一種含高氯和氟的鋅物料直接法生產高等級氧化鋅的方法
【專利摘要】一種含高氯和氟的鋅物料直接法生產高等級氧化鋅的方法，步驟如下：將含高氯、氟的鋅物料，爐面灰，無煙粉煤按一定比例混合、破碎，加入粘結劑，混合并碾壓后制成球團；待鋅氧爐中底炭赤熱后，將自然風干了兩天的球團投入鋅氧爐中，鼓風，放廢氣10～15分鐘，鼓風量控制在總風量的20%~30%；拉閘后，增加進入鋅氧爐的鼓風量，半小時內，將鋅氧爐的爐溫升至1050℃以上，控制抽風量，使鋁管段爐氣溫度為450～550℃，袋室段爐氣溫度為180～250℃；冶煉時間為1.5~2.5小時。本發明方法，原料選擇的途徑和范圍更廣，生產成本低，金屬回收率高，得到的氧化鋅含量達98~99%。
【專利說明】一種含高氯和氟的鋅物料直接法生產高等級氧化鋅的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氧化鋅的生產方法，尤其是涉及一種含高氯和氟的鋅物料直接法生產等級氧化鋅的方法。
【背景技術】
[0002]直接法氧化鋅(ZnO)工藝:一般是指以鋅精礦為原料，經焙燒脫鉛、鎘、砷、硫等，使硫化鋅轉變為氧化鋅后，或直接以鋅渣、鋅灰等含鋅廢料，再配以適當的無煙煤和粘結劑壓成團，在鋅氧爐內再還原蒸發，氧化生成純凈的氧化鋅。直接法氧化鋅主品位一般在80-99.5%之間，其中ZnO≥98%的為高等級氧化鋅。
[0003]目前，利用鋅氧爐直接法制備高等級氧化鋅(ZnO^ 98%)的原料，主要是用優質鋅精礦經沸騰爐高溫焙燒后產出的鋅焙砂。由于優質鋅精礦資源緊張，且鋅焙砂生產設施環保投入大，導致此法產出的等級氧化鋅生產成本高，已逐漸被鋅渣、鋅灰等鋅廢料生產的等級氧化鋅所取代。
[0004]CN 1284571 A公開了一種生產高等級氧化鋅的方法，使用發明人發明的鋅白爐裝置，采用雙爐頭結構輪流操作進行冶煉，在第一組爐頭冶煉過程中，爐體中第二組爐頭開始進行進底煤、球團礦、固硫劑、排廢氣等操作，當第一組爐頭冶煉進入尾粉期時，第二組爐頭提起閘門開始冶煉，當爐體冶煉球團礦時在球團礦上覆蓋一層固硫劑，保溫粉池在770~1100°C的高溫下收粉。本發明選擇將鋅焙砂與還原煤在粘合劑的作用下，壓制成球團礦，導致氧化鋅的生產成本提高。 [0005]CN 1265428 A公開了一種生產氧化鋅的方法，該方法以鋅白爐冶煉爐渣為主要原料，輔以低成本的冶煉廢鋅渣或氧化鋅礦，將鋅白爐爐渣和冶煉廢鋅渣或氧化鋅礦破碎后，與還原煤和粘合劑混合配料，壓制成球團礦，配料時使球團礦中鋅與鉛、鎘、砷、銅、硫雜質經氧化后生成的氧化鋅與雜質氧化物的重量比大于95:5，按重量比例為鋅白爐爐渣:其他含鋅廢料:煤粉:粘合劑=4(T55: 30^45: 8^15: 2^3的比例配料，其中粘合劑使用石灰，將壓制好的團礦投入鋅白爐，用直接法氧化鋅生產工藝進行冶煉，得到高等級氧化鋅。本發明提供了利用鋅白爐冶煉爐渣生產直接發送氧化鋅的配比，但沒有對冶煉工藝條件做具體說明，且生產得到的氧化鋅為98、8%的氧化鋅，產品質量還有待改進。
[0006]用鋅渣、鋅灰等鋅廢料直接替代鋅焙砂制備ZnO主品位80~95%的低級氧化鋅工藝較常見，但要想產出主品位>98%的高等級氧化鋅則需要選擇氯(Cl—)、氟(F_)離子含量偏低(一般在0.1%左右)的鋅廢料，而對于氯(Cl—)離子較高的鋅廢料如熔鑄渣等則需提前將物料進行脫氯、氟處理(一般采用火法煅燒脫氯)，轉變成低氯(CD、氟(F_)的鋅焙砂，再用于直接法等級氧化鋅的生產制備。
