CN115404345A - 处置脆硫铅锑矿提取金属的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处置脆硫铅锑矿提取金属的方法及系统。方法包括：将脆硫铅锑矿送入侧吹熔炼装置中进行氧化熔炼，产出熔融渣；其中，氧化熔炼的温度为1050℃～1350℃；富氧浓度为60％～80％；将所述熔融渣送入电热还原熔炼装置中进行电热还原熔炼，产出铅锑合金和炉渣；其中，还原熔炼的温度为1050℃～1350℃；将铅锑合金分离得到金属铅和锑白，将炉渣还原得到金属锌；对提取过程中产生的烟气进行烟气处理，并将产生的烟尘进行配料和制粒，并送至侧吹熔炼装置或电热还原熔炼装置进行熔炼。本发明熔炼温度低，操作过程顺行，提高了综合回收能力，解决了低浓度SO2环境污染问题，具有低成本、低能耗、高回收率的优点。
Description
技术领域
本发明涉及脆硫铅锑矿处理技术领域，特别是涉及一种处置脆硫铅锑矿提取金属的方法及系统。
背景技术
脆硫铅锑矿中含有铅、锑、铁等有价金属，属于一种复合矿物，由于是硫化锑和硫化铅的固溶体，仅使用物理选矿方法不能使之分离，必须通过冶金过程才能综合利用，国内外科研工作者对脆硫铅锑矿进行了大量的研究，比较成熟且广泛使用的火法冶炼工艺仅有鼓风炉挥发熔炼提取金属，其它的富铅锑渣还原冶炼工艺由于种种原因已被淘汰。
鼓风炉还原熔炼工序产出铅锑粗合金，利用铅对贵金属的捕集作用将铅锑渣中的金、银等有价金属富集到粗合金中，再利用锑易氧化挥发的性质将粗合金吹炼，将合金中大部分的锑以高品位锑氧粉的形态分离出来，以用于生产精锑。本申请发明人发现上述工艺各环节分离不彻底，直收率低下，使得脆硫铅锑矿综合回收能力差，且流程长、中间返料多，还原熔炼温度高，存在高污染问题，例如低浓度SO2严重污染环境，而目前对于锑冶炼低浓度SO2治理难度较大，目前还没有完全可行、有效、经济合理的处理方法。
发明内容
基于此，根据本发明的一个实施方式，其目的在于提供一种处置脆硫铅锑矿提取金属的方法及系统。
上述目的可以是通过以下技术方案的实施方式实现：
根据本发明的一个方面，本发明提供的一种处置脆硫铅锑矿提取金属的方法，包括：
将脆硫铅锑矿送入侧吹熔炼装置中进行氧化熔炼，产出熔融渣；其中，氧化熔炼的温度为1050℃～1350℃；富氧浓度为60％～80％；
将所述熔融渣送入电热还原熔炼装置中进行电热还原熔炼，产出铅锑合金和炉渣；其中，还原熔炼的温度为1050℃～1350℃；
将铅锑合金分离得到金属铅和锑白，将炉渣还原得到金属锌；
对提取过程中产生的烟气进行烟气处理，并将产生的烟尘进行配料和制粒，并送至侧吹熔炼装置或电热还原熔炼装置进行熔炼。
可选地，氧化熔炼的步骤中，含氧气体的喷吹压力为0.4MPa～0.8MPa。
可选地，氧化熔炼的步骤中，燃烧系数为1.05～1.20。
可选地，氧化熔炼的步骤中，燃料为粉煤、天然气、煤气、柴油中的一种或多种。
可选地，电热还原熔炼的步骤中，还原熔炼的温度低于1220℃。
可选地，电热还原熔炼后，铅还原度不低于95％，锑还原度不低于95％，锌入渣率为65％～75％。
可选地，烟气处理的步骤中，包括：将经二次燃烧后烟气进行余热回收，收尘，脱硫处理；其中，氧化熔炼产出的烟气采用电收尘方式收尘，还原熔炼产出的烟气采用布袋收尘方式收尘。
根据本发明的另一个方面，本发明提供的一种处置脆硫铅锑矿提取金属的系统，包括：
侧吹熔炼装置，用于对脆硫铅锑矿进行氧化熔炼，包括加料口、喷入口、渣口；其中，炉料从加料口进入，燃料和含氧气体从喷入口喷入，氧化熔炼后熔融渣经渣口进入电热还原熔炼装置；
电热还原熔炼装置，用于对熔融渣进行电热还原熔炼，包括加料口、合金排放口、排渣口；其中，熔融渣从加料口进入，电热还原熔炼后的铅锑合金从合金排放口进入分离装置，经电热还原熔炼后的炉渣从排渣口进入锌还原装置；
