CN103088209A - 一种铅冶炼渣风淬粒化、余热利用的选冶联合方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铅冶炼渣风淬粒化、余热利用的选冶联合方法，属于选冶领域。为了解决烟化炉高能耗、收尘系统复杂、高污染问题，所述方法包括如下步骤：a)输送：将铅冶炼渣送至风淬装置处，b)风淬铅冶炼渣得粒化渣，c)硫化焙烧：将粒化渣转移至硫化反应器中，加入硫化剂和还原剂焙烧进行硫化反应；d)冷却：硫化后将物料冷却，待物料温度降至200℃以下后水淬得水淬渣；e)磨浮：水淬渣经过磨矿、分级后，获得-45μm以下的物料，进入浮选系统后浮选，获得铅锌混合精矿。本发明使得焙烧原料在无需粉碎，无需单独加热条件下铅锌硫化转化率均在80％以上，具有硫化产品浮选性能好，处理成本低，污染小，铅锌金属回收率高的特点。

Description

一种铅冶炼渣风淬粒化、余热利用的选冶联合方法

技术领域

本发明涉及选冶领域，具体为一种铅冶炼渣风淬粒化、余热直接用于含铅锌矿物的硫化转化，焙烧产物水淬、磨矿以及浮选的联合方法。

背景技术

鼓风炉和液态高铅渣直接还原熔炼后产生大量的含铅锌熔渣，现处理工艺主要以烟化炉挥发为主。在工艺生产过程中，需加入大量焦炭或者粉煤等来强化金属的还原和挥发，从而造成能耗高，收尘系统复杂，粉尘污染严重等问题，尤其是在铅锌市场价格不景气时期，铅冶炼渣不经处理直接水淬带来的热量流失及堆存、填埋给周围居民带来重金属污染的严重问题。因此，急需开发出一种低成本的回收铅渣中有价金属的新技术，才能从根本上解决环境污染问题。

鼓风炉和液态高铅渣中铅锌含量通常在20％左右，远远超过自然矿石含量，如能像铅锌矿石选矿一样对其进行浮选，不仅可以降低能耗，还可以减少高温处理过程的重金属挥发污染。但鼓风炉和液态高铅渣中有价组分主要为铅锌的氧化物、硅酸盐以及铁酸盐，各有价组分高度分散在玻璃渣相中，直接对其进行浮选很难获得好的分选效果。针对氧化铅锌矿选矿，中国专利CN1851009和CN101024863中用选冶联合的方法处理以碳酸盐为主的氧化铅锌矿物，该方法是基于碳酸盐低温分解为氧化矿，利用硫对铅锌矿物亲和力较强的特性，在惰性或还原气氛下进行硫化焙烧，缓慢冷却后用于浮选，该技术为氧化铅锌矿选矿提供了一种可行的处理方法。但由于处理原矿时需增加碎磨和焙烧工序，势必增加大量能耗，在经济上可行性不强。此外，专利中对冶炼渣料的硫化处理并没有涉及。随着资源的不断枯竭，对二次资源尤其是铅锌冶炼渣中有价金属的回收利用提上日程。

发明内容

为了克服现有铅熔渣处理中烟化炉高能耗、收尘系统复杂、高污染不足，尤其是在铅锌价格市场不景气时期，铅冶炼渣不经处理直接水淬带来的热量流失及堆存、填埋带来的环境问题，本发明旨在提供一种铅冶炼渣风淬粒化、余热利用的选冶联合方法，该方法能从根本上解决烟化炉高能耗、收尘系统复杂、高污染问题，充分利用铅冶炼渣风淬后高温空气直接用于余热锅炉生产蒸汽，以及粒化后颗粒无需进行单独粉碎作业，无需单独加热提供硫化转化热能的优势，具有传统技术无法比拟的优越性。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种铅冶炼渣风淬粒化、余热利用的选冶联合方法，其特点是，包括如下步骤：

