CN103276197B - 一种锌焙砂闪速还原焙烧的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锌焙砂闪速还原焙烧的方法，该方法是将锌焙砂与物料输送气体通过喷射方式加入到闪速焙烧炉内；锌焙砂在闪速焙烧炉内呈悬浮态下落，并进行焙烧；该方法能耗低，能实现锌焙砂中铁酸锌快速彻底分解还原，该方法有较高的经济价值，能实现工业化生产。

Description

一种锌焙砂闪速还原焙烧的方法
技术领域
本发明涉及一种锌焙砂闪速还原焙烧的方法，属于冶锌领域。
背景技术
湿法炼锌的主要原料是硫化锌精矿经焙烧后得到的锌焙砂。在锌精矿沸腾焙烧脱硫过程中，硫化锌精矿中绝大部分铁不可避免地会生成难溶于稀硫酸溶液的铁酸锌。铁酸锌的形成不仅导致锌的浸出率低（80%～85%），而且很多有价金属也进入铁酸锌的晶格中，严重影响铟、锗、锌等金属的回收率以及铁资源的利用率。目前湿法炼锌工艺对锌焙砂中难溶铁酸锌的处理主要采用高温(接近沸点)高酸（>200g／L H2SO4)强化浸出，使锌浸出率由80%～85％提高到大于95％的水平，但同时95％以上的铁也成为杂质进入溶液，从而大大加重了除铁负荷。对高铁锌精矿来说，这一矛盾将变得更加尖锐。有研究利用回转窑及箱式电阻炉等对锌焙砂进行还原焙烧分解其中的铁酸锌从而提高金属回收率，但回转窑及箱式电阻炉效率低下，焙烧时间较长。
发明内容
本发明针对现有技术中回转窑及箱式电阻炉等对锌焙砂进行还原焙烧分解其中的铁酸锌从而提高金属回收率，存在回转窑及箱式电阻炉效率低下，焙烧时间较长的缺陷，目的在于提供一种能耗低，能实现的锌焙砂中铁酸锌快速彻底分解还原的方法，该方法有较高的经济价值，能实现工业化生产。
本发明提供了一种锌焙砂闪速还原焙烧的方法，该方法是将粒度为74～125μm的锌焙砂与物料输送气体通过喷射方式加入到闪速焙烧炉内；锌焙砂在闪速焙烧炉内呈悬浮态下落，并进行焙烧；其中，闪速焙烧炉中的温度控制为800～1050℃，焙烧气氛控制CO的浓度为0.01～2%vol,CO2的浓度为1～50%vol，O2的浓度为0～1%vol；所述锌焙砂在闪速焙烧炉内停留时间为1～3秒。
上述方法中焙烧气氛中CO2/CO分压比为20～1300。
所述的物料输送气体为CO浓度在0～18%vol之间的CO+N2或CO+CO2混合气体。
所述的锌焙砂干燥至水分含量≤1wt%。
所述的锌焙砂中锌铁比小于5。
所述的焙烧发生包括铁酸锌的分解和铁氧化物的还原在内的反应。
上述方法中通过输入CO还原气体进行还原焙烧，并保持炉内CO的浓度在0.01～2%vol之间。
本发明的锌焙砂闪速还原焙烧的方法，使锌焙砂中铁酸锌快速分解还原，得到高可溶锌率、低亚铁含量的焙烧产物，从而实现锌铁选择性分离，避免沉铁渣堆存带来的环境问题。
本发明的具体技术方案：
1)将粒度为74μm～125μm的锌焙砂干燥至水分含量≤1wt%；
2)通过调节闪速焙烧炉内的O2浓度，维持在1%vol以下，并控制炉内CO浓度在0.01～2%vol，CO2含量在1～50%vol；
3)将步骤1)中干燥好的原料与CO浓度为0～18%vol的CO+N2或者CO+CO2混合气体通过喷嘴喷入闪速焙烧炉内，在炉内完成还原焙烧，其焙烧温度为800～1050℃；
4)锌焙砂在闪速焙烧炉内呈悬浮态下落，在下落过程中停留时间为1～3秒，完成铁酸锌分解与铁氧化物的还原反应。
本发明的技术原理和技术难点：
在锌焙砂还原焙烧过程中铁酸锌主要发生以下反应：
3ZnFe2O4+CO=3ZnO+2Fe3O4+CO2       (1)
ZnFe2O4+CO=ZnO+2FeO+CO2           (2)
