CN106521189A - 一种富氧熔池炼锑的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种富氧熔池炼锑的生产工艺，属于有色金属冶炼领域。该工艺包括如下步骤:1)配料：将原料按质量比混合搅拌均匀，得混合料；2)制粒：将搅拌均匀后的混合料制成球粒；3)氧化熔炼：将制成的球粒送入富氧氧化炉进行氧化熔炼，熔炼后产出一次高温熔体和液态高锑矿渣；4)还原熔炼：将液态高锑矿渣流进富氧还原炉进行还原熔炼，产出二次高温熔体和还原炉渣，5)金属回收：还原炉渣通过渣溜槽流进烟化炉中，回收包括有价金属；6)烟尘回收。本发明有效提高了熔炼后烟气中的SO2浓度，达到配置常规的制酸系统要求，减少污染，同时提高回收率，降低能耗等。

Description

一种富氧熔池炼锑的生产工艺
【技术领域】
本发明涉及有色金属冶炼工艺，具体涉及一种富氧熔池炼锑的生产工艺。
【背景技术】
对于脆硫铅锑矿的处理，目前采用冶炼工艺流程是：锑铅精矿→沸腾焙烧→烧结盘烧结→鼓风炉还原→粗锑铅合金。其工艺流程为：脆硫锑铅精矿经沸腾炉焙烧脱硫，焙砂与脆硫锑铅精矿、返料、石英砂、石灰石粉、无烟煤共同混合配料，使用烧结盘进行烧结，而后烧结块经鼓风炉还原熔炼，产出锑铅合金。但该传统冶炼工艺存在的缺陷和不足主要有：
(1)焙烧、烧结机、鼓风炉各处均产出低浓度SO2烟气，不仅无法配置常规制酸装置生产硫酸，还要对其进行脱硫处理后达标排放。
(2)工艺流程长，中间环节较多，且烧结过程中要求返料配比较大，循环往复，造成生产效率低、中间产物多、金属回收率低。
(3)与采用富氧、高温强化冶炼比，生产效率、单位产品生产成本、投资收益率等方面都有较大差距。
(4)能耗高。原料中硫的化学反应分散且热利用都较低，精锑单位产品综合能耗达2400～2500kgce/t，同时烟气分散、温度低，无法设置余热锅炉回收烟气余热。
(5)烧结机等冶炼生产现场环境污染控制难度大，工作条件差。
(6)生产自动化程度较低。
(7)鼓风炉还原需要冶金焦，不能直接用煤。
【发明内容】
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种富氧熔池炼锑的生产工艺，以提高熔炼后烟气中的SO2浓度，达到配置常规的制酸系统要求，减少污染，同时提高回收率，降低能耗等。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种富氧熔池炼锑的生产工艺，包括如下步骤:
(1)配料：将含锑精矿、石英砂和石灰石粉按质量比为100:20～30:15～25混合搅拌均匀，得混合料；
(2)制粒：将搅拌均匀后的混合料制成粒径为12～20mm的球粒，球粒的含水量为5～10％；
(3)氧化熔炼：将制成的球粒送入富氧氧化炉进行氧化熔炼，其中富氧氧化炉中富氧空气的体积浓度为65～90％，富氧氧化炉内的压强为-0.1～0.2MPa,，熔炼后产出一次高温熔体和液态高锑矿渣，一次高温熔体经铸锭后转出；
(4)还原熔炼：步骤(3)中的液态高锑矿渣通过渣溜槽流进富氧还原炉进行还原熔炼，其中富氧还原炉中富氧空气的体积浓度为65～95％，富氧还原炉内的压强为-0.1～0.2MPa，产出二次高温熔体和还原炉渣，二次高温熔体经铸锭后转出；
(5)金属回收：步骤(4)中的还原炉渣通过渣溜槽流进烟化炉中，回收包括锌、铅、锑和银的有价金属；
