CN111088437B - 一种用富氧顶吹炉处理高硅锡矿的方法 - Google Patents

一种用富氧顶吹炉处理高硅锡矿的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用富氧顶吹炉处理高硅锡矿的方法，属于高硅锡矿熔炼技术领域，本发明包括原料混合、制粒、低温熔炼、高温熔炼、三次放粗锡、一次放渣六个步骤，通过物料混合、工艺选择、工艺条件的控制等，实现了高硅锡矿在顶吹炉工业化生产；将锡冶炼矿的硅含量提高至1‑10%，且锡的直接回收率达77%以上，炉床指数达到30t/（d m2）以上，有效解决了高硅锡矿难以产业化的技术瓶颈。

Description

一种用富氧顶吹炉处理高硅锡矿的方法
技术领域
本发明属于高硅锡矿熔炼技术领域，具体的说，涉及一种用富氧顶吹炉处理高硅锡矿的方法。
背景技术
锡的冶炼历史悠久，特别是近代工业革命后，锡的冶炼规模逐渐从分散式向集约化发展，从作坊式向集团化发展。多膛炉焙烧、酸浸等低效率、高污染的冶炼设备也逐渐被淘汰；目前多使用电炉、顶吹炉等设备进行锡冶炼。
随着锡矿资源的不断开采，锡矿贫化日趋严重，成分也越来越复杂，锡冶炼技术也面临着新的挑战。锡矿中硅含量对熔炼温度有着较大影响，硅含量过高，需要的熔炼温度高，难以实现产业化，目前的锡冶炼生产中通常需将硅含量控制在2％以下才能正常熔炼。
近年来缅甸矿大量涌入国内市场，该地所产高硅锡矿是一种高品位原矿，从矿山开采后不经过选矿富集，直接送入冶炼厂，其硅主要物相为SnO2，锡20～50％、铅1～3％、锌0.05～3％、银10～100g/t、硅5％～20％、硫1％～5％、镉0.02％～0.05％、砷0.1％～1％。高硅锡矿锡品位较高，镉、砷等杂质元素含量低，采购价格比锡精矿低，极具经济价值，但由于受熔炼温度的限制，难以产业化处理，目前尚没有被工业化投用。目前关于高硅锡矿的研究较少，尚未见高硅锡矿规模化生产的报道。
发明内容
为了应对锡矿杂质含量日趋多样化的现状，发明人一直致力于锡冶炼的研究开发。针对高硅锡矿难以产业化的问题，本发明人经过大量的实验研究，提供了一种用富氧顶吹炉处理高硅锡矿的方法，可以将锡冶炼矿的硅含量提高至1-10％，且锡的直接回收率达77％以上，炉床指数达到30t/(d˙m2)以上，有效解决了高硅锡矿难以产业化的技术瓶颈。
本发明未做特殊说明时，所述百分含量均指质量百分含量，所述的比例均为质量比。
所述的用富氧顶吹炉处理高硅锡矿的方法包括如下步骤：
(1)将高硅锡矿20～30％、锡精矿20～40％、锡烟尘15～30％、其他含锡物料混合物10～20％混合。
(2)将步骤(1)的混合物料与块煤混合后送至制粒机制粒。
(3)将制粒后物料连续加入顶吹炉内进行富氧熔炼：先保持燃煤：物料为1:15～20在1100～1300℃温度下熔炼1～1.5小时，完成硅酸盐、铁盐、钙盐的熔化及离子化交叉反应；
(4)控制燃煤：物料1：10～15升温至1250～1450℃，减少富氧空气，降低富氧浓度，降低燃煤过剩风系数，增强炉内还原气氛，冶炼0.5～1小时；
(5)将含锡85～98％的粗锡从锡口放出后，封堵锡口；重复步骤(3)至步骤(4)继续投料两次；
(6)当第三次粗锡放完后，再投加块状原煤，以保证炉内还原气氛，0～0.2小时后从渣口放出含锡1～5％的低锡炉渣。
进一步地，步骤(1)混合后物料指标：Sn40～50％、Si1～10％、Fe5～20％、CaO1～8％，其它为余量。
进一步地，所述的高硅锡矿的主要成分为：锡20％～50％、铅1～3％、锌0.05～3％、银10～100g/t、硅5％～20％、硫1％～5％、镉0.02％～0.05％、砷0.1％～1％。
进一步地，所述燃煤及块煤的主要成分为：固定炭40％～75％，硫0.1％～4％，灰分15～35％，挥发分12～30％。
