CN105970001A - 利用回转窑制造高等级直接法氧化锌的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用回转窑制造高等级直接法氧化锌的方法，包括以下步骤：取焦丁和锌焙砂，混匀，投入至呈负压状态的温度≥1300℃的回转窑中进行冶炼，分别得锌蒸汽和煤渣；所述锌蒸汽经氧化得含氧化锌的烟气；所述含氧化锌的烟气经聚尘，冷却沉降，得氧化锌。本发明的优点是：产品质量高，效率高和生产成本低。

Description

利用回转窑制造高等级直接法氧化锌的方法

技术领域

本发明属于有色金属冶炼领域，特别是指一种利用回转窑制造高等级直接法氧化锌的方法。

背景技术

直接法氧化锌是以锌焙砂和锌矿原料直接通过火法经还原和氧化等反应过程冶炼而来；与之相对应的是间接法氧化锌，则是先将锌焙砂和锌矿冶炼成锌锭，由锌锭加热熔炼蒸发氧化而来，由于经过中间的冶炼过程，故称之为间接法。

一直以来，高等级直接法氧化锌的自动化机械化生产方法一直是冶炼专家、工程技术人员研究探索的重要课题，现在存在着许多缺点，例如：

用韦氏炉生产线生产高等级直接法氧化锌，虽然可以实现制造高等级的直接法氧化锌的生产目标，但其生产方式为间歇操作型，生产效率低，劳动强度大，按生产工人人均产量才0.14吨，锌的直接回收率低(小于90％)，总的回收率低(小于92％)，相应的煤耗能耗等指标也比较高。还会影响产品质量，产品的化学成分和各项技术指标将难以达到相应的国家标准，直接影响产品的品质。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用回转窑制造高等级直接法氧化锌的方法，该方法能有效提高产品的品质。

本发明的技术方案是这样实现的：一种利用回转窑制造高等级直接法氧化锌的方法，包括以下步骤：取焦丁和锌焙砂，混匀，投入至呈负压状态的温度≥1300℃的回转窑中进行冶炼，分别得锌蒸汽和煤渣；所述锌蒸汽经氧化得含氧化锌的烟气；所述含氧化锌的烟气经聚尘，冷却沉降，得氧化锌。

作为优选，所述焦丁与锌焙砂的质量比为1:1～5。

特别优选的，所述焦丁与锌焙砂的质量比为1:2～3。

焦丁与锌焙砂的配比可按分子数比C:Zn＝2.3～2:1进行配料，依据锌焙砂的含锌量和焦丁的固定碳含量换算成重量比，便于称量配料，配料需搅拌均匀充分混合，此配料中固定碳适度过量考虑部分碳直接燃烧没有参与还原过程。此配料方法避免了传统的锌焙砂与还原煤炭的制团过程，不需要投资建设制团机预制球团，减少劳动力消耗，大大提高了生产效率。

作为优选，所述焦丁的成分指标为：灰分10％～15％，挥发分1％～3％，固定碳80％～85％，可燃基挥发分0.7％～1.2％，硫≤0.5％。本发明选用焦丁作为还原剂来替代无烟煤，焦丁的固定碳含量远高于无烟煤，使用相对较少重量的焦丁即可为锌焙砂还原反应过程提供足够的碳；杂质成分灰分和挥发分、硫含量远低于无烟煤，使得冶炼过程产生的杂质少，避免对产品质量的影响；焦丁机械强度高不易产生扬尘；焦丁较少甚至可以杜绝无烟煤作为还原剂对直接法氧化锌产品质量所带来的不利影响，大大提高产品质量；焦丁比焦炭价格低廉具备经济性。

本发明中还原剂选用焦丁，小颗粒的焦丁与物料在回转窑运转中处于翻腾的状态，锌焙砂与还原剂焦丁混合更加均匀，反应充分，与现有方法相比，混合效果更好，锌的回收率更高。

直接法氧化锌冶炼过程的主要化学反应如下：

(1)还原反应总过程：

ZnO(s)+CO(g)＝Zn(g)+CO₂(g)－70.06kJ……………(a)

CO₂(g)+C(s)＝2CO(g)－157.63kJ……………………(b)

(a)+(b)得：ZnO(s)+C(s)＝Zn(g)+CO(g)－227.69kJ…(c)