[0007]CN 102839282 A公開了一種利用低品位氧化鋅礦生產高純納米氧化鋅的方法，包括以下步驟:浸取待處理的低品位氧化鋅礦、凈化除雜、蒸氨結晶和干燥鍛燒；采用氨水-碳銨液進行浸取，并在每立方米氨水-碳銨液中添加0.3^0.5kg氟硅酸鈉，在凈化除雜步驟之前進行預蒸氨，并在凈化除雜后，進行精制處理；通過本發明技術手段的處理，經35(T450°C煅燒得到的氧化鋅純度可以達到99.7%以上，粒徑在10_50nm的納米氧化鋅產品。該發明的產品質量好，但在制備過程中增加了浸取待處理的低品位氧化鋅礦、凈化除雜、蒸氣結晶等處理工藝，使廣品的生廣成本偏聞。
[0008]CN 101386913 B公開了一種轉底爐處理含鋅粉塵回收氧化鋅的方法。將含鋅粉塵與煤和熔劑混合，然后進行壓塊干燥后送入轉底爐進行直接還原，粉塵中的鋅從廢氣中進行回收，除鋅后的料塊通過轉底爐直接還原后進行冷卻或壓塊后使用。本發明利用含鋅粉塵回收氧化鋅，但制備的氧化鋅產品氧化鋅含量約為70%，不能到達高等級氧化鋅的標準。
[0009]現有的直接法生產高等級氧化鋅工藝存在以下問題:鋅渣、鋅灰等含高氯、氟鋅物料作為原料的選擇受限或需要增加一道對原料的脫氯處理工序，或產品生產成本高，或氧化鋅產品質量不能達標。
【發明內容】

[0010]本發明要解決的技術問題是:克服現有技術中含高氯和氟的鋅物料在直接法制備等級氧化鋅生產工藝中的不足，提供一種原料選擇范圍廣，生產成本低的含高氯、氟的鋅物料直接法生產高等級氧化鋅的方法。
[0011]本發明解決其技術問題采用的技術方案為:一種含高氯和氟的鋅物料直接法生產高等級氧化鋅的方法，步驟如下:
1)將含高氯和氟的鋅物料和爐面灰組成的原料與燃料無煙粉煤按一定比例混合、破碎，加入粘結劑，混合并碾壓后制成球團；所述含高氯和氟的鋅物料的重量占原料總重量的75~85%;所述爐面灰的重量占原料總重量的15~25 %;所述球團的含鋅量為32~38%(重量百分比),含碳量為30~35% (重量百分比)；
2)待鋅氧爐中底炭赤熱后，將自然風干了兩天的步驟I)中的球團投入鋅氧爐中，鼓風，放廢氣10~15分鐘，鼓風量控制在總風量的20%~30%，使鉛、鎘等有害金屬及低熔點物進入廢氣粉中；
3)拉閘后，進入鋅氧爐的鼓風量由小到大增加，半小時內將鋅氧爐的爐溫升至1050°C以上，控制抽風量，使鋁管段爐氣溫度為450-550°C，袋室段爐氣溫度為180-250°C，冶煉時間為1.5~2.5小時；
4)關閉鋅氧爐，出洛，將渣面上部浮渣及殘團單獨收集堆放，篩選殘團回爐冶煉，粉料即為爐面灰，轉至下次配料使用；鋁管段和袋室段冷卻收集下來的為直接法氧化鋅。
[0012]進一步，步驟I )中，所述含高氯和氟的鋅物料為熔鑄渣。
[0013]進一步，步驟I )中，所述含高氯和氟的鋅物料的重量百分比為80%。
[0014]進一步，步驟I )中，所述爐面灰的重量百分比為20%。
[0015]進一步，步驟2)中，所述總風量為7270mVh。
[0016]進一步,步驟2)中，所述鼓風量為總風量的25%。
[0017]進一步，步驟3)中，所述鋅氧爐的爐溫為1100~1300°C。
