CN113846234B - 一种高硅型锌浸出渣的回转窑挥发处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高硅型锌浸出渣的回转窑挥发处理方法，主要是采用湿法炼锌系统的高硅型锌浸出渣作为原料，经自然干燥后脱除部分水分，然后与焦炭和含钙物质混匀。其中焦炭兼作燃料和还原剂，含钙物质的加入用于调节SiO2/CaO比。混合物料入回转窑冶炼后可将锌浸出渣中的锌铅金属富集于氧化锌烟尘中从窑尾排出，供湿法系统再用。

Description

一种高硅型锌浸出渣的回转窑挥发处理方法
技术领域
本发明属于湿法炼锌浸出渣的火法处理富集锌铅氧化物领域，具体涉及一种高硅型锌浸出渣的回转窑挥发处理方法。
背景技术
湿法炼锌过程产生的浸出渣含有锌铅等大量有价重金属，对其进行综合回收利用不仅可提高企业经济效益，同时也是环保的强制性要求。回转窑挥发处置锌浸出渣从而回收锌铅等金属是最常用的方法之一。
回转窑处置锌浸出渣时，窑内反应带的造渣过程直接决定着金属锌铅的挥发深度。浸出渣与焦炭混合料经窑尾料斗进入回转窑，从窑头鼓入压缩空气，在窑内1150-1250℃高温反应段内，浸出渣中含有ZnO及PbO的物相被焦炭和CO还原为金属蒸气从浸出渣物料中逸出进入气相，在气相中被残氧重新氧化为ZnO和PbO后进入窑尾收尘系统。与此同时，浸出渣中的SiO2、CaO及氧化铁在高温反应段形成SiO2-CaO-FeOx三元渣。SiO2-CaO-FeOx三元渣的状态对金属锌铅的挥发过程至关重要。：若渣未融化，浸出渣内含ZnO及PbO的成分与还原剂焦炭和CO接触不充分，反应动力学条件差，难以变成金属蒸气进入气相。若渣过于融化，渣中的孔隙被封闭，气相中CO也难以进入渣内与含ZnO及PbO的成分反应。上述两种情况均会导致窑渣含锌升高，造成经济损失。除融化状态外，窑渣的粘度过大会加剧窑内结圈现象，恶化铅锌挥发冶炼过程。只有维持SiO2-CaO-FeOx三元渣处于半融态以及合适的粘度才能保证最佳的锌铅挥发冶炼动力学条件。因此，控制入炉物料中SiO2-CaO-FeOx三元渣成分以维持合适的渣熔点和粘度是保证回转窑冶炼指标的关键因素之一。
基于浸出渣中SiO2含量，通过添加含钙物质来控制入炉物料的SiO2/CaO比是调节入炉料中SiO2-CaO-FeOx三元渣成分及物性的常用手段，但是尚没有针对高硅型锌浸出渣(含硅11％-20％)的回转窑造渣冶炼方法。中国专利CN 102399995 A公布了一种锌渣挥发窑提取氧化锌铅的方法，其锌渣含SiO2 6.43％。中国专利CN 110760673 A公布了一种锌浸出渣挥发窑处理方法，其锌浸出渣含SiO2 9％-11％。
另外，实际冶炼过程中，锌浸出渣中Fe含量随工艺变化在一定范围内波动，而除SiO2/CaO比外，浸出渣中Fe含量也很大程度上影响了冶炼过程SiO2-CaO-FeOx三元渣的熔点及粘度。然而，现有回转窑冶炼锌浸出渣的配料过程并未建立SiO2/CaO比的调节与物料中Fe含量的依存关系。因此，急需针对高硅型锌浸出渣建立回转窑处置冶炼的配料方法，明确配料过程SiO2/CaO比与原料中Fe含量之间的依存关系。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种高硅型锌浸出渣的回转窑挥发处理方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高硅型锌浸出渣的回转窑挥发处理方法，具体过程为：
S1、脱水:将湿法炼锌系统新产出的高硅型锌浸出渣在渣仓中放置1-2天,经自然蒸发脱除一部分水分；