(2)氧化反应过程：

作为优选，在对所述回转窑进行加热时，采用天然气或水煤气来进行。使用清洁燃料天然气或者水煤气作为燃料加热替换无烟煤为锌焙砂的冶炼过程提供热量，减少使用无烟小颗粒煤作燃料产生的杂质影响产品质量，加热温度更容易调节，回转窑高温段从使用无烟煤通过鼓风助燃的回转窑中段靠窑尾前移至靠近窑头,使得所述混合料在窑内停留距离长，充分预热，节约燃料，提高高温段还原阶段所需的热量和温度条件，锌蒸汽氧化段也随之前移，氧化更加充分，避免生产线专门设置氧化室和氧化孔对锌蒸汽进行氧化，达到较高的锌回收率的目标。

本发明的有益效果在于：产品质量高，效率高和生产成本低。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的其中一个实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

选取一批锌焙砂和焦丁，锌焙砂化学成分如表1中的“一级”，焦丁的化学成分表如表2，按下列步骤进行试验：

步骤a：按上述的配料方法，焦丁与锌焙砂的配比按分子数比C:Zn＝2.3～2:1进行配料，依据表1一级与表2的固定碳含量与锌含量换算成重量比，选择分子数比C:Zn＝2.2：1，重量比焦丁：锌焙砂＝1:2.81，选择100吨此种焦丁与281吨此种锌焙砂，按重量比称量，在混料机中充分混合，达到混合均匀，取混合料化验含锌和固定碳含量，固定碳为21.6％，含锌量53.20％，证明混料均匀，符合配料方法的要求。每个班投料48吨混合料，每天三班共须八个班生产完毕。

步骤b：启动引风机，点燃烧嘴，通过天然气加热回转窑，用红外测温仪检测窑内温度，当温度达到1300℃以上时，投入混合料进行冶炼，观测窑尾内气压，保持处于负压状态，根据窑尾压力调节引风机的电机频率，保持窑尾窑内处于负压状态，使得冶炼正常进行。

步骤c：启动脉冲除尘器，含氧化锌烟气经过水箱冷却室、旋风除尘器、脉冲除尘器冷却和沉降，气固得到分离，大颗粒杂质在水箱冷却室沉降，产品进入旋风除尘器和脉冲袋式除尘器沉降和分离，干净气体由烟囱排出。

步骤d：每班出粉三次，按出粉的部位分别堆放，分别取样分析，分析结果作为装包分级的依据，六个旋风除尘器出粉产品的分析结果含氧化锌从前到后依次为98.82％、98.96％、98.97％、99.02％、99.11％、99.19％，脉冲除尘器出粉产品两个样品分析结果为99.53％、99.61％。

步骤e：依据上述分析结果进行装包，旋风分离器的产品前后搭配按99％等级氧化锌装包，混料过筛装包，八个班装包此部分产品总重量60.75吨，取产品综合样，化验结果如表3，产品符合直接法氧化锌GB/T3494-1995的ZnO-X2(表4)的指标要求。脉冲除尘器按99.5％等级装包，总重量182.26吨，取产品综合样，化验结果如表3，产品符合直接法氧化锌GB/T3494-1995的ZnO-X1(表4)的指标要求。产品总量为243.01吨

步骤f：清理冷却水箱室的沉降物，取样品化验，含锌74.59％，装包称重，总重8.74吨，清理物折锌6.519吨锌金属。

实施例2

选取一批锌焙砂和焦丁，锌焙砂化学成分如表1中的“二级”，焦丁的化学成分表如表2，按下列步骤进行试验：

步骤a：按上述的配料方法，焦丁与锌焙砂的配比按分子数比C:Zn＝2.3～2:1进行配料，依据表1二级与表2的固定碳含量与锌含量换算成重量比，选择分子数比C:Zn＝2.3：1，重量比焦丁：锌焙砂＝1:3.12，选择100吨此种焦丁与312吨此种锌焙砂，按重量比称量，在混料机中充分混合，达到混合均匀，取混合料化验含锌和固定碳含量，固定碳为19.93％，含锌量46.13％，证明混料均匀，符合配料方法的要求。每个班投料48吨混合料，每天三班共须九个班生产完毕。

步骤b：启动引风机，点燃烧嘴，通过天然气加热回转窑，用红外测温仪检测窑内温度，当温度达到1300℃以上时，投入混合料进行冶炼，观测窑尾内气压，保持处于负压状态，根据窑尾压力调节引风机的电机频率，保持窑尾窑内处于负压状态，使得冶炼正常进行。

