CN111286628A - 一种以锌挥发窑渣为燃料的综合回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出的是一种以锌挥发窑渣为燃料的综合回收方法。将锌挥发窑渣、粉煤和铜精矿一起制粒后同石英石、石灰石混合加入铜冶炼顶吹熔池熔炼炉，同时通过喷枪向熔炼炉内喷入氧气、空气和柴油，富氧空气浓度40～50%，并给定锌挥发窑渣和粉煤以特定的空气系数，在1150～1250℃下反应生成冰铜和弃渣。锌挥发窑渣既作燃料又作反应原料参与冶金反应，所含银富集到冰铜中，在铜冶炼后续工序中回收；所含铜进入到冰铜中，直接得到回收；所含锌和铅进入烟尘得到富集，经过余热锅炉和电收尘收集，烟尘作为原料送到铅锌密闭鼓风炉回收锌和铅；所含硫反应生成二氧化硫，随着烟气进入制酸装置，用于制取硫酸。适宜作为锌挥发窑渣综合回收的应用。

Description

一种以锌挥发窑渣为燃料的综合回收方法
技术领域
本发明涉及有色金属冶炼技术领域的使用顶吹浸没熔池熔炼炼铜技术处理锌挥发窑渣，特别是涉及一种以锌挥发窑渣为燃料的综合回收方法。
背景技术
锌挥发窑渣是湿法炼锌的副产物，是湿法炼锌过程中产生的浸出渣经干燥再配入45～55%的焦炭，搅拌混匀后，将其送至炉温约为1100～1300℃的回转挥发窑中进行高温还原挥发锌、铅、镉、铟等低沸点金属后的残渣经水淬而形成的残余物。锌挥发窑渣是一种冶金废渣，粒度小、残碳高、硬度大，含有多种有价金属但有价金属含量低，实质上就是含铁、碳、硅较高的弃渣。我国是锌湿法冶炼大国，每年通过回转挥发窑处理锌浸出渣后排放出大量的锌挥发窑渣，如果不能得到有效的处理，将会极大地制约湿法冶炼的发展。锌挥发窑渣中含有30%的固定碳和多种有价金属，又是一种宝贵的资源，但其综合回收利用是一个世界性技术难题，长期以来都被当作冶金废渣堆存在全国各个冶炼厂内的渣场或廉价外销用于铺路或做水泥原料，既占用大量的土地资源，又会因锌挥发窑渣中含有的重金属离子容易泄露而对环境造成污染。
目前，锌挥发窑中的有价金属回收难度较大，多种技术工艺路线可行，但经济性较差。因此，需要找到一种既能够有效利用锌挥发窑渣中的残碳，又能回收有价金属，环境友好，工艺合理，简便易行，经济效益好的处理锌挥发窑渣的工艺就具有重大的实际意义。
发明内容
为了能够将锌挥发窑渣综合回收，本发明提出了一种以锌挥发窑渣为燃料的综合回收方法。该方法通过顶吹浸没熔池熔炼，充分利用锌挥发窑渣中的碳为冶金反应提供热源，又能使其所含的铜、锌、铅、银等有价金属得到富集后提取回收，将锌冶金和铜冶金有机的结合，赋予炼铜过程中处理锌挥发窑渣的新工艺，解决锌挥发窑渣综合回收的技术问题。
本发明解决技术问题所采用的方案是：
锌挥发窑渣在冶金过程中既作燃料，又作反应原料，其中锌挥发窑渣所含有的碳在冶金过程中作为燃料提供热源，锌挥窑渣所含有的铜、铁、硫等元素作为原料参与冶金还原反应，将锌挥发窑渣、粉煤、与铜精矿通过圆盘制粒机制粒，再与造渣剂石灰石、石英石混合，加入顶吹浸没熔池熔炼炉中熔炼，对熔炼产出物进行处理，具体方案如下：
（1）、混料：首先，将锌挥发窑渣、粉煤和铜精矿一起送入圆盘制粒机加水搅拌进行制粒；然后再与造渣剂石灰石、石英石混合形成炉料；