要提高锌焙砂中锌的浸出率，则需要将ZnFe2O4分解，对于Zn浸出工序来说理想的分解产物为ZnO和Fe3O4，这样通过控制现有的浸出工艺就可选择性浸出锌而使铁留存于浸出渣中，以利铁的磁选回收；使反应(1)发生并抑制反应(2)的进行是焙烧的关键（即把焙烧条件控制在图1中的ZnO+Fe3O4区域），发明人通过反复研究发现，通过严格控制焙烧气氛和焙烧温度在本发明的范围内可以实现焙烧产物为有利于锌浸出的ZnO和Fe3O4，但是焙烧时间长，反应不好控制，分解效率低；为了解决上述问题，发明人进一步对此作出大量研究，将锌焙砂筛选在一定的粒径范围内，能结合锌焙砂在闪速焙烧炉内以悬浮态气固传热方式进行焙烧，取代了传统的堆积态气固传热，使锌焙砂在很短时间内获得高的能量以及悬浮态下气固接触的比表面积大大增加，使焙烧反应快速彻底完成，铁酸锌快速分解还原成ZnO和Fe3O4，为后续选择性浸出实现锌铁分离提供条件。
本发明的有益效果：
1.焙烧时间短，铁酸锌分解率高；焙烧反应快速，在1～3秒内完成，锌焙砂中铁酸锌的分解率不低于76wt%。
2.能耗低，还原剂用量少，降低了成本；炉内体系只需维持浓度在0.01～2%vol左右的CO即可完成焙烧。
附图说明
【图1】为温度950℃时Fe-Zn-C-O系优势区域图。
【图2】为锌焙砂焙烧前后XRD图谱对比。
具体实施方式
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明。
实施例1
将粒度为-74μm的锌焙砂，干燥至水分含量≤1wt%，然后通过加料系统喷入闪速焙烧炉内，顶部通入CO浓度为0%vol的CO+N2的混合气体作为物料输送气体，物料在炉内呈悬浮状态下落，同时与通入炉内的CO气体发生还原反应；控制炉膛温度1050℃，炉膛CO浓度200ppm，炉膛CO2浓度35%vol，炉内O2浓度为0；经分析检测焙烧产物的可溶锌率为99.06%，焙烧后物料可溶锌率提高12%，焙烧产物的Fe2+/TFe的值为0.316，铁酸锌分解率达到83.5%。
实施例2
将锌焙砂磨细筛分处理至粒度在-125μm，干燥至水分含量≤1wt%，然后通过加料系统加入闪速焙烧炉内，顶部通入CO浓度为18%vol的CO+N2的混合气体作为物料输送气体，物料在炉内呈悬浮状态下落，同时与通入炉内的CO气体发生还原反应，控制炉膛温度950℃，炉膛CO浓度2%vol，CO2浓度为50%vol，锌焙砂中铁酸锌的分解率达到81.3%，焙烧产物的可溶锌率为98.2%，其中Fe2+/TFe的值为0.323；图1为焙烧前后XRD图谱对比，已经没有了铁酸锌的特征峰，表明锌焙砂中铁酸锌分解比较完全。
实施例3
将锌焙砂磨细筛分处理至粒度在-74μm，干燥至水分含量≤1wt%，然后通过加料系统加入闪速焙烧炉内，顶部通入CO浓度为13%vol的CO+N2的混合气体作为物料输送气体，物料在炉内呈悬浮状态下落，同时与通入炉内的CO气体发生还原反应，控制炉膛温度800℃，炉膛CO浓度1000ppm，炉膛CO2浓度10%vol，锌焙砂中铁酸锌的分解率达到76.5%，焙烧产物可溶锌率为97.1%，其中Fe2+/TFe的值为0.319。

Claims (5)

1.一种锌焙砂闪速还原焙烧的方法，其特征在于，将粒度为74～125μm的锌焙砂与物料输送气体通过喷射方式加入到闪速焙烧炉内；锌焙砂在闪速焙烧炉内呈悬浮态下落，并进行焙烧；其中，闪速焙烧炉中的温度控制为800～1050℃，焙烧气氛控制CO的浓度为0.01～2％vol,CO2的浓度为1～50％vol，O2的浓度为0～1％vol；所述锌焙砂在闪速焙烧炉内停留时间为1～3秒；其中，焙烧气氛中CO2/CO分压比为20～1300。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的物料输送气体为CO浓度在0～18％vol之间的CO+N2或CO+CO2混合气体。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的锌焙砂干燥至水分含量≤1wt％。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的锌焙砂中锌铁比小于5。
5.如权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述的焙烧发生包括铁酸锌的分解和铁氧化物的还原在内的反应。
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