热锅炉进行换热，经过过热器生产蒸汽供外网或发电，烟气降至800℃后经过过热器、省煤器、三级U型空气换热器后降至200℃以下，进入布袋除尘器对含有有价金属的烟尘进行扑集，产生的省煤器尘、U型空气换热器旋涡尘和布袋收集的旋涡尘综合回收有价金属，生产尾气达标排放。

指标控制：换热器入口烟温：550～600℃，换热器出口烟温：200～220℃，布袋入口烟温：180～200℃，换热器阻力：500～800Pa，布袋阻力：2000～2500Pa。

具体实施例

实施例一

在本实施例中，采用的原料为竖罐炼锌蒸馏残渣和挥发窑渣磁选后的尾砂，配比比例为残渣：尾砂=8:1，主要成分如下（质量百分比）：Zn:2～3% 、Pb:1～2% 、Ag:150～200g/t 、C：30% 、Fe:15% 、SiO₂:10%、CaO:1～1.5%。

技术指标控制：入炉料量5～7t/h.台；炉料热值2800～3000kcal/kg；含碳量30%；风量1.8～2.2万 m³/h.台；风压4000～6000Pa；炉膛温度1300～1400℃；锅炉蒸发量35t/h；余热锅炉出口烟气温度600～650℃。残渣和尾砂按比例配料后，经过干燥、破碎、筛分等常规操作，控制调节炉料水分和炉料的粒度，制成用于旋涡熔炼的炉料，经炉顶加料口多点加入到旋涡炉内，同时从炉身上部相对180°的两个风口送入热风，高温炉气立即与从顶部加入的炉料进行热交换，使炉料中的挥发分及其它可燃物碳迅速燃烧，燃烧产生＞1300℃高温，进行旋涡熔炼过程，含有锌铅银有价金属的高温烟气进入余热锅炉进行换热，后经过省煤器、换热器及空气过热器后烟气降低至200℃以下后，烟尘被布袋除尘器扑集，烟尘中含锌40%、铅15%、银1500g/t；熔炼后的炉渣经水淬后进入沉渣池，水淬渣可用于生产水泥，实现完全无害化生产。

实施例二

在本实施例中，采用的原料为电解锌浸出渣和中块煤，配比比例为浸出渣：中块煤=1:1.2，主要成分如下：

浸出渣：Zn:15～18%、Pb:4～6%、Ag:300～400g/t、Fe:20～25% 、 SiO₂:10～15% 、CaO:1～1.5%，中块煤 C：50～55%，   热值：5500kCal/kg、灰分10～15%。

技术指标控制：入炉料量5～7t/h.台；风量1.8～2.2万 m³/h.台；风压4000～6000Pa；炉膛温度1300～1400℃；蒸发量35t/h～40 t/h；余热锅炉出口烟气温度600～650℃ 。  

把浸出渣和中块煤按比例配料后，经过干燥、破碎、筛分常规操作，控制调节炉料水分和炉料的粒度，制成用于旋涡熔炼的炉料，经炉顶加料口多点加入到旋涡炉内，同时从炉身上部相对180°的两个风口送入热风，高温炉气立即与从顶部加入的炉料进行热交换，使炉料中的挥发分及其它可燃物碳迅速燃烧，燃烧产生＞1300℃高温，同时进行旋涡熔炼，含有锌铅银有价金属的高温烟气进入余热锅炉进行换热，后经过省煤器、换热器及空气过热器后烟气降低至200℃以下后，烟尘被布袋除尘器扑集，烟尘中含锌50%、铅15%、银1000g/t；熔炼后的炉渣经水淬后进入沉渣池，水淬渣用于生产水泥。

Claims (1)