分离装置，用于接收铅锑合金并进行分离，以得到金属铅和锑白；
锌还原装置，用于接收炉渣并进行还原，以得到金属锌；
烟气处理装置，与侧吹熔炼装置和电热还原熔炼装置相连，用于收集产出烟气并进行烟气处理，并将处理过程产生烟尘经配料和制粒后送至侧吹熔炼装置或电热还原熔炼装置进行熔炼。
可选地，所述烟气处理装置，包括依次布置的余热锅炉、收尘器以及脱硫处理装置。
可选地，所述烟气处理装置，还包括连接在余热锅炉和收尘器之间的表面冷却器。
本发明上述实施方式中，通过采用侧吹熔炼装置+电热还原熔炼装置，将氧化熔炼和还原熔炼分两部分进行，可以进行充分的富氧熔炼，以及深度的还原熔炼；使得熔炼温度降低，操作过程更加顺行，低熔炼温度有效提高了烟气中二氧化硫的回收率。先经充分氧化熔炼后再采用电热还原熔炼装置进行深度还原，还原温度低，提高了渣金分离率，降低了铅、锑挥发量，提高了锌入渣率，有效提高了还原效率，提高了对脆硫铅锑矿的综合回收能力。具有操作过程顺行、环保、低成本、低能耗、回收率高的优点。
附图说明
图1是本发明一实施例中处置脆硫铅锑矿提取金属的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
下面，先对本发明一些实施方式进行整体说明。
本发明实施方式中提供的一种处置脆硫铅锑矿提取金属的系统，包括：侧吹熔炼装置、电热还原熔炼装置、分离装置、锌还原装置和烟气处理装置。
采用该系统处置脆硫铅锑矿提取金属的方法，包括：将脆硫铅锑矿送入侧吹熔炼装置中进行氧化熔炼，产出熔融渣；将所述熔融渣送入电热还原熔炼装置中进行电热还原熔炼，产出铅锑合金和炉渣；将铅锑合金在分离装置中进行分离，得到金属铅和锑白；将炉渣在锌还原装置中还原，得到金属锌；通过烟气处理装置对提取过程中产生的烟气进行烟气处理，并将产生的烟尘进行配料和制粒，并送至侧吹熔炼装置或电热还原熔炼装置进行熔炼。
上述实施方式中先采用氧化熔炼再采用电热还原熔炼装置电热还原熔炼，具有操作过程顺行、环保、低成本、低能耗、回收率高的优点。其中，采用侧吹熔炼装置熔化和氧化矿石，熔炼温度低，操作过程顺行，烟气中的二氧化硫易于回收，解决了现有生产技术中的高污染问题。采用电热还原工艺，降低了还原温度，提高了渣金分离率，降低了铅、锑挥发量，提高了锌入渣率，提高了脆硫铅锑矿的综合回收能力。
下面，再结合实施例和图1对本发明的实施方式做进一步描述：
图1示意性地示出了一实施例中处置脆硫铅锑矿提取金属的方法的流程。如图1所示，一种处置脆硫铅锑矿提取金属的方法，包括：氧化熔炼阶段和电热还原阶段。具体地，包括：
1)氧化熔炼阶段。
将脆硫铅锑矿与造渣熔剂进行配料，配料后将脆硫铅锑矿和造渣熔剂通过胶带输送机经侧吹熔炼装置顶部的加料口加入，将燃料和含氧气体从炉墙侧部喷入口喷入熔池进行浸没燃烧，为脆硫铅锑矿的熔化和造渣提供热量，在富氧浓度60％～80％下进行富氧侧吹氧化熔炼，炉内熔炼温度1050～1350℃，产物为液态含铅、锑、锌的熔融渣、烟尘和烟气。侧吹熔炼装置的炉体设有两个放渣口和一个底部排放口。
基于富氧环境下，通过侧吹浸没燃烧提供热量，使得氧化熔炼更加充分，进而有利于后续的深度还原的进行，提高还原效率。所述侧吹熔炼装置为富氧侧吹熔炼炉或富氧侧吹电炉，可更好地实现充分氧化熔炼。含氧气体可为氧气和压缩空气，含氧气体的喷吹压力为0.4MPa～0.8MPa。氧化熔炼是在强氧化氛围下进行，过程中控制燃烧系数为1.05～1.20，富氧条件下使得燃料可以采用粉煤、天然气、煤气、柴油等廉价燃料，从而进一步降低了能耗。