[0018]進一步，步驟3 )中，所述冶煉時間為2小時。
[0019]進一步，步驟4)中，所述氧化鋅的含量為98%~99%。
[0020]鋅氧爐產出的爐底灰及爐渣中的粉料也可以替代步驟I)中的爐面灰用于配料、制團。[0021]本發明的有益效果:
1、解決了高含氯和氟鋅物料(如熔鑄渣等)在直接法制備高等級氧化鋅生產過程控制中的工藝問題，達到無須“脫氯”便可以直接用于等級氧化鋅生產制備，使原料選擇的途徑和范圍更廣，產品的生成成本低；
2、綜合利用了低含鋅的爐面灰，由于爐面灰是鋅爐氧自身產出物，經過了高溫冶煉，含有15%左右的碳，且鈣、鎂、鐵較高，而有害金屬及低熔點物很少，顆粒又偏粗，加入爐面灰后，制備的球團物相組成較合理，團礦物理性能較好，既密實又具備較好的透氣性，造渣性能良好，提高了金屬回收率；
3、通過控制放廢氣的時間和鼓風量的大小，降低產品中鉛、鎘等有害金屬及低熔點物的含量；
4、通過控制冶煉過程中鋁管段和袋室段的溫度，降低了產品中低熔點物質的生成，提高了產品中氧化鋅的含量，確保了高等級氧化鋅的產品質量(ZnO ^ 98%)；
5、本方法操作控制步驟簡單，實用。
【具體實施方式】
[0022]以下結合實施例對本發明作進一步說明。
[0023]實施例1
本實施例步驟如下:
1)將含高氯和氟的鋅物料和爐面灰組成的原料與燃料無煙粉煤按100: 34: 75的重量比混合、破碎，加入粘結劑，混合并碾壓后制成球團；使球團的含鋅量為32%，含碳量為35% ；
2)待鋅氧爐中底炭赤熱后，將自然風干了兩天的步驟I )中的球團投入鋅氧爐中，鼓風，放廢氣10分鐘，鼓風量控制在總風量的20%，使鉛、鎘等有害金屬及低熔點物進入廢氣粉中；
3)拉閘后，進入鋅氧爐的鼓風量由小到大增加，半小時內將鋅氧爐的爐溫升至1100±20°C，控制抽風量，使鋁管段爐氣溫度為480°C，袋室段爐氣溫度為200°C ;冶煉時間為2.5小時；
4 )關閉鋅氧爐，出洛，將渣面上部浮渣及殘團單獨收集堆放，篩選殘團回爐冶煉，粉料即為爐面灰，轉至下次配料使用；鋁管段和袋室段冷卻收集下來的為直接法氧化鋅。
[0024]本實施例制備的高等級氧化鋅產品中氧化鋅含量為98.0%。
[0025]實施例2 本實施例步驟如下:
I)將含高氯和氟的鋅物料和爐面灰組成的原料與燃料無煙粉煤按100: 27: 81的重量比混合、破碎，加入粘結劑，混合并碾壓后制成球團；使球團的含鋅量為33.5%，含碳量為 34% ；
2)待鋅氧爐中底炭赤熱后，將自然風干了兩天的步驟I)中的球團投入鋅氧爐中，鼓風，放廢氣12分鐘，鼓風量控制在總風量的20%，使鉛、鎘等有害金屬及低熔點物進入廢氣粉中；
3)拉閘后，進入鋅氧爐的鼓風量由小到大增加，半小時內將鋅氧爐的爐溫升至1200±20°C，控制抽風量，使鋁管段爐氣溫度為450°C，袋室段爐氣溫度為180°C ;冶煉時間為2小時；
4 )關閉鋅氧爐，出洛，將渣面上部浮渣及殘團單獨收集堆放，篩選殘團回爐冶煉，粉料即為爐面灰，轉至下次配料使用；鋁管段和袋室段冷卻收集下來的為直接法氧化鋅。
[0026]本實施例制備的高等級氧化鋅產品中氧化鋅含量為98.2%。
[0027]實施例3 本實施例步驟如下:
1)將含高氯和氟的鋅物料和爐面灰組成的原料與燃料無煙粉煤按100: 18: 95的重量比混合、破碎，加入粘結劑，混合并碾壓后制成球團；使球團的含鋅量為38%，含碳量為30% ；
