CN106498182B - 一种高效脱除氧化锌烟尘中氟氯杂质的复式冶金炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效脱除氧化锌烟尘中氟氯杂质的复式冶金炉，属于冶金技术领域，包括内置隔墙、熔炼收尘烟道、挥发收尘烟道、冷却水套、连通器、鼓风口、三次风口、熔渣加入口、冷料加入口、放渣口、炉基；本发明通过内置隔墙将熔炼室与挥发室分开，分别发挥不同的功能；在熔炼阶段加速酸浸渣的熔化，酸浸渣经过氧化熔炼之后，能够从熔炼阶段高效脱除氧化锌烟尘中的氟、氯和硫等杂质，同时，降低锌等有价金属的挥发；而挥发室内呈还原性气氛，产生大量的CO，保持较强的还原性，有利于提高铅、锌的挥发效率，提高有价金属的回收；本发明还具有操作简单，过程容易控制，可有效提高生产率的优点。

Description

一种高效脱除氧化锌烟尘中氟氯杂质的复式冶金炉

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体地说，涉及一种高效脱除氧化锌烟尘中氟氯杂质的复式冶金炉。

背景技术

氧化锌烟尘脱除氟氯的方法主要有：高温焙烧脱除氟氯（多膛炉、回转窑）、碱洗法除氟氯、硫酸锌溶液脱氟氯等。高温焙烧脱除法氟脱除率高达90%以上，氯脱除率达80%以上，脱除效果较好，但是设备投资大，燃料消耗量较大，加工成本较高；碱洗法脱氟率可达90%，设备和操作简单，但是锌损失量较大，水资源消耗较大，废水难以处理；硫酸锌溶液脱除法会导致一定量的金属损失，脱氟效果不佳。

因此，结合生产实际情况，研发一种操作简单，热利用率高，生产过程稳定，自动化程度高，能有效脱除氧化锌烟尘中氟和氯，降低氧化锌烟尘处理成本，节约能源，达到环境友好、资源综合利用的目的高效脱除氧化锌烟尘中氟氯杂质的复式冶金设备是必要的。

发明内容

针对上述问题，所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，本发明提出一种高效脱除氧化锌烟尘中氟氯杂质的复式冶金炉，采用复式冶金炉的熔炼和挥发的双重功能，将原料中的氟、氯杂质分阶段进行有效分离和回收，高效脱除氧化锌烟尘中氟氯杂质。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案：

所述的高效脱除氧化锌烟尘中氟氯杂质的复式冶金炉包括内置隔墙3、熔炼收尘烟道4、挥发收尘烟道5、冷却水套6、连通器7、鼓风口8、三次风口9、熔渣加入口10、冷料加入口11、放渣口12、炉基13，所述的炉基13的上方设置有冷却水套6，炉基13与冷却水套6连接形成冶金炉的本体结构，冷却水套6的内壁上设置有内置隔墙3，内置隔墙3将冶金炉的本体结构分为熔炼室1与挥发室2，内置隔墙3的底部设置有连通熔炼室1与挥发室2的连通器7，位于熔炼室1一侧的冷却水套6上设置有熔渣加入口10，熔炼室1的顶部左侧设置有熔炼收尘烟道4，熔炼室1的顶部右侧设置有冷料加入口11，所述的熔炼室1与挥发室2下端的冷却水套6上均设置有鼓风口8，熔炼室1与挥发室2上端的冷却水套6上均设置有三次风口9，挥发室2的顶部设置有挥发收尘烟道5，位于挥发室2一侧的冷却水套6下端设置有放渣口12。

所述的熔炼收尘烟道4与挥发收尘烟道5分别设有独立的收尘设备。

本发明的有益效果：

本发明的熔炼室与挥发室分开，分别发挥不同的功能；在熔炼阶段加速酸浸渣的熔化，酸浸渣经过氧化熔炼之后，能够从熔炼阶段高效脱除氧化锌烟尘中的氟、氯和硫等杂质，同时，降低锌等有价金属的挥发；而挥发室内呈还原性气氛，产生大量的CO，保持较强的还原性，有利于提高铅、锌的挥发效率，提高有价金属的回收；本发明还具有操作简单，过程容易控制，可有效提高生产率的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中，1-熔炼室、2-挥发室、3-内置隔墙、4-熔炼收尘烟道、5-挥发收尘烟道、6-冷却水套、7-连通器、8-鼓风口、9-三次风口、10-熔渣加入口、11-冷料加入口、12-放渣口、13-炉基。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例和附图，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一部分实施例，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做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。

