CN103173631B - 一种海绵镉的熔炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种海绵镉的熔炼方法。本发明方法经过海绵镉加料熔化、还原熔炼、火碱水淬回收和粗镉铸锭过程完成从海绵镉制得粗镉的过程。具有能耗低，污染小，操作容易的特点，使镉的生产率提高到95%以上。适宜作为海绵镉熔炼制得粗镉的方法应用。
Description
技术领域
本发明涉及的是有色金属冶炼领域，具体地说是一种海绵镉熔炼的方法。
背景技术
镉是锌冶炼过程中产生的一种副产品，在火法炼锌过程中，镉主要富集在焦结过程产生的氧化锌、制酸过程产生的高温尘（电收尘部分）和精馏系统产生的高镉锌中，在湿法冶炼锌过程中，镉主要富集在铜镉渣中。除精馏系统产出的高镉锌用火法直接提纯外，其余三种含镉原料提取生产镉均需要经过湿法浸出、净化、置换生产出海绵镉，海绵镉再经过熔炼生产粗镉。常规的熔炼方法是将一定量的火碱加入熔炼锅内，待火碱熔化后用人工方法将海绵镉加入到熔炼锅内，海绵镉熔化后搅拌，待熔融镉中所含杂质达到指标要求时，捞出火碱并放出镉液铸锭，即为粗镉。该处理方法投资少，但劳动强度大，直产率低，仅为65~70%，含镉的废火碱还需要进入湿法系统进行处理。
发明内容
为了解决常规海绵镉熔炼方法存在的技术问题，本发明提出了一种海绵镉熔炼的方法。该方法通过海绵镉自动加料和熔化过程、还原剂还原熔炼过程、废火碱水淬过程和镉液铸锭过程完成海绵镉制取粗镉。解决利用海绵镉原料制取粗镉的技术问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
海绵镉的熔炼工艺步骤：
1、海绵镉加料和熔化过程：海绵镉通过料盅由自动加料控制装置加入到装有熔融火碱的熔炼炉内，自动加料控制装置将控制料盅的提升、平移、下降，直至完全没入已熔化好碱液的熔炼炉中，停留5-10分钟后，料盅上升离开碱液，再下降至没入碱液，完成搅拌动作，如此反复3～5次后，海绵镉已经全部熔化，完成海绵镉的一次加料、搅拌和熔化，自动加料控制装置将控制料盅上升、平移、下降，再次将海绵镉加入料盅内，完成第二次的自动加料过程，海绵镉共分四次完成加料熔炼。熔炼炉温度为450--500℃。
2、还原剂还原熔炼过程：海绵镉加料、熔化后，提高熔炼炉温度至550--600℃，加入还原剂粉煤和锌镉合金混合物，进行搅拌，还原剂与空气反应生成的一氧化碳将氧化镉还原为金属镉，锌镉合金中的锌一部分直接与氧化镉发生置换反应，将氧化镉还原，另一部分与火碱反应，生成的氢气与氧化镉反应将之还原，恒温静止1小时，将熔化炉温度降至450--500℃。
3、废火碱水淬过程：还原熔炼后，经过熔炼炉的放碱液口放出的废火碱，经高压水淬后，完成碱与镉的分离。可溶部分进入含碱废液中，含碱废液返回浸出系统作为中和剂使用，不溶部分主要为镉粒，沉入到碱池底部，与海绵镉作为原料，加入到熔炼炉内进行熔炼。
4、镉液铸锭过程：将镉液由熔炼炉的放镉液口放出，进行冷凝铸锭成为粗镉。
还原剂为粉煤和锌镉合金混合物。
熔炼炉采用电加热。
海绵镉自动加料控制装置：
海绵镉熔炼自动加料控制装置由电动葫芦、编码器、控制柜、料盅组成，料盅吊挂在电动葫芦上，控制柜通过控制线与电动葫芦连接，通过无线控制对电动葫芦进行操作控制，实现电动葫芦的双速控制和走车变频控制，双速控制保证电动葫芦的上下运动，速度控制为每分钟运行8米，实现在料盅进入镉熔炼炉过程中的上下运动速度控制，保证海绵镉反应过程，整个过程由PLC控制；电动葫芦走车的变频控制，保证料盅平行运行平稳，保证稳定加料，确保加料位置的精确；电动葫芦上装有编码器，通过编码器对运动周期进行计数，保证加料的精准。