2)待鋅氧爐中底炭赤熱后，將自然風干了兩天的步驟I )中的球團投入鋅氧爐中，鼓風，放廢氣15分鐘，鼓風量控制在總風量的25%，使鉛、鎘等有害金屬及低熔點物進入廢氣粉中； 3)拉閘后，進入鋅氧爐的鼓風量由小到大增加，半小時內將鋅氧爐的爐溫升至1300±20°C，控制抽風量，使鋁管段爐氣溫度為500°C，袋室段爐氣溫度為250°C ;冶煉時間為1.5小時；
4 )關閉鋅氧爐，出洛，將渣面上部浮渣及殘團單獨收集堆放，篩選殘團回爐冶煉，粉料即為爐面灰，轉至下次配料使用；鋁管段和袋室段冷卻收集下來的為直接法氧化鋅。
[0028]本實施例制備的高等級氧化鋅產品中氧化鋅含量為99.0%。
[0029]實施例4 本實施例步驟如下:
1)將含高氯和氟的鋅物料和爐面灰組成的原料與燃料無煙粉煤按100: 25: 90的重量比混合、破碎，加入粘結劑，混合并碾壓后制成球團；使球團的含鋅量為36%，含碳量為31.5% ；
2)待鋅氧爐中底炭赤熱后，將自然風干了兩天的步驟I )中的球團投入鋅氧爐中，鼓風，放廢氣12分鐘，鼓風量控制在總風量的22%，使鉛、鎘等有害金屬及低熔點物進入廢氣粉中；
3)拉閘后，進入鋅氧爐的鼓風量由小到大增加，半小時內將鋅氧爐的爐溫升至1250±20°C，控制抽風量，使鋁管段爐氣溫度為470°C，袋室段爐氣溫度為190°C ;冶煉時間為1.8小時；
4 )關閉鋅氧爐，出渣，將渣面上部浮渣及殘團單獨收集堆放，篩選殘團回爐冶煉，粉料即為爐面灰，轉至下次配料使用；鋁管段和袋室段冷卻收集下來的為直接法氧化鋅。
[0030]本實施例制備的高等級氧化鋅產品中氧化鋅含量為98.5%。
[0031]實施例5 本實施例步驟如下:
1)將含高氯和氟的鋅物料和爐面灰組成的原料與燃料無煙粉煤按100: 25: 85的重量比混合、破碎，加入粘結劑，混合并碾壓后制成球團；使球團的含鋅量為34%，含碳量為33% ；
2)待鋅氧爐中底炭赤熱后，將自然風干了兩天的步驟I )中的球團投入鋅氧爐中，鼓風，放廢氣13分鐘，鼓風量控制在總風量的30%，使鉛、鎘等有害金屬及低熔點物進入廢氣粉中；
3)拉閘后，進入鋅氧爐的鼓風量由小到大增加，半小時內將鋅氧爐的爐溫升至1200±20°C，控制抽風量，使鋁管段爐氣溫度為550°C，袋室段爐氣溫度為210°C ;冶煉時間為2.0小時；
4)關閉鋅氧爐，出洛，將渣面上部浮渣及殘團單獨收集堆放，篩選殘團回爐冶煉，粉料即為爐面灰，轉至下次配料使用；鋁管段和袋室段冷卻收集下來的為直接法氧化鋅。
[0032]本實施例制備的高等級氧化鋅產品中氧化鋅含量為98.3%。
[0033]實施例6 本實施例步驟如下:
1)將含高氯和氟的鋅物料和爐面灰組成的原料與燃料無煙粉煤按100: 23: 89的重量比混合、破碎，加入粘結劑，混合并碾壓后制成球團；使球團的含鋅量為37%，含碳量為31% ；
2)待鋅氧爐中底炭赤熱后，將自然風干了兩天的步驟I )中的球團投入鋅氧爐中，鼓風，放廢氣15分鐘，鼓風量控制在總風量的27%，使鉛、鎘等有害金屬及低熔點物進入廢氣粉中；
3)拉閘后，進入鋅氧爐的鼓風量由小到大增加，半小時內將鋅氧爐的爐溫升至1300±20°C，控制 抽風量，使鋁管段爐氣溫度為450°C，袋室段爐氣溫度為230°C ;冶煉時間為1.5小時；