氧化熔炼后，冶炼产物为富铅锑锌熔融渣、烟气和烟尘。其中，熔融渣经放渣溜槽送入另一台电热还原熔炼装置中进行深度还原和渣金分离。烟尘经制粒及配料后随熔融渣一同送入电热还原熔炼装置中进行深度还原，从而进一步提高了铅锑锌的回收率。烟气进入烟气处理装置进行烟气处理。
其中，烟气处理过程中，先将该烟气在通入空气下进行二次燃烧，燃烧掉烟气中的CO，产出烟气送入余热锅炉进行余热回收，初步降温后的烟气进入电收尘器收尘，低温烟气提高了电收尘效率，大幅降低了收尘后烟气含灰量，将该烟气送脱硫处理装置进行尾气脱硫处理，脱硫处理效率提升，处理后排放，解决了SO2污染问题。同时，收集余热回收后和收尘后的烟尘，进行配料和制粒，然后返回至侧吹熔炼装置中进行熔炼，进一步提高了铅锑锌的回收率。此外，二次燃烧还产生蒸汽可进行合理利用。
通过采用侧吹熔炼装置熔化和氧化矿石，适当降低了熔炼温度，不仅操作过程顺行，而且该低温下更有利于后续烟气中的二氧化硫回收，从而有效克服了现有生产技术中的存在的二氧化硫高污染问题。与鼓风炉熔炼需以焦炭等高成本燃料相比，该实施例采用高富氧操作，燃料可以采用粉煤等廉价燃料，从而降低了能耗。
2)电热还原熔炼。
将高温的富含铅锑锌的熔融渣从电热还原熔炼装置热料进口加入，同时加入造渣熔剂，加料完成后送电加热，炉内还原熔炼温度为1050～1350℃，低温静态下进行深度电热还原熔炼，电热还原过程连续进行，定期加料、排渣、放合金。所述电热还原熔炼装置设有四个放出口，两个放渣口和两个合金排放口。
电热还原熔炼后，冶炼产物为铅锑合金、炉渣和烟气。其中，铅锑合金送入分离装置氧化分离，经氧化吹炼，分离得到金属铅和锑白。炉渣经水淬后作为提取金属锌的原料堆存，或者送入锌还原装置进行还原，例如送烟化炉系统还原进一步提取得到金属锌。烟气进入烟气处理装置进行烟气处理。其中，烟气处理过程中，先将该烟气进行二次燃烧，将烟气中CO、S进行充分燃烧掉，后送入余热锅炉进行余热回收，将初步降温后烟气送入表面冷却器冷却，将进一步冷却后烟气送入布袋收尘器收尘，将收尘后烟气送脱硫处理装置进行脱硫处理，提高了脱硫处理效率，处理后达标排放。收集余热回收、表面冷却器冷却以及收尘后的烟尘，进行配料和制粒，并返回至电热还原熔炼装置中进行熔炼，进一步提高了目标金属的回收率。
所述电热还原熔炼装置采用电热还原炉，包括炉体和电极，其中，电极从炉体顶部伸入炉体内，以电热还原方式进行还原，提高了还原效率，降低了锌、锑、锌挥发量，提高了锌元素入渣率，其中，铅还原度不低于95％，锑还原度不低于95％，锌入渣率为65％～75％，可见目标金属的回收率大幅提升。优选地，炉内还原熔炼温度低于1220℃，以进一步降低能耗，提高还原效率。本申请发明人发现，由于铅、锑、锌比较适合在较低温度及相对静态条件下进行深度还原，这样操作会降低铅、锑、锌挥发量，使得锌元素易于入渣(而挥发出去的元素形成了氧化物，就不是目标元素了，进入烟尘，需重新还原分离)；相比现有的反射炉还原，本发明采用电热还原熔炼装置即电热还原炉使得铅、锑、锌三个元素的还原率大大提高，而如果不采用电热还原，选择动力学较好的还原炉，会导致锌、锑、锌挥发量大幅增加，进而目标金属的回收率明显降低，无法实现上述效果。
通过采用电热还原熔炼装置进行深度还原和渣金分离，还原温度可依炉料及熔渣性质升高或降低，操作较灵活。采用电热还原炉深度还原更适合铅锑合金在静态下形成，金属挥发量小，而且，锌元素在静态下更易入渣。
综上，通过将脆硫铅锑矿提取金属分成低温氧化和深度还原两个阶段进行，大大提高了金属提取效率，降低了能耗。其中，侧吹氧化熔炼期，炉内为强氧化氛围，燃烧系数为1.05～1.20；而深度还原期，炉内为强还原氛围，还原效果提升，铅、锑元素还原度以及锌元素入渣率大幅提高，即提高了脆硫铅锑矿综合回收能力。而且，该实施例操作过程顺行，氧化熔炼和还原熔炼可以在较低温度下进行，提高了后续脱硫效率，具有环保、低成本、低能耗的优点。
