CN106755696A - 处理铁矾渣和锌挥发窑渣的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了处理铁矾渣和锌挥发窑渣的方法和系统。其中，该方法包括：将锌挥发窑渣进行磨细处理，得到窑渣粉末；将窑渣粉加入适量的水末进行第一造球处理，得到母球；将母球与石灰石粉末加入适量的水混合进行第二造球处理，在母球外表面形成石灰石层，得到球团中间体；将球团中间体与铁矾渣粉末、粘结剂和水混合进行第三造球处理，在石灰石层的外表面形成铁矾渣层，得到混合球团；利用转底炉将混合球团进行还原焙烧处理，得到硫化物、锌粉尘、金属化球团和铅粉尘；将金属化球团进行磨矿磁选处理，得到铁产品。该方法分层造球得到混合球团，并通过转底炉分区控制还原焙烧的温度，使球团中铁矾的分解、硫的脱除、铅锌的挥发和铁的还原分步进行。

Description

处理铁矾渣和锌挥发窑渣的方法和系统

技术领域

本发明涉及处理铁矾渣和锌挥发窑渣的方法和实施前述处理铁矾渣和锌挥发窑渣的方法的系统。

背景技术

湿法炼锌己占据世界炼锌总量的80％以上，是世界炼锌生产的发展方向，但是湿法炼锌过程中产出大量的锌浸出渣。这些锌浸出渣中有锌、铅、铁等金属，其中锌含量为20％，所以如何利用锌浸出渣是行业内的所关注的问题。

目前锌浸出渣普遍采用热酸浸出渣法和回转窑法，虽然这两种方法都能大量的处理锌浸出渣，而且锌的回收率也很高，但同时会产生大量的铁矾渣和窑渣，这些渣里含有一部分的铅、铅、硫。如果不能有效利用，这些渣的堆存不仅是对资源的浪费更容易对环境造成污染。由此，如何对铁矾渣和窑渣实现无害化处理是行业内的一个难题，有待进一步研究。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种处理铁矾渣和锌挥发窑渣的方法，该方法通过分层造球得到混合球团，并通过转底炉分区控制还原焙烧的温度和加热方式，使球团中的各元素分区脱除，实现了铁矾渣和窑渣的综合回收利用。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种处理铁矾渣和锌挥发窑渣的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将所述锌挥发窑渣进行磨细处理，以便得到窑渣粉末；将所述窑渣粉末进行第一造球处理，以便得到母球；将所述母球与石灰石粉末混合进行第二造球处理，以便在所述母球外表面形成石灰石层，得到球团中间体；将球团中间体与铁矾渣粉末、粘结剂和水混合进行第三造球处理，以便在所述石灰石层的外表面形成铁矾渣层，得到混合球团；利用转底炉将所述混合球团进行还原焙烧处理，所述转底炉沿物料流动方向依次设置进料区、铁矾分解区、脱硫区、挥发区和还原区，混合球团依次由所述进料区进料；经所述铁矾分解区进行分解处理，以便得到疏松球团和水蒸气；所述疏松球团进入脱硫区进行脱硫处理，以便得到硫化物和脱硫球团；所述脱硫球团进入所述挥发区进行挥发处理，以便得到脱锌球团和锌粉尘；所述脱锌球团进入所述还原区进行还原冶炼处理，以便得到金属化球团和铅粉尘；将所述金属化球团进行磨矿磁选处理，以便得到铁产品。

根据本发明实施例的处理铁矾渣和锌挥发窑渣的方法，该方法通过分层造球得到混合球团，并通过转底炉分区控制还原焙烧的温度，使球团中铁矾的分解、硫的脱除、铅锌的挥发和铁的还原分步进行，其中，铁矾中的水和硫单独脱除，减轻收尘装置的负担，提高了锅炉的热效率，此外，还使铁矾渣和窑渣中的锌单独回收，实现了铁矾渣和窑渣的综合回收利用。

另外，根据本发明上述实施例的处理铁矾渣和锌挥发窑渣的方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述窑渣粉末的粒径不大于0.074mm。

