CN103993164B - 氧硫混合铅锌多金属同时冶化分离的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属冶炼领域内的一种氧硫混合铅锌多金属同时冶化分离的方法，其工艺流程依次为：配料工序：将铅含量5%~15%的矿石和铅含量25%~60%的矿石复配，得到铅含量大于10%的复配矿石；压制球团矿工序；混合冶炼工序得到粗铅和冶化炉熔融炉渣；精析工序得到铅锭；烟化工序；渣铁熔炼工序得到渣铁和熔炼炉熔融炉渣；制陶工序将熔炼炉熔融炉渣成型为陶粒。本发明克服了现有技术资源综合利用率低，产生大量工业固废，造成环境污染的缺陷，提供的氧硫混合铅锌多金属同时冶化分离的方法可利用低品位含铅物料，减少工业固废，并可治理环境污染。
Description
所属技术领域
本发明涉及金属冶炼领域，具体为一种氧硫混合铅锌多金属同时冶化分离的方法。
背景技术
传统的铅锌选矿，要求选出的精矿品位铅锌含量必须达到50%以上，才能作为铅锌冶炼的合格原料，针对氧硫混合的铅锌矿，最低的工业品位也需达到40%以上，才能冶炼。原料还要经过焙烧和烧结工序，才能进炉冶炼，特别是铅锌原料必须分开单独冶炼，所有的有价金属被一分为四，铅精粉带走一部分，锌精粉带走一部分，采矿废石带走一部分，选矿尾矿带走一部分，资源综合利用率不足50%，而且造成大量的工业固废。平均每炼出一吨金属铅或一吨金属锌就要用60~80吨5%以上的原矿浮选，产生余矿废石约20吨，选矿尾矿约60吨。硫化矿余矿废石中的铅锌含量在3%左右，尾矿中的铅锌含量在2%左右，每炼出2吨合格的铅锌，就要在采矿废石和选矿尾矿中浪费约2吨铅锌金属，如果是氧硫混合矿，浮选尾矿中的铅锌含量超过3%，浪费的金属超过3吨。现有的对废石和尾矿的处置方法都是以堆存为主，没有综合利用固废中的有价金属，也没有对固废进行全面完整的处置，任由其露天堆放，其中的金属经过风吹、日晒、雨淋逐渐转变成可溶性盐类污染水体，废水进入江河后直接污染藻类，鱼类，形成生物链污染。我国历年来堆积的铅锌固废超过十亿吨，只有从根本上处理这些含金属的固废，才能从源头上控制污染源。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术资源综合利用率，产生大量工业固废，造成环境污染的缺陷，提供一种可利用低品位含铅物料，减少工业固废，并可治理环境污染的氧硫混合铅锌多金属同时冶化分离的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的氧硫混合铅锌多金属同时冶化分离的方法，其特征在于工艺流程依次为：配料工序：将铅含量5%~15%的矿石和铅含量25%~60%的矿石复配，得到铅含量大于10%的复配矿石；压制球团矿工序：将前述复配矿石和褐铁矿加入压球机，压制成球团矿；混合冶炼工序：将球团矿、焦炭和石灰石投入冶化炉冶炼，得到粗铅和冶化炉熔融炉渣，产生的烟气经回收烟尘后排放；精析工序：粗铅经除铜精析后得到铅锭；烟化工序：冶化炉熔融炉渣进入烟化炉，喷入粉煤，升温或保温维持1200℃，得到烟化炉熔融炉渣，产生的烟气经回收烟尘后排放；渣铁熔炼工序：烟化炉熔融炉渣进入渣铁熔炼炉，喷入煤粉、高压鼓风，得到渣铁和熔炼炉熔融炉渣，产生的烟气经回收烟尘后排放；制陶工序：熔炼炉熔融炉渣进入回转窑窑前熔池，在高压鼓风和喷入煤粉的燃烧、搅动下，飞溅出来的陶粒进入到回转窑，在窑体的低速转动下，逐步冷却成型得到陶粒，产生的烟气经回收烟尘后排放。