S2、配料:将步骤S1中脱水后的锌浸出渣、焦炭及含钙物质混匀得到混合物料；其中，当混合物料中Fe、SiO2、CaO三者之间Fe质量占比范围为[34％,44％)时，SiO2/CaO的质量比控制在[3，5)；当混合物料中Fe、SiO2、CaO三者之间Fe质量占比范围为[44％，54％]时，SiO2/CaO的质量比控制在[5，6.5]；
S3、回转窑挥发冶炼：将步骤S2所得混合物料通过回转窑窑尾的料斗加入回转窑冶炼，回转窑窑尾温度控制在500-750℃之间，对应的回转窑内高温反应区温度为1150-1250℃；经冶炼后，在窑尾产出氧化锌烟尘，在窑头产出窑渣。
进一步地，步骤S1中，锌浸出渣经自然蒸发后含水量降至17％-26％。
进一步地，步骤S2中，焦炭与锌浸出渣的质量比值为0.47-0.57。
进一步地，步骤S2中，焦炭为商业气化焦粉或冶金焦炭；含钙物质为锌冶炼厂废水处置过程自产的中和渣或石膏渣。
进一步地，步骤S3中，窑尾压力30-50Mpa,窑头风压0.14-0.16MPa,鼓风量8000-8500m3/h。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明方法为高硅型锌浸出渣的回转窑冶炼提供了适宜的配料制度。特别地，明确配料过程SiO2/CaO比与原料中Fe含量之间的依存关系。依据此配料制度，可保证难冶型高硅锌浸出渣经回转窑冶炼后锌铅的挥发率高于90％,窑渣含锌低于1.5％,氧化锌烟尘含锌45％-55％。
(2)本发明方法可采用锌冶炼厂自产的中和渣或石膏渣作为含钙添加物，无需外购石灰石及生石灰等商业含钙物料，不仅节约成本，还可消纳中和渣及石膏渣固废。
(3)本发明采用自然蒸发方式降低锌浸出渣的含水量，无需额外的干燥脱水步骤及设备，过程简单，可节省投资，降低成本。
附图说明
图1为本发明各实施例的方法流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
以下各实施例均提供一种高硅型锌浸出渣的回转窑挥发处理方法，主要是采用湿法炼锌系统的高硅型锌浸出渣作为原料，经自然干燥后脱除部分水分，然后与焦炭和含钙物质混匀。其中焦炭兼作燃料和还原剂，含钙物质的加入用于调节SiO2/CaO比。混合物料入回转窑冶炼后可将锌浸出渣中的锌铅金属富集于氧化锌烟尘中从窑尾排出，供湿法系统再用。
实施例1
本实施例中所用高硅型锌浸出渣成分见表1。
表1
Figure BDA0003309964170000051
如图1所示，方法的具体过程为：
(1)自然干燥。将新产的高硅型锌浸出渣自然放置2天，水分由26％降至17％。
(2)配料。将脱水后的锌浸出渣与冶金焦炭和中和渣混匀，其中三者之间的质量比为36:17:1,焦比0.47。混合物料中Fe在SiO2-CaO-Fe三者之间占比43％，SiO2/CaO比4.85。
(3)回转窑冶炼。将上述混合物料从窑尾料斗加入回转窑，从窑头鼓入压缩空气，风压0.14Mpa,鼓风量8000m3/h,窑尾温度700℃-750℃,窑尾压力50Mpa。经冶炼后，窑渣含锌1.1％，氧化锌烟尘含锌55％，锌挥发率91％,铅挥发率92％。
实施例2
本实施例中所用高硅型锌浸出渣成分见表2。
表2
Figure BDA0003309964170000052
如图1所示，方法的具体过程为：
(1)自然干燥。将新产的锌浸出渣自然放置1天，水分由30％降至26％。
(2)配料。将浸出渣与气化焦粉和石膏渣混匀，其中三者之间的质量比为17:9.7:1,焦比0.57。混合物料中Fe在SiO2-CaO-Fe三者之间占比54％，SiO2/CaO比6.5。