根据本发明的实施例，所述铁矾渣粉末的粒径不大于0.074mm。

根据本发明的实施例，所述母球的直径为3-5mm，所述石灰石层的厚度为2-3mm，所述铁矾渣层的厚度为5-8mm。

根据本发明的实施例，所述混合球团的碳氧比为1.2-1.6：1。

根据本发明的实施例，所述铁矾分解区的温度为550-600℃，所述脱硫区的温度为600-650℃，所述挥发区的温度为900-980℃，所述还原区的温度为1250-1300℃。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种实施前述处理铁矾渣和锌挥发窑渣的方法的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：第一磨细装置，所述第一磨细装置具有锌挥发窑渣入口和窑渣粉末出口；第一造球装置，所述第一造球装置具有窑渣粉末入口和母球出口，所述窑渣粉末入口与所述窑渣粉末出口相连；第二造球装置，所述第二造球装置具有母球入口、石灰石粉末入口和球团中间体出口，所述母球入口与所述母球出口相连；第三造球装置，所述第三造球装置具有球团中间体入口、铁矾渣粉末入口、粘结剂入口、水入口和混合球团出口，所述球团中间体入口与所述球团中间体出口相连；转底炉，所述转底炉沿物料流动方向依次设置进料区、铁矾分解区、脱硫区、挥发区和还原区，所述进料区具有混合球团入口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连，所述铁矾分解区具有第一烟道，所述脱硫区具有第二烟道，所述挥发区具有第三烟道，所述还原区具有第四烟道和金属化球团出口；磨矿磁选装置，所述磨矿磁选装置具有金属化球团入口和铁产品出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连。

根据本发明实施例的系统，该系统通过第一造球装置、第二造球装置和第三造球装置分层造球得到混合球团，并通过将转底炉设置进料区、铁矾分解区、脱硫区、挥发区和还原区，对各区独立控制还原焙烧的温度，使球团中铁矾的分解、硫的脱除、铅锌的挥发和铁的还原分步进行，其中，铁矾中的水和硫单独脱除，减轻收尘装置的负担，提高了锅炉的热效率，此外，还使铁矾渣和窑渣中的锌单独回收，实现了铁矾渣和窑渣的综合回收利用。

根据本发明的实施例，所述转底炉进一步包括：辐射管，所述辐射管设置在所述铁矾分解区和脱硫区的上方。

根据本发明的实施例，所述转底炉进一步包括：蓄热式烧嘴，所述蓄热式烧嘴设置在所述挥发区和还原区内。

根据本发明的实施例，所述转底炉进一步包括：第一温度控制器，所述第一温度控制器设置在所述转底炉的所述铁矾分解区，控制所述铁矾分解区的温度为550-600摄氏度；第二温度控制器，所述第二温度控制器设置在所述转底炉的所述脱硫区，控制所述脱硫区的温度为600-650摄氏度；第三温度控制器，所述第三温度控制器设置在所述转底炉的所述挥发区，控制所述挥发区的温度为900-980摄氏度；第四温度控制器，所述第四温度控制器设置在所述转底炉的所述还原区，控制所述还原区的温度为1250-1300摄氏度。

根据本发明的实施例，所述系统进一步包括：第二磨细装置，所述第二磨细装置具有铁矾渣入口和铁矾渣粉末出口，所述铁矾渣粉末出口与所述第三造球装置的铁矾渣粉末入口相连。

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显示了根据本发明一个实施例的处理铁矾渣和锌挥发窑渣的方法的流程示意图；

图2显示了根据本发明一个实施例的处理铁矾渣和锌挥发窑渣的系统的结构示意图；

图3显示了根据本发明又一个实施例的处理铁矾渣和锌挥发窑渣的系统的结构示意图；

图4显示了根据本发明一个实施例的转底炉的结构示意图；

图5显示了根据本发明一个实施例的处理铁矾渣和锌挥发窑渣的方法的流程示意图。

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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须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。

需要说明的是，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一个或者更多个该特征。进一步地，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

处理铁矾渣和锌挥发窑渣的方法

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种处理铁矾渣和锌挥发窑渣的方法。参考图1，根据本发明的实施例，该方法包括：

S100磨细处理

根据本发明的实施例，将锌挥发窑渣进行磨细处理，得到窑渣粉末。由此，矿石粉末的粒度小，原料接触充分，还原焙烧处理的温度低。

根据本发明的实施例，窑渣粉末的粒径不大于0.074mm。由此，窑渣粉末原料接触充分，还原焙烧处理的温度更低，铁的回收率和纯度高。

根据本发明的实施例，锌挥发窑渣是由锌浸出渣配入煤粉在回转窑中经过还原焙烧得到的，锌挥发窑渣中含有-35％的铁，其中金属铁大约占40-60％，含有锌-5％的，硫-5％，碳18-28％。由此，金属元素丰富，回收价值高。