如图1所示，所述的高效脱除氧化锌烟尘中氟氯杂质的复式冶金炉包括内置隔墙3、熔炼收尘烟道4、挥发收尘烟道5、冷却水套6、连通器7、鼓风口8、三次风口9、熔渣加入口10、冷料加入口11、放渣口12、炉基13，所述的炉基13的上方设置有冷却水套6，炉基13与冷却水套6连接形成冶金炉的本体结构。冷却水套6的内壁上设置有内置隔墙3，内置隔墙3将冶金炉的本体结构分为熔炼室1与挥发室2，内置隔墙3的底部设置有连通熔炼室1与挥发室2的连通器7，位于熔炼室1一侧的冷却水套6上设置有熔渣加入口10，熔炼室1的顶部左侧设置有熔炼收尘烟道4，熔炼室1的顶部右侧设置有冷料加入口11，所述的熔炼室1与挥发室2下端的冷却水套6上均设置有鼓风口8，熔炼室1与挥发室2上端的冷却水套6上均设置有三次风口9，挥发室2的顶部设置有挥发收尘烟道5，位于挥发室2一侧的冷却水套6下端设置有放渣口12。

在本发明中，所述的炉基13与冷却水套6连接形成冶金炉的本体结构呈长方体形结构，且冷却水套6的高度为5～7.5m。

在本发明中，所述的冷却水套6是采用锅炉钢板焊接形成的中空水套。所述的内置隔墙3采用铜水套制成，内置隔墙3分隔形成的熔炼室1占冶金炉的本体结构总体积的1/4～1/2，在生产过程中熔炼室1的熔炼能力较大，而挥发室2的挥发速度较慢，将熔炼室1的体积设计成小于或等于挥发室2的体积，更有利于使熔炼室1的稳定熔炼，挥发室2的挥发，确保二者的生产能力相匹配。

在本发明中，所述的连通器7的高度为300～500mm，这个高度可保证熔炼室1中的熔渣连续稳定地进入挥发室2，不会造成连通器7的堵塞。

在本发明中，所述的熔炼室1与挥发室2下端冷却水套6上设置的鼓风口8在同一水平面上，鼓风口8的数量总和为16～30个，鼓风口8到炉基13的距离为100～250mm，位于熔炼室1或挥发室2下端冷却水套6上相邻两个鼓风口8之间的中心距离为200～300mm，通过成排设置的鼓风口8，分别向熔炼室1与挥发室2中鼓入粉煤和富氧空气，并可通过鼓风口8的鼓风量、风压、粉煤量，控制熔炼室1、挥发室2内的空气系数。

在本发明中，所述的熔炼室1与挥发室2的上端的冷却水套6上设置的三次风口9位于同一水平面上，三次风口9的数量总和为4～10个，且三次风口9距离冷却水套6的顶部400～500mm，冷却水套6上设置的不同三次风口9用于分别向熔炼室1与挥发室2中鼓入空气，以确保熔炼室1与挥发室2中的空气含量。

在本发明中，所述的熔渣加入口10距离冷却水套6的底部3.5～5m，这样可给熔炼室1与挥发室2足够的生产空间，提高生产量，保证生产效率。

在本发明中，所述的放渣口12距离冷却水套6的底部400～600mm，放渣口12用于将挥发室2中的生产余渣排除，便于设备进入下一生产周期。

在本发明中，所述的熔炼收尘烟道4与挥发收尘烟道5分别设有独立的收尘设备，这样可将两个烟道的烟尘进行单独处理，实现不同烟尘不同成分的单独回收。

本发明的工作过程包括三个阶段：

第一阶段：氧化熔炼

首先，将还原渣从熔渣加入口10加入到熔炼室1中，关闭熔渣加入口10，开启熔炼室1的鼓风口8及三次风口9，通过熔炼室1的鼓风口8向熔炼室1鼓入粉煤和富氧空气，通过三次风口9向熔炼室1鼓入空气；再将酸浸渣从冷料加入口11连续加入，调节熔炼室1鼓风口8的鼓风量、风压、粉煤量，控制熔炼室1的空气系数在1.2～1.5之间，保证熔炼室1内呈氧化性气氛，保证熔炼室1内炉温为1100～1300℃，粉煤完全燃烧放热，将酸浸渣完全熔化；酸浸渣在熔炼室1内完成熔炼，熔炼过程中原料中大量的氟、氯等杂质，由熔炼收尘烟道4进入熔炼烟气收尘设备回收，另行处理。

