CN106006716A - 利用带式焙烧机生产直接法氧化锌的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用带式焙烧机生产直接法氧化锌的方法，包括以下步骤：取无烟煤、锌焙砂和石灰，混匀，制团，投入至温度≥1100℃的焙烧机中进行冶炼，分别得锌蒸汽和残渣；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，冷却收尘，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

利用带式焙烧机生产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，特别是指一种利用带式焙烧机生产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带式焙烧机生产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：一种利用带式焙烧机生产直接法氧化锌的方法，包括以下步骤：取无烟煤、锌焙砂和石灰，混匀，制团，投入至温度≥1100℃的焙烧机中进行冶炼，分别得锌蒸汽和残渣；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，冷却收尘，得氧化锌。

作为优选，所述无烟煤选自无烟粉煤或无烟块煤中的一种，或它们的任意比例混合物。

作为优选，所述无烟粉煤锌焙砂的质量比为1:1～5。

作为优选，所述无烟粉煤锌焙砂的质量比为1:1～2。

作为优选，所述石灰的加入量占所述锌焙砂重量的15～25％。

为提高产品的质量，在所述焙烧机中冶炼时，启动风机，将水分和低沸点杂质驱除。

本发明中锌焙砂或其他的含锌物料和无烟煤为原料，加入辅料石灰作为粘接剂、造渣剂和固硫剂，经制团系统混料和压制成球团，球团晾干至含水分8％左右，投料进行冶炼，产品氧化锌含量可以达到99.5％，产品达到GB/T3494-1995产品牌号ZnO-X1、ZnO-X2和ZnO-T1、ZnO-T2的要求。

其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：

$Zn\left(g\right)+\frac{1}{2}{O}_2\left(g\right)=ZnO\left(S\right)+227.69kJ$

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、无烟煤粉煤和块煤，锌焙砂化学成分如表1中的“一级”，无烟粉煤和块煤的化学成分表如表2，按下列步骤进行试验，为了简化计算，重量以干吨计：

步骤a配料和制球：称取100吨粉煤与185吨锌焙砂，同时加入锌焙砂重量的20％的石灰作为粘接剂，并在冶炼过程起到造渣和固硫的作用，三种物料在搅拌机中充分混合，达到混合均匀，通过制球机制成球团，球团总重322吨，取球团综合样化验含锌和固定碳含量，固定碳为24.2％，含锌量45.1％，证明混料均匀。每炉投料9.2吨，共计35炉生产完本批球团，每天入炉球团92吨，三天半完成生产。

步骤b投料：带式焙烧机炉膛经点火升温过程，炉膛内处于赤热状态，通过送料机械臂的料盘投入底煤1.5吨，时间1.5分钟，放下大闸板，打开废气闸板，鼓风升温，用红外测温仪检测窑内温度，当温度达到1100℃以上时，底煤赤红，耗时12分钟，通过送料机械臂的料盘投入球团9.2吨，投料过程耗时2分钟，关闭炉门，开启炉底鼓风机放废气10分钟，尽可能将料中的水分及低沸点杂质驱除。

步骤c冶炼：废气放完后，关闭废气闸板，升起大闸板，开动引风机和脉冲除尘器，进入正式冶炼期，球团中的锌发生还原反应过程产生锌蒸汽，锌蒸汽进入氧化室与吸入的新鲜空气中的氧气发生氧化反应，产生氧化锌。观测氧化室内气压，根据氧化室压力调节炉底鼓风机和引风机的电机频率，保持处于负压状态，使得冶炼正常进行。

步骤d聚尘、冷却和收尘：在引风机的带动下，含氧化锌烟气经过水箱冷却室、聚尘室的初步冷却和聚尘，大颗粒杂质在烟巷和聚尘室沉降，氧化锌烟气进入表面冷却室进一步冷却，部分产品在表冷室沉降，含氧化锌粉尘气体温度降至190℃以下，进入脉冲除尘器收尘，气固(粉)得到彻底分离，氧化锌粉末全部完成沉降过程，净化气体由烟囱排出。