上述方案中，所述铅含量5%~15%的矿石为采矿废石、选矿尾矿、难处理的铅原矿石和含铅废杂料中的一种或几种。
上述方案中，所述含铅废杂料为锌浸出渣、废蓄电池铅泥和工业废铅渣的一种或几种。
上述方案中，所述混合冶炼工序为：将球团矿、焦炭和石灰石按以下顺序：焦炭-石灰石-球团矿投入冶化炉，加热冶炼。
上述方案中，所述混合冶炼工序中产生的烟气，进入沉降还原室，其中的SO2在烟气中的过渡金属氧化物的催化作用下和还原性气体CO反应形成硫磺；沉降还原室的烟气经冷却后进入布袋收尘器过滤回收烟尘；经过布袋收尘器的烟气鼓入脱硫塔，用生石灰进一步脱出SO2后排放；沉降还原室和布袋收尘器产生的烟尘送至湿法系统，浸出回收硫酸锌、氧化锌、镓、铟和锗，浸出后产生的废渣返回配料工序用于复配。
上述方案中，所述精析工序为：将冶化炉排出的高温铅液缓慢降温使铜析出，析出过程中加入锯木屑使浮渣变得疏松易于分离；除铜后的铅液浇注、冷却和脱模，得到铅锭。
上述方案中，所述烟化工序产生的烟气经沉降室沉降、冷却后送入布袋收尘器，沉降室和布袋收尘器产生的烟尘送至湿法系统，浸出回收氧化锌、镓、铟和锗，浸出后产生的废渣返回配料工序用于复配；经过布袋收尘器的烟气鼓入脱硫塔，用生石灰进一步脱出SO2后排放。
上述方案中，所述渣铁熔炼工序和制陶工序产生的烟气经沉降室沉降、冷却后送入布袋收尘器，沉降室和布袋收尘器产生的烟尘送至湿法系统，浸出回收氧化锌，浸出后产生的废渣返回配料工序用于复配；经过布袋收尘器的烟气鼓入脱硫塔，用生石灰进一步脱出SO2后排放。
本发明的氧硫混合铅锌多金属同时冶化分离的方法，多金属同时冶炼，不用烧结工序，将入炉铅品位降低为大于10%，对锌品位无要求，同时对低品位铅矿选矿要求降低，大幅度降低选矿难度，拓宽了原料来源，使铅锌含量6～10%的冶炼废渣得到利用，弥补了现有铅锌单金属冶炼最低必须使用40%以上精矿的局限，利用了低品位的含铅物料，节约选矿成本，提高资源回收率，减少了现有铅锌行业工业固体废物，减少尾矿铅排放，控制了污染产生，并可治理环境污染。
综上，本发明克服了现有技术资源综合利用率低，产生大量工业固废，造成环境污染的缺陷，提供的氧硫混合铅锌多金属同时冶化分离的方法可利用低品位含铅物料，减少工业固废，并可治理环境污染。
具体实施例
下面结合实施例进一步详述本发明，但本发明不仅限于所述实施例。
实施例一
本例的氧硫混合铅锌多金属同时冶化分离的方法，工艺流程依次为：配料工序：将铅含量5%~15%的矿石和铅含量25%~60%的矿石复配，得到铅含量为15%的复配矿石；压制球团矿工序：将前述复配矿石和褐铁矿加入压球机，压制成球团矿；混合冶炼工序：将球团矿、焦炭和石灰石投入冶化炉冶炼，得到粗铅和冶化炉熔融炉渣，产生的烟气经回收烟尘后排放；精析工序：粗铅经除铜精析后得到铅锭；烟化工序：冶化炉熔融炉渣进入烟化炉，喷入粉煤，升温或保温维持1200℃，得到烟化炉熔融炉渣，产生的烟气经回收烟尘后排放；渣铁熔炼工序：烟化炉熔融炉渣进入渣铁熔炼炉，喷入煤粉、高压鼓风，得到渣铁和熔炼炉熔融炉渣，产生的烟气经回收烟尘后排放；制陶工序：熔炼炉熔融炉渣进入回转窑窑前熔池，在高压鼓风和喷入煤粉的燃烧、搅动下，飞溅出来的陶粒进入到回转窑，在窑体的低速转动下，逐步冷却成型得到陶粒，产生的烟气经回收烟尘后排放。