第二阶段：还原挥发

酸浸渣在熔炼室1内完成氧化熔炼的过程，原料中大部分氟、氯等杂质元素被脱出后；熔渣通过连通器7连续进入到挥发室2中；通过挥发室2的鼓风口8向挥发室2鼓入粉煤和富氧空气，通过三次风口9向挥发室2鼓入空气；调节挥发室2鼓风口8鼓入的鼓风量、风压及粉煤量，控制挥发室2内的空气系数在0.5～0.9之间，挥发室2内温度控制在1100～1300℃之间，使粉煤部分燃烧，产生大量CO，保证挥发室2内呈还原性气氛；铅、锌等金属被还原挥发；挥发烟气中的铅、锌等有价金属被三次风口鼓入的空气氧化，进入挥发收尘烟道5后被收集。

第三阶段：炉渣排放

当熔炼室1内液面高度达1～1.5m后，停止熔炼室1酸浸渣进料，并继续对熔炼室1进行吹炼。然后，观察挥发室2上的三次风口9，判断挥发室2吹炼终点；当挥发室2内挥发作业达终点后，打开放渣口12进入排渣作业，当炉渣排放完毕，堵塞放渣口12，使复式冶金炉进入下一作业周期。

实施例1

（1）打开熔渣加入口10，将40t还原渣（Pb1～6%，Zn5～12%）加入到熔炼室1中，关闭熔渣加入口10；

（2）开启熔炼室1与挥发室2的鼓风口8及三次风口9，通过熔炼室1及挥发室2的鼓风口8分别向熔炼室1及挥发室2内鼓入粉煤和富氧空气，通过熔炼室1及挥发室2的三次风口9分别向熔炼室1及挥发室2鼓入空气；并调节熔炼室1鼓风口8鼓入的风量为8000m³/h，风压为180KPa，富氧浓度为23%，粉煤量为1.3t/h；调节挥发室2鼓风口8鼓入的风量为10000m³/h，风压为180KPa，富氧浓度为23%，粉煤量为2.0t/h；

（3）将酸浸渣 (含铅3～8%，锌8～18%，含硫6～12%)按15t/h的速度从冷料加入口11加入到熔炼室1中；

（4）向熔炼室1中加入酸浸渣后，调节熔炼室1鼓风口8风量为10000m³/h，风压为200KPa，富氧浓度为25%；粉煤量为1.5t/h，并控制熔炼室1的空气系数为1.2～1.5，保证熔炼室1内呈氧化性气氛，熔炼室1内的炉温为1100～1300℃，使粉煤完全燃烧放热，将酸浸渣完全熔化，熔炼过程中原料中大量的氟、氯等杂质，由熔炼收尘烟道4进入熔炼烟气收尘设备回收，另行处理；

（5）酸浸渣在熔炼室1内完成氧化熔炼过程后，熔渣通过连通器7连续进入到挥发室2中；调节挥发室2鼓风口8的鼓风风量为12000m³/h，风压为200KPa，富氧浓度为25%，粉煤量为3.0t/h，控制挥发室2内的空气系数在0.5～0.9之间，使挥发室2内温度为1100～1300℃，使粉煤部分燃烧，产生大量的CO，保证挥发室2内呈还原性气氛；

（6）当熔炼室1内的液面高度达1～1.5m后，停止熔炼室1酸浸渣进料，并继续对熔炼室1及挥发室2进行吹炼。然后，观察挥发室2的三次风口9，判断挥发室2的吹炼终点；当挥发室2的挥发作业达终点后，打开放渣口12，进行放渣，堵塞放渣口12，进入下一作业周期。

（7）在复式冶金炉的整个吹炼过程中，将熔炼室1的烟尘通过熔炼收尘烟道4进行回收，另行处理；挥发室2的烟尘通过挥发收尘烟道5进行回收，送锌系统生产锌锭。

通过本实施例处理40t还原渣，熔炼收尘烟道4中烟尘中含铅30～60%，锌6～20%，氟＞0.12%，含氯＞0.24%；挥发收尘烟道5烟尘中含铅5～15%，锌45～65%，含氟＜0.02%,含氯＜0.04%；通过放渣口12放出的渣中含铅＜1%，锌＜4%。