积极效果，本发明方法经过自动加料系统、加入还原剂、火碱水淬步骤，实现了从海绵镉到粗镉的还原熔炼过程。过程连续，能耗低，污染小，操作容易，直产率高。提高了镉熔炼的直产率，镉的直产率提高到了95%以上。适宜金属冶炼领域的海绵镉熔炼粗镉中应用。
附图说明
图1为本发明工艺流程图
图2为本发明海绵镉自动加料控制装置示意图
图中，1、电动葫芦，2、编码器，3、料盅，4、控制柜，5、熔炼炉，6、控制线
具体实施方式
根据图1的流程，其具体步骤如下：
1、海绵镉加料和熔化过程：海绵镉通过料盅由自动加料控制装置加入到装有熔融火碱的熔炼炉内，自动加料控制装置将控制料盅的提升、平移、下降，直至完全没入已熔化好碱液的熔炼炉中，停留5-10分钟后，料盅上升离开碱液，再下降至没入碱液，完成搅拌动作，如此反复3～5次后，海绵镉已经全部熔化，完成海绵镉的一次加料、搅拌和熔化，自动加料控制装置将控制料盅上升、平移、下降，再次将海绵镉加入料盅内，完成第二次的自动加料过程，海绵镉共分四次完成加料熔炼。熔炼炉温度为450--500℃。
2、还原剂还原熔炼过程：海绵镉加料、熔化后，提高熔炼炉温度至550--600℃，加入还原剂粉煤和锌镉合金混合物，进行搅拌，还原剂与空气反应生成的一氧化碳将氧化镉还原为金属镉，锌镉合金中的锌一部分直接与氧化镉发生置换反应，将氧化镉还原，另一部分与火碱反应，生成的氢气与氧化镉反应将之还原，恒温静止1小时，将熔化炉温度降至450--500℃。
3、废火碱水淬过程：还原熔炼后，经过熔炼炉的放碱液口放出的废火碱，经高压水淬后，完成碱与镉的分离。可溶部分进入含碱废液中，含碱废液返回浸出系统作为中和剂使用，不溶部分主要为镉粒，沉入到碱池底部，与海绵镉作为原料，加入到熔炼炉内进行熔炼。
4、镉液铸锭过程：将镉液由熔炼炉的放镉液口放出，进行冷凝铸锭成为粗镉。
还原剂为粉煤和锌镉合金混合物。
熔炼炉采用电加热。
根据图2说明海绵镉自动加料控制装置：
海绵镉熔炼自动加料控制装置由电动葫芦1、编码器2、料盅3、控制柜4组成，料盅3吊挂在电动葫芦1上，控制柜4通过控制线6与电动葫芦1连接，通过无线控制对电动葫芦1进行操作控制，实现电动葫芦的双速控制和走车变频控制，双速控制保证电动葫芦1的上下运动，速度控制为每分钟运行8米，实现在料盅3进入镉熔炼炉5过程中的上下运动速度控制，保证海绵镉反应过程，整个过程由PLC控制；电动葫芦1走车的变频控制，保证料盅3平行运行平稳，保证稳定加料，确保加料位置的精确；电动葫芦1上装有编码器（2），通过编码器2对运动周期进行计数，保证加料的精准。
实施例1
取火碱 300 公斤投入至熔化炉内，升温到450℃，待火碱全部熔化后，将海绵镉500kg（含水10%）加入到料盅内，海绵镉主要成分Cd94.12、Zn2、Tl 0.082、Pb0 .23、Cu0.46，启动自动加料系统，加料四次后，投入还原剂粉煤和锌镉合金，升温至550--600℃，经多次搅拌后恒温静止1小时。还原过程结束，将温度降至450℃。打开高压水管阀门和碱液放出口钎子，完成碱液的水淬工作，将钎子插回并固定好。用吊车将铸锭模吊至镉液放出口前，打开镉液放出口钎子开始铸锭。
共加入海绵镉2000公斤，产粗镉1677.44公斤，镉粒25公斤，含镉89.8%。
粗镉化学成分%（质量百分比）
Cd：99.2、Zn ：0.03、Tl： 0.04、Pb： 0.32、Cu： 0.26
镉的直产率为98.22%，回收率为99.54%。
实施例2