下面，再结合一具体实施例对本发明的实施方式做进一步描述：
实施例1
1)富氧侧吹熔炼炉进行充分氧化熔炼。
先对脆硫铅锑矿进行晾晒，挥发部分游离水，以适度松散为宜。含水适宜的脆硫铅锑矿、粉煤、造渣熔剂等经配料后由胶带输送机送入富氧侧吹熔炼炉的前料仓，经定量给料机、移动式胶带输送机连续送入富氧侧吹熔炼炉内进行侧吹氧化熔炼。
富氧空气(～70％即富氧浓度不高于70％)经炉体两侧浸没粉煤喷枪鼓入熔池中，富氧空气喷吹压力为0.4MPa～0.8MPa，通过浸没式燃烧火焰直接接触熔体，燃烧烟气搅动熔池，强化熔池的传质，加速了反应，使脆硫铅锑矿粒状物料快速熔化。其中，石灰、铁矿石等造渣熔剂从炉顶加入，调节炉内熔池渣型和熔点。控制冶炼温度约1150～1350℃，渣型控制：FeO 20％，SiO2 15％，CaO 8％，余量为铅、锑、锌氧化物。侧吹炉床能率约40～50t/d·m2。
此外，控制炉内空气过剩系数α＝1.05～1.20，脆硫铅锑矿熔化造渣形成液态熔融渣。炉内渣层达到一定厚度后，从位于富氧侧吹熔炼炉一端的渣口半连续地排出，放渣温度为1200℃。液态熔融渣通过热渣溜槽加入电热还原炉内进行深度还原。
富氧侧吹熔炼炉冶炼烟气温度约1200℃，在炉体上部及上升烟道漏风，将烟气中CO二次燃烧后，经余热锅炉回收余热，初步降温到350℃后，烟气经过电收尘器收尘，冶炼烟气温度较低经初步降温后提高了电收尘效率，进一步降温后送尾气脱硫处理；回收余热锅炉和电收尘器的烟尘经配料和制粒后返回到侧吹熔炼炉中继续熔炼，以进一步提高目标金属回收率。
2)电热还原炉中进行深度还原熔炼。
将液态熔融渣(即液态富铅渣)从电热还原炉热料进口加入，同时加入造渣熔剂(可为石灰、铁矿石等常规造渣溶剂)，加料完成后进行送电加热，炉内还原熔炼温度1150～1220℃，电热还原过程连续进行，定期加料、排渣、放合金。电热还原炉设有四个放出口，两个放渣口和两个合金排放口。
还原熔炼后，冶炼产物为铅锑合金、熔融态还原炉渣和烟气，渣排放温度1170℃，合金排放温度～1120℃。其中，定期排放出的铅锑合金经过分离产出金属铅和锑白。熔融态还原炉渣送烟化炉系统进一步强还原形成金属锌，经烟化炉提取金属锌并经水淬后即可作为一般固废堆存或外卖。
电热还原炉产生的高温烟气在炉体上部及上升烟道漏风，将烟气中CO、S二次燃烧后，经余热锅炉回收余热初步降温到350℃后，通过表面冷却器进一步冷却，并经布袋收尘器除尘，收尘后烟气送脱硫处理装置进行脱硫处理；回收余热回收、表面冷却器冷却以及收尘过程的烟尘，经配料和制粒后返回到电热还原炉中再还原熔炼。
该实施例中，铅、锑元素还原度以及锌元素入渣率大幅提高，铅还原度可达98.5％，锑还原度可达98％，锌入渣率为72％。
与现有技术相比，本发明的一些实施例中还具有以下优点和有益效果：
1)采用侧吹氧化熔炼+电热还原熔炼两个独立工序，熔炼温度低，排出烟气温度低，降低了能耗，提高了除尘和脱硫处理效率，有效提高了冶炼综合回收能力，解决了SO2污染排放问题，降低了生产成本。
2)采用侧吹熔炼炉熔化和氧化矿石，熔炼温度低，操作过程顺行，且烟气中的二氧化硫易于回收。具体地，一方面，冶炼温度高，物料挥发量大，金属回收率低，生产成本高；第二方面，生产温度高，烟气温度相应较高，超出了电收尘器工作温度，收尘器寿命缩短，甚至无法工作；第三，二氧化硫回收需合理的温度范围，较高时需要降温才能进行。
3)氧化熔炼采用高富氧操作，富氧浓度60％～80％，燃料可以采用粉煤等廉价燃料，能耗较低，解决了现有生产技术中的高成本问题。
4)采用电热还原炉深度还原和渣金分离，炉渣熔点低、流动性好，有利于冶炼过程顺利进行，并且冶炼弃渣有价金属含量低；还原温度可依炉料及熔渣性质升高或降低，操作较灵活。
