CN1219084C - 分离冶金炉尘或矿物中锌铅的新工艺 - Google Patents

分离冶金炉尘或矿物中锌铅的新工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种采用熔融还原方法的分离冶金炉尘或矿物中锌铅的新工艺，属于有色金属冶炼领域，具有能一次性分别回收冶金炉尘中的锌和铅，缩短处理工序，节约能源等特点，能广泛处理含锌、铅氧化物的各种炉尘及矿物。

Description

分离冶金炉尘或矿物中锌铅的新工艺
一、技术领域：本发明涉及一种有色金属的冶炼方法，特别是一种分离冶金炉尘或矿物中锌铅的新工艺。
二、背景技术：目前，冶金含锌铅粉尘(包括炉尘)的处理工艺比较多，但综合起来可归纳为以下几类：一是作为返矿，重复循环使粉尘体积最小化，锌含量最大化，再进行处理或销售；二是稳定化处理，包括化学固定和玻璃化(或半熔化)处理，粉尘处理后可以销售，也可堆放和处置在填埋厂；三是湿法回收法，采用酸、碱或盐溶液去除或分离提取锌、铅等重金属；四是火法回收法，采用专门处理装置火法回收铁、锌和铅等有用金属；五是火法/湿法联合回收法，对粉尘先进行火法或湿法处理，提高所要回收金属的品位，去除不需要的物质，再进行湿法或火法提炼，得到高质量的产品。上述各类工艺，有的已经实现工业化、商品化，有的尚处于半工业化，有的很有发展潜力，有的已失去处理市场或已被淘汰。而在所有这些回收处理方法中，火法处理工艺较为成熟，其中最有代表性的工艺是Waelz回转窑处理工艺和INMETCO环形炉类处理工艺。但是，这些火法工艺存在共同问题：㈠、处理后的产品大多是含锌、铅氧化物的二次粉尘(ZnO含量30～70％)和含铁废渣，或者是金属锌、铅及铁水；㈡、主要以回收粉尘中的铁为主要目的，二次粉尘作为炼锌或炼铅的原料；㈢、处理后的锌和铅没有得到有效分离，要利用锌铅资源，必须对二次粉尘进行再处理，使锌和铅分离，这就大大增加了处理工序和成本。近些年来，出现了一种铁浴熔融还原的方法，这种方法的还原反应温度高(在铁熔点温度以上)，反应速度快，但由于反应温度高，其中的锌和铅将会共同挥发，达不到分离的效果。
三、发明内容：本发明所要解决的技术问题是提供一种在适宜的温度下，能一次性分别回收冶金炉尘或矿物中的锌和铅，缩短处理工序，节约能源的分离锌铅的新工艺。
本发明所采取的技术方案是：
其工艺过程为：
a、熔化炉膛内的金属铝，形成熔融铝浴，温度控制在900～1200℃以内，作为加热载体；
b、将含锌铅的冶金炉尘或矿物成形，干燥后加入到炉内熔融铝浴中，使其在熔融铝浴中快速熔化，其所含的锌、铅氧化物快速还原为金属锌、铅；金属锌以锌蒸气的形态挥发，并采用冷凝的方法回收；铅则以金属铅的形式留在渣中，以富铅铁渣形式回收。
熔融铝浴的温度控制在1050～1150℃之间。
熔融铝浴的温度控制在1100℃。
还原反应时间30～60分钟，尤以45分钟为最佳。
铝的加入量为冶金炉料重量的20％～50％。
成形时，添加占冶金炉尘或矿物重量0.5％～1％的粘结剂，粒度为5～20mm，在100～200℃温度下烘烤1～4小时。