其中，配料工序中，将采矿废石(铅含量5%)、选矿尾矿(铅含量5%)、难处理的铅原矿石(铅含量10%)和氧化铅锌次精矿（铅含量25%）进行复配，得到铅含量为15%的复配矿石。采用微机自动配料，每批料200-300kg，从而保证配料的准确性和均匀性。
压制球团矿工序中，压球机为高压矿粉压球机。压制成品球团矿需防水化和破碎，微热干燥后投入冶化炉。
混合冶炼工序中，将球团矿、焦炭和石灰石按以下顺序：焦炭-石灰石-球团矿投入冶化炉，加热冶炼。冶化炉是在还原性气氛中连续不间断进行熔炼的，还原剂为焦炭，熔炼后得到品位约为96.5%的粗铅，杂质元素经造渣后进入炉渣。
将压制成型的球团矿和焦炭一起加入冶化炉预热，当预热温度达硫化物燃点时，硫化物与吸入空气燃烧脱出部分SO2。
压制球团矿中的铅，主要以氧化铅、硫化铅以及少量硫酸铅存在。氧化铅在300℃左右就被一氧化碳还原成金属铅；在550～650℃时，硫酸铅在还原气氛中变为硫化铅，硫化铅能与氧化铅相互反应生产金属铅。而硅酸铅只有在850℃以上和有强碱性氧化物（氧化钙、氧化亚铁）存在时，才能置换还原成金属铅。脱硫后的铅物料继续被上升的炉气加热，同时一部分易还原的PbO被还原为Pb，当物料到达冶化炉底部时被完全溶化强烈还原，使物料中的Pb都还原为熔融金属态沉淀在冶化炉底部，少量的铜被造锍形成铜锍，物料中的铁、锌、钙、氧化铝及氧化硅则形成FeO-CaO-ZnO-SiO2型熔融炉渣排出。
主要化学反应为：
C+O2=CO2
CO2+C=2CO
PbO+CO=Pb+CO2
PbSO4+4CO=PbS+4CO2
PbS+2PbO=3Pb+SO2
PbS+CaO+C=CaS+Pb+CO
2PbO·SiO2+2FeO+2CO=2Pb+2FeO·SiO2+2CO2 。
冶化炉排出的烟气温度在190～210℃，在引风机的负压作用下进入沉降还原室，其中的SO2在烟气中的过渡金属氧化物的催化作用下和还原性气体CO反应形成硫磺，SO2+CO=CO2+S的反应可降低约80%的二氧化硫。沉降还原室的烟气经冷却后进入布袋收尘器过滤回收氧化锌烟尘，微细的氧化锌粉可与SO2反应脱出约40%SO2形成亚硫酸锌，烟气中SO2浓度已接近排放标准。经过布袋收尘器的烟气中还含有少量的SO2，将烟气鼓入脱硫塔用生石灰进一步脱出其中的SO2后排放。
沉降还原室产生的烟尘和布袋收尘器产生的烟尘送至湿法系统浸出，回收其中的硫酸锌和氧化锌及稀散金属镓、铟、锗，浸出后产生的废渣返回配料工序用于复配。
精析工序中，还原沉淀在冶化炉底中的粗铅（含Pb96.5%），定期排出到熔析锅，除铜后的铅液用圆盘铸型机浇注、冷却和脱模，得到铅锭。粗铅除铜采用熔析法，熔析法除铜是利用铜在铅中的溶解度随温度的升降而增减的物理性能，将冶化炉排出的高温铅液缓慢降温使铜析出。熔析过程中加入锯木屑能使浮渣变得疏松，从而使浮渣易与铅分离，降低浮渣含铅量，其温度一般控制在330～340℃，效率在93%以上。