实施例2

（1）打开熔渣加入口10，将30t还原渣（Pb2～5%，Zn6～14%）加入熔炼室1中，关闭熔渣加入口10；

（2）开启熔炼室1与挥发室2的鼓风口8及三次风口9，熔炼室1及挥发室2的鼓风口8分别向熔炼室1及挥发室2内鼓入粉煤和富氧空气，通过熔炼室1及挥发室2的三次风口9分别向熔炼室1及挥发室2鼓入空气；调节熔炼室1鼓风口8鼓入的风量为10000m³/h，风压为160KPa，富氧浓度为21%，粉煤量为1.5t/h；调节挥发室2鼓风口8鼓入的风量为12000m³/h，风压为160KPa，富氧浓度为21%，粉煤量为2.2t/h；

（3）将酸浸渣 (含铅3～10%，锌4～12%，含硫8～10%)按18t/h的速度从冷料加入口11加入到熔炼室1中；

（4）向熔炼室1中加入酸浸渣后，调节熔炼室1鼓风口8风量为12000m³/h，风压为180KPa，富氧浓度为23%，粉煤量为1.8t/h；并控制熔炼室1的空气系数为1.1～1.3，保证熔炼室1内呈氧化性气氛，熔炼室1内的温度为1150～1350℃，使粉煤完全燃烧放热；

（5）酸浸渣在熔炼室1内完成氧化熔炼过程后，熔渣通过连通器7连续进入到挥发室2中；调节挥发室2鼓风口8的鼓风风量为14000m³/h，风压为180KPa，富氧浓度为23%，粉煤量为2.8t/h，控制挥发室2内的空气系数为0.6～0.8，挥发室内温度为1100～1300℃，使粉煤部分燃烧，产生大量的CO，保证挥发室2内呈还原性气氛；

（6）当熔炼室1内的液面高度达1～1.5m后，停止熔炼室1酸浸渣进料，并继续对熔炼室1及挥发室2进行吹炼。然后，观察挥发室2的三次风口9，判断挥发室2的吹炼终点；当挥发室2的挥发作业达终点后，打开放渣口12，进行放渣，放渣完毕，堵塞放渣口12，进入下一作业周期。

（7）在复式冶金炉的整个吹炼过程中，将熔炼室1的烟尘通过熔炼收尘烟道4进行回收，另行处理；挥发室2的烟尘通过挥发收尘烟道5进行回收，送锌系统生产锌锭。

通过本实施例处理30t还原渣，熔炼收尘烟道4中烟尘中含铅25～50%，锌8～30%，氟＞0.16%,含氯＞0.28%；挥发收尘烟道5烟尘中含铅10～15%，锌50～60%，含氟＜0.04%,含氯＜0.06%；通过放渣口12放出的渣中含铅＜1.5%，锌＜4.5%。

实施例3

（1）打开熔渣加入口10，将60t还原渣（Pb3～7%，Zn8～14%）加入熔炼室1中，关闭熔渣加入口10；

（2）开启熔炼室1与挥发室2的鼓风口8及三次风口9，熔炼室1及挥发室2的鼓风口8分别向熔炼室1及挥发室2内鼓入粉煤和富氧空气，通过熔炼室1及挥发室2的三次风口9分别向熔炼室1及挥发室2鼓入空气；调节熔炼室1鼓风口8鼓入的风量为12000m³/h，风压为200KPa，富氧浓度为25%，粉煤量为1.6t/h；调节挥发室2鼓风口8鼓入的风量为14000m³/h，风压为200KPa，富氧浓度为25%，粉煤量为2.2t/h；

（3）将酸浸渣铅(4～8%，锌6～18%，含硫4～8%)按18t/h的速度从冷料加入口11加入到熔炼室1中；

（4）向熔炼室1中加入酸浸渣后，保持熔炼室1鼓风口8风量为12000m³/h，风压为200KPa，富氧浓度为25%，粉煤量为1.6t/h，并控制熔炼室1的熔炼室空气系数为1.1～1.4，保证炉内呈氧化性气氛，熔炼室1内的温度为1200～1300℃，使粉煤完全燃烧放热，将酸浸渣完全熔化；

（5）酸浸渣在熔炼室1内完成氧化熔炼过程后，熔渣通过连通器7连续进入到挥发室2中；调节挥发室2鼓风口8的鼓风风量为14000m³/h，风压为200KPa，富氧浓度为25%，粉煤量为3.5t/h，控制挥发室2内的空气系数为0.5～0.7，挥发室内温度为1200～1350℃，使粉煤部分燃烧，产生大量的CO，保证挥发室2内呈还原性气氛；

