CN112342404A - 一种高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法及锌焙砂与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法及锌焙砂与应用。所述高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法，包括：将回转窑进行升温至600℃～1000℃；将高杂次焙烧矿加入所述回转窑中进行氧化反应。本发明通过在600℃至1000℃温度下，利用空气中的氧气将高杂次焙烧矿中的还原性物质进行氧化分解，达到降低高杂次焙烧矿还原力的目的，进而改善现有技术中采用湿法工艺处理高杂次焙烧矿的过程中存在浸出渣含锌高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法及锌焙砂与应用。
背景技术
高杂次焙烧矿是一种重要的二次资源，主要为湿法炼锌浸出渣、高炉粉尘、电弧炉烟尘、热镀锌渣、镀锌灰等含锌物料经高温还原挥发富集得到的含锌烟尘。高杂次焙烧矿具有来源广泛、其种类多、产量大、成分复杂的特性。
通常情况下采用湿法工艺处理高杂次焙烧矿，综合炼锌、锗、铟、铅等有价金属。目前，采用湿法工艺处理高杂次焙烧矿的过程中，存在浸出渣含锌高，锌的浸出率低的问题。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法及锌焙砂与应用，旨在解决采用湿法工艺处理高杂次焙烧矿的过程中存在浸出渣含锌高的问题。
一种高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法，其中，包括：
将回转窑进行升温至600℃～1000℃；
将高杂次焙烧矿加入所述回转窑中进行氧化反应。
所述的高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法，其中，采用间接加热的方式对回转窑进行升温。
所述的高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法，其中，所述间接加热具体是利用天然气燃烧对回转窑筒体进行加热升温。
所述的高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法，其中，所述氧化反应的时间为30min～120min。
所述的高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法，其中，所述将高杂次焙烧矿加入回转窑的过程中，所述回转窑的窑头压力为-40Pa～-100Pa。
所述的高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法，其中，所述高杂次焙烧矿加入所述回转窑中进行氧化反应完成后，制备得到锌焙砂。
所述的高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法，其中，所述氧化反应的过程中还包括：收集产生的焙尘。
一种锌焙砂，其中，采用如上所述高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法制备得到。
所述的锌焙砂，其中，所述锌焙砂中锌的质量百分含量为60％～70％。
一种将如上所述的锌焙砂作为湿法炼锌的原料的应用。
有益效果：本发明通过在600℃至1000℃温度下，利用空气中的氧气将高杂次焙烧矿中的还原性物质进行氧化分解，达到降低高杂次焙烧矿还原力的目的，进而改善现有技术中采用湿法工艺处理高杂次焙烧矿的过程中存在浸出渣含锌高的问题。
具体实施方式
本发明提供一种高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法及锌焙砂与应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一般情况下，在较强的还原气氛生产获得的高杂次焙烧矿会存在金属锌、铅、铟和铁等金属元素与砷、硫以及焦炭带入的有机物等非金属成分，使其表现出还原剂的性质，称为还原力。具体地，所述还原力测量方法可以是，在酸性条件下，以重铬酸钾为氧化剂对氧化锌粉中的还原态物质进行完全氧化，过量的重铬酸钾用摩尔盐(NH4)2Fe(SO4)2进行再滴定，进而获得物料中还原态物质的量。其中，还原力按下式计算：
还原力＝[(V3-V4)×x×N]÷(C×G)×100
式中：
V3——标定消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液的毫升(mL)；
V4——滴定样品消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液的毫升数(mL)；
N——(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液的当量浓度；
G——称取的试样量(mg)；