烟化工序中，冶化炉排出的熔融炉渣温度在1100～1200℃，利用地形高差排入电热前床，升温或保温维持1200℃，同时沉降其中少量的铅和硫颗粒，进一步回收产物，然后送入烟化炉中。来自电热前床的高温熔融炉渣经喷入粉煤后，其中所含的Pb、Zn、In、Ge等还原蒸发气化后，被空气二次氧化成为氧化物微细颗粒形成烟气吹出，烟气温度高达1100℃以上，经沉降室初步沉降，然后经过余热锅炉冷却，最后送入布袋收尘器回收烟尘。沉降室和布袋收尘器产生的烟尘送至湿法系统，浸出回收氧化锌和稀散金属镓、铟、锗，浸出后产生的废渣返回配料工序用于复配。经过布袋收尘器的烟气中还含有少量的SO2，将烟气鼓入脱硫塔，用生石灰进一步脱出SO2后排放。
渣铁熔炼工序中，经过烟化炉处理后排出的熔融炉渣，其中的Pb≤0.1%，Zn为1～2%，Fe2O3 为35%，SiO2 为24%，Al2O3 为6%，该熔融炉渣靠溜槽排入渣铁熔炼炉进一步熔炼为含铁大于70%的渣铁。渣铁熔炼炉为矩形炉体，炉内用燃烧煤粉的方法来熔化渣铁以获得铁水，从烟化炉排出的高温熔渣利用设备配置的高差直接流入渣铁熔炼炉加料口，在喷入煤粉、高压鼓风的条件下，熔渣中的Fe2O3被熔化成熔融态，便于与渣分离，少部分会被还原成铁水。炉顶排出的高温烟气（1350～1550℃）经沉降室初步沉降，然后经过余热锅炉冷却，最后送入布袋收尘器回收烟尘。经过布袋收尘器的烟气中还含有少量的SO2，将烟气鼓入脱硫塔，用生石灰进一步脱出SO2后排放。
制陶工序中，渣铁熔炼炉的熔融炉渣进入回转窑窑前熔池，高压风机将煤粉喷入窑内，并使其充分燃烧，产生的热量使物料发生物理和化学变化，产生膨胀现象，在搅动下，飞溅出来的陶粒进入到回转窑，在窑体的低速转动下，逐步冷却成型得到陶粒。陶粒具有优异的性能，如密度低，筒压强度高，孔隙率高，软化系数高，抗冻性良好，抗碱集料反应性优异等。特别由于陶粒密度小，内部多孔，形态、成分较均一，且具一定强度和坚固性，因而具有质轻，耐腐蚀，抗冻，抗震和良好的隔绝性等多功能特点。利用陶粒这些优异的性能，可以将它广泛应用与建材、园艺、食品饮料、耐火保温材料、化工、石油等部门。
回转窑排出的高温烟气（600～700℃）经沉降室初步沉降，然后经过余热锅炉冷却，最后送入布袋收尘器回收烟尘。沉降室和布袋收尘器产生的烟尘送至湿法系统，浸出回收氧化锌，浸出后产生的废渣返回配料工序用于复配。经过布袋收尘器的烟气中还含有少量的SO2，将烟气鼓入脱硫塔，用生石灰进一步脱出SO2后排放。
实施例二
本例的氧硫混合铅锌多金属同时冶化分离的方法除配料工序中，将采矿废石(铅含量5%)和氧化铅锌次精矿（铅含量25%）进行复配，得到铅含量为10%的复配矿石外，其余同实施例一。
实施例三
本例的氧硫混合铅锌多金属同时冶化分离的方法除配料工序中，将采矿废石(铅含量5%)、选矿尾矿(铅含量5%)、难处理的铅原矿石(铅含量10%)、锌浸出渣和含铅量60%左右的精铅粉进行复配，得到铅含量为16%的复配矿石外，其余同实施例一。
实施例四
本例的氧硫混合铅锌多金属同时冶化分离的方法除配料工序中，将采矿废石(铅含量5%)、选矿尾矿(铅含量5%)、难处理的铅原矿石(铅含量15%)、锌浸出渣、废蓄电池铅泥和氧化铅锌次精矿（铅含量25%）进行复配，得到铅含量为16%的复配矿石外，其余同实施例一。
实施例五
本例的氧硫混合铅锌多金属同时冶化分离的方法除配料工序中，将采矿废石(铅含量5%)、选矿尾矿(铅含量5%)、难处理的铅原矿石(铅含量9%)、锌浸出渣、工业废铅渣和氧化铅锌次精矿（铅含量25%）、含铅量60%左右的精铅粉进行复配，得到铅含量为13%的复配矿石外，其余同实施例一。