（2）、熔炼：混合后的炉料连续加入顶吹浸没熔池熔炼炉，同时通过喷枪向熔炼炉熔池喷入氧气、空气和柴油，氧气和空气流量根据目标冰铜品位调整，柴油喷入量根据熔池温度要求调整，在1150～1250℃下反应生成冰铜和弃渣并排出烟气；
（3）、熔炼产出物的后续处理：
冰铜富集铜和银，直接进入下道炼铜工序，采用炼铜原则流程回收铜和银，所含银富集到冰铜中，在铜冶炼后续工序中回收；所含铜进入到冰铜中，直接得到回收；
弃渣通过水淬系统水淬后出售；
烟气经过余热锅炉和电收尘冷却与收尘，形成的烟尘富集了铅和锌，直接作为铅锌密闭鼓风炉的原料，回收锌和铅；
经过余热锅炉和电收尘后的烟气所含硫反应生成二氧化硫，随着烟气进入制酸装置，制成硫酸成品，尾气无公害排空；
余热锅炉回收热量产生的蒸汽用于发电；
进一步的，所述锌挥发窑渣是回转挥发窑处理湿法浸出渣排出的残渣，经水淬后的水淬渣，其配入量以重量计占铜精矿10～20%；
进一步的，所述锌挥发窑渣作为燃料与粉煤按不同配入量，给定特定的空气系数，其中：熔炼空气系数为750 Nm3/t，锌挥发窑渣/粉煤空气系数2000～2400 Nm3/t；
进一步的，所述锌挥发窑渣、石英石、石灰石分别以重量计按占铜精矿15%、5.4%和2.3%的比例进行混料；
进一步的，所述氧气是经制氧系统制取的纯氧，纯度80%～85%，经过喷枪同空气进行混合，混合后富氧空气的富氧浓度根据铜熔炼强度和二氧化硫烟气制酸的需要确定，其浓度为40～50%；
进一步的，所述柴油喷入量200kg/h，喷枪流量：空气33500 Nm3/h，氧气13140～18100Nm3/h；
进一步的，所述锌挥发窑渣、粉煤、铜精矿和作为造渣剂的石英石、石灰石以及炉料分别贮存在各自的加料仓内，料仓的上料装置上安装有控制重量的加料器调节出料速度。
积极效果，由于本发明采用将锌挥发窑渣、粉煤和铜精矿一起制粒后同石英石、石灰石混合加入铜冶炼顶吹熔池熔炼炉，同时通过喷枪向熔炼炉内喷入氧气、空气和柴油，富氧空气浓度40～50%，并给定锌挥发窑渣和粉煤以特定的空气系数，在1150～1250℃下反应生成冰铜和弃渣。锌挥发窑渣既作燃料又作反应原料参与冶金反应，所含银富集到冰铜中，在铜冶炼后续工序中回收；所含铜进入到冰铜中，直接得到回收；所含锌和铅进入烟尘得到富集，经过余热锅炉和电收尘收集，再将上述烟尘作为原料送到铅锌密闭鼓风炉回收锌和铅；所含硫反应生成二氧化硫，随着烟气进入制酸装置，用于制取硫酸。本发明工艺流程简单，可回收利用锌挥发窑渣中的碳提供冶金反应热，节约能源；同时锌挥发窑中所含的银富集到冰铜中，方便提取；既解决了环保问题，又符合循环经济的发展模式。顶吹浸没熔池熔炼炉，利用锌挥发窑渣中的碳作燃料，对锌挥发窑渣与铜精矿同时熔炼，回收锌挥发窑渣中的有价金属，适宜作为锌挥发窑渣综合回收的应用。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
图中，1.顶吹浸没熔池熔炼炉，2.余热锅炉，3.电收尘，4.铅锌密闭鼓风炉，5.制酸装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。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。
实施例1：