步骤c：启动脉冲除尘器，含氧化锌烟气经过水箱冷却室、旋风除尘器、脉冲除尘器冷却和沉降，气固得到分离，大颗粒杂质在水箱冷却室沉降，产品进入旋风除尘器和脉冲袋式除尘器沉降和分离，干净气体由烟囱排出。

步骤d：每班出粉三次，按出粉的部位分别堆放，分别取样分析，分析结果作为装包分级的依据，六个旋风除尘器出粉产品的分析结果含氧化锌从前到后依次为98.0％、98.86％、99.03％、99.07％、99.13％、99.30％，脉冲除尘器出粉产品两个样品分析结果为99.50％、99.51％。

步骤e：依据上述分析结果进行装包，旋风分离器的产品前后搭配按99％等级氧化锌装包，混料过筛装包，九个班装包此部分产品总重量112.75吨，取产品综合样，化验结果如表3，产品符合直接法氧化锌GB/T3494-1995的ZnO-X2(表4)的指标要求。脉冲除尘器按99.5％等级装包，总重量118.40吨，取产品综合样，化验结果如表3，产品符合直接法氧化锌GB/T3494-1995的ZnO-X1的指标要求。产品总量为231.15吨

步骤f：清理冷却水箱室的沉降物，取样品化验，含锌69.14％，装包称重，总重10.23吨，清理物折锌7.07吨锌金属。

从产品的重量分布和成分进行分析，一级品率＝(118.40÷231.15)×100％＝51.22％,产品含锌184.326吨锌金属，投入锌金属193.44金属吨，直接回收率为＝(184.326÷193.44)×100％＝95.29％，清理物折锌7.07吨，总的回收率＝(184.326+7.07)÷193.44×100％＝98.94％。在旋风除尘器段和脉冲除尘器布袋室段氧化锌产品达到99％以上，与国标(表4)对比，符合一级品和二级品的化学成分和物理性能的各项指标要求，产品的直接回收率和总回收率均达到比较高的水平，人均班产量2.14吨，是韦氏炉人均班产量的15倍，劳动生产率大大提高，煤耗和电耗也大大降低，生产成本也大大降低。本实施例基本达到本发明的目标。

实施例3

选取一批锌焙砂和焦丁，锌焙砂化学成分如表1中的“三级”，焦丁的化学成分表如表2，按下列步骤进行试验：

步骤a：按上述的配料方法，焦丁与锌焙砂的配比按分子数比C:Zn＝2.3～2:1进行配料，依据表1与表2的固定碳含量与锌含量换算成重量比，选择分子数比C:Zn＝2.3：1，重量比焦丁：锌焙砂＝1:2.81，选择100吨此种焦丁与340吨此种锌焙砂，按重量比称量，在混料机中充分混合，达到混合均匀，取混合料化验含锌和固定碳含量，固定碳为18.89％，含锌量44.12％，证明混料均匀，符合配料方法的要求。每个班投料48吨混合料，每天三班共须十个班生产完毕。

步骤b：启动引风机，点燃烧嘴，通过天然气加热回转窑，用红外测温仪检测窑内温度，当温度达到1300℃以上时，投入混合料进行冶炼，观测窑尾内气压，保持处于负压状态，根据窑尾压力调节引风机的电机频率，保持窑尾窑内处于负压状态，使得冶炼正常进行。

步骤c：启动脉冲除尘器，含氧化锌烟气经过水箱冷却室、旋风除尘器、脉冲除尘器冷却和沉降，气固得到分离，大颗粒杂质在水箱冷却室沉降，产品进入旋风除尘器和脉冲袋式除尘器沉降和分离，干净气体由烟囱排出。

步骤d：每班出粉三次，按出粉的部位分别堆放，分别取样分析，分析结果作为装包分级的依据，六个旋风除尘器出粉产品的分析结果含氧化锌从前到后依次为97.42％、97.86％、98.04％、98.35％、98.56％、98.78％，脉冲除尘器出粉产品两个样品分析结果为99.03％、99.13％。

步骤e：依据上述分析结果进行装包，旋风分离器的产品前后搭配按98％等级氧化锌装包，混料过筛装包，十个班装包此部分产品总重量56.1吨，取产品综合样，化验结果如表3，产品符合直接法氧化锌GB/T3494-1995的ZnO-T3(表4)的指标要求。脉冲除尘器按99％等级装包，总重量177.3吨，取产品综合样，化验结果如表3，产品符合直接法氧化锌GB/T3494-1995的ZnO-T2的指标要求。产品总量为233.4吨。