Claims (8)
1.一种氧硫混合铅锌多金属同时冶化分离的方法，其特征在于工艺流程依次为：配料工序：将铅含量5%~15%的矿石和铅含量25%~60%的矿石复配，得到铅含量大于10%的复配矿石；压制球团矿工序：将前述复配矿石和褐铁矿加入压球机，压制成球团矿；混合冶炼工序：将球团矿、焦炭和石灰石投入冶化炉冶炼，得到粗铅和冶化炉熔融炉渣，产生的烟气经回收烟尘后排放；精析工序：粗铅经除铜精析后得到铅锭；烟化工序：冶化炉熔融炉渣进入烟化炉，喷入粉煤，升温或保温维持1200℃，得到烟化炉熔融炉渣，产生的烟气经回收烟尘后排放；渣铁熔炼工序：烟化炉熔融炉渣进入渣铁熔炼炉，喷入煤粉、高压鼓风，得到渣铁和熔炼炉熔融炉渣，产生的烟气经回收烟尘后排放；制陶工序：熔炼炉熔融炉渣进入回转窑窑前熔池，在高压鼓风和喷入煤粉的燃烧、搅动下，飞溅出来的陶粒进入到回转窑，在窑体的低速转动下，逐步冷却成型得到陶粒，产生的烟气经回收烟尘后排放。
2.根据权利要求1所述的氧硫混合铅锌多金属同时冶化分离的方法，其特征在于所述铅含量5%~15%的矿石为采矿废石、选矿尾矿、难处理的铅原矿石和含铅废杂料中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的氧硫混合铅锌多金属同时冶化分离的方法，其特征在于所述含铅废杂料为锌浸出渣、废蓄电池铅泥和工业废铅渣的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的氧硫混合铅锌多金属同时冶化分离的方法，其特征在于所述混合冶炼工序为：将球团矿、焦炭和石灰石按以下顺序：焦炭-石灰石-球团矿投入冶化炉，加热冶炼。
5.根据权利要求1所述的氧硫混合铅锌多金属同时冶化分离的方法，其特征在于所述混合冶炼工序中产生的烟气，进入沉降还原室，其中的SO2在烟气中的过渡金属氧化物的催化作用下和还原性气体CO反应形成硫磺；沉降还原室的烟气经冷却后进入布袋收尘器过滤回收烟尘；经过布袋收尘器的烟气鼓入脱硫塔，用生石灰进一步脱出SO2后排放；沉降还原室和布袋收尘器产生的烟尘送至湿法系统，浸出回收硫酸锌、氧化锌、镓、铟和锗，浸出后产生的废渣返回配料工序用于复配。
6.根据权利要求1所述的氧硫混合铅锌多金属同时冶化分离的方法，其特征在于所述精析工序为：将冶化炉排出的高温铅液缓慢降温使铜析出，析出过程中加入锯木屑使浮渣变得疏松易于分离；除铜后的铅液浇注、冷却和脱模，得到铅锭。
7.根据权利要求1所述的氧硫混合铅锌多金属同时冶化分离的方法，其特征在于所述烟化工序产生的烟气经沉降室沉降、冷却后送入布袋收尘器，沉降室和布袋收尘器产生的烟尘送至湿法系统，浸出回收氧化锌、镓、铟和锗，浸出后产生的废渣返回配料工序用于复配；经过布袋收尘器的烟气鼓入脱硫塔，用生石灰进一步脱出SO2后排放。
8.根据权利要求1所述的氧硫混合铅锌多金属同时冶化分离的方法，其特征在于所述渣铁熔炼工序和制陶工序产生的烟气经沉降室沉降、冷却后送入布袋收尘器，沉降室和布袋收尘器产生的烟尘送至湿法系统，浸出回收氧化锌，浸出后产生的废渣返回配料工序用于复配；经过布袋收尘器的烟气鼓入脱硫塔，用生石灰进一步脱出SO2后排放。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20150909 |