專利名稱：熔煉鐵錳共生礦提取鐵、錳、鉛、錫、銀、鋅、銦的礦熱爐及其冶煉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及礦熱爐冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種熔煉鐵錳共生礦提取鐵、錳、鉛、錫、 銀、鋅、銦的礦熱爐及其冶煉方法。
背景技術(shù)：
我區(qū)及周邊地區(qū)儲有一定量的鐵錳礦石，其典型成分為狗40%、Mn8%、Ζη3. 5%、 Pb2%,Ag200g/t, h200g/t。此類礦石若只用于單純提取某一元素都是不合理的，必須綜合利用才可以取得經(jīng)濟效益的同時不污染環(huán)境。此類礦石既達不到煉鐵髙爐的礦石技術(shù)條件要求，也滿足不了小高爐富錳渣對礦石的技術(shù)要求(煉富錳渣對礦石要求是Mn/Fe=0. 3 2. 5，Mn 彡 16%，Mn +Fe=38% 60%，Al2O3+ SiO2;^ 35%，SiO2Al2O3 彡 1. 7，Ca0/Si02 彡 0. 3)。 因此對這類礦石必須研制出合適的爐子結(jié)構(gòu)和冶煉工藝。從鐵錳共生礦所含的這幾個元素來看，它們各有特點，應(yīng)該通過礦熱爐冶煉，利用鐵、錳還原熱力學(xué)條件的差異，將氧化鐵還原為鐵，錳則以氧化錳進入爐渣；鉛因比重大，粘度小，熔點低可以滲漏到爐底低溫區(qū)集鉛槽定期排出，或流進設(shè)在爐底的鉛井聯(lián)通爐外的鉛鍋定期排出，粗鉛中富集了金、銀和錫； 鋅、銦在高溫區(qū)被還原為金屬鋅、銦后即以鋅、銦蒸氣轉(zhuǎn)入氣相，在料面上部被爐氣中的02、 CO2和H2O氧化為氧化鋅、氧化銦，被爐氣流帶出，在除塵器中回收。目前只發(fā)現(xiàn)高爐煉鐵爐底排鉛、富錳渣小高爐爐底排鉛和爐氣收鋅的報導(dǎo)，而冶煉富錳渣礦熱爐都是由冶煉錳硅合金的小礦熱爐進行改煉的，沒有進行專門的設(shè)計。爐底排鉛還是按高爐煉鐵的滲漏法，爐子的電氣參數(shù)和幾何尺寸幾乎是硅錳爐的電氣參數(shù)和幾何尺寸，沒有什么變化。故富溫渣小高爐和由冶煉錳硅合金改煉富錳渣的小礦熱爐其金屬元素回收率都不太高鉛的回收率 58% 72%、銀的回收率65% 70%、鋅的回收率56% 60%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于一種熔煉鐵錳共生礦提取鐵、錳、鉛、錫、銀、鋅、銦的礦熱爐及其冶煉方法，提高各有色金屬元素的回收率以及冶煉鐵錳共生礦綜合利用率，并且不污染環(huán)境。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決上述問題一種熔煉鐵錳共生礦提取鐵、錳、鉛、錫、 銀、鋅、銦的礦熱爐，包括電極、煙@、爐蓋以及爐體，該礦熱爐由電極、布袋除塵器、煙囪、煙道、滲鉛區(qū)、鐵渣口、集鉛槽、排鉛口、鉛鍋、鉛井、爐膛以及矮煙罩構(gòu)成，具體結(jié)構(gòu)和連接方式為電極通過矮煙罩插入爐膛內(nèi)，矮煙罩連接煙道再連接布袋除塵器和煙囪，爐膛的底部設(shè)有滲鉛區(qū)、集鉛槽和排鉛口，爐膛的底部邊緣設(shè)有鉛井連通鉛鍋和排鉛口，鐵渣口設(shè)在爐膛靠底部的側(cè)面。所述集鉛井的直徑為300 400mm，深度450 500mm。所述集鉛槽為“申”字型。所述集鉛槽位于爐膛底部400 1400 mm處。
所述爐膛的極心圓直徑D極心=2. 8 3. 2D電極；爐膛直徑DB=2. 5D極心，爐膛深度 H膛=3 ；3· 5D電極。所述熔煉鐵錳共生礦提取鐵、錳、鉛、錫、銀、鋅、銦的礦熱爐的冶煉方法，包括如下步驟