x——Zn与(NH4)2Fe(SO4)2的转换系数为8.47或23.12或34.68。
通常情况下采用湿法工艺处理高杂次焙烧矿，实现综合炼锌、锗、铟、铅等有价金属。在生产过程中，发现高杂次焙烧矿的还原力越高，浸出渣含锌越高，锌的浸出率越低，直接影响锌的回收率。次焙烧矿还原力与高杂次焙烧矿的浸出渣含锌如表1所示。
表1高杂次焙烧矿还原力与高杂次焙烧矿浸出渣含锌的关系
本发明提供一种高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法，其中，包括：
S100、将回转窑进行升温至600℃～1000℃；
S200、将高杂次焙烧矿加入回转窑进行氧化反应。
本发明所述高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法是以高杂次焙烧矿为原料进行湿法炼锌的预处理步骤(前处理步骤)。其中，高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法能够降低高杂次焙烧矿的还原力。由于高杂次焙烧矿通过氧化反应得到了低还原力的锌焙砂，将所述锌焙砂进行湿法工艺处理，能够有效提高锌的浸出率，降低浸出渣的含锌量。
本发明高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法是一种降低高杂次焙烧矿还原力的方法，并能够制备得到低还原力的锌焙砂。具体地，在600℃至1000℃温度下，利用空气中的氧气将高杂次焙烧矿中的还原性物质进行氧化分解，达到降低高杂次焙烧矿还原力的目的。
所述S100中，将回转窑反应带升温至600℃至1000℃，为降低高杂次焙烧矿的还原力的反应提供高温环境。需要说明的是，将回转窑进行升温至600℃～1000℃是指将回转窑反应带温度为600℃～1000℃，所述高杂次焙烧矿在反应带上进行氧化反应，实现还原力的降低。
同时，所述温度区间600℃至1000℃还具有如下效果：1)、可将高杂次焙烧矿中残余焦煤燃烧脱除(无烟煤燃点650℃，焦丁燃点850℃)；2)、使高杂次焙烧矿中硫化物氧化脱除(氧化焙烧脱硫的温度控制850～950℃)；3)、氟化物及氯化物的脱除。其中，部分实验数据如表2所示。
表2，高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理的试验数据
| 温度 | S脱除率 | 还原力 | F脱除率 | Cl脱除率 |
| (℃) | ％ | ％ | ％ | ％ |
| 500 | 23.36 | - | 44.63 | 22.94 |
| 600 | 40.95 | 0.21 | 45.55 | 31.2 |
| 700 | 52.54 | 0.43 | 50.06 | 50.59 |
| 800 | 48.07 | 0.12 | 70.39 | 89.34 |
| 900 | 57.75 | 0.22 | 85.09 | 98.26 |
| 1000 | 59.28 | 0.11 | 97.27 | 99.91 |
表2中，所述温度为回转窑中反应带的温度，即高杂次焙烧矿进行氧化反应的温度，反应时间为120min。
在本发明的一个实施方式中，采用间接加热的方式对回转窑进行升温。通过间接加热的方式对回转窑内物料进行加热，取消燃料配料环节的同时，减少系统烟气量。
在本发明的一个实施方式中，所述间接加热具体是利用天然气燃烧对回转窑进行加热升温。也即是，天然气通过燃烧器燃烧对回转窑筒体进行加热，间接实现对回转窑筒体内高杂次焙砂矿加热。
所述的高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法，其中，所述氧化反应的时间为30min～120min，所述氧化反应的温度为600℃～1000℃。试验表明，在上述反应时间内，有效降低了所述高杂次焙烧矿的还原力。
所在本发明的一个实施方式中，所述将高杂次焙烧矿加入回转窑的过程中，窑头压力为-40Pa～-100Pa。具体地，控制窑头压力为负40Pa至负100Pa，保证生产系统在微负压条件下进行，避免烟气外溢，造成环境污染；同时避免因负压过大，导致机械夹带增大，使大量未反应的高杂次焙烧矿进入烟尘，造成锌金属直收率降低。
氧化反应完成后，从回转窑窑头排出的为锌焙砂产品，用于湿法炼锌系统生产锌产品。在本发明的一个实施方式中，所述锌焙砂主要成分为纯度较高的氧化锌焙砂，含锌(质量百分数)60～70％，还原力为0.2％～0.59％。
在本发明的一个实施方式中，所述反应的过程中还包括：收集产生焙尘。具体地，通过沉降仓与布袋收尘器收集混合后的焙尘，包装成为次氧化锌焙尘产品。其中，所述次氧化锌焙尘产品主要成分为PbCl2、ZnCl2。在本发明的一个实施方式中，经布袋收尘器过滤后的烟气进入尾气吸收系统处理达标后排空。
可见，所述S200具体包括：
S201、回转窑反应带升至反应温度后，将高杂次焙烧矿连续均匀加入回转窑；
S202、高杂次焙矿在反应温度下反应一定时间后，得到锌焙砂；收集反应过程中产生的烟尘得到焙尘。