4)關閉鋅氧爐，出洛，將渣面上部浮渣及殘團單獨收集堆放，篩選殘團回爐冶煉，粉料即為爐面灰，轉至下次配料使用；鋁管段和袋室段冷卻收集下來的為直接法氧化鋅。
[0034]本實施例制備的高等級氧化鋅產品中氧化鋅含量為98.9%。
[0035]本發明中，所述的百分比除鼓風量占總分量的百分比為體積百分比之外，其他均
為重量百分比。
【權利要求】
1.一種含高氯和氟的鋅物料直接法生產高等級氧化鋅的方法，其特征在于，步驟如下: I)將含高氯和氟的鋅物料和爐面灰組成的原料與燃料無煙粉煤按一定比例混合、破碎，加入粘結劑，混合并碾壓后制成球團；所述含高氯和氟的鋅物料的重量占原料總重量的75~85% ;所述爐面灰的重量占原料總重量的15~25 % ;所述球團的含鋅量為32~38%，含碳量為30~35% ； 2)待鋅氧爐中底炭赤熱后，將自然風干了兩天的步驟I )中的球團投入鋅氧爐中，鼓風，放廢氣10~15分鐘，鼓風量控制在總風量的20%~30%，使鉛、鎘等有害金屬及低熔點物進入廢氣粉中； 3)拉閘后，進入鋅氧爐的鼓風量由小到大增加，半小時內將鋅氧爐的爐溫升至1050°C以上，控制抽風量，使鋁管段爐氣溫度為45(T550°C，袋室段爐氣溫度為180-250°C，冶煉時間為1.5~2.5小時； 4)關閉鋅氧爐，出渣，將渣面上部浮渣及殘團單獨收集堆放，篩選殘團回爐冶煉，粉料即為爐面灰，轉至下次配料使用；鋁管段和袋室段冷卻收集下來的為直接法氧化鋅。
2.如權利要求1所述含高氯和氟的鋅物料直接法生產高等級氧化鋅的方法，其特征在于，步驟I )中，所述含高氯和氟的鋅物料為熔鑄渣。
3.如權利要求1或2所述含高氯和氟的鋅物料直接法生產高等級氧化鋅的方法，其特征在于，步驟I )中，所述含高氯、氟的鋅物料的重量百分比為80%。
4.如權利要求1或2所述含高氯和氟的鋅物料直接法生產高等級氧化鋅的方法，其特征在于，步驟I )中，所述爐面灰的重量占原料總重量的20%。
5.如權利要求1或2所述含高氯和氟的鋅物料直接法生產高等級氧化鋅的方法，其特征在于，步驟2)中，所述總風量為7270m3/h。
6.如權利要求1或2所述含高氯和氟的鋅物料直接法生產高等級氧化鋅的方法，其特征在于，步驟2)中，所述鼓風量為總風量的25%。
7.如權利要求1或2所述含高氯和氟的鋅物料直接法生產高等級氧化鋅的方法，其特征在于，步驟3)中，所述鋅氧爐的爐溫為1100~1300°C。
8.如權利要求3所述含高氯和氟的鋅物料直接法生產高等級氧化鋅的方法，其特征在于，步驟3)中，所述鋅氧爐的爐溫為1100~1300°C。
9.如權利要求1或2所述含高氯和氟的鋅物料直接法生產高等級氧化鋅的方法，其特征在于，步驟3)中，所述冶煉時間為2小時。
10.如權利要求1或2所述含高氯和氟的鋅物料直接法生產高等級氧化鋅的方法，其特征在于，步驟4)中，所述氧化鋅的含量為98%~99%。
【文檔編號】C22B19/34GK103834819SQ201310644858
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年12月5日 優先權日:2013年12月5日
【發明者】李斌, 羅明成, 李東旭, 凌晗, 李軍輝, 張西平 申請人:湖南水口山有色金屬集團有限公司