进一步地，所述的炉内富氧空气浓度为22～45％(体积浓度)。
进一步地，所述的步骤(5)放锡过程中停止添加燃煤。
进一步地，步骤(6)放渣前从顶吹炉的燃气喷嘴喷入柴油燃烧进行保温。
进一步地，所述的燃煤及块煤的热值为4500～7000kcal·kg-1，燃煤用量为0.15～0.2t/t锡(折纯)，块煤用量为0.08～0.12t/t锡(折纯)。
进一步地，从富氧顶吹炉出来的烟气经过余热回收、收尘后送往制酸系统。
本发明的有益效果：
本发明结合缅甸高硅锡矿的高品位、高硅含量特点，配合一定的锡精矿的使用，有效解决了高硅锡矿熔点过高难以工业化生产的技术问题，本技术方案配矿后的硅含量为1～10％，在富氧顶吹炉中熔炼后，得到粗锡中锡含量达95％以上，渣中锡含量低于5％，锡直接回收率达77％以上。
本发明结合高硅锡矿和顶吹炉的特点，探索出了用顶吹炉熔炼高硅锡矿的工艺及方法，为用顶吹炉熔炼高硅锡矿提供了行之有效的产业化指导方向，填补了高硅锡矿火法直接炼锡技术的空白。
本发明结合高硅锡矿和顶吹炉的特点，通过合理配料、分段熔炼：先在稍低温下完成硅酸盐、铁盐、钙盐的熔化及离子化交叉反应后，升高温度，并通过顶吹炉内还原性气氛的控制，实现了锡的高还原率，且熔炼出的粗锡中锡含量达85-98％。
本发明创造性地在顶吹炉内采用分次加料、粗锡分次排出和锡渣集中排出的熔炼方式，通过熔炼温度、粉煤或块煤加入量等的控制，不仅形成了适应于顶吹炉熔炼的高硅锡矿工艺，且熔炼效率和产能均得以提高，燃料消耗有效降低。
附图说明
图1是本发明的工艺流程简图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
各实施例中所用的高硅锡矿的主要成分为：锡20％～50％、铅1～3％、锌0.05～3％、银10～100g/t、硅5％～20％、硫1％～5％、镉0.02％～0.05％、砷0.1％～1％。
实施例1
(1)将高硅锡矿20～30％、锡精矿20～40％、锡烟尘15～30％、其他含锡物料10～20％混合，混合后的物料指标为Sn：40％、Si：4％、Fe：8％、CaO：7％，其他为余量；
(2)将步骤(1)的混合物料送至制粒机制粒，制成粒度为0.5mm～30mm的颗粒；与块煤混合入炉，在熔炼过程中，因物料中混合块煤的燃烧，在物料间形成空隙，既能与块煤充分反应，又能保证粒状原料充分熔炼；同时，由于熔炼过程中炉内需维持一定的负压，该粒度能避免物料在负压的作用下被抽吸进入收尘系统；
(3)将制粒后物料连续加入顶吹炉内进行富氧熔炼，炉内富氧空气浓度为38％(vt)；先保持燃煤：物料为1:15的质量比在1200±50℃温度下熔炼1.2小时，完成硅酸盐、铁盐、钙盐的熔化及离子化交叉反应，通过硅酸盐、铁盐。钙盐熔化和离子之间的交叉反应，形成硅酸钙、硅酸亚铁及二氧化硅、氧化钙、氧化亚铁组成的三元化合物，该化合物具有粘度小，密度小等特性，利于还原产出的锡与渣澄清分离；
(4)控制燃煤：物料质量比为1：10～15升温至1250±50℃，升温后减少富氧空气进量，降低炉内富氧浓度至25％(vt)，过剩风系数(指煤燃烧的化学计量过剩系数)由92％降至88％，冶炼0.5小时，降低富氧空气主要目的是增强还原气氛，在温度较低时，即使还原气氛强，还原效果也不好，因此要在较高的温度条件下，提高还原气氛，在较高温度下，和较强的还原气氛下，快速实现矿中锡的还原产出；
(5)将粗锡从锡口放出，放锡过程中停止添加燃煤，放锡后，封堵锡口；
(6)重复步骤(3)至步骤(5)继续投料两次，放锡3次；
(7)当第三次粗锡放完后，再投加块状原煤，以保证炉内还原气氛，控制过剩风系数约为88％，同时从顶吹炉的燃气喷嘴喷入柴油燃烧进行保温，以维持炉渣温度在1200℃以上，0.2小时后从渣口放出含锡炉渣。
从富氧顶吹炉出来的烟气经过余热回收、收尘后送往制酸系统；低锡炉渣送渣处理系统。