取火碱 300 公斤投入至熔化炉内，升温到500℃，待火碱全部熔化后，将海绵镉500kg（含水10%）加入到料盅内，海绵镉主要成分Cd95.08、Zn1.8、Tl 0.085、Pb0 .24、Cu0.5，启动自动加料系统，加料四次后，投入还原剂粉煤和锌镉合金，升温至550--600℃，经多次搅拌后恒温静止1小时。还原过程结束，将温度降至500℃。打开高压水管阀门和碱液放出口钎子，完成碱液的水淬工作，将钎子插回并固定好。用吊车将铸锭模吊至镉液放出口前，打开镉液放出口钎子开始铸锭。
共加入海绵镉2000公斤，产粗镉1695.15公斤，镉粒24公斤，含镉90%。
粗镉化学成分质量百分比分别为：
Cd：99.3、Zn ：0.03、Tl： 0.042、Pb： 0.30、Cu： 0.25
镉的直产率为98.35%，回收率为99.61%。
本发明的优点是：
1、采用电加热系统后，热利用率较煤气有了较大提高，每吨镉生产成本降低400元以上。
2、采用水淬装置后，废火碱不再需要返回浸出系统，减少了人工、辅助材料（硫酸、锌粉等）的消耗。
3、镉的直产率高，可以达到95%以上。
Claims (3)
1.一种海绵镉熔炼的方法，其特征是：通过海绵镉自动加料和熔化、还原剂还原熔炼、废火碱水淬和镉液铸锭过程完成海绵镉制取粗镉；
海绵镉熔炼的工艺步骤：
1）、海绵镉加料和熔化过程：海绵镉通过料盅由自动加料控制装置加入到装有熔融火碱的熔炼炉内，自动加料控制装置将控制料盅的提升、平移、下降，直至完全没入已熔化好碱液的熔炼炉中，停留5-10分钟后，料盅上升离开碱液，再下降至没入碱液，完成搅拌动作，如此反复3～5次后，海绵镉已经全部熔化，完成海绵镉的一次加料、搅拌和熔化，自动加料控制装置将控制料盅上升、平移、下降，再次将海绵镉加入料盅内，完成第二次的自动加料过程，海绵镉共分四次完成加料熔炼，熔炼炉温度为450--500℃；
2）、还原剂还原熔炼过程：海绵镉加料、熔化后，提高熔炼炉温度至550--600℃，加入还原剂粉煤和锌镉合金混合物，进行搅拌，还原剂与空气反应生成的一氧化碳将氧化镉还原为金属镉，锌镉合金中的锌一部分直接与氧化镉发生置换反应，将氧化镉还原，另一部分与火碱反应，生成的氢气与氧化镉反应将之还原，恒温静止1小时，将熔化炉温度降至450--500℃；
3）、废火碱水淬过程：还原熔炼后，经过熔炼炉的放碱液口放出的废火碱，经高压水淬后，完成碱与镉的分离，可溶部分进入含碱废液中，含碱废液返回浸出系统作为中和剂使用，不溶部分主要为镉粒，沉入到碱池底部，与海绵镉作为原料，加入到熔炼炉内进行熔炼；
4）、镉液铸锭过程：将镉液由熔炼炉的放镉液口放出，进行冷凝铸锭成为粗镉。
2.根据权利要求1所述的一种海绵镉熔炼的方法，其特征是：海绵镉熔炼自动加料控制装置；
海绵镉熔炼自动加料控制装置由电动葫芦（1）、编码器（2）、控制柜（4）、料盅（3）组成，料盅（3）吊挂在电动葫芦（1）上，控制柜（4）通过控制线（6）与电动葫芦（1）连接，通过无线控制对电动葫芦（1）进行操作控制，实现电动葫芦的双速控制和走车变频控制，双速控制保证电动葫芦的上下运动，速度控制为每分钟运行8米，实现在料盅（3）进入镉熔炼炉（5）过程中的上下运动速度控制，保证海绵镉反应过程，整个过程由PLC控制；电动葫芦（1）走车的变频控制，保证料盅（3）平行运行平稳，保证稳定加料，确保加料位置的精确；电动葫芦（1）上装有编码器（2），通过编码器（2）对运动周期进行计数，保证加料的精准。
3.根据权利要求1所述的一种海绵镉熔炼的方法，其特征是：熔炼炉采用电加热。
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