S200第一造球处理

根据本发明的实施例，将窑渣粉末进行第一造球处理，得到母球。由于窑渣中金属铁会起到成核剂的作用，在还原焙烧过程中，促使球团中的金属铁聚集形成铁连晶。

S300第二造球处理

根据本发明的实施例，将母球与石灰石粉末混合进行第二造球处理，在母球外表面形成石灰石层，得到球团中间体。由此，利用石灰石层隔绝窑渣形成的母球和铁矾渣层，并且石灰石层在后面铁的还原过程中可以起到熔剂的作用。

根据本发明的实施例，石灰石的添加量为窑渣粉末总量的12-16％。由此，金属元素回收率高。

S400第三造球处理

根据本发明的实施例，将球团中间体与铁矾渣粉末、粘结剂和水混合进行第三造球处理，以便在石灰石层的外表面形成铁矾渣层，得到混合球团。由此，铁矾渣粉末位于混合球团的外层，在还原焙烧过程中，铁矾渣中的结晶水先在铁矾分解区挥发，避免了后面脱硫过程中和硫的氧化物生成酸，缓解了对设备的腐蚀。此外，粘结剂可以确保球团的强度，在结晶水、硫、铅锌等物质挥发的时候不至于引起球团粉化。铁矾渣和窑渣共同处理可以利用窑渣中的残碳对铁矾渣中的金属进行还原，不需要额外加入还原剂，经济效益好，同时窑渣中的金属铁还可以作为铁矾渣铁的晶种，促进铁的还原聚集，两种原料的相互补充和利用。

根据本发明的实施例，铁矾渣粉末的粒径不大于0.074mm。由此，铁矾渣粉末原料接触充分，挥发和还原焙烧处理的温度更低，各金属元素的回收率高。

根据本发明的实施例，铁矾渣粉末、粘结剂和水按质量比为100：(3-5)(6-8)的进行第三造球处理。由此，球团的强度高，不易粉化。

根据本发明的实施例，母球的直径为3-5mm，石灰石层的厚度为2-3mm，铁矾渣层的厚度为5-8mm。如果母球直径太大，影响球团还原过程中的气体扩散，如果母球直径太小，球团中剩碳不够，不能对金属氧化物进行还原，石灰石层太薄，在铁矾分解区和脱硫区容易破裂，起不到控制气氛的作用，经过试验研究2-3mm是最合适的。而铁矾渣的厚度则是根据碳氧比比1.2-1.6计算而来。

根据本发明的实施例，混合球团的直径为10-15mm。由此，球团的粒径适宜，便于后续利用转底炉进行处理。

根据本发明的实施例，混合球团的碳氧比为1.2-1.6：1。由此，使金属氧化物充分被还原，并且，避免碳过量，使产物中的杂质增加，影响产物的纯度，并引起资源浪费。

S500还原焙烧处理

根据本发明的实施例，利用转底炉将混合球团进行还原焙烧处理，该转底炉沿物料流动方向依次设置进料区、铁矾分解区、脱硫区、挥发区和还原区，混合球团依次由进料区进料，依次经过各区进行处理，下面对各区的处理方法和原理进行解释说明：

分解处理：根据本发明的实施例，混合球团经铁矾分解区进行分解处理，得到疏松球团和水蒸气。具体地，铁矾分解为硫酸盐、硫酸铁、三氧化二铁和水，其中，结晶水先在该区挥发，避免了后面脱硫过程中和硫的氧化物生成酸，缓解了对设备的腐蚀。

根据本发明的实施例，铁矾分解区的温度为550-600℃。由此，使铁矾分解为硫酸盐、硫酸铁、三氧化二铁和水，其中，水以水蒸气的形式排出，同时防止硫酸锌在600℃以上分解成氧化锌和三氧化硫，避免了三氧化硫和水蒸气生成硫酸，缓解了对设备的腐蚀。

脱硫处理：根据本发明的实施例，疏松球团进入脱硫区进行脱硫处理，得到硫化物和脱硫球团。具体地，疏松球团中的碳是窑渣中的剩碳，被石灰石包裹在球团内部，由于脱硫区由于温度较低，球团中的碳和金属氧化物反应速度较慢，脱硫区气氛为氧化性气氛，有助于硫的脱除，同时，疏松球团中的铁矾渣中的硫酸铁和铁酸锌反应生成硫酸锌、三氧化二铁、三氧化硫。硫酸锌在600℃以上分解成氧化锌和三氧化硫，三氧化硫可以通过烟道排出进入制酸系统对硫进行回收利用。

