CN107674987A - 联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法和系统 - Google Patents

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曹志成
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Abstract

本发明公开了联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法和系统，其中，方法包括：将锑冶炼鼓风炉渣进行破碎处理，以便得到锑冶炼鼓风炉渣粉末；将所述锑冶炼鼓风炉渣粉末与还原剂、添加剂和粘结剂进行混合并造球，以便得到物料球团；将所述物料球团进行烘干处理，以便得到干燥物料球团；将所述干燥物料球团进行还原焙烧，以便分别得到含有氧化锑、氧化锌和氧化铅的粉尘和金属化球团；以及将所述金属化球团与除铅渣进行熔炼处理，以便得到铅锑合金和炉渣。该方法生产工艺简单、辅料消耗少、能耗低，不仅可以高效回收锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣中的锑、铅、锌等有价金属，还能有效解决锑冶炼鼓风炉渣堆存占用土地和污染环境问题。

Description

联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法和系统
技术领域
本发明属于冶金领域，具体而言，本发明涉及联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法和系统。
背景技术
随着当今世界经济和科技的高速发展，锑的应用领域越来越广，其广泛应用于生产各种阻燃剂、合金、搪瓷、玻璃、橡胶、涂料、颜料、塑料、半导体原件、烟花、医药等产品。随着锑矿石的开采冶炼，我国优质锑矿资源的日渐减少，各种锑冶炼渣资源则不断增加，仅锡矿山地区每年新产生的锑冶炼渣就高达1.5万吨以上。
由于受工艺条件的限制，目前国内大多数企业并未对锑冶炼废渣进行处理，一般都是给水泥厂用作熟料，或用于铺路，但由于运输成本问题，大部分仍是无法处理，只能在渣场堆放，不仅占用土地，而且还造成环境污染。锑冶炼废渣中仍含有铁、锑、铅、锌、铟及其他有价金属，为了充分利用矿山资源，提高金属回收率并减少对环境的污染，必须对冶炼废渣进行“无害化处理”，这也是工厂节约资源，改善环境，增加效益的有效途径，因此，锑冶炼废渣中有价金属资源的综合回收利用已成为我国锑工业发展的必然趋势。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法和系统。本发明提出的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法具有生产工艺简单、辅料消耗少和能耗低等特点，不仅可以高效回收锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣中的锑、铅、锌等有价金属，还能有效解决锑冶炼鼓风炉渣堆存占用土地和污染环境问题。
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法，包括：
将锑冶炼鼓风炉渣进行破碎处理，以便得到锑冶炼鼓风炉渣粉末；
将所述锑冶炼鼓风炉渣粉末与还原剂、添加剂和粘结剂进行混合并造球，以便得到物料球团；
将所述物料球团进行烘干处理，以便得到干燥物料球团；
将所述干燥物料球团进行还原焙烧，以便分别得到含有氧化锑、氧化锌和氧化铅的粉尘和金属化球团；以及
将所述金属化球团与除铅渣进行熔炼处理，以便得到铅锑合金和炉渣。
本发明上述实施例的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法可以以锑冶炼过程中产生的鼓风炉渣和除铅渣为原料提取锑、铅、锌等有价金属。一方面，通过对锑冶炼鼓风炉渣进行还原焙烧处理，可以使锑冶炼鼓风炉渣中的锑、铅、锌等元素被富集到烟气粉尘中而被回收；且该还原焙烧过程能够在固态下直接还原处理锑冶炼鼓风炉渣，无需将物料球团熔化，能够大幅降低能耗，并使锑冶炼鼓风炉渣中锑、铅和锌元素的脱除率达到95％以上；此外，该还原焙烧过程中回收得到的含有锑、铅、锌等元素烟气粉尘还具有成分简单，容易浸出等特点，可以直接返回企业有色金属冶炼系统。另一方面，通过将提取铅、锌、锑后得到的金属化球团与除铅渣进行熔炼处理，可以有效利用金属化球团中的金属铁代替铁屑在熔炼装置中还原置换除铅渣中的铅和锑并得到铅锑合金，实现锑冶炼鼓风炉渣中铁的循环利用，并有效降低生产成本。由此，采用本发明上述实施例的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法不仅生产工艺简单、污染小、能耗低、且对原料的适应性强，还能有效减少铁矿石、铁屑、煤炭和纯碱等辅料的消耗，并高效回收锑、铅、锌等有价金属，在解决锑冶炼鼓风炉渣堆存占用土地和污染环境的问题的同时使锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣得到综合利用，具有重要的经济效益和社会效益。
另外，根据本发明上述实施例的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述锑冶炼鼓风炉渣粉末中粒径不大于0.074mm的颗粒至少占80重量％。由此，可以进一步提高对锑冶炼鼓风炉渣中锑、铅、锌、铁等有价金属的还原效率和还原效果，进而进一步提高锑、铅和锌的回收率。