锌挥发窑渣（主要成份Zn 1.56%；Cu 1.16%；Pb 0.48%；Fe 24.08%；S 4.74；Ag 225g/t；SiO2 13.72；CaO 5.06%；MgO 2.29%；C 25%；热值7500KJ/kg）；铜精矿（主要成份为Cu24.95%；Fe 27.04%；S 33.72%；SiO2 3.80%；CaO 0.28%；Pb 0.34%；Zn 1.32%；Ag 383.3g/t；As 0.30%；Bi 0.06%；Sb 0.06%；Al2O3 1.52%；MgO 0.48%；F 0.02%）；造渣剂石英石含SiO2 85%；石灰石含CaO 50%。
1、混料：锌挥发窑渣、铜精矿、粉煤、石英石、石灰石分别贮存在各自的加料仓内，料仓的上料皮带装有控制重量的加料器调节出料速度。锌挥发窑渣、石英石、石灰石分别以重量计按占铜精矿15%、5.4%和2.3%的比例进行混料，先将锌挥发窑渣、粉煤和铜精矿一起送入圆盘制粒机加水搅拌进行制粒，然后同其他炉料造渣剂石英石、石灰石一起排放到皮带上，运送至顶吹浸没熔池熔炼炉1加料口加入炉内。
2、熔炼：当炉料由加料口加入时，同时由顶部浸没熔池熔炼炉1所配置的喷枪向熔炼炉内喷入氧气、空气和柴油，富氧空气浓度为40%，柴油200kg/h，炉料由加料口连续加入，分别为：铜精矿67t/h，锌挥发窑渣10t/h，粉煤1t/h，石英石3.6 t/h，石灰石1.5 t/h，喷枪流量：空气33500 Nm3/h，氧气13140 Nm3/h；空气系数：熔炼空气系数为750 Nm3/t，锌挥发窑渣/粉煤空气系数2400 Nm3/t；熔池温度1180℃，生成的冰铜和弃渣连续从熔炼炉下部堰口流出进入专门设置的沉降炉中沉降分离，在沉降炉中，因为冰铜和弃渣两种熔体的比重不同而分为两层，上层为弃渣，底层为冰铜，两层熔体分别通过单独设置的出渣口和放铜口放出；
经过顶吹浸没熔池熔炼炉1熔炼后，分别得到冰铜和弃渣并排出烟气，冰铜富集了铜和银，直接进入下道炼铜工序，采用炼铜原则流程回收铜和银；弃渣通过水淬系统水淬后出售；排出的烟气进入余热锅炉2，锌挥发窑渣中所含的铅和锌挥发到烟气中；
烟气经过余热锅炉2和电收尘3冷却与收尘；烟尘富集了铅和锌，直接作为铅锌密闭鼓风炉4的原料；
经过余热锅炉2和电收尘3后的烟气所含硫反应生成二氧化硫，随着烟气进入制酸装置5，制成硫酸成品，尾气无公害排空；
余热锅炉2回收热量产生的蒸汽用于发电；
冰铜的化学成份为：Cu 51.53%；Fe 19.98%；S 21.84%；Ag 744.1g/t；烟尘的化学成份为：Pb 9.35%；Zn 26.95%；Ag 80g/t；弃渣的化学成份为：Cu 0.63%；Fe 40.38%；SiO2 30.16%；CaO 2.58%。
实施例2：
锌挥发窑渣（主要成份Zn 1.56%；Cu 1.16%；Pb 0.48%；Fe 24.08%；S 4.74；Ag 225g/t；SiO2 13.72；CaO 5.06%；MgO 2.29%；C 25%；热值7500KJ/kg）；铜精矿（成份为Cu 24.95%；Fe27.04%；S 33.72%；SiO2 3.80%；CaO 0.28%；Pb 0.34%；Zn 1.32%；Ag 383.3g/t；As 0.30%；Bi 0.06%；Sb 0.06%；Al2O3 1.52%；MgO 0.48%；F 0.02%）；造渣剂石英石含SiO2 85%；石灰石含CaO 50%。