(6)烟尘回收：富氧氧化炉产出的含尘烟气经回收余热、收集烟尘及利用聚乙二醇结合膨胀石墨脱除氮氧化物后送硫酸车间制酸，产出的烟尘制粒后返回到富氧还原炉中；富氧还原炉产出的烟气经回收余热、收集烟尘及利用聚乙二醇结合膨胀石墨脱除氮氧化物后，尾气经脱硫系统处理后达标排放，产出的烟尘制粒后返回到富氧还原炉中。
进一步地，所述含锑精矿包括脆硫铅锑精矿、硫化锑精矿、氧化锑精矿和锑精矿。
进一步地，所述富氧氧化炉中富氧空气的吹入方式采用底吹或侧吹方式，所述富氧还原炉中的富氧空气的吹入方式采用侧吹方式。
进一步地，所述步骤(3)中在富氧氧化炉内的熔炼温度为950～1050℃，熔炼时间为30～60min，所述步骤(4)中富氧还原炉的还原温度为1050～1150℃，还原时间为40～60min。
进一步地，所述富氧氧化炉中产出的含尘烟气中SO2烟气浓度达10％以上。
进一步地，所述富氧氧化炉和富氧还原炉中的压强为-0.05～0.1MPa，富氧空气的体积浓度为75-92％。
进一步地，所述收集烟尘包括电收尘和布袋收尘，所述电收尘和布袋收尘之间还包括骤冷脱砷步骤，所述骤冷脱砷为采用骤冷空气风机将烟气骤冷至120±5℃。
进一步地，所述生产工艺的整个流程均采用DCS控制系统控制。
通过采用以上技术方案，本发明的有益效果为：
(1)对原料适应性强：本发明可直接处理各种品位的锑精矿，不仅可以处理脆硫锑铅精矿，还可处理单一的锑精矿。
(2)环保：①熔炼过程在密闭的富氧氧化炉中进行，生产中能稳定控制富氧氧化炉微负压操作，避免了SO2烟气外逸；②富氧氧化炉产出的SO2烟气浓度高达10％以上，可完全满足配置常规的制酸系统要求，制酸后尾气达标排放；③精矿及辅料配料制粒后直接入炉，无需烧结返粉作业；④只采用富氧氧化炉、富氧还原炉上料，炉前操作环境优良，解决了传统工艺配置烧结机、鼓风炉的生产现场污染较严重的问题。⑤同时采用富氧氧化炉和富氧还原炉，使氧化和还原都更能充分进行，且采用富氧氧化炉和富氧还原炉都采用富氧吹炼，取代了烧结机-鼓风机的空气鼓风，烟气排放量明显减少，同时烟气排空过程中携带的烟尘率降低，同比富氧还原炉较鼓风炉少排放烟气约2/3。此外烟气还经收尘、脱砷处理及采用聚乙二醇与膨胀石墨结合脱除氮氧化物，使本发明排放的尾气污染大大减小，达到了排放标准。
(3)能耗低：①采用富氧氧化炉氧化脆硫锑铅精矿，可实现完全自热熔炼，入炉原料不需要配煤补热；富氧熔炼氧化炉产出的热渣通过渣槽直接流入富氧还原炉进行还原反应，热能充分利用，燃料消耗相应大大节省。精锑产品综合能耗为1521.32kgce/t，远低于现有的烧结—鼓风炉工艺，节能效果非常明显。②可分别配套余热锅炉回收熔炼炉、还原炉烟气的余热，大量热能得到利用，每生产1t粗铅同时能产出0.5t～0.8t的蒸气(4.0MPa)；
(4)回收率高:本发明有价元素回收率列表如下：
Sb Pb S Ag
>94％ >96％ >95％ >98％
(5)自动化水平高：本发明整个流程都采用DCS控制系统，实现了配料、制粒、供氧、熔炼、余热锅炉、锅炉循环水、电收尘、高温风机等全流程、全部设备的集中控制。
(6)作业率高：实际生产有效投料作业率＞95％，年有效作业时间>8000h，即>330d。
(7)生产成本降低：富氧熔炼工艺流程简化，不需返粉与烧结工序，氧化炉(也叫熔炼炉)、还原炉通过富氧强化冶炼，从而生产效率大幅提高，同时动力和燃料消耗量少。且由于该新工艺流程短，设备装置均可国内制作安装，系统同比造价较原有工艺可节省成本40％～60％，可节省用地面积40％左右。
