CN105925805A - 铅锌矿冶炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铅锌矿冶炼方法，该方法包括：将铅锌矿与熔剂混合，并将所得到的混合物进行氧化熔炼，获得含有氧化锌和氧化铅的熔体；利用还原剂，对含有氧化锌和氧化铅的熔体在工频电热还原炉中进行还原处理和渣沉降处理，获得含锌烟气、液态铅和炉渣；将含锌烟气进行冷凝，获得液态锌和煤气。利用该方法，不需要对铅锌矿进行分选，可以直接将铅锌矿经氧化熔化后，在高温熔体状态下供给至工频电热还原炉，在该炉体中，氧化锌可以被高温碳还原为金属锌蒸汽，进一步通过冷凝得到液态金属锌。进入炉体中的氧化铅，被高温碳还原为液态金属铅，与铁、硅、钙、铝、镁等氧化物组成的液态金属铅渣一起下降至直井式工频电热炉下部沉降室。

Description

铅锌矿冶炼方法

技术领域

本发明涉及冶金领域。具体的，本发明涉及铅锌矿冶炼方法。

背景技术

基于铅锌资源多为共生矿，目前开采后一般均将其分选为铅精矿和锌精矿，分别送铅冶炼厂和锌冶炼厂分开处理。由于分选难以彻底，铅精矿中总杂有一定数量的锌，锌精矿中杂有一定数量的铅。冶炼后铅厂产出锌烟尘需送锌厂处理，锌厂产出铅银渣需送铅厂处理。

由此，目前的铅锌矿冶炼手段仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有能够有效对铅锌矿进行冶炼的手段。

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

通过采用工频炉对氧化锌和氧化铅的熔体进行还原处理时，还原产物锌会变为气态，而还原产物铅则会维持液态。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种铅锌矿冶炼方法，根据本发明的实施例，该方法包括：将铅锌矿与熔剂混合，并将所得到的混合物进行氧化熔炼，以便获得含有氧化锌和氧化铅的熔体；利用还原剂，对所述含有氧化锌和氧化铅的熔体在工频电热还原炉中进行还原处理和渣沉降处理，以便获得含锌烟气、液态铅和炉渣；将所述含锌烟气进行冷凝，以便获得液态锌和煤气。利用该工艺，不需要对铅锌矿进行分选，直接将铅锌矿经氧化熔化后，在高温熔体状态下供给至工频电热还原炉，在该炉体中，氧化锌可以被高温碳还原为金属锌蒸汽，进一步通过冷凝得到液态金属锌。进入炉体中的氧化铅，被高温碳还原为液态金属铅，与铁、硅、钙、铝、镁等氧化物组成的液态铅渣一起下降至直井式工频电热炉下部沉降室。在沉降室进行渣铅分离。由沉降室下部放出口放出金属铅。根据本发明的实施例，可以由沉降室上部放出口放出炉渣。炉渣水淬后外售。

另外，根据本发明上述实施例的铅锌矿冶炼方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，通过虹吸口，将所述含有氧化锌和氧化铅的熔体输入至所述工频电热还原炉中。由此，可以显著提高设备密封性能。

在本发明的一些实施例中，所述还原剂为焦炭。

在本发明的一些实施例中，所述还原剂中进一步包括导磁体。由此，通过在工频电热还原炉外壁设置线圈，可以维持炉温。

在本发明的一些实施例中，所述导磁体为石墨。

在本发明的一些实施例中，所述石墨为所述还原剂质量的10～50％。

在本发明的一些实施例中，利用锌雨冷凝器对所述含锌烟气进行冷凝。

在本发明的一些实施例中，所述含有氧化锌和氧化铅的熔体的温度至少为900摄氏度。

在本发明的一些实施例中，所述工频电热还原炉具有线圈，所述线圈设置在所述工频电热还原炉的外壁。由此，可以有效维持炉温。

在本发明的一些实施例中，通过虹吸口排出所述液态铅。由此，可以进一步提高设备密封性能。

在本发明的一些实施例中，在氧化熔炼过程中添加造渣剂，在还原过程中不添加造渣剂。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了本发明一个实施例的铅锌矿冶炼方法的流程示意图；

