本發(fā)明涉及一種氧壓浸出渣處理方法,尤其涉及一種氧壓浸出渣通過Ausmelt爐處理有價(jià)金屬的方法。
背景技術(shù):
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隨著煉鋅企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大,氧壓浸出渣的堆存量也越來越多,據(jù)統(tǒng)計(jì),目前國內(nèi)各大冶煉廠堆存的氧壓浸出渣約800~900萬t,對氧壓浸出渣的處理已迫在眉睫。
目前濕法煉鋅中得到的氧壓浸出渣處理工藝主要有兩種:一種是火法處理工藝,即回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)法(又稱威爾茲法),該法是將干燥的鋅浸出渣(含H2O:12%~18%)配以45%~55%的焦粉加入回轉(zhuǎn)窯,在1100~1300℃高溫下實(shí)現(xiàn)渣還原揮發(fā),然后以ZnO粉回收,同時(shí)在煙塵中可回收Pb、Cd、In、Ge、Ga等有價(jià)金屬。另一種是濕法處理工藝,即熱酸浸出法;并根據(jù)熱酸浸出液除鐵方法的不同,又有黃鉀鐵礬法、針鐵礦法和赤鐵礦法等。但是,上述氧壓浸出渣處理工藝均存在較大缺陷,具體的,回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)法:渣中Fe與Ag不能得到有效分離及回收,工藝流程較長,設(shè)備維修量大,投資高,工作環(huán)境較差,能耗高,需要大量燃煤或冶金焦,而且ZnO粉進(jìn)入浸出流程前需考慮脫出氟氯;熱酸浸出法:處理后渣中有大量重金屬離子,易造成環(huán)境污染及金屬浪費(fèi)。此兩種工藝不能實(shí)現(xiàn)氧壓浸出渣中金屬的綜合利用及回收,且生產(chǎn)過程中產(chǎn)生廢渣、廢氣,不但造成環(huán)境污染,而且造成大量有價(jià)金屬流失。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
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本發(fā)明的目的在于提供一種解決上述問題的氧壓浸出渣通過Ausmelt爐處理有價(jià)金屬的方法。
本發(fā)明的目的由如下技術(shù)方案實(shí)施,一種氧壓浸出渣通過Ausmelt爐處理有價(jià)金屬的方法,其特征在于,其包括如下步驟:(1)Ausmelt爐熔煉,(2)粗鉛精煉,(3)鉛熔渣熔煉,具體的:
步驟(1)Ausmelt爐熔煉,包括如下階段:1)氧化熔煉階段;2)還原熔煉I階段;3)還原熔煉II階段,其中:
1)氧化熔煉階段:將氧壓浸出渣、鉛精礦與鉛煙塵進(jìn)行混料,得到含鉛25wt%以上的含鉛物料,而后將含鉛物料25~30t/h與石灰石、石英砂混合制粒后連續(xù)加入Ausmelt爐內(nèi),向所述Ausmelt爐內(nèi)噴入氧氣1050~1350Nm3/h、空氣11000~15000Nm3/h、粉煤0.9~1.45t/h,保持富氧濃度:29~31v%,控制熔池溫度1050~1150℃,進(jìn)行氧化熔煉,當(dāng)入爐物料量達(dá)到額定投料量、且渣含鉛35~42wt%時(shí),所述1)氧化熔煉階段完成;