a)输送：将铅冶炼渣经溜槽运送至风淬装置处，铅冶炼渣的温度保持在1100℃～1300℃；所述风淬装置的结构为，包括与所述溜槽连通的风淬箱，设置在风淬箱顶部的风管，设置在风淬箱一侧的粒化风机，设置在风淬箱底部的粒化渣出料口；所述粒化风机通过管道与所述风淬箱连通；

b)风淬：铅冶炼渣从溜槽进入风淬箱内时，被粒化风机喷出的高速空气流吹散，粉碎成2mm以下的粒化渣，该粒化渣的温度为700～900℃，直接用于硫化焙烧；

c)硫化焙烧：将粒化渣转移至硫化反应器中，加入硫化剂和还原剂焙烧进行硫化反应；所述硫化剂为黄铁矿或硫磺，黄铁矿加入量为炉渣重量的5％～25％，硫磺加入量为粒化渣重量的1％～12％；所述还原剂为焦炭、煤或石墨粉的一种或几种，还原剂的加入量为粒化渣重量的2％～8％；硫化焙烧温度为650℃～900℃，焙烧时间为1h～3h，硫化焙烧过程发生以下反应：

Pb₂SiO₄+C+2FeS₂＝2PbS+CO₂(g)+SiO₂+2FeS      (1)

Zn₂SiO₄+C+2FeS₂＝2ZnS+CO₂(g)+SiO₂+2FeS      (2)

2ZnFe₂O₄+2FeS₂+C＝2ZnS+2FeS+CO₂(g)+2Fe₂O₃   (3)

2PbO+C+2FeS₂＝2PbS+CO₂(g)+2FeS              (4)

2ZnO+C+2FeS₂＝2ZnS+CO₂(g)+2FeS              (5)

Pb₂SiO₄+C+2S(g)＝2PbS+CO₂(g)+SiO₂           (6)

Zn₂SiO₄+C+2S(g)＝2ZnS+CO₂(g)+SiO₂           (7)

2ZnFe₂O₄+C+2S(g)＝2ZnS+CO₂(g)+2Fe₂O₃        (8)

2PbO+C+2S(g)＝2PbS+CO₂(g)                   (9)

2ZnO+C+2S(g)＝2ZnS+CO₂(g)                  (10)

Pb(l)+FeS₂＝PbS+FeS                        (11)

Pb(l)+S＝PbS                               (12)

d)冷却：硫化焙烧结束后将物料送入密闭的集料仓中冷却，待物料温度降至200℃以下后水淬得水淬渣；

e)磨浮：水淬渣经过磨矿、分级后，获得-45μm以下的物料，进入浮选系统后采用铅锌混合浮选流程，获得铅锌混合精矿。

所述铅锌混合浮选流程采用现有常规的铅锌混合浮选流程。

以下为本发明的进一步改进的技术方案：

为了提高风淬效果，所述风淬箱内设有分散板。更进一步地，所述分散板与所述溜槽延伸方向呈75°～105°。

为了充分利用高温空气中的热量，步骤b)中，粒化风机吹出的空气被熔体加热成高温空气，经过除尘系统后用于余热锅炉生产蒸汽。

藉由上述方法，本发明所述的铅冶炼渣风淬粒化、余热利用的选冶联合方法采用高速空气流将铅冶炼高温熔渣击碎吹成颗粒，而空气被熔体加热成高温空气，经过除尘系统后用于余热锅炉生产蒸汽，粒化渣中所散发的热量直接用于含铅锌矿物的硫化转化，缓慢冷却后水淬，进入磨矿、浮选系统进行人造硫化铅锌矿的浮选回收；具体工艺步骤为：

(1)输送：铅冶炼渣从渣口放出，经溜槽运送至风淬装置处，冶炼渣的温度保持在1200℃左右。

(2)风淬：流出的熔渣被一种特殊喷嘴喷出的高速空气流吹散，粉碎成2mm以下的微粒，而空气被熔体加热成高温空气，经过除尘系统后用于余热锅炉生产蒸汽，粒化渣温度为700～900℃，直接用于硫化焙烧。