5)采用电热还原炉深度还原，更适合铅锑合金在静态下形成，降低了锌、锑挥发量，且锌元素在静态下更易入渣。电热深度还原是基于充分氧化熔炼后得到的熔融渣进行的，且是在静态下进行深度还原，电热还原温度可比现有的还原法降低了100℃～150℃，铅、锑还原度可达到95％以上，锌入渣率可达到65～75％，从而提高了脆硫铅锑矿的综合回收率。
6)将脆硫铅锑矿提取金属分成低温氧化和深度还原两个阶段进行，大大提高了金属提取效率，降低了能耗；侧吹熔炼期，炉内要求为强氧化氛围，燃烧系数为1.05～1.20；而深度还原期，炉内为强还原氛围。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (10)
1.一种处置脆硫铅锑矿提取金属的方法，其特征在于，包括：
将脆硫铅锑矿送入侧吹熔炼装置中进行氧化熔炼，产出熔融渣；其中，氧化熔炼的温度为1050℃～1350℃；富氧浓度为60％～80％；
将所述熔融渣送入电热还原熔炼装置中进行电热还原熔炼，产出铅锑合金和炉渣；其中，还原熔炼的温度为1050℃～1350℃；
将铅锑合金分离得到金属铅和锑白，将炉渣还原得到金属锌；
对提取过程中产生的烟气进行烟气处理，并将产生的烟尘进行配料和制粒，并送至侧吹熔炼装置或电热还原熔炼装置进行熔炼。
2.根据权利要求1所述的处置脆硫铅锑矿提取金属的方法，其特征在于，氧化熔炼的步骤中，含氧气体的喷吹压力为0.4MPa～0.8MPa。
3.根据权利要求1所述的处置脆硫铅锑矿提取金属的方法，其特征在于，氧化熔炼的步骤中，燃烧系数为1.05～1.20。
4.根据权利要求1所述的处置脆硫铅锑矿提取金属的方法，其特征在于，氧化熔炼的步骤中，燃料为粉煤、天然气、煤气、柴油中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的处置脆硫铅锑矿提取金属的方法，其特征在于，电热还原熔炼的步骤中，还原熔炼的温度低于1220℃。
6.根据权利要求1所述的处置脆硫铅锑矿提取金属的方法，其特征在于，电热还原熔炼后，铅还原度不低于95％，锑还原度不低于95％，锌入渣率为65％～75％。
7.根据权利要求1所述的处置脆硫铅锑矿提取金属的方法，其特征在于，烟气处理的步骤中，包括：将经二次燃烧后烟气进行余热回收，收尘，脱硫处理；其中，氧化熔炼产出的烟气采用电收尘方式收尘，还原熔炼产出的烟气采用布袋收尘方式收尘。
8.一种处置脆硫铅锑矿提取金属的系统，其特征在于，包括：
侧吹熔炼装置，用于对脆硫铅锑矿进行氧化熔炼，包括加料口、喷入口、渣口；其中，炉料从加料口进入，燃料和含氧气体从喷入口喷入，氧化熔炼后熔融渣经渣口进入电热还原熔炼装置；
电热还原熔炼装置，用于对熔融渣进行电热还原熔炼，包括加料口、合金排放口、排渣口；其中，熔融渣从加料口进入，电热还原熔炼后的铅锑合金从合金排放口进入分离装置，经电热还原熔炼后的炉渣从排渣口进入锌还原装置；
分离装置，用于接收铅锑合金并进行分离，以得到金属铅和锑白；
锌还原装置，用于接收炉渣并进行还原，以得到金属锌；
烟气处理装置，与侧吹熔炼装置和电热还原熔炼装置相连，用于收集产出烟气并进行烟气处理，并将处理过程产生烟尘经配料和制粒后送至侧吹熔炼装置或电热还原熔炼装置进行熔炼。
9.根据权利要求8所述的处置脆硫铅锑矿提取金属的系统，其特征在于，所述烟气处理装置，包括依次布置的余热锅炉、收尘器以及脱硫处理装置。
10.根据权利要求9所述的处置脆硫铅锑矿提取金属的系统，其特征在于，所述烟气处理装置，还包括连接在余热锅炉和收尘器之间的表面冷却器。
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