步骤f：清理冷却水箱室的沉降物，取样品化验，含锌61.86％，装包称重，总重11.05吨，清理物折锌6.519吨锌金属。

从产品的重量分布和成分进行分析，二级品率＝(1174.3÷230.4)×100％＝75.65％，产品含锌185.19吨锌金属，投入锌金属193.8金属吨，直接回收率为＝(185.19÷193.8)×100％＝95.56％，清理物折锌6.836吨，总的回收率＝(185.19+6.836)÷193.8×100％＝99.085％。在旋风除尘器段和脉冲除尘器布袋室段氧化锌产品达到99％以上，与国标(表4)对比，符合二级品和三级品的化学成分和物理性能的各项指标要求，产品的直接回收率和总回收率均达到比较高的水平，人均班产量2.53吨，是韦氏炉人均班产量的13倍，劳动生产率大大提高，煤耗和电耗也大大降低，生产成本也大大降低。本实施例基本达到本发明的目标。

表1锌焙砂的化学成分表

表2焦丁的化学成分表

表3产品化学成分和物理性能指标

表4直接法氧化锌GB/T3494-1995

直接法氧化锌的分类、级别和牌号

直接法氧化锌化学成分和物理性能

上述的实施例的制备方法与其他技术相比，具有明显的优点，即投资省、节能环保、产品质优、生产效率高、生产成本低等。一是投资省，减少投资制团机系统生产线，减少配置氧化室和氧化孔及相关装置；二是节能环保，采用新的还原剂和清洁燃料，煤耗电耗也大大降低，减少碳和硫的排放；三是产品质量好，上述配料、燃料的选择和燃烧高温段的前移以及旋风除尘器的选用，使用同样的锌焙砂生产的产品质量大大提高；四是生产效率高、生产成本低，本发明工艺方法的采用，生产能力强，生产效率高，投入混合料操作简便节能人工，提高了生产效率，对生产成本的降低产生有益的作用，煤耗、电耗、人工耗用低，生产成本大大降低。

高等级直接法氧化锌的制造方法，本发明与现有技术相比具有明显的优点和效果。由以上技术方案可知，本发明有以下特点：

与韦氏炉生产线相比：同样可以达到直接法氧化锌产品的质量，生产效率大大提高，劳动生产率提高五至十倍，煤耗和电耗大大降低，大大降低二氧化碳排放量，锌的直接或收率提高8％以上，总的回收率提高5％左右，生产成本大大降低。

与沈奕林等人的发明专利“利用回转窑生产99％以上等级氧化锌”相比：由于工艺方法的不同，特殊的原材料选择和配料方法，引入天然气(或者水煤气)为燃料，采用多级旋风除尘器等，产品质量大大提高，原材料间的混合效果更好，回收率更高；由于碳配比的降低，以同样的回转窑规格大小同样投料量计入炉的锌金属提高，产量也随之提高，生产效率同样提高，煤耗、电耗及辅料消耗也降低了，生产成本比较低。

总之，本发明的优点明显，产品质量高，生产效率高，生产成本低，既节能又环保，可以实现比较高的经济效益、环境效益和社会效益。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种利用回转窑制造高等级直接法氧化锌的方法，其特征在于：包括以下步骤：取焦丁和锌焙砂，混匀，投入至呈负压状态的温度≥1300℃的回转窑中进行冶炼，分别得锌蒸汽和煤渣；所述锌蒸汽经氧化得含氧化锌的烟气；所述含氧化锌的烟气经聚尘，冷却沉降，得氧化锌。

2.根据权利要求1所述的利用回转窑制造高等级直接法氧化锌的方法，其特征在于：所述焦丁与锌焙砂的质量比为1:1～5。

3.根据权利要求2所述的利用回转窑制造高等级直接法氧化锌的方法，其特征在于：所述焦丁与锌焙砂的质量比为1:2～3。

4.根据权利要求1所述的利用回转窑制造高等级直接法氧化锌的方法，其特征在于：所述焦丁的成分指标为：灰分10％～15％，挥发分1％～3％，固定碳80％～85％，可燃基挥发分0.7％～1.2％，硫≤0.5％。

5.根据权利要求1所述的利用回转窑制造高等级直接法氧化锌的方法，其特征在于：在对所述回转窑进行加热时，采用天然气或水煤气来进行。