(3)回转窑冶炼。将上述混合物料从窑尾料斗加入回转窑，从窑头鼓入压缩空气，风压0.14Mpa,鼓风量8500m3/h,窑尾温度500℃-550℃,窑尾压力30Mpa。经冶炼后，窑渣含锌0.5％，氧化锌烟尘含锌45％,锌挥发率96％,铅挥发率92％。
实施例3
本实施例中所用高硅型锌浸出渣成分见表3。
表3
Figure BDA0003309964170000061
如图1所示，方法的具体过程为：
(1)自然干燥。将新产的锌浸出渣自然放置1天，水分由28.17％降至25.43％。
(2)配料。将浸出渣与气化焦粉和中和渣混匀，其中三者之间的质量比为34.4:17.9:1,焦比0.52。混合料中Fe在SiO2-CaO-Fe三者之间占比48％，SiO2/CaO比5.2。
(3)回转窑冶炼。将上述混合料从窑尾料斗加入回转窑，从窑头鼓入压缩空气，风压0.16Mpa,鼓风量8200m3/h,窑尾温度600℃-650℃,窑尾压力40Mpa。经冶炼后，窑渣含锌1.2％，氧化锌烟尘含锌48％,锌挥发率91％,铅挥发率90％。
实施例四
本实施例中所采用高硅型锌浸出渣成分见表4。
表4
Figure BDA0003309964170000071
如图1所示，方法的具体过程为：
(1)自然干燥。将新产的锌浸出渣自然放置1天，水分由27.89％降至24.2％。
(2)配料。将浸出渣与气化焦粉和中和渣混匀，其中三者之间的质量比为17.1:9.0:1,焦比0.53。混合料中Fe在SiO2-CaO-Fe三者之间占比41％，SiO2/CaO比3。
(3)回转窑冶炼。将上述混合料从窑尾料斗加入回转窑，从窑头鼓入压缩空气，风压0.14Mpa,鼓风量8000m3/h,窑尾温度600℃-650℃,窑尾压力35Mpa。经冶炼后，窑渣含锌1.4％，氧化锌烟尘含锌53％,锌挥发率90％,铅挥发率91％。
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高硅型锌浸出渣的回转窑挥发处理方法，其特征在于，具体过程为：
S1、脱水：将湿法炼锌系统新产出的高硅型锌浸出渣在渣仓中放置1－2天，经自然蒸发脱除一部分水分；所述高硅型锌浸出渣的含硅质量百分比为11％－20％；
S2、配料：将步骤S1中脱水后的锌浸出渣、焦炭及含钙物质混匀得到混合物料；其中，当混合物料中Fe、SiO2、CaO三者之间Fe质量占比范围为[34％，44％)时，SiO2/CaO的质量比控制在[3，5)；当混合物料中Fe、SiO2、CaO三者之间Fe质量占比范围为[44％，54％]时，SiO2/CaO的质量比控制在[5，6.5]；
S3、回转窑挥发冶炼：将步骤S2所得混合物料通过回转窑窑尾的料斗加入回转窑冶炼，回转窑窑尾温度控制在500－750℃之间，对应的回转窑内高温反应区温度为1150－1250℃；经冶炼后，在窑尾产出氧化锌烟尘，在窑头产出窑渣。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，锌浸出渣经自然蒸发后含水量降至17％－26％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，焦炭与锌浸出渣的质量比值为0.47－0.57。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，焦炭为商业气化焦粉或冶金焦炭；含钙物质为锌冶炼厂废水处置过程自产的中和渣或石膏渣。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，窑尾压力30－50Mpa，窑头风压0.14－0.16MPa，鼓风量8000－8500m3/h。
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