(1)礦熱爐變壓器二次電壓為45 85V，
(2)自焙電極的電流密度取4.5 6. OA/cm2,
(3)礦熱爐所用的混合礦的化學(xué)成分為Fel5% 50%、Mn5% 35%、PbO.5% 4. 0%、 Zn ( 8%、Ag50 800g/t、In30 300g/t，粒度 2 80 mm，水分;^ 8%,
焦炭技術(shù)條件固定碳> 78%，粒度5 20 mm，水分< 5%， 料批組成混合礦焦炭=100:12 25， 爐渣堿度為自然堿度，
爐內(nèi)還原溫度保持在1400 1600°C，料面溫度低于400°C，
熔煉開始前先熔化少部分鉛封住通道孔和鉛井底部，然后進行投料熔煉，隨著冶煉的繼續(xù)進行，爐內(nèi)鉛井積存的鉛液不斷增多，鉛井內(nèi)鉛液面不斷上升的同時爐外鉛鍋的鉛液面也隨之上升，當(dāng)爐外鉛鍋的鉛液面與爐底一樣高時，可進行排鉛，爐外鉛鍋的溫度保持在 500 600"C。本發(fā)明的突出優(yōu)點是設(shè)備設(shè)計簡單合理、工藝操作方便、性能安全可靠，適應(yīng)性廣，可用于煉鐵，也可以用于煉富錳渣和其他共生礦物的熔分冶煉。另外，冶煉元素收得率高Fe彡95% ；Mn彡90% ；Pb彡85% ；Zn彡95% =In彡95% ；Ag彡85%。同時無廢■、廢水排放，廢氣中的SA濃度彡20mg/Nm3，粉塵濃度彡50mg/Nm3，均達到環(huán)保要求，CO2排放量也比小高爐排放量少得多。


圖1是本發(fā)明所述的熔煉鐵錳共生礦提取鐵、錳、鉛、錫、銀、鋅、銦的礦熱爐的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)記為電極1、布袋除塵器2、煙囪3、煙道4、滲鉛區(qū)5、鐵渣口 6、集鉛槽7、 排鉛口 8、鉛鍋9、鉛井10、爐膛11、矮煙罩12。圖2是本發(fā)明所述的熔煉鐵錳共生礦提取鐵、錳、鉛、錫、銀、鋅、銦的礦熱爐的爐體集鉛槽布置圖。圖3是本發(fā)明所述的熔煉鐵錳共生礦提取鐵、錳、鉛、錫、銀、鋅、銦的礦熱爐的爐體立面布置圖。圖4是本發(fā)明所述的熔煉鐵錳共生礦提取鐵、錳、鉛、錫、銀、鋅、銦的礦熱爐的滲鉛區(qū)及鉛井位置圖。圖5是本發(fā)明所述的熔煉鐵錳共生礦提取鐵、錳、鉛、錫、銀、鋅、銦的礦熱爐的冶煉方法工藝流程圖。
具體實施例方式以下通過附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。實施例1本實施例為本發(fā)明所述的熔煉鐵錳共生礦提取鐵、錳、鉛、錫、銀、鋅、銦的礦熱爐。如圖1至圖4所示，本發(fā)明所述的熔煉鐵錳共生礦提取鐵、錳、鉛、錫、銀、鋅、銦的礦熱爐，由電極1、布袋除塵器2、煙囪3、煙道4、滲鉛區(qū)5、鐵渣口 6、集鉛槽7、排鉛口 8、鉛鍋9、鉛井10、爐膛11以及矮煙罩12構(gòu)成。具體結(jié)構(gòu)和連接方式為
電極1通過矮煙罩12插入爐膛11內(nèi)，矮煙罩12連接煙道4再連接布袋除塵器2和煙囪3，爐膛11的底部設(shè)有滲鉛區(qū)5、集鉛槽7和排鉛口 8，爐膛11的底部邊緣設(shè)有鉛井10連通鉛鍋9和排鉛口 8，鐵渣口 6設(shè)在爐膛11靠底部的側(cè)面。具體采用的材料和制作方法為
