CN1814832A - 真空冶炼氧化锌矿生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明锌矿的冶炼，尤其是在真空环境下火法冶炼氧化锌矿的生产工艺，目的是实现一种真空冶炼氧化锌矿生产工艺，即用真空蒸馏方法直接冶炼氧化锌矿得到粗锌的工艺。公开的生产工艺为：将含锌30～70％的氧化锌矿和还原煤按3～5∶1的比例混合、制团成原料，加入到加热至900～ 1150℃的还原罐内，密封还原罐并保持还原区温度在900～1150℃之间，启动与还原罐连通的抽真空装置使还原罐内腔真空度达到50～2,000Pa后的10～15小时内，连续将还原罐内沸腾为锌蒸汽的气态锌导入冷凝器，使其冷凝为液态锌得到粗锌。该工艺较“罐式”冶炼加热时间减半，能耗大为降低，且得率相对提高15％，冶炼过程中无有效物质挥发和因而造成的污染环境。

Description

真空冶炼氧化锌矿生产工艺
技术领域
本发明涉及锌矿的火法冶炼，尤其是在真空环境下火法冶炼氧化锌矿的生产工艺。
背景技术
目前氧化锌矿的火法冶炼多采用竖(横)罐冶炼工艺，其有流程简单、实施容易，生产过程和规模容易控制等优点。这种火法冶炼过程是让被加入竖(横)反应罐中的氧化锌矿和碳质还原剂在常压环境下直接反应得到粗锌的过程，它一个强烈的吸热反应，让氧化锌矿与碳质还原剂充分反应的温度要求高于1250℃，故罐式冶炼一般需将反应区加热到1300℃以上，锌才能被(从氧化锌态中)还原出来；罐式冶炼工艺得到粗锌的过程是这样的，将因在罐内充分受热沸腾而成气态的锌蒸汽导入冷凝器使其冷却为液态锌，再将液态锌铸造为“锌锭”即得所谓粗锌。前面所说反应的强烈“吸热”以及让被还原锌“沸腾”的过程，一直要维持到氧化锌矿中的锌全部反应析出，且它们完全沸腾成为气态被导出为止，冶炼生产的整个加热过程一般要持续24小时左右。因常压下锌的沸点为907℃，而罐式冶炼是在常压下进行的，故常压下保持锌的“高沸点”沸腾是导致“罐式”冶炼工艺加热时间长、能耗大和生产成本高的主要因素之一；另外由于罐式火法冶炼是在“敞口”开放的环境下进行，反应物质的无控制受热(比如作为反应物质还原剂的碳本身也在有氧环境中燃烧)和飘散往往造成这种粗放式冶炼的得率较低，且反应及其热挥发物质如CO2等飘散污染空气和环境的现象也十分严重。火法冶炼中“真空蒸馏”工艺，常用于粗锌、锌合金等已呈金属态锌的精练和有效成分的分离提纯。将待提纯、精练的含金属态锌原料直接装入反应罐内密封加热，所谓“真空蒸馏”是让含金属态锌原料的冶炼在真空环境下进行，即在一定真空度环境下加热金属态锌原料使锌沸腾为锌蒸汽，再将其导出冷凝为液态锌后收集得精锌产品，收集方法是在“蒸馏”完成后，关闭抽真空装置并开启密封的还原罐，取出冷凝器让其中的液态锌流出。因锌在真空环境下的沸点大大低于其在常压下的沸点，则在较低温度时锌就能沸腾为锌蒸汽，原因是密封罐内较小的大气压减小了锌挥发的阻力，故用“真空蒸馏”冶炼工艺提锌的加热时间短、能耗也低；且因被冶炼原料密封和与外界隔离，冶炼过程中有效物质不挥发和飘散，得率高且无污染。但迄今未有将“真空蒸馏”冶炼工艺直接用于矿石级氧化锌原料冶炼的生产性实践和相关报导。
发明内容
本发明的目的是实现一种真空冶炼氧化锌矿生产工艺，即用真空蒸馏的方法直接冶炼氧化锌矿得到粗锌的生产工艺。
本发明公开的生产工艺是这样的：将含锌30～70％的氧化锌矿和还原煤按3～5∶1的比例混合、制团成原料，加热还原罐温度至900～1150℃，将团结的原料加入还原罐内，密封还原罐并保持还原区温度在900～1150℃之间，启动与还原罐连通的抽真空装置使还原罐内腔真空度达到50～2,000Pa后的10～15小时内，连续将还原罐内沸腾为锌蒸汽的气态锌导入冷凝器，使其冷凝为液态锌得到粗锌。
采用本发明的生产工艺，可用“真空蒸馏”工艺直接冶炼氧化锌矿石制粗锌，且对矿石原料的共生物质等无特殊要求，“吃料”适应范围广；在真空度50～2,000Pa的低气压环境下，分子锌极容易从矿物质中游离出来，且其挥发为锌蒸汽的阻力因基本无氧分子的存在而大为减小，再加上密封环境下反应物质热损失小等因素，在冶炼矿物原料数量相同情况下，“真空蒸馏”直接冶炼氧化锌矿的加热过程，较“罐式”冶炼生产的加热时间减少一半，约仅需12小时，减半的加热时间使生产能耗大为降低，进而生产成本也有效降低，且得率相对提高15％左右。在本发明公开的工艺生产过程中，被冶炼物质一直处在密封状态下，故冶炼过程中无参加反应的有效物质挥发和因而造成的污染环境。
具体实施方式
本发明的具体实施方式是这样的，将品位30～70％的氧化锌矿与还原煤按3～5∶1的比例放入球磨机混合磨细到40～200目，将磨细的原料制成直径3厘米左右的球团，加热由镍铬合金制成的还原罐使还原区温度达到900～1150℃，将(团结成3厘米左右的)球团放入还原罐内并密封还原罐，启动与还原罐连通的抽真空装置使还原罐内腔真空度达到50～2,000Pa，并一直保持还原区温度在900～1150℃之间，在加完原料并密封还原罐0.7～1.2小时后，开始将还原罐内挥发成的锌蒸汽不断导入冷凝器并将其冷凝为液态锌，持续这个过程10～12小时冶炼完成，关闭抽真空装置后开启密封的还原罐，从冷凝器中取出液态粗锌并除去还原罐中的还原剩余物(残渣)，一个生产周期结束。

Claims (3)

1、一种真空冶炼氧化锌矿生产工艺，特征在于将含锌30～70％的氧化锌矿和还原煤按3～5∶1的比例混合、制团成原料，加热还原罐温度至900～1150℃，将团结的原料加入还原罐内，密封还原罐并保持还原区温度在900～1150℃之间，启动与还原罐连通的抽真空装置使还原罐内腔真空度达到50～2,000Pa后的10～15小时内，连续将还原罐内沸腾为锌蒸汽的气态锌导入冷凝器，使其冷凝为液态锌得到粗锌。
2、如权利要求1所说的生产工艺，特征在于说述氧化锌矿和还原煤按3～5∶1的比例混合、制团，是将氧化锌矿和还原煤磨细到40～200目后，再制成直径3厘米左右的球团。
3、如权利要求1所说的生产工艺，特征在于说述还原罐由镍铬合金制成。
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