步骤e冶炼结束和出渣：面对氧化室观察氧化孔，从一边氧化孔可以看透另一边，即可结束冶炼，冶炼期耗时115分钟，停鼓风机、引风机和脉冲除尘器，放下大闸板、打开废气闸板，启动废气系统，打开炉门，启动焙烧机的传动系统，炉渣缓缓进入渣池，出渣过程耗时3分钟，同时清理刀具转动清理炉壁结渣，至此整个冶炼过程为一炉；接着加入燃料底煤，进入下一个冶炼周期(即下一炉)。

步骤f出粉与包装：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，十六个表冷室出粉产品的分析结果含氧化锌从前到后依次为98.72％、98.93％、98.98％、99.02％、99.02％、99.05％，99.07％、99.12％、99.15％、99.42％、99.52％、99.57％、99.57％、99.58％、99.56％、99.53％脉冲除尘器出粉产品样品分析结果为99.67％。

步骤g：依据上述分析结果进行装包，表冷室前九个室的产品前后搭配按99％等级氧化锌装包，混料过筛装包，生产三天半各个班装包此部分产品总重量33.78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。表冷室后七个室和脉冲除尘器按99.5％等级装包，混料过筛装包，总重量113.09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146.87吨。

步骤h：清理氧化室、烟巷、聚尘室和废气收尘室的沉降物，取样品化验，含锌78.12％，装包称重，总重10.1吨，清理物折锌7.89吨锌金属。

从产品的重量分布和成分进行分析，一级品率＝(113.09÷146.87)×100％＝77.00％,产品含锌117.27吨锌金属，投入锌金属127.65金属吨，直接回收率为＝(117.27÷127.65)×100％＝91.87％，清理物折锌6.519吨，总的回收率＝(117.27+7.89)÷127.65×100％＝98.05％。各段包装的氧化锌产品综合品位达到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0.823吨，是韦氏炉人均班产量的5.9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2

选取一批锌焙砂、无烟煤粉煤和块煤，锌焙砂化学成分如表1中的“二级”，无烟粉煤和块煤的化学成分表如表2，按下列步骤进行试验，为了简化计算，重量以干吨计：

步骤a配料和制球：称取100吨粉煤与197吨锌焙砂，同时加入锌焙砂重量的20％的石灰作为粘接剂，并在冶炼过程起到造渣和固硫的作用，三种物料在搅拌机中充分混合，达到混合均匀，通过制球机制成球团，球团总重336.4吨，取球团综合样化验含锌和固定碳含量，固定碳为22.91％，含锌量41.6％，证明混料均匀，符合配料方法的要求。每炉投料9.6吨，共计35炉生产完本批球团，每天入炉球团96吨，三天半完成生产。

步骤b投料：带式焙烧机炉膛经点火升温过程，炉膛内处于赤热状态，通过送料机械臂的料盘投入底煤1.5吨，时间1.5分钟，放下大闸板，打开废气闸板，鼓风升温，用红外测温仪检测窑内温度，当温度达到1100℃以上时，底煤赤红，耗时12分钟，通过送料机械臂的料盘投入球团9.6吨，投料过程耗时2分钟，关闭炉门，开启炉底鼓风机放废气10分钟，尽可能将料中的水分及低沸点杂质驱除。

步骤c冶炼：废气放完后，关闭废气闸板，升起大闸板，开动引风机和脉冲除尘器，进入正式冶炼期，球团中的锌发生还原反应过程产生锌蒸汽，锌蒸汽进入氧化室与吸入的新鲜空气中的氧气发生氧化反应，产生氧化锌。观测氧化室内气压，根据氧化室压力调节炉底鼓风机和引风机的电机频率，保持处于负压状态，使得冶炼正常进行。

步骤d聚尘、冷却和收尘：在引风机的带动下，含氧化锌烟气经过水箱冷却室、聚尘室的初步冷却和聚尘，大颗粒杂质在烟巷和聚尘室沉降，氧化锌烟气进入表面冷却室进一步冷却，部分产品在表冷室沉降，含氧化锌粉尘气体温度降至190℃以下，进入脉冲除尘器收尘，气固(粉)得到彻底分离，氧化锌粉末全部完成沉降过程，净化气体由烟囱排出。