2)還原熔煉I階段:在完成所述1)氧化熔煉階段的所述Ausmelt爐內(nèi)加入所述鉛精礦和塊煤,其中,所述鉛精礦的投入量為所述1)氧化熔煉階段入爐所述含鉛物料量的3~10wt%,所述塊煤的投入量為所述1)氧化熔煉階段入爐所述含鉛物料量的0.5~1wt%,所述鉛精礦和所述塊煤的投入量根據(jù)進(jìn)入所述2)還原熔煉I階段的實(shí)際渣含鉛量進(jìn)行調(diào)整;向所述Ausmelt爐內(nèi)噴入空氣15000~19500Nm3/h、粉煤1.5~2.2t/h,控制熔池溫度1130~1230℃,進(jìn)行還原熔煉,當(dāng)渣含鉛13~18wt%時(shí),所述2)還原熔煉I階段完成;該還原階段以硫化鉛精礦交互反應(yīng)還原為主,碳還原為輔。
3)還原熔煉II階段:在完成所述2)還原熔煉I階段的所述Ausmelt爐內(nèi)加入所述塊煤,所述塊煤的加入量為所述1)氧化熔煉階段入爐所述含鉛物料量和所述2)還原熔煉I階段入爐所述鉛精礦量總和的0.3~0.8wt%,向所述Ausmelt爐內(nèi)噴入空氣7000~15000Nm3/h、粉煤1.4~2.25t/h,控制熔池溫度1150~1250℃,繼續(xù)進(jìn)行還原熔煉,當(dāng)渣含鉛<5wt%時(shí),所述3)還原熔煉II階段完成,得到粗鉛和鉛熔渣;
步驟(2)粗鉛精煉:將所述步驟(1)Ausmelt爐熔煉產(chǎn)生的所述粗鉛間歇的排放到保溫鉛鍋內(nèi)保溫,將所述保溫鉛鍋表面的鉛冰銅打撈,鉛冰銅外售,鉛液制造陰極片和陽極板,而后裝入電解槽進(jìn)行電解,最終得到合格的鉛陰極,將鉛陰極放到鉛鍋熔化后進(jìn)行鑄錠產(chǎn)出鉛錠,銀全部進(jìn)入到鉛陽極泥;鉛煙塵作為Ausmelt爐熔煉原料之一返回Ausmelt爐回收鉛;
步驟(3)鉛熔渣熔煉,將所述步驟(1)Ausmelt爐熔煉產(chǎn)生的所述鉛熔渣沉鉛后排入煙化爐煙化,通過噴嘴向所述鉛熔渣內(nèi)吹入空氣8800~14500Nm3/h和粉煤0.3~1.35t/h,通過所述煙化爐上部三次風(fēng)口向所述煙化爐內(nèi)吹入空氣1000~1500Nm3/h,控制熔池溫度1150~1250℃,煙塵經(jīng)余熱回收、收塵、脫硫后排空,收塵用于鋅冶煉;最終得到鐵渣。
進(jìn)一步的,所述石灰石和所述石英砂的加入量根據(jù)入爐物料中的Fe含量、CaO含量和SiO2含量計(jì)算而得;控制熔煉過程中渣中[Fe]:SiO2=1.20~1.22,CaO=5~6wt%。
進(jìn)一步的,所述塊煤:粒度20~35mm,固定碳≥65wt%,灰分≤20wt%,含硫≤1wt%。
進(jìn)一步的,所述粉煤:固定碳≥60wt%,灰分≤20wt%,粒度-160目>80%,水分≤1wt%。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明是將氧壓浸出渣作為一種原料,與鉛煙塵及鉛精礦按照比例配料投入到Ausmelt爐中進(jìn)行火法熔煉,產(chǎn)出粗鉛的同時(shí),回收氧壓浸出渣中有價(jià)元素,其中S元素進(jìn)入制酸系統(tǒng)制酸,Ag進(jìn)入粗鉛后進(jìn)行電解后進(jìn)入鉛陽極泥中,98%以上的Fe進(jìn)入鉛熔渣,使氧壓浸出渣中的Fe與Ag得到有效分離及回收。此工藝不但能正常生產(chǎn)產(chǎn)出粗鉛,同時(shí)回收氧壓浸出渣中有價(jià)金屬Fe和Ag等,整個(gè)生產(chǎn)過程中無三廢排放,杜絕生產(chǎn)環(huán)境事故發(fā)生。