图2显示了本发明一个实施例的用于铅锌矿冶炼的设备的截面结构示意图；

图3显示了本发明再一个实施例的用于铅锌矿冶炼的设备中的部分结构俯视图；

图4显示了本发明又一个实施例的用于铅锌矿冶炼的设备的结构示意图；

图5显示了本发明又一个实施例的用于铅锌矿冶炼的设备的结构示意图。

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。

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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，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，除非另有明确的限定。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。

下面详细描述本发明的实施例，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。

本文提到的所有参考文献都通过引用并入本文。

除非有相反指明，本文所用的所有技术和科学术语都具有与本发明所属领域普通技术人员通常所理解的相同的含义。除非有相反指明，本文所使用的或提到的技术是本领域普通技术人员公知的标准技术。材料、方法和例子仅作阐述用，而非加以限制。

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

通过采用工频炉对氧化锌和氧化铅的熔体进行还原处理时，还原产物锌会变为气态，而还原产物铅则会保持液态。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种铅锌矿冶炼方法，根据本发明的实施例，参考图1，该方法包括：

S100：将铅锌矿与熔剂混合，并将所得到的混合物进行氧化熔炼

在该步骤中将铅锌矿与熔剂混合，并将所得到的混合物进行氧化熔炼，以便获得含有氧化锌和氧化铅的熔体。具体的，本文中的的铅锌矿可以指包括铅含量>40wt％高品位原矿，或一般铅锌原矿经选矿后铅和锌总量>50wt％的铅锌精矿，并且在氧化熔炼过程中可以加入适当的造渣剂。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对所采用的熔剂以及氧化熔炼的条件进行选择。

根据本发明的一个实施例，含有氧化锌和氧化铅的熔体的温度为至少900摄氏度。由此，可以进一步提高后续过程中铅锌矿冶炼的效率。

S200：利用还原剂，对含有氧化锌和氧化铅的熔体在工频电热还原炉中进行还原处理和渣沉降处理

在该步骤中，利用还原剂，对上述所得到的含有氧化锌和氧化铅的熔体在工频电热还原炉中进行还原处理和渣沉降处理，以便获得含锌烟气、液态铅和炉渣。

根据本发明的一个实施例，可以通过虹吸口，将氧化熔炼工序得到的含有氧化锌和氧化铅的熔体供给至工频电热还原炉中。发明人发现通过采用虹吸口进料，可以有效地在密封条件下进行加料，从而可以进一步提高铅锌矿冶炼的环保水平。

根据本发明的再一个实施例，工频电热还原炉可以具有多个线圈，并且多个线圈设置在工频电热还原炉的外壁上。由此，通过采用线圈产生交变磁场维持炉温，从而可以进一步提高铅锌矿冶炼的效率。根据本发明的具体实施例，可以采用200～400千瓦的感应线圈。

根据本发明的又一个实施例，还原剂可以为焦炭。由此，可以进一步提高铅锌矿冶炼的效率。

根据本发明的又一个实施例，还原剂中可以进一步包括导磁体。由此，在外部线圈产生的交变磁场作用下，导磁体可以有效地保持炉内温度的稳定，从而可以进一步提高铅锌矿冶炼的效率。

根据本发明的又一个实施例，导磁体可以为石墨。发明人发现石墨能够有效地导磁，并且不会对后续反应引入杂质，从而可以进一步提高铅锌矿冶炼的效率。

根据本发明的一个实施例，石墨可以为还原剂质量的10～50％。由此，可以进一步提高铅锌矿冶炼的效率。发明人发现，如果石墨的比例过小，则不足以使还原空间内的温度稳定，如果石墨的比例过大，则会影响还原处理的效率。

根据本发明的又一个实施例，通过虹吸口排出液态铅。由此，可以进一步提高铅锌矿冶炼的效率。

S300：将含锌烟气进行冷凝

在该步骤中，将工频电热还原炉中得到的含锌烟气进行冷凝，以便获得液态锌和煤气。根据本发明的一个实施例，可以利用锌雨冷凝器对含锌烟气进行铅锌矿冶炼的冷凝。由此，采用锌雨可以将含锌烟气中携带的金属锌冷凝下来，而其中携带的一氧化碳或/和二氧化碳继续以气态形式存在，并进一步洗涤净化后以煤气形式被回收利用。