步骤e冶炼结束和出渣：面对氧化室观察氧化孔，从一边氧化孔可以看透另一边，即可结束冶炼，冶炼期耗时115分钟，停鼓风机、引风机和脉冲除尘器，放下大闸板、打开废气闸板，启动废气系统，打开炉门，启动焙烧机的传动系统，炉渣缓缓进入渣池，出渣过程耗时3分钟，至此整个冶炼过程为一炉；接着加入燃料底煤，进入下一个冶炼周期(即下一炉)。

步骤f出粉与包装：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，十六个表冷室出粉产品的分析结果含氧化锌从前到后依次为98.68％、98.92％、98.98％、99.02％、99.04％、99.07％，99.07％、99.09％、99.11％、99.17％、99.22％、99.27％、99.32％、99.46％、99.58％、99.51％脉冲除尘器出粉产品样品分析结果为99.51％。

步骤g：依据上述分析结果进行装包，表冷室前十三个室的产品前后搭配按99％等级氧化锌装包，混料过筛装包，生产三天半各个班装包此部分产品总重量61.25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。表冷室后三个室和脉冲除尘器按99.5％等级装包，混料过筛装包，总重量76.25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137.5吨

步骤h：清理氧化室、烟巷、聚尘室和废气收尘室的沉降物，取样品化验，含锌75.56％，装包称重，总重10.98吨，清理物折锌8.3吨锌金属。

从产品的重量分布和成分进行分析，一级品率＝(76.25÷137.5)×100％＝55.45％,产品含锌109.87吨锌金属，投入锌金属120.17金属吨，直接回收率为＝(109.87÷120.17)×100％＝91.43％，清理物折锌6.519吨，总的回收率＝(109.87+8.3)÷120.17×100％＝98.33％。各段包装的氧化锌产品综合品位达到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0.77吨，是韦氏炉人均班产量的5倍多，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、无烟煤粉煤和块煤，锌焙砂化学成分如表1中的“一级”，无烟粉煤和块煤的化学成分表如表2，按下列步骤进行试验，为了简化计算，重量以干吨计：

步骤a配料和制球：称取100吨粉煤与218吨锌焙砂，同时加入锌焙砂重量的20％的石灰作为粘接剂，并在冶炼过程起到造渣和固硫的作用，三种物料在搅拌机中充分混合，达到混合均匀，通过制球机制成球团，球团总重361.6吨，取球团综合样化验含锌和固定碳含量，固定碳为21.3％，含锌量38.5％，证明混料均匀，符合配料方法的要求。每炉投料10.33吨，共计35炉生产完本批球团，每天入炉球团103.3吨，共须三天半完成生产。

步骤b投料：带式焙烧机炉膛经点火升温过程，炉膛内处于赤热状态，通过送料机械臂的料盘投入底煤1.5吨，时间1.5分钟，放下大闸板，打开废气闸板，鼓风升温，用红外测温仪检测窑内温度，当温度达到1100℃以上时，底煤赤红，耗时12分钟，通过送料机械臂的料盘投入球团9.2吨，投料过程耗时2分钟，关闭炉门，开启炉底鼓风机放废气10分钟，尽可能将料中的水分及低沸点杂质驱除。

步骤c冶炼：废气放完后，关闭废气闸板，升起大闸板，开动引风机和脉冲除尘器，进入正式冶炼期，球团中的锌发生还原反应过程产生锌蒸汽，锌蒸汽进入氧化室与吸入的新鲜空气中的氧气发生氧化反应，产生氧化锌。观测氧化室内气压，根据氧化室压力调节炉底鼓风机和引风机的电机频率，保持处于负压状态，使得冶炼正常进行。

步骤d聚尘、冷却和收尘：在引风机的带动下，含氧化锌烟气经过水箱冷却室、聚尘室的初步冷却和聚尘，大颗粒杂质在烟巷和聚尘室沉降，氧化锌烟气进入表面冷却室进一步冷却，部分产品在表冷室沉降，含氧化锌粉尘气体温度降至190℃以下，进入脉冲除尘器收尘，气固(粉)得到彻底分离，氧化锌粉末全部完成沉降过程，净化气体由烟囱排出。