爐底碳磚層厚度400 800mm，在整個爐底平面內(nèi)，在每兩根電極對著爐底之間鑲鉗有三組450mmX 390mm，高度為350 750mm的鎂鉻磚組，它是由加工好的鎂鉻磚干砌貼緊的鎂鉻磚組成，在爐底碳磚層下面再干立砌兩層總髙度為579mm高鋁磚層，在高鋁磚層之下是集鉛槽層，鉛槽層采用高鋁澆注料整體澆注而成，高鋁澆注層厚度為345mm，上表面留有 “申，，字型的集鉛槽，槽的斷面為IOOmmX 100mm,槽口直通爐外，集鉛槽斷面位于爐膛底部 400 1400 mm處，高鋁澆注層下是平砌三層65 mm厚的粘土磚，再往下則是耐火顆粒膨脹層和石棉板保溫層。在爐膛底部邊緣處設(shè)一個Φ 300 400mm，深度450 500mm的集鉛井，鉛井底部
有一孔道穿過爐墻及爐殼并與設(shè)置在爐外的積鉛鍋底部相通。爐膛極心圓直徑D極心=2. 8 3. 2D電極；爐膛直徑D膛=2. OT極心，爐膛深度H膛=3 3· 5D電極。采用矮煙罩半封閉爐蓋、煙道冷卻管表面積為同容量錳硅合金礦熱爐煙道冷卻管表面積的1. 2 2倍、除塵布袋過濾面積為同等容量的錳硅合金礦熱爐除塵布袋過濾面積的1. 5 3倍。實施例2
本實施例為本發(fā)明所述熔煉鐵錳共生礦提取鐵、錳、鉛、錫、銀、鋅、銦的礦熱爐的冶煉方法，包括如下步驟向爐子機械設(shè)備正常通冷卻水并送電起弧，然后分期分批向爐內(nèi)投料，爐料配比為混合礦焦炭=100 12 18，混合礦化學(xué)成分見表1，焦炭化學(xué)成分見表2。 爐子為連續(xù)熔煉，每隔2 3小時從鐵渣口排放一次鐵和渣，鐵和渣經(jīng)出鐵槽一起流進渣鐵分離器，由于渣和鐵比重相差大且不互溶而分層，經(jīng)鎮(zhèn)靜，然后分別將鐵水和熔渣進行澆注而得到含錳生鐵和富錳渣；根據(jù)積存在集鉛槽和鉛鍋內(nèi)的粗鉛量的多少，每天可定期排放一至兩次并澆注成含銀粗鉛錠；易揮發(fā)元素鋅、銦揮發(fā)出爐面后便被爐氣中的02、C03和H2O 氧化成&10、InO后隨爐塵一起在布袋除塵器中被收塵，定期裝袋入庫。具體技術(shù)條件為
1、按混合礦焦炭=100:12 25進行混合待用?；旌系V的化學(xué)成分范圍見表一。焦炭化學(xué)成分見表二。2、向爐子機械及電氣設(shè)備通好冷卻循環(huán)水。3、開始起弧送電。然后分期分批向爐內(nèi)投料，保持埋弧操作。4、爐渣堿度為自然堿度，注意維護爐況，使電極穩(wěn)插深插不露弧，維持高料層操作，保持料面上溫度低于400°C以下。
5、礦熱爐冶煉操作，爐料分期分批從爐門口加入爐內(nèi)，而爐子則每隔2 3小時出一次鐵和渣，鐵和渣一起從出鐵口流出，經(jīng)流鐵槽流進渣鐵分離器，經(jīng)過鎮(zhèn)靜分層再分別將鐵水和熔渣進行澆注而得到含錳生鐵和富錳渣。6、根據(jù)加入爐料量的計算或者實際觀察爐底集鉛槽和爐外鉛鍋的實際情況決定出鉛。出鉛過程是打開出鉛口，讓鉛液先流入鉛包，再經(jīng)鋼管依次流入每塊錠模，從而得到含銀粗鉛錠。7、根據(jù)布袋除塵的除塵情況，每天定期排出含有&10、InO的粉塵，收拾裝袋。試驗共投入生礦1080噸(化學(xué)成分見表一)，焦炭162噸(化學(xué)成分見表二)，歷時 20天，產(chǎn)出含錳生鐵447噸(化學(xué)成分見表三)，富錳渣270噸(化學(xué)成分見表)，含銀粗鉛 16. 7噸(化學(xué)成分見表五)，含Zn、h粉塵37. 9噸(化學(xué)成分見表六)。各元素收得率為 Mn 彡 90%, Fe 彡 95%, Pb 彡 85%, Ag 彡 85%, Zn 彡 95%, In 彡 95%。各產(chǎn)品化學(xué)分析結(jié)果如下
表一混合礦化學(xué)成分(％丨___
權(quán)利要求
