CN105648228A - 用于处理含铅锌冶炼渣的转底炉 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于处理含铅锌冶炼渣的转底炉，转底炉内按照原料运动方向依次为进料区、铅还原区、锌挥发区、铅挥发区、铁还原区和出料区，其中，进料区与铅还原区之间、铅还原区与锌挥发区之间、锌挥发区之间与铅挥发区之间、铅挥发区与铁还原区之间分别设置有隔墙，锌挥发区具有第一烟气出口、铅挥发区具有第二烟气出口，进料区具有进料口，出料区具有出料口。采用该转底炉能够将含铅锌冶炼渣中的铅、锌、铁进行单独分离。

Description

用于处理含铅锌冶炼渣的转底炉

技术领域

本发明创造所属能源与冶金领域，具体而言，本发明涉及用于处理含铅锌冶炼渣的转底炉。

背景技术

含铅锌的冶炼渣(粉尘)主要包括铅、锌冶炼过程的废渣和钢铁厂生产中不可避免的一种冶金粉尘。

铅和锌是国民经济发展过程中不能缺少的重要金属材料，在工业生产和人类中被广泛地应用。近些年，铅锌冶炼企业发展迅猛，中国已经成为全球最重要的铅锌生产国之一。

我国铅锌冶炼企业规模和数量逐年扩大，铅锌产量快速增加，冶炼技术取得大进展。但是，铅锌冶炼工艺流程复杂，污染物产生的环节较多。铅锌冶炼的迅猛发展，导致大量的废气、污水、废渣(如鼓风炉炼铅渣、黄钾铁钒渣)等的产生，造成严重的环境。其中，废渣的产生量较多。根据国家发展和改革委员会《大宗固体废物利用实施方案》中的统计，我国在2010年产出的冶炼废渣量大约是3.15亿，其中仅铅锌冶炼渣的产生量就达到了430万吨。

由于钢铁生产结构的不同，世界各国钢铁厂含锌铅粉尘也不尽相同。国外由于电炉炼钢在炼钢工艺中比例的增加以及镀锌废钢配比的增加，使含锌铅电炉粉尘量逐年增加，国外钢铁厂含锌铅粉尘主要来自电炉，其次是转炉和高炉及其它工序。我国南方大多数省份的钢铁厂使用含锌铅较高的铁矿石，高炉产出的粉尘量大，含锌、铅量较高；同样镀锌板材和耐磨钢件使用的增加，电炉炼钢厂规模和电炉炼钢比例的扩大，使电炉粉尘的产出量增加，其中的锌、铅含量也增加。我国含锌铅钢铁厂粉尘主要是高炉粉尘和电炉粉尘，其次是转炉粉尘。

铅锌冶炼渣(粉尘)富含金属铁，镓、铟、金和银等稀贵金属，还含有铅、镉、砷等有毒元素以及迁移性强的金属。大量的铅锌冶炼渣采用传统的任意倾倒、天堆置或简单填埋的处理方式，占用大面积的土地，造成土地资源紧缺。随着时间的推移，由于自然风化和雨水冲刷的作用，铅锌冶炼渣中的金属元素会侵入空气、水体和土壤，成为重要污染源。如果不进行合理的回收与利用，不仅危人类和动物的健康，影响植物和植被的生长，而且导致有价金属资源的浪费。

目前含锌铅粉尘处理工艺及途径中火法处理工艺较为成熟，更为实用。但是这些火法工艺存在的共同问题是：1)处理后的产品大多是含锌、铅氧化物的二次粉尘和含铁废渣，或者是低品位金属锌、铅及铁水；2)其处理主要以回收粉尘中的铁为目的，锌铅二次粉尘副产品作为炼锌或炼铅的原料；3)处理后的锌和铅没有得到有效分离，要利用锌、铅资源，必须对二次粉尘进行再处理，使锌和铅分离，这就大大增加了处理工序和成本。从研究报道看，目前国内外尚无法处理含铁低、含铅高的含锌铅粉尘，也未提出一次性分离锌、铅的有效处理办法。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于处理含铅锌冶炼渣的转底炉，采用该转底炉能够将含铅锌冶炼渣中的铅、锌、铁进行单独分离。