在本发明的一些实施例中，联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法进一步包括：预先将所述除铅渣破碎至10-50mm。由此，可以进一步提高熔炼处理的效率以及对除铅渣中铅和锑的回收率。
在本发明的一些实施例中，所述锑冶炼鼓风炉渣粉末、所述还原剂、所述添加剂和所述粘结剂的质量比为100：(10-25)：(5-10)：(1-5)。由此，可以进一步提高对锑冶炼鼓风炉渣中锑、铅、锌、铁等有价金属的还原效率和还原效果，进而进一步提高锑、铅和锌的回收率。
在本发明的一些实施例中，所述金属化球团与所述除铅渣质量比为100：(50-100)。由此，可以进一步提高对除铅渣中铅和锑的还原效率和回收率。
在本发明的一些实施例中，所述熔炼炉处理的温度为1320-1480℃，时间为45-90分钟。由此，可以使除铅渣中的铅和锑被充分还原，进而进一步提高锑和铅的回收率。
根据本发明的第二个方面，本发明还提出了一种实施上述联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法的系统，包括：
第一破碎装置，所述第一破碎装置具有锑冶炼鼓风炉渣入口和锑冶炼鼓风炉渣粉末出口；
混料装置，所述混料装置具有锑冶炼鼓风炉渣粉末入口与还原剂入口、添加剂入口、粘结剂入口和混合物料出口，所述锑冶炼鼓风炉渣粉末入口与所述锑冶炼鼓风炉渣粉末出口相连；
成型装置，所述成型装置具有混合物料入口和物料球团出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；
烘干装置，所述烘干装置具有物料球团入口和干燥物料球团出口，所述物料球团入口与所述物料球团出口相连；
还原装置，所述还原装置具有干燥物料球团入口、粉尘出口和金属化球团出口，所述干燥物料球团入口与所述干燥物料球团出口相连；
熔炼装置，所述熔炼装置具有金属化球团入口、除铅渣入口、烟尘出口、铅锑合金出口和炉渣出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连。
本发明上述实施例的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的系统可以以锑冶炼过程中产生的鼓风炉渣和除铅渣为原料提取锑、铅、锌等有价金属。具体地，可以首先利用第一破碎装置对锑冶炼鼓风炉渣进行破碎处理，将得到的锑冶炼鼓风炉渣粉末在混料装置中与还原剂、添加剂和粘结剂进行混合，并利用成型装置造球得到物料球团，再利用烘干装置对物料球团进行烘干处理后送入还原装置进行还原焙烧，使干燥物料球团在固态下被直接还原，并得到含有氧化锑、氧化锌和氧化铅的粉尘和金属化球团；最后在熔炼装置中对金属化球团与除铅渣进行熔炼处理，利用金属化球团中的金属铁代替铁屑在熔炼装置中还原置换除铅渣中的铅和锑，进而得到铅锑合金和炉渣。由此，通过采用本发明上述实施例的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的系统，不仅可以高效回收锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣中的锑、铅、锌等有价金属，还无需将物料球团熔化，且能有效减少铁矿石、铁屑、煤炭和纯碱等辅料的消耗，大幅降低能耗和生产成本。此外，采用本发明上述实施例的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的系统处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣还具有生产流程短、污染小、能耗低和对原料的适应性强等优点。
在本发明的一些实施例中，联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的系统进一步包括：第二破碎装置，所述第二破碎装置与所述熔炼装置的除铅渣入口相连，且适于预先对除铅渣进行破碎处理。由此，可以进一步提高熔炼处理的效率以及对除铅渣中铅和锑的和回收率。
在本发明的一些实施例中，所述还原装置为转底炉，所述转底炉内腔室沿物料运动方向依次为布料区、高温燃烧区和排料区，所述布料区内的温度为1000-1100℃、所述高温燃烧区内的温度为1100-1250℃、所述排料区内的温度为1000-1100℃。由此，可以进一步提对锑冶炼鼓风炉渣中锑、铅、锌、铁等有价金属的还原效率和还原效果，进而进一步提高锑、铅和锌的回收率。
在本发明的一些实施例中，所述干燥物料球团在所述高温燃烧区内停留的时间为20-60分钟。由此，可以使锑冶炼鼓风炉渣中锑、铅、锌、铁等有价金属被充分还原，进而进一步提高锑、铅和锌的回收率。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法流程图。
图2是根据本发明又一个实施例的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法流程图。
图3是根据本发明一个实施例的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的系统的结构示意图。
图4是根据本发明又一个实施例的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的系统的结构示意图。
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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法，包括：