由此，根据本发明实施例的铅锌矿冶炼方法，不需要对铅锌矿进行分选，直接将铅锌矿经氧化熔化后，在高温熔体状态下供给至工频电热还原炉，在该炉体中，氧化锌可以被高温碳还原为金属锌蒸汽，进一步通过冷凝得到液态金属锌。进入炉体中的氧化铅，被高温碳还原为液态金属铅，与铁、硅、钙、铝、镁等氧化物组成的液态铅渣一起下降至直井式工频电热炉下部沉降室。在沉降室进行渣铅分离。由沉降室下部放出口放出金属铅。根据本发明的实施例，可以由沉降室上部放出口放出炉渣。炉渣水淬后外售。

为了方便理解，下面参考图2-5对实施本发明实施例的铅锌矿冶炼方法的设备进行详细描述。根据本发明的实施例，该设备包括：氧化熔炼炉100、工频电热还原炉200和锌雨冷凝器300。

根据本发明的实施例，氧化熔炼炉100具有铅锌矿入口101、熔剂入口102、熔炼烟气出口103和熔体出口104，且适于将铅锌矿与熔剂混合所得到的混合物进行氧化熔炼，从而可以获得含有氧化锌和氧化铅的熔体。具体的，铅锌矿可以为铅锌复合硫化矿，并且在氧化熔炼过程中可以加入适当的造渣剂。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对所采用的熔剂以及氧化熔炼的条件进行选择，并且铅锌矿入口101和熔剂入口102可以为同一个入口或独立的两个入口

根据本发明的一个实施例，含有氧化锌和氧化铅的熔体的温度为至少900摄氏度。由此，可以进一步提高后续过程中铅锌矿冶炼的环保水平。

根据本发明的实施例，工频电热还原炉200具有熔体入口201、还原剂入口202、液态铅出口203、炉渣出口204和含锌烟气出口205，熔体入口201与熔体出口104相连，且适于利用还原剂，对上述所得到的含有氧化锌和氧化铅的熔体在工频电热还原炉中进行还原处理和渣沉降处理，从而可以获得含锌烟气、液态铅和炉渣。

根据本发明的一个实施例，可以通过虹吸口，将氧化熔炼工序得到的含有氧化锌和氧化铅的熔体供给至工频电热还原炉中。发明人发现通过采用虹吸口进料，可以有效地在密封条件下进行加料，从而可以进一步提高铅锌矿冶炼的效率。

根据本发明的再一个实施例，参考图2和图3，工频电热还原炉200可以包括竖直还原段21和卧式沉降段22，并且竖直还原段21和卧式沉降段22的外壁上均设置有线圈23。具体的，如图2所示，竖直还原段21的下端通道与卧式沉降段22的上端通道相连通，并且竖直还原段21的下端通道倾斜向上，从而可以避免加入还原段的还原剂进入到沉降段。由此，通过在竖直还原段21和卧式沉降段22的外壁上设置线圈，采用线圈产生交变磁场维持还原段和沉降段的炉温，从而可以进一步提高铅锌矿冶炼的效率。根据本发明的具体实施例，可以采用200～400千瓦的感应线圈。

根据本发明的又一个实施例，还原剂可以为焦炭。由此，可以进一步提高铅锌矿冶炼的效率。

根据本发明的又一个实施例，还原剂中可以进一步包括导磁体。由此，在外部线圈产生的交变磁场作用下，导磁体可以有效地保持炉内温度稳定，从而可以进一步提高铅锌矿冶炼的效率。

根据本发明的又一个实施例，导磁体可以为石墨。发明人发现石墨能够有效地导磁，并且不会对后续反应引入杂质，从而可以进一步提高铅锌矿冶炼的效率。具体的，焦炭和石墨块混合物直接加入到工频电热还原炉中的还原段中，焦炭用作还原剂，石墨块作为导磁发热材料(实际生产时石墨中的碳同样具有一定还原性)，还原段炉壳外装有单芯线圈，通交流电时线圈产生变化的磁场，石墨块受该变化磁场影响开始发热并加热周围的焦炭与熔体，维持反应区热平衡，使整个直接还原段的温度满足铅锌物料直接还原的要求。