【具体实施方式】
实施例1
一种富氧熔池炼锑的生产工艺，包括如下步骤:
(1)配料：将脆硫铅锑精矿、石英砂和石灰石粉按质量比为100:20:25混合搅拌均匀，得混合料；
(2)制粒：将搅拌均匀后的混合料制成粒径为12～15mm的球粒，球粒的含水量为5～8％；
(3)氧化熔炼：将制成的球粒送入富氧空气侧吹的富氧氧化炉进行氧化熔炼，其中富氧空气的体积浓度为88～92％，富氧氧化炉内的压强为-0.05～0.05MPa，熔炼温度为980-1000℃，熔炼时间为40-50min，熔炼后产出一次锑铅合金和液态高锑矿渣，一次锑铅合金铸锭后转出；
(4)还原熔炼：步骤(3)中的液态高锑铅渣通过渣溜槽流进富氧还原炉进行还原熔炼，其中富氧还原炉中的富氧空气的体积浓度为88～92％，富氧还原炉内的压强为-0.05～0.05MPa，还原温度为1050-1100℃，产出二次锑铅合金和还原炉渣，二次锑铅合金铸锭后转出；
(5)金属回收：步骤(4)中的还原炉渣通过渣溜槽流进烟化炉中，回收包括锌、铅、锑和银的有价金属；
(6)烟尘回收：经检测，富氧氧化炉产出的含尘烟气中SO2烟气浓度达10％以上，含尘烟气经余热锅炉回收余热、电收尘器收尘、骤冷脱砷、布袋收尘和脱除氮氧化物后送硫酸车间制酸，产出的烟尘制粒后返回到富氧还原炉中；富氧还原炉产出的烟气经余热锅炉回收余热、电收尘器收尘、骤冷脱砷、布袋收尘和脱除氮氧化物后，尾气经脱硫系统处理后达标排放，产出的烟尘制粒后返回到富氧还原炉中。
本发明实施例中，所述骤冷脱砷为采用骤冷空气风机将烟气骤冷至120±5℃；所述脱除氮氧化物为利用聚乙二醇与膨胀石墨混合后，将烟气通入内置有雾化装置的雾化室内，所述雾化装置将聚乙二醇与膨胀石墨混合液雾化后释放出，以将氮氧化物脱除。
本发明实施例中，所述生产工艺的整个流程均采用DCS控制系统控制，以提高整个流程的自动化程度。
实施例2
一种富氧熔池炼锑的生产工艺，包括如下步骤:
(1)配料：将硫化锑精矿、石英砂和石灰石粉按质量比为100:30:15混合搅拌均匀，得混合料；
(2)制粒：将搅拌均匀后的混合料制成粒径为15～20mm的球粒，球粒的含水量为8～10％；
(3)氧化熔炼：将制成的球粒送入富氧空气底吹的富氧氧化炉进行氧化熔炼，其中富氧空气的体积浓度为88～92％，富氧氧化炉内的压强为-0.1～0.05MPa，氧化温度(也叫熔炼温度)为950-990℃，氧化时间(也叫熔炼时间)为40-50min，熔炼后产出一次粗锑和液态高锑矿渣，一次粗锑经电解精炼、铸锭后转出；
(4)还原熔炼：步骤(3)中的液态高锑铅渣通过渣溜槽流进富氧还原炉进行还原熔炼，其中富氧还原炉中的富氧空气的体积浓度为88～92％，富氧还原炉内的压强为-0.05～0.1MPa，还原温度为1100-1150℃，还原时间为30-40min，还原后产出二次锑和还原炉渣，二次锑经铸锭后转出；
(5)金属回收：步骤(4)中的还原炉渣通过渣溜槽流进烟化炉中，回收包括锌、铅、锑和银的有价金属；
(6)烟尘回收：经检测，富氧氧化炉产出的含尘烟气中SO2烟气浓度达10％以上，含尘烟气经余热锅炉回收余热、电收尘器收尘、骤冷脱砷、布袋收尘和脱除氮氧化物后送硫酸车间制酸，产出的烟尘制粒后返回到富氧还原炉中；富氧还原炉产出的烟气经余热锅炉回收余热、电收尘器收尘、骤冷脱砷、布袋收尘和脱除氮氧化物后，尾气经脱硫系统处理后达标排放，产出的烟尘制粒后返回到富氧还原炉中。