本发明所述高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法具有如下有点：
(1)有效降低高杂次焙烧矿的还原力，提高了后续湿法处理工序中锌的回收率；
(2)降低了高杂次焙烧矿中有机物(通过上述条件高温氧化脱除)对电锌系统的影响；
(3)原料适应性强，可适应不同产源地的高杂次焙烧矿；
(4)通过间接加热的方式对回转窑内物料进行加热，取消燃料配料环节的同时，减少系统烟气量。
本发明还一种锌焙砂，其中，采用如上所述高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法制备得到。也即是，所述锌焙砂是高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法的主要产物，是高杂次焙烧矿在600℃～1000℃的条件下进行氧化反应60min～120min后制备得到。与高杂次焙烧矿相比，所述锌焙砂的还原力更低，杂质含量更低，有利于提高湿法工艺的锌浸出率。在本发明的一个实施方式中，所述锌焙砂的还原力为0.2％～3.5％，具体如如0.59％、1.0％、1.8％、2.9％。通过控制氧化反应的温度和时间可以对所述锌焙砂的还原力进行调节。
本发明还一种将如上所述的锌焙砂作为湿法炼锌的原料的应用。
具体地，所述将如上所述的锌焙砂作为湿法炼锌的原料的应用包括：
S300、将所述锌焙砂加入到湿法炼锌系统生产锌产品。
此外，所述锌焙砂还含有锗、铟、铅等金属元素，可以在湿法工艺综合回收锗、铟、铅等有价金属。
实施例1
本发明实施例使用的高杂次焙烧矿含锌55.07％，还原力10.76％，回转窑规格为直径
其中，包括步骤：
(1)天然气通过燃烧器燃烧对回转窑筒体进行加热，间接实现对回转窑筒体内高杂次焙砂矿加热；
(2)回转窑反应带温度升900℃后，将高杂次焙烧矿从回转窑窑尾进料口按照80kg/h的速度连续均匀加入回转窑，回转窑转速15s/r，控制窑头压力为负40Pa左右；
(3)高杂次焙矿在900℃下反应90min后，从回转窑窑头排出锌焙砂产品；从布袋收尘器收集混合后的焙尘产品；
(4)得到含锌63.72％(质量百分数)，还原力0.2的锌焙砂；含锌5.68％(质量百分数)，还原力4.31％的焙尘；烟尘率5.42％，锌焙砂产率77.75％，电耗500kwh/t高杂次焙烧矿。
上述的实施例1中，烟尘率低，高杂次焙烧矿还原力由10.76％降至0.2％，还原力得到明显改善。
实施例2
本发明实施例使用的高杂次焙烧矿含锌56.12％，还原力10.67％，回转窑规格为直径
其中，包括步骤：
(1)天然气通过燃烧器燃烧对回转窑筒体进行加热，间接实现对回转窑筒体内高杂次焙砂矿加热；
(2)回转窑反应带温度升800℃后，将高杂次焙烧矿从回转窑窑尾进料口按照0.96t/h的速度连续均匀加入回转窑，回转窑转速34s/r，控制窑头压力为负60Pa左右；
(3)高杂次焙矿在800℃下反应40min后，从回转窑窑头排出锌焙砂，用于湿法炼锌系统生产锌产品；从沉降仓与布袋收尘器收集混合后的焙尘，包装成为次氧化锌焙尘产品；
(4)得到含锌57.83％(质量百分数)，还原力3.01的锌焙砂；含锌34.54％(质量百分数)，还原力7.61的焙尘；烟尘率0.52％，锌焙砂产率91.94％，天然气消耗22m3/t高杂次焙烧矿。
上述的实施例2中，烟尘率低，锌焙砂产率高，高杂次焙烧矿还原力由10.67％降至3.01％，还原力得到明显改善。
实施例3
本发明实施例使用的高杂次焙烧矿含锌56.03％，还原力11.17％，回转窑规格为直径
其中，包括步骤：
(1)天然气通过燃烧器燃烧对回转窑筒体进行加热，间接实现对回转窑筒体内高杂次焙砂矿加热；
(2)回转窑反应带温度升900℃后，将高杂次焙烧矿从回转窑窑尾进料口按照80kg/h的速度连续均匀加入回转窑，回转窑转速15s/r，控制窑头压力为负40Pa左右；
(3)高杂次焙矿在700℃下反应120min后，从回转窑窑头排出锌焙砂产品；从布袋收尘器收集混合后的焙尘产品；
(4)得到含锌60.71％(质量百分数)，还原力0.2％的锌焙砂；含锌5.68％(质量百分数)，还原力4.31％的焙尘；烟尘率5.62％，锌焙砂产率77.75％，电耗500kwh/t高杂次焙烧矿。
上述的实施例3中，烟尘率低，高杂次焙烧矿还原力由11.17％降至0.43，还原力得到明显改善。
实施例4
本发明实施例使用的高杂次焙烧矿含锌50.33％，还原力18.6％，回转窑规格为直径
其中，包括步骤：
(1)天然气通过燃烧器燃烧对回转窑筒体进行加热，间接实现对回转窑筒体内高杂次焙砂矿加热；
(2)回转窑反应带温度升900℃后，将高杂次焙烧矿从回转窑窑尾进料口按照80kg/h的速度连续均匀加入回转窑，回转窑转速15s/r，控制窑头压力为负40Pa左右；
(3)高杂次焙矿在900℃下反应120min后，从回转窑窑头排出锌焙砂产品；从布袋收尘器收集混合后的焙尘产品；
(4)得到含锌61.12％(质量百分数)，还原力0.59％的锌焙砂；含锌5.18％(质量百分数)，还原力4.91％的焙尘；烟尘率6.02％，锌焙砂产率80.75％，电耗500kwh/t高杂次焙烧矿。