将锑冶炼鼓风炉渣进行破碎处理，以便得到锑冶炼鼓风炉渣粉末；将锑冶炼鼓风炉渣粉末与还原剂、添加剂和粘结剂进行混合并造球，以便得到物料球团；将物料球团进行烘干处理，以便得到干燥物料球团；将干燥物料球团进行还原焙烧，以便分别得到含有氧化锑、氧化锌和氧化铅的粉尘和金属化球团；以及将金属化球团与除铅渣进行熔炼处理，以便得到铅锑合金和炉渣。
本发明上述实施例的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法可以以锑冶炼过程中产生的鼓风炉渣和除铅渣为原料提取锑、铅、锌等有价金属。一方面，通过对锑冶炼鼓风炉渣进行还原焙烧处理，可以使锑冶炼鼓风炉渣中的锑、铅、锌等元素被富集到烟气粉尘中而被回收；且该还原焙烧过程能够在固态下直接还原处理锑冶炼鼓风炉渣，无需将物料球团熔化，能够大幅降低能耗，并使锑冶炼鼓风炉渣中锑、铅和锌元素的脱除率达到95％以上；此外，该还原焙烧过程中回收得到的含有锑、铅、锌等元素烟气粉尘还具有成分简单，容易浸出等特点，可以直接返回企业有色金属冶炼系统。另一方面，通过将提取铅、锌、锑后得到的金属化球团与除铅渣进行熔炼处理，可以有效利用金属化球团中的金属铁代替铁屑在熔炼装置中还原置换除铅渣中的铅和锑并得到铅锑合金，实现锑冶炼鼓风炉渣中铁的循环利用，并有效降低生产成本。由此，采用本发明上述实施例的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法不仅生产工艺简单、污染小、能耗低、且对原料的适应性强，还能有效减少铁矿石、铁屑、煤炭和纯碱等辅料的消耗，并高效回收锑、铅、锌等有价金属，在解决锑冶炼鼓风炉渣堆存占用土地和污染环境的问题的同时使锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣得到综合利用，具有重要的经济效益和社会效益。
下面参考图1-2对本发明上述实施例的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法进行详细描述。
根据本发明的具体实施例，锑冶炼鼓风炉渣可以为锑冶炼过程中产生的尾渣，其中，鼓风炉渣中Sb的含量可以为0.5-20％，Pb的含量可以为0-10％，锌的含量可以为0-10％、铁的含量可以为10-30％。由此，可以有效回收处理难度较大的低品位锑渣中的锑、铅、锌、铁等有价金属。
根据本发明的具体实施例，还原剂可以为无烟煤、焦粉或兰炭，其中，还原剂中固定碳含量可以为70-95％。由此，可以进一步提高对锑冶炼鼓风炉渣中的锑、铅、锌和铁等有价金属还原效果和效率。
根据本发明的具体实施例，添加剂可以为白云石或菱镁石。发明人发现，锑冶炼鼓风炉渣的熔点较低，只有1000-1100℃，在进行还原焙烧时，鼓风炉渣中铁、锌、锑氧化物的还原反应大量、快速发生一般要在1100℃以上，在此温度下物料球团已开始软熔，会大量黏接在还原装置上形成结瘤，导致生产不顺行。本发明中通过向鼓风炉渣中配入白云石或菱镁石，一方面可以显著提高物料球团的熔点，防止物料球团在还原装置中的熔化，进而显著降低生产操作难度以及熔融物料对设备的侵蚀；另一方面，锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣中主要脉石成分均为SiO2，后续熔炼处理过程中炉渣为酸性，配入碱性的白云石或菱镁石可以调节熔炼处理时炉渣的碱度，进而有利于后续熔炼处理过程中铅锑合金和炉渣的分离。
根据本发明的具体实施例，粘结剂可以为膨润土和预糊化淀粉按照100：(10-30)的比例配制而成。由此，不仅可以使物料球团具有一定的强度，还可以进一步降低粘接剂的用量和成本。
根据本发明的具体实施例，经过破碎处理得到的锑冶炼鼓风炉渣粉末中粒径不大于0.074mm的颗粒可以至少占80重量％；还原剂中粒径不大于0.074mm的部分可以不低于90重量％；添加剂的粒径可以不大于0.074mm。本发明中通过选用200目(0.074mm)粒级的物料进行混合，可以使锑冶炼鼓风炉渣和还原剂以及添加剂充分接触，显著改善还原焙烧反应的动力学条件，由此，可以进一步提高对锑冶炼鼓风炉渣中锑、铅、锌、铁等有价金属的还原效率和还原效果，进而进一步提高锑、铅和锌的回收率。
根据本发明的具体实施例，锑冶炼鼓风炉渣粉末、还原剂、添加剂和粘结剂的质量比可以为100：(10-25)：(5-10)：(1-5)。发明人发现，当还原剂的配入量过少时，在进行还原焙烧时，锑冶炼鼓风炉渣中的锑、铅、锌、铁等有价金属不能够被充分还原，影响有价金属的回收率，而当还原剂的配入量过多时，并不能进一步提高锑、铅、锌、铁等有价金属的回收率，还会造成还原剂浪费；当添加剂的加入量过少时，不足以改善锑冶炼渣在还原焙烧温度下发生软熔并黏接在还原装置上形成结瘤而导致生产不顺行的现象，生产操作难度较大，而当添加剂的加入量过多时，混合料总体熔点过高，还原焙烧需要更高的温度造成能耗和渣量增加，同时造成添加剂物料的浪费。当粘结剂的加入量过少时，制备得到的物料球团的质量较差，在倒运过程中容易发生破碎，而粘结剂的加入量过多又会影响生产效率并增加成本。由此，本发明中通过控制锑冶炼鼓风炉渣粉末、还原剂、添加剂和粘结剂的质量比为100：(10-25)：(5-10)：(1-5)，不仅可以显著提高物料球团的质量以及鼓风炉渣中的锑、铅、锌、铁等有价金属的还原效率，进而进一步提高锑、铅和锌的回收率，还可以有效避免物料球团在还原焙烧温度下发生软熔，进而显著降低生产操作难度以及熔融物料对设备的侵蚀，同时降低生产能耗。