本发明实施例中，所述骤冷脱砷为采用骤冷空气风机将烟气骤冷至120±5℃；所述脱除氮氧化物为利用聚乙二醇与膨胀石墨混合后，将烟气通入内置有雾化装置的雾化室内，所述雾化装置将聚乙二醇与膨胀石墨混合液雾化后释放出，以将氮氧化物脱除。
本发明实施例中，所述生产工艺的整个流程均采用DCS控制系统控制，以提高整个流程的自动化程度。
实施例3
本发明实施例中，除配料步骤的原料中采用锑精矿代替脆硫铅锑精矿，锑精矿、石英砂和石灰石粉按质量比为100:25:20配料外，其他均与实施例1相同。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (8)

1.一种富氧熔池炼锑的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤:
(1)配料：将含锑精矿、石英砂和石灰石粉按质量比为100:20～30:15～25混合搅拌均匀，得混合料；
(2)制粒：将搅拌均匀后的混合料制成粒径为12～20mm的球粒，球粒的含水量为5～10％；
(3)氧化熔炼：将制成的球粒送入富氧氧化炉进行氧化熔炼，其中富氧氧化炉中富氧空气的体积浓度为65～90％，富氧氧化炉内的压强为-0.1～0.2MPa,，熔炼后产出一次高温熔体和液态高锑矿渣，一次高温熔体经铸锭后转出；
(4)还原熔炼：步骤(3)中的液态高锑矿渣通过渣溜槽流进富氧还原炉进行还原熔炼，其中富氧还原炉中富氧空气的体积浓度为65～95％，富氧还原炉内的压强为-0.1～0.2MPa，产出二次高温熔体和还原炉渣，二次高温熔体经铸锭后转出；
(5)金属回收：步骤(4)中的还原炉渣通过渣溜槽流进烟化炉中，回收包括锌、铅、锑和银的有价金属；
(6)烟尘回收：富氧氧化炉产出的含尘烟气经回收余热、收集烟尘及利用聚乙二醇结合膨胀石墨脱除氮氧化物后送硫酸车间制酸，产出的烟尘制粒后返回到富氧还原炉中；富氧还原炉产出的烟气经回收余热、收集烟尘及利用聚乙二醇结合膨胀石墨脱除氮氧化物后，尾气经脱硫系统处理后达标排放，产出的烟尘制粒后返回到富氧还原炉中。
2.根据权利要求1所述的富氧熔池炼锑的生产工艺，其特征在于，所述含锑精矿包括脆硫铅锑精矿、硫化锑精矿、氧化锑精矿和锑精矿。
3.根据权利要求1所述的富氧熔池炼锑的生产工艺，其特征在于，所述富氧氧化炉中富氧空气的吹入方式采用底吹或侧吹方式，所述富氧还原炉中的富氧空气的吹入方式采用侧吹方式。
4.根据权利要求1所述的富氧熔池炼锑的生产工艺，其特征在于，所述步骤(3)中富氧氧化炉内的熔炼温度为950～1050℃，熔炼时间为30～60min，所述步骤(4)中富氧还原炉的还原温度为1050～1150℃，还原时间为40～60min。
5.根据权利要求1所述的富氧熔池炼锑的生产工艺，其特征在于，所述富氧氧化炉中产出的含尘烟气中SO2气体的浓度为10％以上。
6.根据权利要求1所述的富氧熔池炼锑的生产工艺，其特征在于，所述富氧氧化炉和富氧还原炉中的压强为-0.05～0.1MPa，富氧空气的体积浓度为75～92％。
7.根据权利要求1所述的富氧熔池炼锑的生产工艺，其特征在于，所述收集烟尘包括电收尘和布袋收尘，所述电收尘和布袋收尘之间还包括骤冷脱砷步骤。
8.根据权利要求1所述的富氧熔池炼锑的生产工艺，其特征在于，所述生产工艺的整个流程均采用DCS控制系统控制。
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