1.熔煉鐵錳共生礦提取鐵、錳、鉛、錫、銀、鋅、銦的礦熱爐，包括電極、煙 、爐蓋以及爐體，其特征在于，該礦熱爐由電極、布袋除塵器、煙 、煙道、滲鉛區(qū)、鐵渣口、集鉛槽、排鉛口、鉛鍋、鉛井、爐膛以及矮煙罩構(gòu)成，具體結(jié)構(gòu)和連接方式為電極通過矮煙罩插入爐膛內(nèi)，矮煙罩連接煙道再連接布袋除塵器和煙 ，爐膛的底部設(shè)有滲鉛區(qū)、集鉛槽和排鉛口， 爐膛的底部邊緣設(shè)有鉛井連通鉛鍋和排鉛口，鐵渣口設(shè)在爐膛靠底部的側(cè)面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦熱爐，其特征在于，所述集鉛井的直徑為300 400mm，深度 450 500mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦熱爐，其特征在于，所述集鉛槽為“申”字型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦熱爐，其特征在于，所述集鉛槽位于爐膛底部400 1400 mm處。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦熱爐，其特征在于，所述爐膛的極心圓直徑1) 心=2.8 3. 2D電極；爐膛直徑Djg=2. 5D極心，爐膛深度Hjg=3 3. OT電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述熔煉鐵錳共生礦提取鐵、錳、鉛、錫、銀、鋅、銦的礦熱爐的冶煉方法，其特征在于，包括如下步驟(1)礦熱爐變壓器二次電壓為45 85V，(2)自焙電極的電流密度取4.5 6. OA/cm2,(3)礦熱爐所用的混合礦的化學(xué)成分為Fel5% 50%、Mn5% 35%、PbO.5% 4. 0%、 Zn ( 8%、Ag50 800g/t、In30 300g/t，粒度 2 80 mm，水分;^ 8%,焦炭技術(shù)條件固定碳> 78%，灰分< 18%，揮發(fā)分< 4%，粒度5 20 mm，水分< 5%，料批組成混合礦焦炭=100:12 25，爐渣堿度為自然堿度，爐內(nèi)還原溫度保持在1400 1600°C，料面溫度低于400°C，熔煉開始前先熔化少部分鉛封住通道孔和鉛井底部，然后進行投料熔煉，隨著冶煉的繼續(xù)進行，爐內(nèi)鉛井積存的鉛液不斷增多，鉛井內(nèi)鉛液面不斷上升的同時爐外鉛鍋的鉛液面也隨之上升，當(dāng)爐外鉛鍋的鉛液面與爐底一樣高時，可進行排鉛，爐外鉛鍋的溫度保持在 500 600"C。
全文摘要
一種熔煉鐵錳共生礦提取鐵、錳、鉛、錫、銀、鋅、銦的礦熱爐及其冶煉方法。利用鐵、錳還原熱力學(xué)條件的差異，將氧化鐵還原為鐵，錳則以氧化錳進入爐渣；鉛因比重大，粘度小，熔點低可以滲漏到爐底低溫區(qū)集鉛槽定期排出，或流進設(shè)在爐底的鉛井聯(lián)通爐外的鉛鍋定期排出，粗鉛中富集了金、銀和錫；鋅、銦在高溫區(qū)被還原為金屬鋅、銦后即以鋅、銦蒸氣轉(zhuǎn)入氣相，在料面上部被爐氣中O2、CO2和H2O氧化為氧化鋅、氧化銦，被爐氣流帶出，在除塵器中回收。本發(fā)明能夠廣泛應(yīng)用于礦熱爐煉鐵、煉富錳渣、煉錳硅合金的同時提取共生礦中的Pb、Zn、Ag、Sn、In有色金屬元素。
文檔編號C22B4/08GK102492844SQ201110447200
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者岑冀春, 潘保良, 郭峰 申請人:岑冀春, 潘保良, 郭峰