步骤e冶炼结束和出渣：面对氧化室观察氧化孔，从一边氧化孔可以看透另一边，即可结束冶炼，冶炼期耗时115分钟，停鼓风机、引风机和脉冲除尘器，放下大闸板、打开废气闸板，启动废气系统，打开炉门，启动焙烧机的传动系统，炉渣缓缓进入渣池，出渣过程耗时3分钟，至此整个冶炼过程为一炉；接着加入燃料底煤，进入下一个冶炼周期(即下一炉)。

步骤f出粉与包装：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，十六个表冷室出粉产品的分析结果含氧化锌从前到后依次为98.50％、98.73％、98.89％、98.9％、99.01％、99.01％，99.03％、99.07％、99.14％、99.23％、99.49％、99.56％、99.57％、99.60％、99.51％、99.47％脉冲除尘器出粉产品样品分析结果为99.13％。

步骤g：依据上述分析结果进行装包，表冷室前十个室的产品前后搭配与脉冲除尘器混合按99％等级氧化锌装包，混料过筛装包，生产三天半各个班装包此部分产品总重量93.36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。表冷室后六个室按99.5％等级装包，混料过筛装包，总重量43.94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137.3吨

步骤h：清理氧化室、烟巷、聚尘室和废气收尘室的沉降物，取样品化验，含锌66.9％，装包称重，总重10.49吨，清理物折锌7.02吨锌金属。

从产品的重量分布和成分进行分析，一级品率＝(43.94÷137.3)×100％＝32.00％,产品含锌109.38吨锌金属，投入锌金属119.90金属吨，直接回收率为＝(109.38÷119.90)×100％＝91.23％，清理物折锌6.519吨，总的回收率＝(109.38+7.02)÷119.9×100％＝97.08％。各段包装的氧化锌产品综合品位达到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0.769吨，是韦氏炉人均班产量的五倍多，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无烟煤的化学成分表

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

本发明与现有的直接法氧化锌的生产技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上实施例所述技术方案可知，本发明有以下特点：

与韦氏炉生产法相比：本发明可以达到同等级的直接法氧化锌产品质量，本发明炉膛面积大小及相应投料不受人力影响可以大得多，生产效率大大提高，劳动生产率提高四倍以上，煤耗和电耗有所降低，吨产品固定成本和固定费用大大降低，锌的直接或收率提高3％以上，总的回收率提高3％左右，生产成本大大降低。并且机械化可以避免人工操作的不稳定，避免对产品质量和回收率的不良影响。

与回转窑生产法相比：本发明生产的产品质量是回转窑生产法无法达到的，同等质量的含锌原料和无烟煤，本发明生产的产品氧化锌主含量绝对值高出5％～9％，产品的盐酸不溶物等各项杂质指标大大降低，产品等级大大提高，产品附加值高，可以作为高档化工原料，用于高级陶瓷、橡胶、油漆和化工等行业。本发明的生产效率、煤耗、电耗等接近或达到回转窑生产法，生产成本比较低。

综述，本发明的优点明显，既有高生产效率、低生产成本的优点，又可以实现生产高质量、高等级直接法氧化锌的目标，实现比较高的经济效益，二氧化碳等各项排放也相应降低。

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 (6)

1.一种利用带式焙烧机生产直接法氧化锌的方法，其特征在于：包括以下步骤：取无烟煤、锌焙砂和石灰，混匀，制团，投入至温度≥1100℃的焙烧机中进行冶炼，分别得锌蒸汽和残渣；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，冷却收尘，得氧化锌。

2.根据权利要求1所述的利用带式焙烧机生产直接法氧化锌的方法，其特征在于：所述无烟煤选自无烟粉煤或无烟块煤中的一种，或它们的任意比例混合物。

3.根据权利要求1所述的利用带式焙烧机生产直接法氧化锌的方法，其特征在于：所述无烟粉煤锌焙砂的质量比为1:1～5。

4.根据权利要求3所述的利用带式焙烧机生产直接法氧化锌的方法，其特征在于：所述无烟粉煤锌焙砂的质量比为1:1～2。

5.根据权利要求1所述的利用带式焙烧机生产直接法氧化锌的方法，其特征在于：所述石灰的加入量占所述锌焙砂重量的15～25％。

6.根据权利要求1所述的利用带式焙烧机生产直接法氧化锌的方法，其特征在于：在所述焙烧机中冶炼时，启动风机，将水分和低沸点杂质驱除。