根据本发明的实施例，脱硫区的温度为600-650℃。由此，在该温度下，硫的脱除效率高，同时，球团中的碳和金属氧化物反应速度较慢，防止其生成的一氧化碳影响脱硫区的氧化气氛。

挥发处理：根据本发明的实施例，脱硫球团进入挥发区进行挥发处理，得到脱锌球团和锌粉尘。具体地，脱硫球团中的碳酸钙在挥发区分解成氧化钙和二氧化碳，球团整体成了疏松多孔结构。根据本发明的实施例，锌挥发区通过蓄热式烧嘴加热，为还原性气氛，在锌挥发区，铁矾渣呈软熔状态，窑渣中的碳发生气化反应生成一氧化碳。同时球团中的窑渣中的碳和球团中的氧化锌(窑渣中的锌大多数以氧化锌的形式存在)反应生成金属锌，锌挥发形成的锌蒸汽挥发进去烟道重新被氧化成氧化锌收集，可以得到纯度92％以上的氧化锌粉。此外，球团在锌挥发区有一部分的铁被碳还原成氧化亚铁。另外，窑渣和锌浸出渣中的硫酸铅分解成氧化铅和三氧化硫，氧化铅很快被还原成金属铅，使金属铅在挥发区不能挥发，避免铅锌同时挥发二者难以分离。

根据本发明的实施例，挥发区的温度为900-980℃。在挥发区，氧化锌被碳还原成单质锌，同时，在挥发区的强还原性气氛条件下，氧化铅被还原成金属铅，但金属铅在1000℃之前不易挥发。由此，当挥发处理的温度为900-980摄氏度时，锌浸出渣中的锌和铅的金属氧化物被还原，并且锌挥发回收，而铅不挥发，避免锌和铅同时挥发二者不易分离。

还原冶炼处理：根据本发明的实施例，脱锌球团进入还原区进行还原冶炼处理，得到金属化球团和铅粉尘。具体地，球团中的钙系添加剂在该区起到熔剂的作用，促进铁的还原和扩散。窑渣中金属铁会起到成核剂的作用，促使球团中的金属铁聚集形成铁连晶。球团中的铅在高温和强还原性气氛作用下，挥发进入烟道重新被氧化成氧化铅，被收尘装置收集。根据本发明的实施例，金属化球团的金属化率大于88％，铅锌的挥发率大于98％，硫的脱除率大于90％。

根据本发明的实施例，还原区的温度为1250-1300℃。由此，铁氧化物被还原成金属铁，铅银在该条件下挥发，以单质形式进入烟道被氧化成氧化物以粉尘形式收集。

如上所述，通过将转底炉设置进料区、铁矾分解区、脱硫区、挥发区和还原区，对各区独立控制还原焙烧的温度，使球团中铁矾的分解、硫的脱除、铅锌的挥发和铁的还原分步进行，其中，铁矾中的水和硫单独脱除，减轻收尘装置的负担，提高了锅炉的热效率，此外，还使铁矾渣和窑渣中的锌单独回收，实现了铁矾渣和窑渣的综合回收利用。

S600磨矿磁选处理

根据本发明的实施例，将金属化球团进行磨矿磁选处理，得到铁产品。由于在还原冶炼前脱除了硫，金属化球团中的硫含量很低，磨矿磁选得到的铁粉的品质高。

处理铁矾渣和锌挥发窑渣的系统

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种实施前述处理铁矾渣和锌挥发窑渣的方法的系统。参考图2，根据本发明的实施例，该系统包括：第一磨细装置100、第一造球装置200、第二造球装置300、第三造球装置400、转底炉500和磨矿磁选装置600。下面逐一对各装置进行解释说明。

第一磨细装置100：根据本发明的实施例，第一磨细装置100具有锌挥发窑渣入口和窑渣粉末出口，将锌挥发窑渣进行磨细处理，得到窑渣粉末。由此，矿石粉末的粒度小，原料接触充分，还原焙烧处理的温度低。

根据本发明的实施例，窑渣粉末的粒径不大于0.074mm。由此，窑渣粉末原料接触充分，还原焙烧处理的温度更低，铁的回收率和纯度高。

第一造球装置200：根据本发明的实施例，该第一造球装置具有窑渣粉末入口和母球出口，其中，窑渣粉末入口与窑渣粉末出口相连，将窑渣粉末进行第一造球处理，得到母球。由于窑渣中金属铁会起到成核剂的作用，在还原焙烧过程中，促使球团中的金属铁聚集形成铁连晶。