根据本发明的具体实施例，本发明中通过将锑冶炼鼓风炉渣粉末与还原剂、添加剂和粘结剂进行混合并造球后再进行还原焙烧，一方面，可以显著减少灰尘，并有效改善锑冶炼鼓风炉渣在还原焙烧过程中发生软熔而粘附于还原装置上的现象和混合物料组分偏析的现象，另一方面，物料球团中碳等可挥发性物质的消耗挥发可以使物料球团具有较好的热传导和孔隙率，进而进一步有利于还原焙烧的顺利进行以及金属锑、铅和锌的挥发。
根据本发明的具体实施例，物料球团的粒径可10-30mm，由此，可以进一步提高对物料球团进行还原焙烧的效率。
根据本发明的具体实施例，造球可以采用圆盘造球机或圆筒造球机。由此，可以进一步提高造球的效率。
根据本发明的具体实施例，对物料球团进行烘干处理的温度可以为105-400摄氏度。由此，可以进一步提高烘干处理的效率，使物料球团中的水分充分蒸发，有效降低还原焙烧过程所需的能耗，进而提高还原焙烧的效率。
根据本发明的具体实施例，可以以转底炉作为还原装置对干燥物料球团进行还原焙烧，且转底炉内腔室沿物料运动方向可以依次为布料区、高温燃烧区和排料区，布料区内的温度可以为1000-1100℃、高温燃烧区内的温度可以为1100-1250℃、排料区内的温度可以为1000-1100℃。发明人发现，锑冶炼鼓风炉渣中铁、锌、锑氧化物的理论开始还原温度虽然只有746.6℃、1001.5℃、858℃，但是实际上还原反应大量、快速发生一般要在1100℃以上，而在1200℃以上的还原性气氛下，铁、锌氧化物的的还原已进行的比较完全，且铅物的氧化物还原比锌氧化物容易，铅的挥发速度也比锌大，在满足锌挥发的条件下，铅的挥发已相当彻底了，同时，锑和锑氧化物Sb2O3容易挥发，在1200℃时已基本挥发完全。由此，本发明中通过设置布料区内的温度为1000-1100℃、高温燃烧区内的温度为1100-1250℃、排料区内的温度为1000-1100℃，可以使干燥物料球团在布料区的温度条件下快速升温，并在高温燃烧区的温度条件下使鼓风炉渣中铁、锌、铅、锑等的氧化物被还原剂中的固定碳充分还原，生成金属铁、锌、铅、锑，并使锌、铅、锑挥发逸出随烟气进入烟道，被鼓入冷风中的氧气氧化成氧化物后随烟气进入沉降室和布袋收尘器收集，而金属铁则残留在二次冶炼渣中，进而实现锑、铅、锌与铁的有效分离，并进一步提高铁、锌、铅、锑的回收率。
根据本发明的具体实施例，干燥物料球团在高温燃烧区内停留的时间可以为20-60分钟。由此，可以使锑冶炼鼓风炉渣中锑、铅、锌、铁等有价金属被充分还原，进而进一步提高锑、铅和锌的回收率。
根据本发明的具体实施例，可以通过凋节空燃比使还原装置内特别是高温燃烧区保持较强的还原性气氛，进而进一步提高对干燥物料球团进行还原焙烧的效率以及对金属锑、铅和锌的回收率。
根据本发明的具体实施例，通过采用本发明上述实施例的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法，可以有效回收锑冶炼鼓风炉渣中的锑、铅和锌元素并得到金属化球团，其中，对鼓风炉渣中锑、铅和锌的回收率均在90％以上，金属化球团中铁的金属化率在90％以上。由此，还能进一步提高后续金属化球团与除铅渣进行熔分处理的效率。
根据本发明的具体实施例，发明人发现，除铅渣中的锑和铅主要以磷酸盐的形式存在，如：SbPO4、Sb2(HPO4)3、Sb3(PO4)5、Pb3(PO4)2、PbHPO4等，另外，除铅渣中还含有少量单质锑，采用还原煤无法直接还原置换除铅渣中的锑、铅，需要采用较为活泼的金属置换才能达到目的。本发明中通过采用还原焙烧得到的金属化球团与除铅渣进行熔炼处理，可以有效利用锑冶炼鼓风炉渣中的铁对除铅渣中的锑和铅进行还原，使金属化球团和除铅渣在高温熔融状态下发生如下反应，
2SbPO4+3Fe＝Fe3(PO4)2+2Sb
Sb2(HPO4)3+3Fe＝3FeHPO4+2Sb
Pb3(PO4)2+3Fe＝Fe3(PO4)2+3Pb
PbHPO4+Fe＝FeHPO4+Pb
由此，可以使除铅渣中被置换出来的锑和铅形成合金，且锑铅合金比重较大，能够沉淀在熔池底部，经过澄清可以与炉渣彻底分离，进而实现鼓风炉渣中铁的循环利用并有效回收除铅渣中的铅和锑元素。
根据本发明的具体实施例，除铅渣可以为锑冶炼过程中产生的尾渣，其中，除铅渣中锑的含量可以为5-45％，铅的含量可以为5-15％。由此，可以进一步提高锑冶炼鼓风炉渣铁的利用率和除铅渣中锑和铅的回收率。
根据本发明的具体实施例，金属化球团与除铅渣质量比可以为100：(50-100)。发明人发现，若金属化球团与除铅渣的质量比过小，不足以使除铅渣中的锑和铅被充分还原，进而影响除铅渣中锑和铅的回收率，而若金属化球团与除铅渣的质量比过大，则金属化球团中的铁相对于除铅渣中锑和铅的磷酸盐过量，又会造成原料浪费。因此，本发明中通过控制金属化球团与除铅渣质量比为100：(50-100)，不仅可以实现锑冶炼鼓风炉渣中铁的循环利用并有效回收除铅渣中的铅和锑元素，还能进一步提高原料的利用率。
根据本发明的具体实施例，熔炼炉处理的温度可以为1320-1480℃，时间可以为45-90分钟。由此，可以使金属化球团中的铁与除铅渣中的磷酸铅、磷酸锑充分反应，并置换出来铅和锑，铅和锑形成铅锑合金由于比重较大而沉入熔池底部，比重较轻的炉渣浮在熔池表面，实现铅锑合金与炉渣的分离，进而进一步提高锑和铅的回收率。
根据本发明的具体实施例，联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法可以进一步包括：预先将除铅渣破碎至10-50mm。由此，可以进一步提高熔炼处理的效率以及对除铅渣中铅和锑的回收率。
根据本发明的具体实施例，可以将还原焙烧得到的金属化球团直接热送至熔炼装置与除铅渣进行熔炼处理，由此，可以有效利用金属化球团的余热，进而降低熔炼处理的能耗。