根据本发明的一个实施例，石墨可以为还原剂质量的10～50％。由此，可以进一步提高铅锌矿冶炼的效率。发明人发现，如果石墨的比例过小，则不足以使还原空间内的温度稳定，如果石墨的比例过大，则会影响还原处理的效率。

根据本发明的又一个实施例，通过虹吸口排出液态铅。由此，可以进一步提高铅锌矿冶炼的效率。

根据本发明的又一个实施例，还原剂入口202处设置有双料钟加料器24。具体的，通过专用吊车将装满炽热焦炭与石墨块的加料料钟，准确落坐至双料钟加料器上，再放下加料料钟底阀，炽热焦炭与石墨落入双料钟加料器上部斗中，再吊走加料料钟，再放下双料钟加料器的上部底阀，焦炭与石墨落入双料钟加料器的下部斗中，此时提升上部底阀，关闭气体通道，再打开双料钟加料器的下部底阀，最终将炽热焦炭与石墨块通过还原剂入口加入工频电热还原炉中还原反应区内，并以此循环作业，不断补充反应区内连续消耗的焦炭与石墨块。

该步骤中，具体的，当含有氧化锌和氧化铅的熔体落入工频电热还原炉的还原段中，遇到炽热的焦炭，会立即发生还原反应生成熔融的金属铅、炉渣和含有锌蒸气以及一氧化碳/二氧化碳的烟气。熔融的金属铅和炉渣向下流动，经还原段下段通道从沉降段的上端通道(向上倾斜，以免焦炭和石墨块落入沉淀段)流入沉淀段。沉淀段炉壳外部也设置线圈，熔融的金属铅在变化磁场的作用下会发热维持炉温，从而保持一定的流动性。最终，熔融的金属铅从沉淀段底部虹吸放铅口放出，少量渣在积累到一定程度后，炉渣通过上部放渣口放出。

根据本发明的实施例，锌雨冷凝器300具有含锌烟气入口301、液态锌出口302和煤气出口303，含锌烟气入口301与含锌烟气出口205相连，且适于将工频电热还原炉中得到的含锌烟气进行冷凝，以便获得液态锌和煤气。根据本发明的一个实施例，可以利用锌雨冷凝器对含锌烟气进行铅锌矿冶炼的冷凝。由此，采用锌雨可以将含锌烟气中携带的金属锌冷凝下来，而其中携带的一氧化碳或/和二氧化碳继续以气态形式存在，并进一步洗涤净化后以煤气形式被回收利用。具体的，锌雨冷凝器通过锌雨捕集到的液态锌雨铅，用泵送到锌液冷却槽，冷却分离铅后，部分锌液浇铸成产品粗锌锭，部分锌液返回锌雨冷凝器循环用于捕集锌蒸汽。

由此，根据本发明实施例的用于铅锌矿冶炼的设备，能够有效地对铅锌矿进行冶炼，如前所述，利用该工艺，不需要对铅锌矿进行分选，直接将铅锌矿经氧化熔化后，在高温熔体状态下供给至工频电热还原炉，在该炉体中，氧化锌可以被高温碳还原为金属锌蒸汽，进一步通过冷凝得到液态金属锌。进入炉体中的氧化铅，被高温碳还原为液态金属铅，与铁、硅、钙、铝、镁等氧化物组成的液态铅渣一起下降至直井式工频电热炉下部沉降室。在沉降室进行渣铅分离。由沉降室下部放出口放出金属铅。根据本发明的实施例，可以由沉降室上部放出口放出炉渣。炉渣水淬后外售。