根据本发明的一个方面，本发明提出了用于处理含铅锌冶炼渣的转底炉。

根据本发明实施例的用于处理含铅锌冶炼渣的转底炉内按照原料运动方向依次为进料区、铅还原区、锌挥发区、铅挥发区、铁还原区和出料区，

其中，所述进料区与所述铅还原区之间、所述铅还原区与所述锌挥发区之间、所述锌挥发区之间与所述铅挥发区之间、所述铅挥发区与所述铁还原区之间分别设置有隔墙，

所述锌挥发区具有第一烟气出口、所述铅挥发区具有第二烟气出口，所述进料区具有进料口，所述出料区具有出料口。

由此采用本发明上述实施例的用于处理含铅锌冶炼渣的转底炉可以解决当前含铅锌冶炼渣(粉尘)不能有效利用的问题，在一个设备中将铅、锌和铁单独分离，尤其是对铅和锌能单独提取。通过在各个区域内设置隔墙，能有效控制各个区域的温度和气氛，保证铅和锌的有效分离，避免在后续的流程中再进行铅、锌的分离。

另外，根据本发明上述实施例的用于处理含铅锌冶炼渣的转底炉还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施方案中，所述转底炉进一步包括：第一烟道，所述第一烟道与所述第一烟气出口相连通，第二烟道，所述第二烟道与所述第二烟气出口相连通。进而可以分别得到氧化铅和氧化锌。

在本发明的一些实施方案中，所述铁还原区内设置有蓄热式烧嘴。由此可以有效提高该区域温度。

在本发明的一些实施方案中，所述铅还原区温度为200℃～500℃，所述锌挥发区温度为500℃～980℃，所述铅挥发区温度为1000℃～1250℃，所述铁还原区温度为1200℃～1350℃。由此可以充分分离铅、锌和铁。

在本发明的一些实施方案中，所述铅还原区对应的圆心角α1为30°，所述锌挥发区对应的圆心角α2为35°，所述铅挥发区对应的圆心角α3为35°。由此可以充分分离含铅锌冶炼渣中的铅、锌和铁。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的用于处理含铅锌冶炼渣的转底炉的结构示意图。

图2是根据本发明另一个实施例的用于处理含铅锌冶炼渣的转底炉的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种用于处理含铅锌冶炼渣的转底炉。下面参考图1描述根据本发明实施例的用于处理含铅锌冶炼渣的转底炉。

根据本发明实施例的用于处理含铅锌冶炼渣的转底炉，所述转底炉内按照原料运动方向依次为进料区10、铅还原区20、锌挥发区30、铅挥发区40、铁还原区50和出料区60。其中，所述进料区10与所述铅还原区20之间、所述铅还原区20与所述锌挥发区30之间、所述锌挥发区30之间与所述铅挥发区40之间、所述铅挥发区40与所述铁还原区50之间分别设置有隔墙70，所述锌挥发区30具有第一烟气出口31、所述铅挥发区40具有第二烟气出口41，所述进料区10具有进料口11，所述出料区60具有出料口61。

根据本发明的具体实施例的用于处理含铅锌冶炼渣的转底炉还可以进一步包括：第一烟道80，所述第一烟道80与所述第一烟气出口31相连通，第二烟道90，所述第二烟道90与所述第二烟气出口41相连通。进而使得锌挥发区和铅挥发区分别具有独立的烟道，可以使得锌蒸汽和铅蒸汽单独进行收集处理，进而分离得到氧化锌和氧化铅。

根据本发明的具体实施例，铅还原区温度为200℃～500℃，锌挥发区温度为500℃～980℃，铅挥发区温度为1000℃～1250℃，铁还原区温度为1200℃～1350℃。

氧化铅在750℃就开始挥发，氧化锌在1200℃才开始挥发，氧化铅200℃开始还原，氧化锌在950℃开始还原，铅在1000℃开始挥发，锌在700℃开始挥发。因此，需要先将氧化铅还原成铅，才能使铅保留在原料中，使锌先还原再挥发。因此在进料区后设置铅还原区。在铅还原区和进料区之间设置隔墙，保证铅还原区的还原性气氛。该区保证氧化铅的充分还原。