第二造球装置300：根据本发明的实施例，该第二造球装置300具有母球入口、石灰石粉末入口和球团中间体出口，其中，母球入口与所述母球出口相连，将母球与石灰石粉末混合进行第二造球处理，在母球外表面形成石灰石层，得到球团中间体。由此，利用石灰石层隔绝窑渣形成的母球和铁矾渣层，并且石灰石层在后面铁的还原过程中可以起到熔剂的作用。

根据本发明的实施例，石灰石的添加量为窑渣粉末总量的12-16％。由此，金属元素回收率高。

第三造球装置400：根据本发明的实施例，该第三造球装置400具有球团中间体入口、铁矾渣粉末入口、粘结剂入口、水入口和混合球团出口，其中，球团中间体入口与所述球团中间体出口相连，将球团中间体与铁矾渣粉末、粘结剂和水混合进行第三造球处理，以便在石灰石层的外表面形成铁矾渣层，得到混合球团。由此，铁矾渣粉末位于混合球团的外层，在还原焙烧过程中，铁矾渣中的结晶水先在铁矾分解区挥发，避免了后面脱硫过程中和硫的氧化物生成酸，缓解了对设备的腐蚀。此外，粘结剂可以确保球团的强度，在结晶水、硫、铅锌等物质挥发的时候不至于引起球团粉化。

参考图3，根据本发明的实施例，该系统进一步包括：第二磨细装置700，该第二磨细装置700具有铁矾渣入口和铁矾渣粉末出口，其中，铁矾渣粉末出口与第三造球装置400的铁矾渣粉末入口相连，用于对铁矾渣进行磨细处理，得到铁矾渣粉末。

根据本发明的实施例，铁矾渣粉末的粒径不大于0.074mm。由此，铁矾渣粉末原料接触充分，挥发和还原焙烧处理的温度更低，各金属元素的回收率高。

根据本发明的实施例，铁矾渣粉末、粘结剂和水按质量比为100：(3-5)(6-8)的进行第三造球处理。由此，球团的强度高，不易粉化。

根据本发明的实施例，母球的直径为3-5mm，石灰石层的厚度为2-3mm，铁矾渣层的厚度为5-8mm。由此，如果母球直径太大，影响球团还原过程中的气体扩散，如果母球直径太小，球团中剩碳不够，不能对金属氧化物进行还原，石灰石层太薄，在铁矾分解区和脱硫区容易破裂，起不到控制气氛的作用，经过试验研究2-3mm是最合适的。铁矾渣的厚度是根据碳氧比比1.2-1.6计算而来。

根据本发明的实施例，混合球团的直径为10-15mm。由此，球团的粒径适宜，便于后续利用转底炉进行处理。

根据本发明的实施例，混合球团的碳氧比为1.2-1.6：1。由此，使金属氧化物充分被还原，并且，避免碳过量，使产物中的杂质增加，影响产物的纯度，并引起资源浪费。

转底炉500：参考图4，根据本发明的实施例，该转底炉500沿物料流动方向依次设置进料区510、铁矾分解区520、脱硫区530、挥发区540和还原区550，进一步地，为了便于理解各区的结构和作用，下面对各区进行解释说明：

进料区510：根据本发明的实施例，进料区具有混合球团入口，混合球团入口与混合球团出口相连，混合球团由进料区进入转底炉。

铁矾分解区520：根据本发明的实施例，铁矾分解区520具有第一烟道521。混合球团经铁矾分解区进行分解处理，得到疏松球团和水蒸气，该水蒸气由第一烟道521排出。具体地，铁矾分解为硫酸盐、硫酸铁、三氧化二铁和水，其中，结晶水先在该区由第一烟道521排出，避免了后面脱硫过程中和硫的氧化物生成酸，缓解了对设备的腐蚀。

根据本发明的实施例，转底炉500进一步包括：第一温度控制器，该第一温度控制器设置在转底炉500的铁矾分解区520，控制铁矾分解区520的温度为550-600摄氏度。由此，使铁矾分解为硫酸盐、硫酸铁、三氧化二铁和水，其中，水以水蒸气的形式排出，同时防止硫酸锌在600℃以上分解成氧化锌和三氧化硫，避免了三氧化硫和水蒸气生成硫酸，缓解了对设备的腐蚀。