本发明的分离炉尘中锌铅的新工艺，是采用铝浴法熔融还原工艺，由于铝熔点低(660℃)、粉尘熔点也较低，故可选择在较低的温度下，既使粉尘中的锌、铅氧化物快速还原为金属锌和铅，让锌以锌蒸气挥发并采用冷凝的方法得以回收；又使得金属铅不挥发，让其留在渣中，以含铅富渣的形式得以回收，从而达到了一次性分别回收锌和铅，缩短处理工序的目的。同时，由于粉尘本身含有部分碳，故不需另加还原剂，加之铝仅作为恒温加热的媒体和载体，且铝与含铅富渣的比重相差较大，含铅富渣与铝的分离较为容易，铝可以重复使用，铝的消耗量小，而且，还可使用废铝，因而，其能源消耗较少。
四、附图说明：
图1是本发明的工艺流程图。
五、具体实施方式：
本发明的实施例均采用锰矿高炉炉尘及尘泥，其化学成份为：Zn--20.5、Pb--8.78、Fe--8.0、SiO2--13.5、CaO--1.4、Al2O3--20.5、MgO--13.5、C--8.0、R4--0.44[R4是四元碱度，即(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)，为自然碱度]，成形时，添加0.5％的粘合剂(可用工业硅酸钠或皂土或消石灰或糖浆)，制成5～10mm的炉料，凉干后置入烘箱中在120℃温度下烘烤3～4小时，即成炉料。
实施例一：将铝锭或废铝加入到中频感应电炉炉膛内，铝的加入量为炉料重量的20％，通电熔化金属铝，形成熔融铝浴，控制温度在1200℃，作为加热载体；将制成的炉料，加入到炉内熔融铝浴中，炉料在熔融铝浴中熔化，其内含的锌、铅氧化物快速还原为金属锌、铅；锌以锌蒸气的形式挥发，采用密封冷凝的方法回收金属锌；铅则留在渣中，以含铅富渣形式回收。30分钟后结束，检测残渣化学成份，锌占1.18％、铅占12.46％，锌的挥发率达97.04％{锌的挥发率计算公式为：[(炉料中锌量-残渣中锌量)÷球团中锌量]×100％}，铅的富集率[铅的富集率计算公式为：(残渣中铅量÷炉料中铅量)×100％]为73.0％。同样条件下，将锌蒸气的密封冷凝工序改为：氧化室氧化、形成氧化锌蒸气、再经冷却管冷却、布袋除尘、尾气从烟囱中排入大气，收得的粉尘中，氧化锌占87.16％、氧化铅占10.04％。
实施例二：将铝锭或废铝加入到中频感应电炉炉膛内，铝的加入量为炉料重量的30％，通电熔化金属铝，形成熔融铝浴，控制温度在1150℃，作为加热载体；将制成的炉料，加入到炉内熔融铝浴中，炉料在熔融铝浴中熔化，其内含的锌、铅氧化物快速还原为金属锌、铅；锌以锌蒸气的形式挥发，采用密封冷凝的方法回收金属锌；铅则留在渣中，以含铅富渣形式回收。30分钟后结束，检测残渣化学成份，锌占2.55％、铅占17.15％，锌的挥发率达94.67％，铅的富集率为83.7％。同样条件下，将锌蒸气的密封冷凝工序改为：氧化室氧化、形成氧化锌蒸气、再经冷却管冷却、布袋除尘、尾气从烟囱中排入大气，收得的粉尘中，氧化锌占88.87％、氧化铅占9.10％。
实施例三：将铝锭或废铝加入到中频感应电炉炉膛内，铝的加入量为炉料重量的40％，通电熔化金属铝，形成熔融铝浴，控制温度在1100℃，作为加热载体；将制成的炉料，加入到炉内熔融铝浴中，炉料在熔融铝浴中熔化，其内含的锌、铅氧化物快速还原为金属锌、铅；锌以锌蒸气的形式挥发，采用密封冷凝的方法回收金属锌；铅则留在渣中，以含铅富渣形式回收。45分钟后结束，检测残渣化学成份，锌占3.53％、铅占15.29％，锌的挥发率达90.53％，铅的富集率为95.78％。同样条件下，将锌蒸气的密封冷凝工序改为：氧化室氧化、形成氧化锌蒸气、再经冷却管冷却、布袋除尘、尾气从烟囱中排入大气，收得的粉尘中，氧化锌占92.52％、氧化铅占4.95％。