上述的实施例4中，烟尘率低，高杂次焙烧矿还原力由18.6％降至0.59％，还原力得到明显改善。
实施例5
本发明实施例使用的高杂次焙烧矿含锌59.01％，还原力15.26％，回转窑规格为直径
其中，包括步骤：
(1)天然气通过燃烧器燃烧对回转窑筒体进行加热，间接实现对回转窑筒体内高杂次焙砂矿加热；
(2)回转窑反应带温度升900℃后，将高杂次焙烧矿从回转窑窑尾进料口按照80kg/h的速度连续均匀加入回转窑，回转窑转速15s/r，控制窑头压力为负40Pa左右；
(3)高杂次焙矿在900℃下反应120min后，从回转窑窑头排出锌焙砂产品；从布袋收尘器收集混合后的焙尘产品；
(4)得到含锌71.17％(质量百分数)，还原力0.29％的锌焙砂；含锌4.98％(质量百分数)，还原力5.01％的焙尘；烟尘率6.32％，锌焙砂产率72.28％，电耗500kwh/t高杂次焙烧矿。
上述的实施例5中，烟尘率低，高杂次焙烧矿还原力由15.26降至0.29％，还原力得到明显改善。
实施例6
本发明实施例使用的高杂次焙烧矿含锌56.07％，还原力15.96％，回转窑规格为直径
其中，包括步骤：
(1)天然气通过燃烧器燃烧对回转窑筒体进行加热，间接实现对回转窑筒体内高杂次焙砂矿加热；
(2)回转窑反应带温度升900℃后，将高杂次焙烧矿从回转窑窑尾进料口按照80kg/h的速度连续均匀加入回转窑，回转窑转速15s/r，控制窑头压力为负40Pa左右；
(3)高杂次焙矿在900℃下反应120min后，从回转窑窑头排出锌焙砂产品；从布袋收尘器收集混合后的焙尘产品；
(4)得到含锌61.62％(质量百分数)，还原力0.33％的锌焙砂；含锌6.08％(质量百分数)，还原力4.91％的焙尘；烟尘率4.42％，锌焙砂产率71.75％，电耗500kwh/t高杂次焙烧矿。
上述的实施例1中，烟尘率低，高杂次焙烧矿还原力由15.96降至0.33％，还原力得到明显改善。
实施例7
本发明实施例使用的高杂次焙烧矿含锌58.9％，还原力26.16％，回转窑规格为直径
其中，包括步骤：
(1)天然气通过燃烧器燃烧对回转窑筒体进行加热，间接实现对回转窑筒体内高杂次焙砂矿加热；
(2)回转窑反应带温度升900℃后，将高杂次焙烧矿从回转窑窑尾进料口按照80kg/h的速度连续均匀加入回转窑，回转窑转速15s/r，控制窑头压力为负40Pa左右；
(3)高杂次焙矿在900℃下反应120min后，从回转窑窑头排出锌焙砂产品；从布袋收尘器收集混合后的焙尘产品；
(4)得到含锌62.79％(质量百分数)，还原力0.55％的锌焙砂；含锌5.98％(质量百分数)，还原力4.99％的焙尘；烟尘率5.62％，锌焙砂产率77.05％，电耗500kwh/t高杂次焙烧矿。
上述的实施例1中，烟尘率低，高杂次焙烧矿还原力由26.16％降至0.55％，还原力得到明显改善。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法，其特征在于，包括：
将回转窑进行升温至600℃～1000℃；
将高杂次焙烧矿加入所述回转窑中进行氧化反应。
2.根据权利要求1所述的高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法，其特征在于，采用间接加热的方式对回转窑进行升温。
3.根据权利要求2所述的高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法，其特征在于，所述间接加热具体是利用天然气燃烧对回转窑筒体进行加热升温。
4.根据权利要求1所述的高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法，其特征在于，所述氧化反应的时间为30min～120min。
5.根据权利要求1所述的高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法，其特征在于，所述将高杂次焙烧矿加入回转窑的过程中，所述回转窑的窑头压力为-40Pa～-100Pa。
6.根据权利要求1所述的高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法，其特征在于，所述高杂次焙烧矿加入所述回转窑中进行氧化反应完成后，制备得到锌焙砂。
7.根据权利要求6所述的高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法，其特征在于，所述氧化反应的过程中还包括：收集产生的焙尘。
8.一种锌焙砂，其特征在于，采用如权利要求6所述高杂次焙烧矿的湿法炼锌预处理方法制备得到。
9.根据权利要求8所述的锌焙砂，其特征在于，所述锌焙砂中锌的质量百分含量为60％～70％。
10.一种将如权利要求8所述的锌焙砂作为湿法炼锌的原料的应用。
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