（6）当熔炼室1内的液面高度达1～1.5m后，停止熔炼室1酸浸渣进料，并继续对熔炼室1及挥发室2进行吹炼。然后，观察挥发室2的三次风口9，判断挥发室2的吹炼终点；当挥发室2的挥发作业达终点后，打开放渣口12，进行放渣，放渣完毕，堵塞放渣口12，进入下一作业周期。

（7）在复式冶金炉的整个吹炼过程中，将熔炼室1的烟尘通过熔炼收尘烟道4进行回收，另行处理；挥发室2的烟尘通过挥发收尘烟道5进行回收，送锌系统生产锌锭。

通过本实施例处理60t还原渣，熔炼收尘烟道4中烟尘中含铅20～40%，锌10～30%，氟＞0.15%，含氯＞0.26%；挥发收尘烟道5烟尘中含铅5～20%，锌45～60%，含氟＜0.01%，含氯＜0.02%；通过放渣口12放出的渣中含铅＜3%，锌＜5%。

采用本发明提供的复式冶金炉，在熔炼室的熔炼阶段将氧化锌原料中大部分的氟、氯等杂质元素高效脱除的同时降低锌等有价金属的挥发；挥发室内呈还原性气氛，产生大量的CO，保持较强的还原性，提高铅、锌等有价金属在挥发室中的挥发效率，从而提高有价金属的回收。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种高效脱除氧化锌烟尘中氟氯杂质的复式冶金炉，其特征在于：所述的高效脱除氧化锌烟尘中氟氯杂质的复式冶金炉包括内置隔墙（3）、熔炼收尘烟道（4）、挥发收尘烟道（5）、冷却水套（6）、连通器（7）、鼓风口（8）、三次风口（9）、熔渣加入口（10）、冷料加入口（11）、放渣口（12）、炉基（13），所述的炉基（13）的上方设置有冷却水套（6），炉基（13）与冷却水套（6）连接形成冶金炉的本体结构，所述的炉基（13）与冷却水套（6）连接形成冶金炉的本体结构呈长方体形结构，且冷却水套（6）的高度为5～7.5m，冷却水套（6）是采用锅炉钢板焊接形成的中空水套；冷却水套（6）的内壁上设置有内置隔墙（3），内置隔墙（3）将冶金炉的本体结构分为熔炼室（1）与挥发室（2），所述的内置隔墙（3）采用铜水套制成，内置隔墙（3）分隔形成的熔炼室（1）占冶金炉的本体结构总体积的1/4～1/2，内置隔墙（3）的底部设置有连通熔炼室（1）与挥发室（2）的连通器（7），位于熔炼室（1）一侧的冷却水套（6）上设置有熔渣加入口（10），熔炼室（1）的顶部左侧设置有熔炼收尘烟道（4），熔炼室（1）的顶部右侧设置有冷料加入口（11），所述的熔炼室（1）与挥发室（2）下端的冷却水套（6）上均设置有鼓风口（8），所述的熔炼室（1）与挥发室（2）下端的冷却水套（6）上设置的鼓风口（8）在同一水平面上，鼓风口（8）的数量总和为16～30个，鼓风口（8）到炉基（13）的距离为100～250mm，位于熔炼室（1）或挥发室（2）下端的冷却水套（6）上相邻两个鼓风口（ 8） 之间的中心距离为200～300mm；熔炼室（1）与挥发室（2）上端的冷却水套（6）上均设置有三次风口（9），所述的熔炼室（1）与挥发室（2）上端的冷却水套（6）上设置的三次风口（9）位于同一水平面上，三次风口（9）的数量总和为4～10个，且三次风口（9）距离冷却水套（6）的顶部400～500mm；挥发室（2）的顶部设置有挥发收尘烟道（5），位于挥发室（2）一侧的冷却水套（6）下端设置有放渣口（12）。

2.根据权利要求1所述的一种高效脱除氧化锌烟尘中氟氯杂质的复式冶金炉，其特征在于：所述的连通器（7）的高度为300～500mm。

3.根据权利要求1所述的一种高效脱除氧化锌烟尘中氟氯杂质的复式冶金炉，其特征在于：所述的熔渣加入口（10）距离冷却水套（6）的底部3.5～5m。

4.根据权利要求1所述的一种高效脱除氧化锌烟尘中氟氯杂质的复式冶金炉，其特征在于：所述的放渣口（12）距离冷却水套（6）的底部400～600mm。