根据本发明的具体实施例，通过采用本发明上述实施例的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法，可以实现锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣中锑、铅和锌的综合回收以及鼓风炉渣中铁的循环利用，使锑的回收率大于90％，铅和锌的回收率大于95％。
根据本发明的第二个方面，本发明还提出了一种实施上述联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法的系统，如图3所示，包括：第一破碎装置100、混料装置200、成型装置300、烘干装置400、还原装置500和熔炼装置600。
其中，第一破碎装置100具有锑冶炼鼓风炉渣入口110和锑冶炼鼓风炉渣粉末出口120；混料装置200具有锑冶炼鼓风炉渣粉末入口210与还原剂入口220、添加剂入口230、粘结剂入口240和混合物料出口250，锑冶炼鼓风炉渣粉末入口210与锑冶炼鼓风炉渣粉末出口120相连；成型装置300具有混合物料入口310和物料球团出口320，混合物料入口310与混合物料出口250相连；烘干装置400具有物料球团入口410和干燥物料球团出口420，物料球团入口410与物料球团出口320相连；还原装置500具有干燥物料球团入口510、粉尘出口520和金属化球团出口530，干燥物料球团入口510与干燥物料球团出口420相连；熔炼装置600具有金属化球团入口610、除铅渣入口620、烟尘出口630、铅锑合金出口640和炉渣出口650，金属化球团入口610与金属化球团出口530相连。
本发明上述实施例的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的系统可以以锑冶炼过程中产生的鼓风炉渣和除铅渣为原料提取锑、铅、锌等有价金属。具体地，可以首先利用第一破碎装置100对锑冶炼鼓风炉渣进行破碎处理，将得到的锑冶炼鼓风炉渣粉末在混料装置200中与还原剂、添加剂和粘结剂进行混合，并利用成型装置300造球得到物料球团，再利用烘干装置400对物料球团进行烘干处理后送入还原装置500进行还原焙烧，使干燥物料球团在固态下被直接还原，并得到含有氧化锑、氧化锌和氧化铅的粉尘和金属化球团；最后在熔炼装置600中对金属化球团与除铅渣进行熔炼处理，利用金属化球团中的金属铁代替铁屑在熔炼装置中还原置换除铅渣中的铅和锑，进而得到铅锑合金和炉渣。由此，通过采用本发明上述实施例的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的系统，不仅可以高效回收锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣中的锑、铅、锌等有价金属，还无需将物料球团熔化，且能有效减少铁矿石、铁屑、煤炭和纯碱等辅料的消耗，大幅降低能耗和生产成本。此外，采用本发明上述实施例的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的系统处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣还具有生产流程短、污染小、能耗低和对原料的适应性强等优点。
下面参考图3-4对本发明上述实施例的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的系统进行详细描述。
第一破碎装置100
根据本发明的实施例，第一破碎装置100具有锑冶炼鼓风炉渣入口110和锑冶炼鼓风炉渣粉末出口120，且适于对锑冶炼鼓风炉渣进行破碎处理，以便得到锑冶炼鼓风炉渣粉末。
混料装置200
根据本发明的实施例，混料装置200具有锑冶炼鼓风炉渣粉末入口210与还原剂入口220、添加剂入口230、粘结剂入口240和混合物料出口250，锑冶炼鼓风炉渣粉末入口210与锑冶炼鼓风炉渣粉末出口120相连，且适于将锑冶炼鼓风炉渣粉末与还原剂、添加剂和粘结剂进行混合，得到混合物料。
根据本发明的具体实施例，锑冶炼鼓风炉渣可以为锑冶炼过程中产生的尾渣，其中，鼓风炉渣中Sb的含量可以为0.5-20％，Pb的含量可以为0-10％，锌的含量可以为0-10％、铁的含量可以为10-30％。由此，可以有效回收处理难度较大的低品位锑渣中的锑、铅、锌、铁等有价金属。
根据本发明的具体实施例，还原剂可以为无烟煤、焦粉或兰炭，其中，还原剂中固定碳含量可以为70-95％。由此，可以进一步提高对锑冶炼鼓风炉渣中的锑、铅、锌和铁等有价金属还原效果和效率。
根据本发明的具体实施例，添加剂可以为白云石或菱镁石。发明人发现，锑冶炼鼓风炉渣的熔点较低，只有1000-1100℃，在进行还原焙烧时，鼓风炉渣中铁、锌、锑氧化物的还原反应大量、快速发生一般要在1100℃以上，在此温度下物料球团已开始软熔，会大量黏接在还原装置500上形成结瘤，导致生产不顺行。本发明中通过向鼓风炉渣中配入白云石或菱镁石，一方面可以显著提高物料球团的熔点，防止物料球团在还原装置500中的熔化，进而显著降低生产操作难度以及熔融物料对设备的侵蚀；另一方面，锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣中主要脉石成分均为SiO2，后续熔炼处理过程中炉渣为酸性，配入碱性的白云石或菱镁石可以调节熔炼处理时炉渣的碱度，进而有利于后续熔炼处理过程中铅锑合金和炉渣的分离。
根据本发明的具体实施例，粘结剂可以为膨润土和预糊化淀粉按照100：(10-30)的比例配制而成。由此，不仅可以使物料球团具有一定的强度，还可以进一步降低粘接剂的成本。