所用燃煤及块煤的主要成分为：固定炭40％～75％，硫0.1％～4％，灰分15～35％，挥发分12～30％；所用燃煤及块煤的热值为6500kcal/kg。
实施例2
(1)将高硅锡矿、锡精矿、锡烟尘混合，混合后的物料指标为Sn：42％、Si：8％、Fe：16％、CaO：3％，其它为余量；
(2)将步骤(1)的混合物料与块煤混合后送至制粒机制粒，制成粒度为0.5mm～10mm的颗粒；
(3)将制粒后物料连续加入顶吹炉内进行富氧熔炼，炉内富氧空气浓度为30％(vt)；先保持燃煤：物料为1:15的质量比在1180±50℃温度下熔炼1.4小时，完成硅酸盐、铁盐、钙盐的熔化及离子化交叉反应；
(4)控制燃煤：物料质量比为1：10～15升温至1350±50℃，升温后减少富氧空气进量，降低炉内富氧浓度至25％(vt)，燃煤过剩风系数由92％降至88％，增强炉内还原气氛，冶炼0.7小时；
(5)将粗锡从锡口放出，放锡过程中停止添加燃煤，放锡后，封堵锡口；
(6)重复步骤(3)至步骤(5)继续投料两次，放锡3次；
(7)当第三次粗锡放完后，再投加块状原煤，控制过剩风系数约为88％，以保证炉内还原气氛，同时从顶吹炉的燃气喷嘴喷入柴油燃烧进行保温，以维持炉渣温度在1200℃以上，0.1小时后从渣口放出含锡炉渣。
从富氧顶吹炉出来的烟气经过余热回收、收尘后送往制酸系统；低锡炉渣送渣处理系统。
所用燃煤及块煤的主要成分为：固定炭40％～75％，硫0.1％～4％，灰分15～35％，挥发分12～30％；所用燃煤及块煤的热值为6500kcal/kg。
实施例3
(1)将高硅锡矿20～30％、锡精矿20～40％、锡烟尘15～30％、其他含锡物料10～20％；混合后的物料指标为Sn：48％、Si：10％、Fe：12％、CaO：8％，其它为余量。
(2)将步骤(1)的混合物料与块煤混合后送至制粒机制粒，制成粒度为10-20mm的颗粒；
(3)将制粒后物料连续加入顶吹炉内进行富氧熔炼，炉内富氧空气浓度为40％(vt)；先保持燃煤：物料为1:15的质量比在1250±50℃温度下熔炼1.2小时，完成硅酸盐、铁盐、钙盐的熔化及离子化交叉反应；
(4)控制燃煤：物料质量比为1：10～15升温至1450±50℃，升温后减少富氧空气进量，降低炉内富氧浓度至28％，降低燃煤过剩风系数由92％降低至88％，增强炉内还原气氛，冶炼0.8小时；
(5)将粗锡从锡口放出，放锡过程中停止添加燃煤，放锡后，封堵锡口；
(6)重复步骤(3)至步骤(5)继续投料两次，放锡3次；
(7)当第三次粗锡放完后，再投加块状原煤，控制过剩风系数约为88％，以保证炉内还原气氛，同时从顶吹炉的燃气喷嘴喷入柴油燃烧进行保温，以维持炉渣温度在1200℃以上，0.1小时后从渣口放出含锡炉渣。
从富氧顶吹炉出来的烟气经过余热回收、收尘后送往制酸系统；低锡炉渣送渣处理系统。
所用燃煤及块煤的主要成分为：固定炭40％～75％，硫0.1％～4％，灰分15～35％，挥发分12～30％；所用燃煤及块煤的热值为6500kcal·kg-1。
实施例4
(1)将高硅锡矿20～30％、锡精矿20～40％、锡烟尘15～30％、其他含锡物料10～20％；混合后的物料指标为Sn：45％、Si：1％、Fe：10％、CaO：5％，其它为余量。
(2)将步骤(1)的混合物料与块煤混合后送至制粒机制粒，制成粒度为0.5mm～10m的颗粒；
(3)将制粒后物料连续加入顶吹炉内进行富氧熔炼，炉内富氧空气浓度为38％(vt)；先保持燃煤：物料为1:15的质量比在1000±50℃温度下熔炼1.2小时，完成硅酸盐、铁盐、钙盐的熔化及离子化交叉反应；
(4)控制燃煤：物料质量比为1：10～15升温至1050±50℃，升温后减少富氧空气进量，降低炉内富氧浓度至25％(vt)，燃煤过剩风系数由92％降至88％，增强炉内还原气氛，冶炼0.5小时；