(3)硫化焙烧：将粒化渣转移至硫化反应器中，加入硫化剂和还原剂进行硫化反应。硫化剂可为黄铁矿或硫磺的一种，黄铁矿加入量为炉渣重量的5～25％，硫磺加入量为炉渣重量的1～12％。还原剂为焦炭、煤或石墨粉的一种或几种，加入量为炉渣重量的2～8％。硫化焙烧温度控制在650～900℃，焙烧时间为1～3h，硫化焙烧过程发生以下反应：

Pb₂SiO₄+C+2FeS₂＝2PbS+CO₂(g)+SiO₂+2FeS     (1)

Zn₂SiO₄+C+2FeS₂＝2ZnS+CO₂(g)+SiO₂+2FeS     (2)

2ZnFe₂O₄+2FeS₂+C＝2ZnS+2FeS+CO₂(g)+2Fe₂O₃  (3)

2PbO+C+2FeS₂＝2PbS+CO₂(g)+2FeS              (4)

2ZnO+C+2FeS₂＝2ZnS+CO₂(g)+2FeS              (5)

Pb₂SiO₄+C+2S(g)＝2PbS+CO₂(g)+SiO₂           (6)

Zn₂SiO₄+C+2S(g)＝2ZnS+CO₂(g)+SiO₂           (7)

2ZnFe₂O₄+C+2S(g)＝2ZnS+CO₂(g)+2Fe₂O₃        (8)

2PbO+C+2S(g)＝2PbS+CO₂(g)                   (9)

2ZnO+C+2S(g)＝2ZnS+CO₂(g)                  (10)

Pb(l)+FeS₂＝PbS+FeS                        (11)

Pb(l)+S＝PbS                               (12)

(4)冷却：焙烧结束后将物料进入集料仓缓慢冷却，集料仓要密闭以防人造硫化矿氧化，待温度降至200℃以下后水淬。

(5)磨浮：水淬渣经过磨矿、分级后，获得-45μm以下的物料，进入浮选系统后采用铅锌混合浮选流程，最终获得铅锌混合精矿，尾矿堆存或填埋。

与现有烟化法相比，本发明方法的有益效果是：

a)本发明的选冶联合处理流程简单，浮选精矿金属回收率较高，达80％以上；

b)本发明热能利用率高，硫化转化率高，生产成本低；

c)本发明绿色环保，无重金属烟尘污染。

附图说明

图1是本发明一个实施例的工艺流程图；

图2是铅冶炼渣风淬粒化器结构示意图。

在图中

1-溜槽；2-粒化风机；3-风管；4-分散板；5-粒化渣出料口；6-风淬箱。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步的说明，实施例所述百分含量均指质量百分含量。

实施例1：鼓风炉炼铅渣

取鼓风炉水淬渣1000g，其化学成分为：Pb4.0％，Zn18.79％，Fe23.48％，Si9.2％，Ca7.2％，在1200℃下对鼓风炉渣进行加温处理1h，将熔融渣迅速取出后沿着溜槽倒入粒化器，调节风速使粒化渣粒度控制在1.5mm以下。物料从粒化器一端出料后进入硫化反应容器，同时加入20％黄铁矿和6％焦炭，控制温度为800℃并恒温2.5小时，缓慢冷却至200℃以下后水淬。部分物料烘干后经过化学分析测得铅锌硫化率各为82％和85％，其余物料进行磨矿、浮选试验，最终获得铅锌混合精矿，其中锌品位为38％，回收率85％，铅品位为8％，回收率为80％。