脱硫区530：根据本发明的实施例，该脱硫区530具有第二烟道531，疏松球团进入脱硫区进行脱硫处理，得到硫化物和脱硫球团，其中，硫化物由第二烟道531排出。具体地，疏松球团中的碳是窑渣中的剩碳，被石灰石包裹在球团内部，由于脱硫区由于温度较低，球团中的碳和金属氧化物反应速度较慢，脱硫区气氛为氧化性气氛，有助于硫的脱除，同时，疏松球团中的铁矾渣中的硫酸铁和铁酸锌反应生成硫酸锌、三氧化二铁、三氧化硫。硫酸锌在600℃以上分解成氧化锌和三氧化硫，三氧化硫可以通过第二烟道531排出进入制酸系统对硫进行回收利用。

根据本发明的实施例，转底炉500进一步包括：第二温度控制器，该第二温度控制器设置在转底炉500的脱硫区530，控制脱硫区530的温度为600-650摄氏度。由此，在该温度下，硫的脱除效率高，同时，球团中的碳和金属氧化物反应速度较慢，防止其生成的一氧化碳影响脱硫区的氧化气氛。

根据本发明的实施例，转底炉500进一步包括：辐射管，该辐射管设置在铁矾分解区520和脱硫区530的上方。由此，辐射管易于控制加热温度，使铁矾分解区和脱硫区的区域温度控制地更准确，并使铁矾分解区和脱硫区处于氧化性气氛下，并且，辐射管可以在弱还原气氛下进行加热，使硫易于脱除。

挥发区540：根据本发明的实施例，挥发区540具有第三烟道541，脱硫球团进入挥发区进行挥发处理，得到脱锌球团和锌粉尘。具体地，脱硫球团中的碳酸钙在挥发区分解成氧化钙和二氧化碳，球团整体成了疏松多孔结构。根据本发明的实施例，锌挥发区通过蓄热式烧嘴加热，为还原性气氛，在锌挥发区，铁矾渣呈软熔状态，窑渣中的碳发生气化反应生成一氧化碳。同时球团中的窑渣中的碳和球团中的氧化锌(窑渣中的锌大多数以氧化锌的形式存在)反应生成金属锌，锌挥发形成的锌蒸汽挥发进去烟道重新被氧化成氧化锌收集，可以得到纯度92％以上的氧化锌粉。此外，球团在锌挥发区有一部分的铁被碳还原成氧化亚铁。另外，窑渣和锌浸出渣中的硫酸铅分解成氧化铅和三氧化硫，氧化铅很快被还原成金属铅，使金属铅在挥发区不能挥发，避免铅锌同时挥发二者难以分离。

根据本发明的实施例，转底炉500进一步包括：第三温度控制器，该第三温度控制器设置在转底炉500的挥发区540，控制挥发区540的温度为900-980摄氏度。在挥发区，氧化锌被碳还原成单质锌，同时，在挥发区的强还原性气氛条件下，氧化铅被还原成金属铅，但金属铅在1000℃之前不易挥发。由此，当挥发处理的温度为900-980摄氏度时，锌浸出渣中的锌和铅的金属氧化物被还原，并且锌挥发回收，而铅不挥发，避免锌和铅同时挥发二者不易分离。

还原区550：根据本发明的实施例，该还原区550具有第四烟道551和金属化球团出口(图中未示出)。脱锌球团进入还原区进行还原冶炼处理，得到金属化球团和铅粉尘。具体地，球团中的钙系添加剂在该区起到熔剂的作用，促进铁的还原和扩散。窑渣中金属铁会起到成核剂的作用，促使球团中的金属铁聚集形成铁连晶。球团中的铅在高温和强还原性气氛作用下，挥发进入烟道重新被氧化成氧化铅，被收尘装置收集。根据本发明的实施例，金属化球团的金属化率大于88％，铅锌的挥发率大于98％，硫的脱除率大于90％。

根据本发明的实施例，转底炉500进一步包括：第四温度控制器，该第四温度控制器设置在转底炉500的还原区550，控制还原区550的温度为1250-1300摄氏度。由此，铁氧化物被还原成金属铁，铅银在该条件下挥发，以单质形式进入烟道被氧化成氧化物以粉尘形式收集。

根据本发明的实施例，转底炉500进一步包括：蓄热式烧嘴，该蓄热式烧嘴设置在挥发区540和还原区550内。由此，利用蓄热式烧嘴进行加热，使挥发区和还原区处于还原性气氛下，加热效率高，能耗少，以满足挥发区540和还原区550加热温度高的要求。