1、混料：锌挥发窑渣、铜精矿、粉煤、石英石、石灰石分别贮存在各自的加料仓内，料仓的上料皮带装有控制重量的加料器调节出料速度。锌挥发窑渣、石英石、石灰石分别以重量计按占铜精矿15%、5.4%和2.3%的比例进行混料，先将锌挥发窑渣、粉煤和铜精矿一起送入圆盘制粒机加水搅拌进行制粒，然后同其他炉料造渣剂石英石、石灰石一起排放到皮带上，运送至顶吹浸没熔池熔炼炉1加料口加入炉内。
2、熔炼：当炉料由加料口加入时，同时由顶部浸没熔池熔炼炉1所配置的喷枪向熔炼炉内喷入氧气、空气和柴油，富氧浓度为50%，柴油200kg/h，炉料由加料口连续加入，分别为：铜精矿67t/h，锌挥发窑渣10t/h，粉煤1t/h，石英石3.6 t/h，石灰石1.5 t/h，喷枪流量：空气33500 Nm3/h，氧气18100 Nm3/h，空气系数：熔炼空气系数为750 Nm3/t，锌挥发窑渣/粉煤空气系数2000 Nm3/t。熔池温度1200℃，生成的冰铜和弃渣连续从熔炼炉下部堰口流出进入专门设置的沉降炉中沉降分离。在沉降炉中，因为冰铜和弃渣两种熔体的比重不同而分为两层，上层为弃渣，底层为冰铜，两层熔体分别通过单独设置的出渣口和放铜口放出；
经过顶吹浸没熔池熔炼炉1熔炼后，分别得到冰铜和弃渣并排出烟气，冰铜富集了铜和银，直接进入下道炼铜工序，采用炼铜原则流程回收铜和银；弃渣通过水淬系统水淬后出售；排出的烟气进入余热锅炉2，锌挥发窑渣中所含的铅和锌挥发到烟气中；
烟气经过余热锅炉2和电收尘3冷却与收尘；烟尘富集了铅和锌，直接作为铅锌密闭鼓风炉4的原料；
经过余热锅炉2和电收尘3后的烟气所含硫反应生成二氧化硫，随着烟气进入制酸装置5，制成硫酸成品，尾气无公害排空；
余热锅炉2回收热量产生的蒸汽用于发电；
冰铜的化学成份为：Cu 53.32%；Fe 18.95%；S 22.54%；Ag 742.30g/t；烟尘的化学成份为：Pb 9.67%；Zn 29.25%；Ag 80g/t；弃渣的化学成份为：Cu 0.61%；Fe 38.41%；SiO228.77%；CaO 2.38%。
本发明的工作原理：
锌挥发窑渣所含有的碳可在冶金过程中作为燃料提供热源，锌挥窑渣所含有的铜、铁、硫等元素又可以作为原料参与冶金还原反应，锌挥发窑渣作为燃料与粉煤按不同配入量，给定特定的空气系数，特定的空气系数计算公式为：特定的空气系数=（燃煤加入量*燃煤空气系数+锌挥发窑渣加入量*锌挥发窑渣空气系数）/（燃煤加入量+锌挥发窑渣加入量）。
锌挥发窑渣作为反应原料参与冶金反应，所含银富集到冰铜中，在铜冶炼后续工序中回收；所含铜进入到冰铜中，直接得到回收；所含锌和铅进入烟尘得到富集，经过余热锅炉和电收尘收集，再将上述烟尘作为原料送到铅锌密闭鼓风炉回收锌和铅；所含硫反应生成二氧化硫，随着烟气进入制酸装置，用于制取硫酸。
本发明的优点：
a. 工艺过程简单，锌挥发窑渣无需破碎，不增加原料制备设备及生产配套设备，节省生产费用；
b. 可回收利用锌挥发窑渣中的碳提供冶金反应热，节约能源；
c. 采用此方法回收有价金属，既解决了环保问题，又符合循环经济的发展模式，银富集到冰铜中，方便提取，回收率可达97%以上；