实施例2：液态高铅渣直接还原熔炼渣

取液态高铅渣直接还原熔炼渣1500g，其化学成分为：Pb2.50％，Zn22.79％，Fe21.48％，Si10.2％，Ca9.2％，在1200℃下对鼓风炉渣进行加温处理1h，将熔融渣迅速取出后沿着溜槽倒入粒化器，调节风速使粒化渣粒度控制在2.0mm以下。物料从粒化器一端出料后进入硫化反应容器，同时加入25％黄铁矿和5％焦炭，控制温度为850℃并恒温3.0小时，缓慢冷却至200℃以下后水淬。部分物料烘干后经过化学分析测得铅锌硫化率为各为85％和87％，其余物料进行磨矿、浮选试验，最终获得铅锌混合精矿，其中锌品位为40％，回收率88％，铅品位为6％，回收率为82％。

Claims (4)

1.一种铅冶炼渣风淬粒化、余热利用的选冶联合方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)输送：将铅冶炼渣经溜槽(1)运送至风淬装置处，铅冶炼渣的温度保持在1100℃～1300℃；所述风淬装置的结构为，包括与所述溜槽(1)连通的风淬箱(6)，设置在风淬箱(6)顶部的风管(3)，设置在风淬箱(6)一侧的粒化风机(2)，设置在风淬箱(6)底部的粒化渣出料口(5)；所述粒化风机(2)通过管道与所述风淬箱(6)连通；

b)风淬：铅冶炼渣从溜槽(1)进入风淬箱(6)内时，被粒化风机(2)喷出的高速空气流吹散，粉碎成2mm以下的粒化渣，该粒化渣的温度为700～900℃，直接用于硫化焙烧；

c)硫化焙烧：将粒化渣转移至硫化反应器中，加入硫化剂和还原剂焙烧进行硫化反应；所述硫化剂为黄铁矿或硫磺，黄铁矿加入量为炉渣重量的5％～25％，硫磺加入量为粒化渣重量的1％～12％；所述还原剂为焦炭、煤或石墨粉的一种或几种，还原剂的加入量为粒化渣重量的2％～8％；硫化焙烧温度为650℃～900℃，焙烧时间为1h～3h，硫化焙烧过程发生以下反应：

Pb₂SiO₄+C+2FeS₂＝2PbS+CO₂(g)+SiO₂+2FeS    (1)

Zn₂SiO₄+C+2FeS₂＝2ZnS+CO₂(g)+SiO₂+2FeS    (2)

2ZnFe₂O₄+2FeS₂+C＝2ZnS+2FeS+CO₂(g)+2Fe₂O₃ (3)

2PbO+C+2FeS₂＝2PbS+CO₂(g)+2FeS            (4)

2ZnO+C+2FeS₂＝2ZnS+CO₂(g)+2FeS            (5)

Pb₂SiO₄+C+2S(g)＝2PbS+CO₂(g)+SiO₂         (6)

Zn₂SiO₄+C+2S(g)＝2ZnS+CO₂(g)+SiO₂           (7)

2ZnFe₂O₄+C+2S(g)＝2ZnS+CO₂(g)+2Fe₂O₃        (8)

2PbO+C+2S(g)＝2PbS+CO₂(g)                   (9)

2ZnO+C+2S(g)＝2ZnS+CO₂(g)                  (10)

Pb(l)+FeS₂＝PbS+FeS                        (11)

Pb(l)+S＝PbS                               (12)

d)冷却：硫化焙烧结束后将物料送入密闭的集料仓中冷却，待物料温度降至200℃以下后水淬得水淬渣；

e)磨浮：水淬渣经过磨矿、分级后，获得-45μm以下的物料，进入浮选系统后采用铅锌混合浮选流程，获得铅锌混合精矿。

2.根据权利要求1所述的铅冶炼渣风淬粒化、余热利用的选冶联合方法，其特征在于，所述风淬箱(6)内设有分散板(4)。

3.根据权利要求2所述的铅冶炼渣风淬粒化、余热利用的选冶联合方法，其特征在于，所述分散板(4)与所述溜槽(1)延伸方向呈75°～105°。

4.根据权利要求1所述的铅冶炼渣风淬粒化、余热利用的选冶联合方法，其特征在于，步骤b)中，粒化风机(2)吹出的空气被熔体加热成高温空气，经过除尘系统后用于余热锅炉生产蒸汽。

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