磨矿磁选装置600：该磨矿磁选装置600具有金属化球团入口和铁产品出口，其中，金属化球团入口与金属化球团出口相连，将金属化球团进行磨矿磁选处理，得到铁产品。由于在还原冶炼前脱除了硫，金属化球团中的硫含量很低，磨矿磁选得到的铁粉的品质高。

下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1

利用本发明实施例的系统对窑渣和铁矾渣进行处理，其中，窑渣中含有铁25％，锌2.25％，硫2.35％，碳20％，铁矾渣中含有铁22％，锌3.04％，铅2.31％，硫3.88％，处理流程如图5所示，具体方法如下：

(1)将窑渣烘干以后磨细至0.074mm以下造母球，母球直径4mm，母球造好以后在给母球裹一层石灰石，厚度2mm，为母球总量的12％。将铁矾渣烘干以后磨细至0.074mm以下，配入3％的粘结剂混合均匀，将造好的窑渣-石灰石母球和铁矾渣继续造球，保证铁矾渣层厚度6mm，将造好的球团烘干得到混合球团。

(2)将混合球团步入转底炉中进行还原。转底炉的铁矾分解区和脱硫区用辐射管加热，挥发区和还原区用蓄热式烧嘴加热，其中，铁矾分解区温度设置为550℃，脱硫区温度设置为610℃，挥发区温度设置为910℃，还原区温度设置为1260℃，经过转底炉还原，在挥发区可以得到品位93％的高品质氧化锌粉，在转底炉铁还原区可以得到含铅粉尘和金属化球团，该金属化球团的锌挥发率为96％，铅挥发率为96％，硫脱除率为92％，金属化率为88％。

(3)金属化球团经过磨矿磁选可以得到低硫铁粉和用于水泥和建筑材料的尾渣。

实施例2

利用本发明实施例的系统对窑渣和铁矾渣进行处理，其中，窑渣中含有铁30％，锌3.88％，硫3.24％，碳25％，铁矾渣中含有铁25％，锌4.96％，铅3.72％，硫6.68％，处理流程如图5所示，具体方法如下：

(1)将窑渣烘干以后磨细至0.074mm以下造母球，母球直径4mm，母球造好以后在给母球裹一层石灰石，厚度2.5mm，为母球总量的14％。将铁矾渣烘干以后磨细至0.074mm以下，配入4％的粘结剂混合均匀，将造好的窑渣-石灰石母球和铁矾渣继续造球，保证铁矾渣层厚度7mm，将造好的球团烘干得到混合球团。

(2)将混合球团步入转底炉中进行还原。转底炉的铁矾分解区和脱硫区用辐射管加热，挥发区和还原区用蓄热式烧嘴加热。铁矾分解区温度设置为570℃，脱硫区温度设置为630℃，挥发区温度设置为950℃，还原区温度设置为1280℃，经过转底炉还原，在挥发区可以得到品位95％的高品质氧化锌粉，在转底炉铁还原区可以得到含铅粉尘和金属化球团，该金属化球团的锌挥发率为98％，铅挥发率为997％，硫脱除率为993％，金属化率为989％。

(3)金属化球团经过磨矿磁选可以得到低硫铁粉和用于水泥和建筑材料的尾渣。

实施例3

利用本发明实施例的系统对窑渣和铁矾渣进行处理，其中，窑渣中含有铁35％，锌4.67％，硫4.25％，碳28％，铁矾渣中含有铁25％，锌5.98％，铅4.22％，硫9.23％，处理流程如图5所示，具体方法如下：

(1)将窑渣烘干以后磨细至0.074mm以下造母球，母球直径5mm，母球造好以后在给母球裹一层石灰石，厚度3mm，为母球总量的16％。将铁矾渣烘干以后磨细至0.074mm以下，配入4％的粘结剂混合均匀，将造好的窑渣-石灰石母球和铁矾渣继续造球，保证铁矾渣层厚度8mm，将造好的球团烘干得到混合球团。

(2)将混合球团步入转底炉中进行还原。转底炉的铁矾分解区和脱硫区用辐射管加热，挥发区和还原区用蓄热式烧嘴加热。铁矾分解区温度设置为590℃，脱硫区温度设置为680℃，挥发区温度设置为970℃，还原区温度设置为1300℃，经过转底炉还原，在挥发区可以得到品位96％的高品质氧化锌粉，在转底炉铁还原区可以得到含铅粉尘和金属化球团，该金属化球团的锌挥发率为98％，铅挥发率为98％，硫脱除率为94％，金属化率为90％。