参考图4，根据本发明实施例的用于铅锌矿冶炼的设备进一步包括：余热锅炉400。

根据本发明的实施例，余热锅炉400的进烟口与熔炼烟气出口103相连。由此，可以使得系统余热得以充分利用。

参考图5，根据本发明实施例的用于铅锌矿冶炼的设备进一步包括：除尘器500。

根据本发明的实施例，除尘器500的进口与余热锅炉400的出烟口相连。根据本发明的一个实施例，除尘器可以为电除尘器。由此，可以进一步提高除尘效率。

根据本发明的实施例，根据本发明实施例的用于铅锌矿冶炼的设备可以至少具有下列至少之一优点：

根据本发明的实施例，简化了铅锌矿产资源的选矿工艺流程、提高了有价金属回收率，降低了选矿成本。

根据本发明的实施例，铅锌一起同步冶炼，省去了原有工艺的铅厂和锌厂之间伴生元素产生的中间物料相互来回倒运，没有了中间物料运输，降低了主金属生产成本。

根据本发明的实施例，采用工频炉电热还原铅锌，避免了原有工艺采用送风或送氧，依靠烧燃料供热才维持还原过程热平衡。烧燃料维温，烟气量大，烟气带走余热较多，因此能耗较高。电热还原只有加入的高温熔体中需要被还原的氧化铅、氧化锌、三氧化二铁等物料带入的氧才消耗还原剂碳或氢。还原剂消耗量为理论值，产生的烟气量也为理论值，能耗是所有工艺中最低的。

根据本发明的实施例，目前世界上85％以上的锌由湿法冶炼工艺生产，其浸出渣均为危废物堆放是一道环保难题，而其无害化处理，现有工艺能耗均很高。本工艺可经济有效的解决锌浸渣污染环境的难题。

根据授权发明CN200610066648.4“一种炼铅法以及用于实现该炼铅法的装置”的扩大试验参数，采用竖井式电热还原，铅、锌金属回收率都很高。铅锌以外的伴生元素，如Au、Ag、Cu、Ni、Bi、Sn，绝大部分被还原进入粗铅中，而Cd、Ga、In、Il、Ge等挥发物均被冷凝进入粗锌。随着粗铅和粗锌精炼过程，可分别一一回收这些伴生金属，实现高度综合利用。至于铅锌混合矿中所含的As、Hg伴生元素，在第一步氧化熔炼过程中已绝大部分进入烟气被除去，不在本专利范围内探讨。

现有技术中采用矿热电阻炉供热，有多个电极插入孔，电极插入孔难以绝对密封，多少有烟气外泄影响环境。本专利采用工频电炉供热，没有电极插入孔，炉体全部密封，无烟气外泄，具有最佳的环保效益。采用矿热电炉还原，要向矿热电炉内部通过空气或氮气喷吹粉煤作为还原剂，空气或氮气会使锌蒸汽浓度降低，并且渣含Zn≥3％，而用工频电炉还原液态铅锌物料，锌蒸汽浓度高，并且渣含锌可以达到理论值≤0.22％，所以使用矿热电炉进行还原熔融铅锌物料需要后接烟化炉对渣进行进一步处理，而使用工频电炉则无需再对渣进行深度处理。

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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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不脱离本发明的原理和宗旨的情况下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 (11)

1.一种铅锌矿冶炼方法，其特征在于，包括：

将铅锌矿与熔剂混合，并将所得到的混合物进行氧化熔炼，以便获得含有氧化锌和氧化铅的熔体；

利用还原剂，对所述含有氧化锌和氧化铅的熔体在工频电热还原炉中进行还原处理和渣沉降处理，以便获得含锌烟气、液态铅和炉渣；

将所述含锌烟气进行冷凝，以便获得液态锌和煤气。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过虹吸口，将所述含有氧化锌和氧化铅的熔体输入至所述工频电热还原炉中。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述还原剂为焦炭。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述还原剂中进一步包括导磁体。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述导磁体为石墨。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述石墨为所述还原剂质量的10～50％。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用锌雨冷凝器对所述含锌烟气进行冷凝。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含有氧化锌和氧化铅的熔体的温度至少为900摄氏度。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工频电热还原炉具有线圈，所述线圈设置在所述工频电热还原炉的外壁。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过虹吸口排出所述液态铅。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在氧化熔炼过程中添加造渣剂，在还原过程中不添加造渣剂。