根据本发明的具体实施例，经过破碎处理得到的锑冶炼鼓风炉渣粉末中粒径不大于0.074mm的颗粒可以至少占80重量％；还原剂中粒径不大于0.074mm的部分可以不低于90重量％；添加剂的粒径不大于0.074mm。本发明中通过选用200目(0.074mm)粒级的细物料进行混合，可以使锑冶炼鼓风炉渣和还原剂以及添加剂充分接触，显著改善球团强度和还原焙烧反应的动力学条件，由此，可以进一步提高对锑冶炼鼓风炉渣中锑、铅、锌、铁等有价金属的还原效率和还原效果，进而进一步提高锑、铅和锌的回收率。
根据本发明的具体实施例，锑冶炼鼓风炉渣粉末、还原剂、添加剂和粘结剂的质量比可以为100：(10-25)：(5-10)：(1-5)。发明人发现，当还原剂的配入量过少时，在进行还原焙烧时，锑冶炼鼓风炉渣中的锑、铅、锌、铁等有价金属不能够被充分还原，影响有价金属的回收率，而当还原剂的配入量过多时，并不能进一步提高锑、铅、锌、铁等有价金属的回收率，还会造成还原剂浪费；当添加剂的加入量过少时，不足以改善物料球团在还原焙烧温度下发生软熔并黏接在还原装置500上形成结瘤，进而导致生产不顺行的现象，生产操作难度较大，而当添加剂的加入量过多时，混合料总体熔点过高，还原焙烧需要更高的温度造成能耗和渣量增加，同时造成添加剂物料的浪费；当粘结剂的加入量过少时，制备得到的物料球团的质量较差，在倒运过程中容易发生破碎，而粘结剂的加入量过多又会影响生产效率并增加成本。由此，本发明中通过控制锑冶炼鼓风炉渣粉末、还原剂、添加剂和粘结剂的质量比为100：(10-25)：(5-10)：(1-5)，不仅可以显著提高物料球团的质量以及鼓风炉渣中的锑、铅、锌、铁等有价金属的还原效率，进而进一步提高锑、铅和锌的回收率，还可以有效避免物料球团在还原焙烧温度下发生软熔，进而显著降低生产操作难度以及熔融物料对设备的侵蚀，同时降低生产能耗。
成型装置300
根据本发明的实施例，成型装置300具有混合物料入口310和物料球团出口320，混合物料入口310与混合物料出口250相连，且适于对混合物料进行造球，以便得到物料球团。
根据本发明的具体实施例，物料球团的粒径可10-30mm，由此，可以进一步提高对物料球团进行还原焙烧的效率。
根据本发明的具体实施例，成型装置300可以采用圆盘造球机或圆筒造球机。由此，可以进一步提高造球的效率。
烘干装置400
根据本发明的实施例，烘干装置400具有物料球团入口410和干燥物料球团出口420，物料球团入口410与物料球团出口320相连，且适于将物料球团进行烘干处理，以便得到干燥物料球团。
根据本发明的具体实施例，对物料球团进行烘干处理的温度可以为105-400摄氏度。由此，可以进一步提高烘干处理的效率，使物料球团中的水分充分蒸发，有效降低还原焙烧过程所需的能耗，进而提高还原焙烧的效率。
还原装置500
根据本发明的实施例，还原装置500具有干燥物料球团入口510、粉尘出口520和金属化球团出口530，干燥物料球团入口510与干燥物料球团出口420相连，且适于对锑冶炼鼓风炉渣进行破碎处理，以便得到锑冶炼鼓风炉渣粉末。
根据本发明的具体实施例，还原装置500可以为转底炉，且转底炉内腔室沿物料运动方向可以依次为布料区540、高温燃烧区550和排料区560，布料区540内的温度可以为1000-1100℃、高温燃烧区550内的温度可以为1100-1250℃、排料区560内的温度可以为1000-1100℃。发明人发现，锑冶炼鼓风炉渣中铁、锌、锑氧化物的理论开始还原温度虽然只有746.6℃、1001.5℃、858℃，但是实际上还原反应大量、快速发生一般要在1100℃以上，而在1200℃以上的还原性气氛下，铁、锌氧化物的的还原已进行的比较完全，且铅物的氧化物还原比锌氧化物容易，铅的挥发速度也比锌大，在满足锌挥发的条件下，铅的挥发已相当彻底了，同时，锑和锑氧化物Sb2O3容易挥发，在1200℃时已基本挥发完全。由此，本发明中通过设置布料区540内的温度为1000-1100℃、高温燃烧区550内的温度为1100-1250℃、排料区560内的温度为1000-1100℃，可以使干燥物料球团在布料区540的温度条件下快速升温，并在高温燃烧区550的温度条件下使鼓风炉渣中铁、锌、铅、锑等的氧化物被还原剂中的固定碳充分还原，生成金属铁、锌、铅、锑，并使锌、铅、锑挥发逸出随烟气进入烟道，被鼓入冷风中的氧气氧化成氧化物后随烟气进入沉降室和布袋收尘器收集，而金属铁则残留在二次冶炼渣中，进而实现锑、铅、锌与铁的有效分离，并进一步提高铁、锌、铅、锑的回收率。
根据本发明的具体实施例，干燥物料球团在高温燃烧区550内停留的时间可以为20-60分钟。由此，可以使锑冶炼鼓风炉渣中锑、铅、锌、铁等有价金属被充分还原，进而进一步提高锑、铅和锌的回收率。
根据本发明的具体实施例，可以通过凋节空燃比使还原装置500内特别是高温燃烧区550保持较强的还原性气氛，进而进一步提高对干燥物料球团进行还原焙烧的效率以及对金属锑、铅和锌的回收率。
根据本发明的具体实施例，本发明中通过将锑冶炼鼓风炉渣粉末与还原剂、添加剂和粘结剂进行混合并造球后再进行还原焙烧，一方面，可以显著减少灰尘，并有效改善锑冶炼鼓风炉渣在还原焙烧过程中发生软熔而粘附于还原装置500上的现象和混合物料组分偏析的现象，另一方面，物料球团中碳等可挥发性物质的消耗挥发可以使物料球团具有较好的热传导和孔隙率，进而进一步有利于还原焙烧的顺利进行以及金属锑、铅和锌的挥发。
根据本发明的具体实施例，通过采用本发明上述实施例的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的系统，可以有效回收锑冶炼鼓风炉渣中的锑、铅和锌元素并得到金属化球团，其中，对鼓风炉渣中锑、铅和锌的回收率均在90％以上，金属化球团中铁的金属化率在90％以上。由此，还能进一步提高后续金属化球团与除铅渣进行熔分处理的效率。