锌挥发区内物料主要进行锌的还原和挥发，锌在还原后挥发成锌蒸气，随后进入锌挥发区设置的烟道内，在烟道内锌被氧化成氧化锌沉积在烟道，收集烟道氧化锌粉尘。在铅还原区与锌挥发区、锌挥发区和铅挥发区设置隔墙，保证锌和铅的蒸气单独进入自己的烟道。锌挥发区温度区间为500℃～980℃，优选700℃～950℃之间，控制燃烧器空燃比保证该区的还原性气氛。在锌挥发区烟道内可以收集到氧化锌粉尘。

铅挥发区内铅在1000℃以上开始挥发成铅蒸气，随后进入铅挥发区设置的烟道内，在烟道内铅被氧化成氧化铅沉积在烟道，收集烟道氧化铅粉尘。在铅挥发区和铁还原区设置隔墙。铅挥发区温度区间为1000℃～1250℃之间，控制燃烧器空燃比保证该区的还原性气氛。在铅挥发区烟道内可以收集到氧化铅粉尘。

分别脱除锌和铅后的含铁原料与碳反应，在铁还原区内进行铁氧化物还原反应，最终得到还原后的金属化球团。该区域温度区间为1200℃～1350℃。在铁还原区域设置蓄热式烧嘴，有效提高该区域温度。在出料口得到金属化球团。

根据本发明的具体实施例，为了充分地将含铅锌冶炼渣中的锌、铅和铁进行分离，可以进一步通过控制各区域的大小，进而对各段的还原时间进行调节。具体地，使得铅还原区对应的圆心角α1为30°，锌挥发区对应的圆心角α2为35°，铅挥发区对应的圆心角α3为35°。由此可以充分地将锌、铅和铁进行分离。

为了进一步描述本发明具体实施例的用于处理含铅锌冶炼渣的转底炉，下面通过对利用该用于处理含铅锌冶炼渣的转底炉处理含铅锌冶炼渣的方法进行描述。

具体地，利用图2所示的转底炉处理某含铅锌渣，该铅锌渣成分为：TFe35.22％，PbO8.25％，ZnO5.55％，与还原剂和粘结剂混合进行造块，球团烘干后布入转底炉内，首先进入铅还原区，温度设定400℃±20℃，在线气氛检测，保证还原性气氛。球团经过铅还原区后进入锌挥发区，温度设定为940℃±20℃，在线气氛检测，保证还原性气氛。在该区域锌还原后挥发进入该区域设置的烟道1内，锌在烟道1内被氧化成氧化锌粉尘沉积在烟道1内进行回收。锌挥发后的球团进入到铅挥发区，温度设定为1150℃±20℃，在线气氛检测，保证还原性气氛。在该区域铅挥发进入该区域设置的烟道2内，铅在烟道2内被氧化成氧化铅粉尘沉积在烟道2内进行回收。铅锌挥发后的球团进入到铁还原区域，温度设定为1280℃±20℃，铁氧化物与还原剂反应生产金属铁，在出料区排出，得到金属化球团，该球团通过磨矿磁选或者熔分过程将渣、铁进行分离。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种用于处理含铅锌冶炼渣的转底炉，其特征在于，所述转底炉内按照原料运动方向依次为进料区、铅还原区、锌挥发区、铅挥发区、铁还原区和出料区，

其中，所述进料区与所述铅还原区之间、所述铅还原区与所述锌挥发区之间、所述锌挥发区之间与所述铅挥发区之间、所述铅挥发区与所述铁还原区之间分别设置有隔墙，

所述锌挥发区具有第一烟气出口、所述铅挥发区具有第二烟气出口，所述进料区具有进料口，所述出料区具有出料口。

2.根据权利要求1所述的转底炉，其特征在于，进一步包括：

第一烟道，所述第一烟道与所述第一烟气出口相连通，

第二烟道，所述第二烟道与所述第二烟气出口相连通。

3.根据权利要求1所述的转底炉，其特征在于，所述铁还原区内设置有蓄热式烧嘴。

4.根据权利要求1所述的转底炉，其特征在于，所述铅还原区温度为200℃～500℃，所述锌挥发区温度为500℃～980℃，所述铅挥发区温度为1000℃～1250℃，所述铁还原区温度为1200℃～1350℃。