1.含锌杂料旋涡熔炼富集回收有价金属的方法，其特征为：

含锌杂料按照一定的配比制备成炉料，经给料机连续均匀由炉顶加料口加入旋涡炉中进行熔炼，含有锌、铅、银、铟、锗有价金属的高温烟气从旋涡炉出口的烟气通道进入余热锅炉进行换热生产蒸汽，烟气经余热锅炉降温后再经过过热器、省煤器、空气换热器后降温进入布袋除尘器，省煤器、换热器、布袋收尘器分别对烟尘进行收集，所收集的烟尘用于综合回收有价金属，尾气达标排放；

（1）、炉料制备过程：

含锌杂料包括鼓风炉前床渣，蒸馏残渣，湿法炼锌常规两段浸出渣，挥发窑渣磁选后的尾砂，含锌炼钢烟尘同燃料按一定比例配料后，进行干燥、破碎、筛分操作，控制调节炉料水分和炉料的粒度，制成用于旋涡熔炼的炉料；

原料配比，按质量百分比：含锌杂料Zn＜20%，Pb＜10%，Ag＜500g/t，Fe/SiO₂=1～1.6/1，CaO/SiO₂=0.1～0.3/1；

含锌杂料：燃料 = 1:0.8～1.2；

燃料为焦末、煤、粉煤气化炉烟尘或其它的含碳废料中的一种或多种，混合燃料指标为：热值＞4000kCal/kg，含碳＞50%，挥发分10～15%，水分＜10% ，粒度＜10mm；

 入炉混合炉料指标：热值＞2500kCal/kg，含碳＞30%，水分＜5% ，粒度＜1mm；

（2）、旋涡熔炼过程：

将制备好的混合炉料经加料器从旋涡炉顶的加料口加入旋涡炉内，同时炉身上部相对180°的两个风口送入热风，高温炉气立即与从顶部加入的炉料进行热交换，使炉料中的挥发分及其它可燃物碳迅速达到燃点以上，遇到切向送入的热空气发生强烈的燃烧反应，调整加料量和风量，控制合理的风料比，在高温和还原剂的作用下，易挥发的金属锌、铅、铟、锗及银挥发到高温烟尘中得到富集，为保证锌、铅、铟、银、锗金属挥发率，降低渣中有价金属含量，增加渣流动性，燃烧温度保持1300-1400℃，完成熔炼过程；

控制工艺指标为：风料比m3/kg为3：1，热风的风速大于120m/s，热风的温度大于300℃，入炉料量5～7t/h.台，风量1.8～2.2 万m³/h.台，风压4000～6000Pa，炉膛温度1300～1400℃，蒸发量35t/h～40 t/h，余热锅炉出口烟气温度600～650℃； 

（3）、除渣、排渣过程：

在旋涡熔炼过程中，大部分炉料颗粒甩向旋风筒内壁灼热的热熔渣膜上，较细的炉料在旋风筒中进行悬浮状燃烧，由于筒内的高温和高速旋转气流，渣因高温融化而粘在筒壁上，形成液态渣膜，液态渣向下经隔膜进入炉底熔池中，熔渣在熔池中缓慢流动，部分铜、金比重较大的金属以单质形式在熔池内沉积，形成的炉底冰铜定期集中回收，大部分炉渣经渣口排出；

技术指标控制：渣型选择Fe：SiO₂=1～1.6：1、CaO：SiO₂=0.1～0.3：1、渣率根据物料含杂情况为30%～40%；

（4）、换热收尘过程：

含有锌、铅、银、铟、锗有价金属的高温烟气从旋涡炉出口的烟气通道进入余热锅炉进行换热，经过过热器生产蒸汽供外网或发电，烟气降至800℃后经过过热器、省煤器、三级U型空气换热器后降至200℃以下，进入布袋除尘器对含有有价金属的烟尘进行扑集，产生的省煤器尘、U型空气换热器旋涡尘和布袋收集的旋涡尘用于综合回收有价金属，生产尾气达标排放；

指标控制：换热器入口烟温：550～600℃，换热器出口烟温：200～220℃，布袋入口烟温：180～200℃，换热器阻力：500～800Pa，布袋阻力：2000～2500Pa。