熔炼装置600
根据本发明的实施例，熔炼装置600具有金属化球团入口610、除铅渣入口620、烟尘出口630、铅锑合金出口640和炉渣出口650，金属化球团入口610与金属化球团出口530相连，且适于将金属化球团与除铅渣进行熔炼处理，以便得到铅锑合金和炉渣。
根据本发明的具体实施例，发明人发现，除铅渣中的锑和铅主要以磷酸盐的形式存在，如：SbPO4、Sb2(HPO4)3、Sb3(PO4)5、Pb3(PO4)2、PbHPO4等，另外，除铅渣中还含有少量单质锑，采用还原煤无法直接还原置换除铅渣中的锑、铅，需要采用较为活泼的金属置换才能达到目的。本发明中通过采用还原焙烧得到的金属化球团与除铅渣进行熔炼处理，可以有效利用锑冶炼鼓风炉渣中的铁对除铅渣中的锑和铅进行还原，使金属化球团和除铅渣在高温熔融状态下发生如下反应，
2SbPO4+3Fe＝Fe3(PO4)2+2Sb
Sb2(HPO4)3+3Fe＝3FeHPO4+2Sb
Pb3(PO4)2+3Fe＝Fe3(PO4)2+3Pb
PbHPO4+Fe＝FeHPO4+Pb
由此，可以使除铅渣中被置换出来的锑和铅形成合金，且锑铅合金比重较大，能够沉淀在熔池底部，经过澄清可以与炉渣彻底分离，进而实现鼓风炉渣中铁的循环利用并有效回收除铅渣中的铅和锑元素。
根据本发明的具体实施例，除铅渣可以为锑冶炼过程中产生的尾渣，其中，除铅渣中锑的含量可以为5-45％，铅的含量可以为5-15％。由此，可以进一步提高锑冶炼鼓风炉渣铁的利用率和除铅渣中锑和铅的回收率。
根据本发明的具体实施例，金属化球团与除铅渣质量比可以为100：(50-100)。发明人发现，若金属化球团与除铅渣的质量比过小，不足以使除铅渣中的锑和铅被充分还原，进而影响除铅渣中锑和铅的回收率，而若金属化球团与除铅渣的质量比过大，则金属化球团中的铁相对于除铅渣中锑和铅的磷酸盐过量，又会造成原料浪费。因此，本发明中通过控制金属化球团与除铅渣质量比为100：(50-100)，不仅可以实现锑冶炼鼓风炉渣中铁的循环利用并有效回收除铅渣中的铅和锑元素，还能进一步提高原料的利用率。
根据本发明的具体实施例，熔炼炉处理的温度可以为1300-1400℃，时间可以为45-90分钟。由此，可以使金属化球团中的铁与除铅渣中的磷酸铅、磷酸锑充分反应，并置换出来铅和锑，铅和锑形成铅锑合金由于比重较大而沉入熔炼装置600的熔池底部，比重较轻的炉渣浮在熔池表面，实现铅锑合金与炉渣的分离，进而进一步提高锑和铅的回收率。
根据本发明的具体实施例，如图4所示，联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的系统可以进一步包括：第二破碎装置700，第二破碎装置700与熔炼装置600的除铅渣入口620相连，且适于预先对除铅渣进行破碎处理。由此，可以进一步提高熔炼处理的效率以及对除铅渣中铅和锑的和回收率。
根据本发明的具体实施例，可以预先将除铅渣破碎至10-50mm。由此，可以进一步提高熔炼处理的效率以及对除铅渣中铅和锑的回收率。
根据本发明的具体实施例，可以将还原焙烧得到的金属化球团直接热送至熔炼装置600与除铅渣进行熔炼处理，由此，可以有效利用金属化球团的余热，进而降低熔炼处理的能耗。
根据本发明的具体实施例，通过采用本发明上述实施例的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的系统，可以实现锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣中锑、铅和锌的综合回收以及鼓风炉渣中铁的循环利用，使锑的回收率大于90％，铅和锌的回收率大于95％。
实施例1
将锑冶炼鼓风炉渣破碎至0.075mm以下，所述的锑鼓风炉渣中Sb含量1.7为％，Pb含量为5.3％，锌含量为0.6％，铁含量为27.9％；将锑冶炼鼓风炉渣粉末、焦粉、白云石和粘结剂(膨润土：预糊化淀粉＝100:10)按照100：18：8：2的质量配比混合均匀后造球，得到物料球团的粒径为10-30mm，将物料球团在200℃下烘干，得到干燥物料球团；将干燥物料球团送入转底炉中，使干燥物料球团依次经过布料区、高温燃烧区和排料区，得到含有氧化锑、氧化锌和氧化铅的粉尘和金属化球团，其中，干燥物料球团在转底炉中高温燃烧区的停留时间为60分钟，布料区温度为1100℃、高温燃烧区温度为1200℃、排料区为1000℃，金属化球团的铁金属化率为91.1％；粉尘中Sb2O3含量为16.6％，Sb回收率为94.2％，PbO含量为45.6％，Pb回收率为97.6％，ZnO含量为6.5％，Zn回收率为98.0％；将红热的金属化球团与除铅渣(Sb含量为17.8％、Pb含量为6.6％)按照100:100的质量比加入熔炼装置，在1320℃下熔炼处理90分钟，炉渣与铅锑合金分离，分别得到铅锑合金和炉渣。其中，除铅渣中锑的回收率为96.6％，铅的回收率为94.7％。
实施例2
将锑冶炼鼓风炉渣破碎至0.075mm以下，所述的锑鼓风炉渣中Sb含量7.6为％，Pb含量为6.3％，锌含量为1.1％，铁含量为19％；将锑冶炼鼓风炉渣粉末、焦粉、白云石和粘结剂(膨润土：预糊化淀粉＝100:20)按照100：15：10：3的质量配比混合均匀后造球，得到物料球团的粒径为20-30mm，将物料球团在250℃下烘干，得到干燥物料球团；将干燥物料球团送入转底炉中，使干燥物料球团依次经过布料区、高温燃烧区和排料区，得到含有氧化锑、氧化锌和氧化铅的粉尘和金属化球团，其中，干燥物料球团在转底炉中高温燃烧区的停留时间为45分钟，布料区温度为1050℃、高温燃烧区温度为1250℃、排料区为1050℃，金属化球团的铁金属化率为94.9％；粉尘中Sb2O3含量为35.9％，Sb回收率为92.9％，PbO含量为33.4％，Pb回收率为97.6％，ZnO含量为6.1％，Zn回收率为97.3％；将红热的金属化球团与除铅渣(Sb含量为21.2％、Pb含量为5.6％)按照100:80的质量比加入熔炼装置，在1400℃下熔炼处理60分钟，炉渣与铅锑合金分离，分别得到铅锑合金和炉渣。其中，除铅渣中锑的回收率为94.5％，铅的回收率为94.9％。