实施例四：将铝锭或废铝加入到中频感应电炉炉膛内，铝的加入量为炉料重量的50％，通电熔化金属铝，形成熔融铝浴，控制温度在1100℃，作为加热载体；将制成的炉料，加入到炉内熔融铝浴中，炉料在熔融铝浴中熔化，其内含的锌、铅氧化物快速还原为金属锌、铅；锌以锌蒸气的形式挥发，采用密封冷凝的方法回收金属锌；铅则留在渣中，以含铅富渣形式回收。45分钟后结束，检测残渣化学成份，锌占2.75％、铅占13.68％，锌的挥发率达92.96％，铅的富集率为81.8％。同样条件下，将锌蒸气的密封冷凝工序改为：氧化室氧化、形成氧化锌蒸气、再经冷却管冷却、布袋除尘、尾气从烟囱中排入大气，收得的粉尘中，氧化锌占91.80％、氧化铅占4.69％。
实施例五：将铝锭或废铝加入到中频感应电炉炉膛内，铝的加入量为炉料重量的45％，通电熔化金属铝，形成熔融铝浴，控制温度在1050℃，作为加热载体；将制成的炉料，加入到炉内熔融铝浴中，炉料在熔融铝浴中熔化，其内含的锌、铅氧化物快速还原为金属锌、铅；锌以锌蒸气的形式挥发，采用密封冷凝的方法回收金属锌；铅则留在渣中，以含铅富渣形式回收。30分钟后结束，检测残渣化学成份，锌占12.16％、铅占14.04％，锌的挥发率为57.54％，铅的富集率为96.1％。同样条件下，将锌蒸气的密封冷凝工序改为：氧化室氧化、形成氧化锌蒸气、再经冷却管冷却、布袋除尘、尾气从烟囱中排入大气，收得的粉尘中，氧化锌占91.3％、氧化铅占6.96％。
实施例六：将铝锭或废铝加入到中频感应电炉炉膛内，铝的加入量为炉料重量的35％，通电熔化金属铝，形成熔融铝浴，控制温度在1050℃，作为加热载体；将制成的炉料，加入到炉内熔融铝浴中，炉料在熔融铝浴中熔化，其内含的锌、铅氧化物快速还原为金属锌、铅；锌以锌蒸气的形式挥发，采用密封冷凝的方法回收金属锌；铅则留在渣中，以含铅富渣形式回收。60分钟后结束，检测残渣化学成份，锌占8.24％、铅占14.17％，锌的挥发率为74.38％，铅的富集率为94.2％。同样条件下，将锌蒸气的密封冷凝工序改为：氧化室氧化、形成氧化锌蒸气、再经冷却管冷却、布袋除尘、尾气从烟囱中排入大气，收得的粉尘中，氧化锌占90.82％、氧化铅占7.10％。
本发明不但可以处理各种炉尘(包括高炉和电炉等炉尘)，还可以处理各种含锌、铅氧化物的矿石。

Claims (2)

1、一种分离冶金炉尘或矿物中锌铅的新工艺，其特征在于：
(1)、熔化炉膛内的金属铝，形成熔融铝浴，温度控制在900～1200℃以内，作为加热载体；
(2)、将含锌铅的冶金炉尘或矿物成形，干燥后加入到炉内熔融铝浴中，使其在熔融铝浴中快速熔化，利用冶金炉尘或矿物中所含有的部分碳将其所含的锌、铅氧化物快速还原为金属锌、铅；金属锌以锌蒸气的形态挥发，并采用冷凝的方法回收；铅则以金属铅的形式留在渣中，以富铅铁渣形式回收。
2、根据权利要求1所述的分离冶金炉尘或矿物中锌铅的新工艺，其特征在于：熔融铝浴的温度控制在1100℃。
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