(3)金属化球团经过磨矿磁选可以得到低硫铁粉和用于水泥和建筑材料的尾渣。

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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种处理铁矾渣和锌挥发窑渣的方法，其特征在于，包括：

将所述锌挥发窑渣进行磨细处理，以便得到窑渣粉末；

将所述窑渣粉末进行第一造球处理，以便得到母球；

将所述母球与石灰石粉末混合进行第二造球处理，以便在所述母球外表面形成石灰石层，得到球团中间体；

将所述球团中间体与铁矾渣粉末、粘结剂和水混合进行第三造球处理，以便在所述石灰石层的外表面形成铁矾渣层，得到混合球团；

利用转底炉将所述混合球团进行还原焙烧处理，所述转底炉沿物料流动方向依次设置进料区、铁矾分解区、脱硫区、挥发区和还原区，混合球团依次由所述进料区进料；经所述铁矾分解区进行分解处理，以便得到疏松球团和水蒸气；所述疏松球团进入所述脱硫区进行脱硫处理，以便得到硫化物和脱硫球团；所述脱硫球团进入所述挥发区进行挥发处理，以便得到脱锌球团和锌粉尘；所述脱锌球团进入所述还原区进行还原冶炼处理，以便得到金属化球团和铅粉尘；以及

将所述金属化球团进行磨矿磁选处理，以便得到铁产品。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述窑渣粉末的粒径不大于0.074mm，

任选地，所述铁矾渣粉末的粒径不大于0.074mm。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述母球的直径为3-5mm，所述石灰石层的厚度为2-3mm，所述铁矾渣层的厚度为5-8mm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述混合球团的碳氧比为1.2-1.6：1。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述铁矾分解区的温度为550-600℃，所述脱硫区的温度为600-650℃，所述挥发区的温度为900-980℃，所述还原区的温度为1250-1300℃。

6.一种实施权利要求1-5任一项所述处理铁矾渣和锌挥发窑渣的方法的系统，其特征在于，包括：

第一磨细装置，所述第一磨细装置具有锌挥发窑渣入口和窑渣粉末出口；

第一造球装置，所述第一造球装置具有窑渣粉末入口和母球出口，所述窑渣粉末入口与所述窑渣粉末出口相连；

第二造球装置，所述第二造球装置具有母球入口、石灰石粉末入口和球团中间体出口，所述母球入口与所述母球出口相连；

第三造球装置，所述第三造球装置具有球团中间体入口、铁矾渣粉末入口、粘结剂入口、水入口和混合球团出口，所述球团中间体入口与所述球团中间体出口相连；

转底炉，所述转底炉沿物料流动方向依次设置进料区、铁矾分解区、脱硫区、挥发区和还原区，所述进料区具有混合球团入口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连，所述铁矾分解区具有第一烟道，所述脱硫区具有第二烟道，所述挥发区具有第三烟道，所述还原区具有第四烟道和金属化球团出口；以及

磨矿磁选装置，所述磨矿磁选装置具有金属化球团入口和铁产品出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述转底炉进一步包括：

辐射管，所述辐射管设置在所述铁矾分解区和所述脱硫区的上方。

8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述转底炉进一步包括：

蓄热式烧嘴，所述蓄热式烧嘴设置在所述挥发区和所述还原区内。

9.根据权利要求6-8任一项所述的系统，其特征在于，所述转底炉进一步包括：

第一温度控制器，所述第一温度控制器设置在所述转底炉的所述铁矾分解区，控制所述铁矾分解区的温度为550-600摄氏度；

第二温度控制器，所述第二温度控制器设置在所述转底炉的所述脱硫区，控制所述脱硫区的温度为600-650摄氏度；

第三温度控制器，所述第三温度控制器设置在所述转底炉的所述挥发区，控制所述挥发区的温度为900-980摄氏度；

第四温度控制器，所述第四温度控制器设置在所述转底炉的所述还原区，控制所述还原区的温度为1250-1300摄氏度。

10.根据权利要求6-9任一项所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：

第二磨细装置，所述第二磨细装置具有铁矾渣入口和铁矾渣粉末出口，所述铁矾渣粉末出口与所述第三造球装置的铁矾渣粉末入口相连。