实施例3
将锑冶炼鼓风炉渣破碎至0.075mm以下，所述的锑鼓风炉渣中Sb含量为15.6％，Pb含量为4.1％，锌含量为2.2％，铁含量为23.8％；将锑冶炼鼓风炉渣粉末、焦粉、白云石和粘结剂(膨润土：预糊化淀粉＝100:30)按照100：21：5：4的质量配比混合均匀后造球，得到物料球团的粒径为10-20mm，将物料球团在350℃下烘干，得到干燥物料球团；将干燥物料球团送入转底炉中，使干燥物料球团依次经过布料区、高温燃烧区和排料区，得到含有氧化锑、氧化锌和氧化铅的粉尘和金属化球团，其中，干燥物料球团在转底炉中高温燃烧区的停留时间为20分钟，布料区温度为1100℃、高温燃烧区温度为1150℃、排料区为1100℃，金属化球团的铁金属化率为94.9％；粉尘中Sb2O3含量为53.6％，Sb回收率为91.3％，PbO含量为12.9％，Pb回收率为95.6％，ZnO含量为6.3％，Zn回收率为96.8％；将红热的金属化球团与除铅渣(Sb含量32.7％、Pb含量4.9％)按照100:60的质量比加入熔炼装置，在1480℃下熔炼处理45分钟，炉渣与铅锑合金分离，分别得到铅锑合金和炉渣。其中，除铅渣中锑的回收率为96.1％，铅的回收率为95.1％。
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必针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法，其特征在于，包括：
将锑冶炼鼓风炉渣进行破碎处理，以便得到锑冶炼鼓风炉渣粉末；
将所述锑冶炼鼓风炉渣粉末与还原剂、添加剂和粘结剂进行混合并造球，以便得到物料球团；
将所述物料球团进行烘干处理，以便得到干燥物料球团；
将所述干燥物料球团进行还原焙烧，以便分别得到含有氧化锑、氧化锌和氧化铅的粉尘和金属化球团；以及
将所述金属化球团与除铅渣进行熔炼处理，以便得到铅锑合金和炉渣。
2.根据权利要求1所述的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法，其特征在于，所述锑冶炼鼓风炉渣粉末中粒径不大于0.074mm的颗粒至少占80重量％。
3.根据权利要求1或2所述的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法，其特征在于，进一步包括：预先将所述除铅渣破碎至10-50mm。
4.根据权利要求1所述的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法，其特征在于，所述锑冶炼鼓风炉渣粉末、所述还原剂、所述添加剂和所述粘结剂的质量比为100：(10-25)：(5-10)：(1-5)。
5.根据权利要求1所述的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法，其特征在于，所述金属化球团与所述除铅渣质量比为100：(50-100)。
6.根据权利要求1所述的联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法，其特征在于，所述熔炼炉处理的温度为1320-1480℃，时间为45-90分钟。
7.一种实施权利要求1-6任一项所述联合处理锑冶炼鼓风炉渣和除铅渣的方法的系统，其特征在于，包括：
第一破碎装置，所述第一破碎装置具有锑冶炼鼓风炉渣入口和锑冶炼鼓风炉渣粉末出口；
混料装置，所述混料装置具有锑冶炼鼓风炉渣粉末入口与还原剂入口、添加剂入口、粘结剂入口和混合物料出口，所述锑冶炼鼓风炉渣粉末入口与所述锑冶炼鼓风炉渣粉末出口相连；
成型装置，所述成型装置具有混合物料入口和物料球团出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；
烘干装置，所述烘干装置具有物料球团入口和干燥物料球团出口，所述物料球团入口与所述物料球团出口相连；
还原装置，所述还原装置具有干燥物料球团入口、粉尘出口和金属化球团出口，所述干燥物料球团入口与所述干燥物料球团出口相连；
熔炼装置，所述熔炼装置具有金属化球团入口、除铅渣入口、烟尘出口、铅锑合金出口和炉渣出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，进一步包括：
第二破碎装置，所述第二破碎装置与所述熔炼装置的除铅渣入口相连，且适于预先对除铅渣进行破碎处理。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述还原装置为转底炉，所述转底炉内腔室沿物料运动方向依次为布料区、高温燃烧区和排料区，所述布料区内的温度为1000-1100℃、所述高温燃烧区内的温度为1100-1250℃、所述排料区内的温度为1000-1100℃。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述干燥物料球团在所述高温燃烧区内停留的时间为20-60分钟。
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