(5)将粗锡从锡口放出，放锡过程中停止添加燃煤，放锡后，封堵锡口；
(6)重复步骤(3)至步骤(5)继续投料两次，放锡3次；
(7)当第三次粗锡放完后，再投加块状原煤，控制过剩风系数约为88％，以保证炉内还原气氛，同时从顶吹炉的燃气喷嘴喷入柴油燃烧进行保温，以维持炉渣温度在1200℃以上，0.2小时后从渣口放出含锡炉渣。
从富氧顶吹炉出来的烟气经过余热回收、收尘后送往制酸系统；低锡炉渣送渣处理系统。
所用燃煤及块煤的主要成分为：固定炭40％～75％，硫0.1％～4％，灰分15～35％，挥发分12～30％；所用燃煤及块煤的热值为6500kcal·kg-1。
以上实施例中，任一炉期内每隔1～1.5h停料一次，每隔2～2.5个小时放出粗锡，排放过程中停止进煤，每隔6～7个小时放出低锡炉渣，放渣前投加0.1～1t/h块煤，用时0～0.2小时，期间用400～600L/h的柴油燃烧进行保温。
各实施例生产数据统计表
Figure BDA0002355812010000081
备注：表中燃煤用量和块煤用量是以得到的折百粗锡产量计，炉床指数是以处理的吨矿计。
最后说明的是，以上优选实施例仅用于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 (8)

1.一种用富氧顶吹炉处理高硅锡矿的方法，其特征在于：所述的用富氧顶吹炉处理高硅锡矿的方法包括如下步骤：
（1）将高硅锡矿20～30%、锡精矿20～40%、锡烟尘15～30%、其他含锡物料混合物10~20%混合，Sn40~50%、Si1~10% 、Fe5~20% 、CaO1~8%，其它为余量；
（2）将步骤（1）的混合物料与块煤混合后送至制粒机制粒；
（3）将制粒后物料连续加入顶吹炉内进行富氧熔炼：先保持燃煤：物料为1:15 ~20在1100～1300℃温度下熔炼1～1.5小时，完成硅酸盐、铁盐、钙盐的熔化及离子化交叉反应；
（4）控制燃煤：物料1：10~15升温至1250～1450℃，减少富氧空气，降低富氧浓度，降低燃煤过剩风系数，增强炉内还原气氛，冶炼0.5~1小时；
（5）将含锡85~98%的粗锡从锡口放出后，封堵锡口；重复步骤（3）至步骤（4）继续投料两次；
（6）当第三次粗锡放完后，再投加块状原煤，以保证炉内还原气氛，0~0.2小时后从渣口放出含锡1~5%的低锡炉渣。
2.根据权利要求1所述的一种用富氧顶吹炉处理高硅锡矿的方法，其特征在于：所述的高硅锡矿的主要成分为：锡20%～50%、铅1~3%、锌0.05～3%、银10～100g/t、硅5%~20%、硫1%～5%、镉0.02%～0.05%、砷0.1%～1 %。
3.根据权利要求1所述的一种用富氧顶吹炉处理高硅锡矿的方法，其特征在于：所述燃煤及块煤的主要成分为：固定炭40%～75%，硫0.1%～4%，灰分15～35%，挥发分12～30%。
4.根据权利要求1所述的一种用富氧顶吹炉处理高硅锡矿的方法，其特征在于：所述的炉内富氧空气浓度为22～45%。
5.根据权利要求1所述的一种用富氧顶吹炉处理高硅锡矿的方法，其特征在于：所述的步骤（5）放锡过程中停止添加燃煤。
6.根据权利要求1所述的一种用富氧顶吹炉处理高硅锡矿的方法，其特征在于：步骤（6）放渣前从顶吹炉的燃气喷嘴喷入柴油燃烧进行保温。
7.根据权利要求1所述的一种用富氧顶吹炉处理高硅锡矿的方法，其特征在于：所述的燃煤及块煤的热值为4500～7000kcal·kg-1，燃煤用量为0.15~0.2t/t锡，块煤用量为0.08~0.12t/t锡。
8.根据权利要求1所述的一种用富氧顶吹炉处理高硅锡矿的方法，其特征在于：从富氧顶吹炉出来的烟气经过余热回收、收尘后送往制酸系统。
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