d. 湿法炼锌过程中产生的浸出渣经过回转挥发窑高温还原后排出锌发窑渣；锌挥发窑渣经过铜冶炼系统冶炼处理后，所产出的含有铜和银的冰铜在铜冶炼系统工序按铜冶炼原则流程回收铜和银；锌挥发窑渣中所含有的铅和锌在铜冶炼系统中经过烟尘回收得到富集铅和锌的烟尘，这些烟尘再作为原料送到铅锌密闭鼓风炉回收铅和锌；上述工艺将湿法炼锌、铜冶炼和铅锌密闭鼓风炉结合在一起，有利于冶炼优势互补。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种以锌挥发窑渣为燃料的综合回收方法，其特征是：锌挥发窑渣在冶金过程中既作燃料，又作反应原料，其中锌挥发窑渣所含有的碳在冶金过程中作为燃料提供热源，锌挥窑渣所含有的铜、铁、硫等元素作为原料参与冶金还原反应，将锌挥发窑渣、粉煤、与铜精矿通过圆盘制粒机制粒，再与造渣剂石灰石、石英石混合，加入顶吹浸没熔池熔炼炉（1）中熔炼，对熔炼产出物进行处理，具体方案如下：
（1）、混料：首先，将锌挥发窑渣、粉煤和铜精矿一起送入圆盘制粒机加水搅拌进行制粒；然后再与造渣剂石灰石、石英石混合形成炉料；
（2）、熔炼：混合后的炉料连续加入顶吹浸没熔池熔炼炉，同时通过喷枪向熔炼炉熔池喷入氧气、空气和柴油，氧气和空气流量根据目标冰铜品位调整，柴油喷入量根据熔池温度要求调整，1150～1250℃下反应生成冰铜和弃渣并排出烟气；
（3）、熔炼产出物的后续处理：
冰铜富集铜和银，直接进入下道炼铜工序，采用炼铜原则流程回收铜和银，所含银富集到冰铜中，在铜冶炼后续工序中回收；所含铜进入到冰铜中，直接得到回收；
弃渣通过水淬系统水淬后出售；
烟气经过余热锅炉（2）和电收尘（3）冷却与收尘，形成的烟尘富集了铅和锌，直接作为铅锌密闭鼓风炉（4）的原料，回收锌和铅；
经过余热锅炉（2）和电收尘（3）后的烟气所含硫反应生成二氧化硫，随着烟气进入制酸装置（5），制成硫酸成品，尾气无公害排空；
余热锅炉（2）回收热量产生的蒸汽用于发电。
2.根据权利要求1所述的一种以锌挥发窑渣为燃料的综合回收方法，其特征是：
所述锌挥发窑渣是回转挥发窑处理湿法浸出渣排出的残渣，经水淬后的水淬渣，其配入量以重量计占铜精矿10～20%。
3.根据权利要求1所述的一种以锌挥发窑渣为燃料的综合回收方法，其特征是：
所述锌挥发窑渣作为燃料与粉煤按不同配入量，给定特定的空气系数，其中：熔炼空气系数为750 Nm3/t，锌挥发窑渣/粉煤空气系数2000～2400 Nm3/t。
4.根据权利要求1所述的一种以锌挥发窑渣为燃料的综合回收方法，其特征是：
所述锌挥发窑渣、石英石、石灰石分别以重量计按占铜精矿15%、5.4%和2.3%的比例进行混料。
5.根据权利要求1所述的一种以锌挥发窑渣为燃料的综合回收方法，其特征是：
所述氧气是经制氧系统制取的纯氧，纯度80%～85%，经过喷枪同空气进行混合，混合后富氧空气的富氧浓度根据铜熔炼强度和二氧化硫烟气制酸的需要确定，其浓度为40～50%。
6.根据权利要求1所述的一种以锌挥发窑渣为燃料的综合回收方法，其特征是：
所述柴油喷入量200kg/h；喷枪流量：空气33500 Nm3/h，氧气13140～18100 Nm3/h。
7.根据权利要求1所述的一种以锌挥发窑渣为燃料的综合回收方法，其特征是：
所述锌挥发窑渣、粉煤、铜精矿和作为造渣剂的石英石、石灰石以及炉料分别贮存在各自的加料仓内，料仓的上料装置上安装有控制重量的加料器调节出料速度。
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