附圖說明:
圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式:
實(shí)施例1:
一種氧壓浸出渣通過Ausmelt爐處理有價(jià)金屬的方法,其特征在于,其包括如下步驟:(1)Ausmelt爐熔煉,(2)粗鉛精煉,(3)鉛熔渣熔煉,具體的:
步驟(1)Ausmelt爐熔煉,包括如下階段:1)氧化熔煉階段;2)還原熔煉I階段;3)還原熔煉II階段,其中:
1)氧化熔煉階段:將氧壓浸出渣、鉛精礦與鉛煙塵進(jìn)行混料,得到含鉛25wt%以上的含鉛物料,而后將含鉛物料25t/h與石灰石、石英砂混合制粒后連續(xù)加入Ausmelt爐內(nèi),向Ausmelt爐內(nèi)噴入氧氣1050Nm3/h、空氣11000Nm3/h、粉煤0.9t/h,保持富氧濃度:29~31v%,控制熔池溫度1050~1150℃,進(jìn)行氧化熔煉,當(dāng)入爐物料量達(dá)到額定投料量、且渣含鉛35~42wt%時(shí),1)氧化熔煉階段完成;
2)還原熔煉I階段:在完成1)氧化熔煉階段的Ausmelt爐內(nèi)加入鉛精礦和塊煤,其中,鉛精礦的投入量為1)氧化熔煉階段入爐含鉛物料量的3~10wt%,塊煤的投入量為1)氧化熔煉階段入爐含鉛物料量的0.5~1wt%,鉛精礦和塊煤的投入量根據(jù)進(jìn)入2)還原熔煉I階段的實(shí)際渣含鉛量進(jìn)行調(diào)整;向Ausmelt爐內(nèi)噴入空氣15000Nm3/h、粉煤1.5t/h,控制熔池溫度1130℃,進(jìn)行還原熔煉,當(dāng)渣含鉛13~18wt%時(shí),2)還原熔煉I階段完成;
3)還原熔煉II階段:在完成2)還原熔煉I階段的Ausmelt爐內(nèi)加入塊煤,塊煤的加入量為1)氧化熔煉階段入爐含鉛物料量和2)還原熔煉I階段入爐鉛精礦量總和的0.3wt%,向Ausmelt爐內(nèi)噴入空氣7000Nm3/h、粉煤1.4t/h,控制熔池溫度1150℃,繼續(xù)進(jìn)行還原熔煉,當(dāng)渣含鉛<5wt%時(shí),3)還原熔煉II階段完成,得到粗鉛和鉛熔渣;
步驟(2)粗鉛精煉:將步驟(1)Ausmelt爐熔煉產(chǎn)生的粗鉛間歇的排放到保溫鉛鍋內(nèi)保溫,將保溫鉛鍋表面的鉛冰銅打撈,鉛冰銅外售,鉛液制造陰極片和陽極板,而后裝入電解槽進(jìn)行電解,最終得到合格的鉛陰極,將鉛陰極放到鉛鍋熔化后進(jìn)行鑄錠產(chǎn)出鉛錠,銀全部進(jìn)入到鉛陽極泥;鉛煙塵作為Ausmelt爐熔煉原料之一返回Ausmelt爐回收鉛;
步驟(3)鉛熔渣熔煉,將步驟(1)Ausmelt爐熔煉產(chǎn)生的鉛熔渣沉鉛后排入煙化爐煙化,通過噴嘴向鉛熔渣內(nèi)吹入空氣8800Nm3/h和粉煤0.3t/h,通過煙化爐上部三次風(fēng)口向煙化爐內(nèi)吹入空氣1000Nm3/h,控制熔池溫度1150~1250℃,煙塵經(jīng)余熱回收、收塵、脫硫后排空,收塵用于鋅冶煉;最終得到鐵渣。
石灰石和石英砂的加入量根據(jù)入爐物料中的Fe含量、CaO含量和SiO2含量計(jì)算而得;控制熔煉過程中渣中[Fe]:SiO2=1.20~1.22,CaO=5~6wt%。
塊煤:粒度20~35mm,固定碳≥65wt%,灰分≤20wt%,含硫≤1wt%。
粉煤:固定碳≥60wt%,灰分≤20wt%,粒度-160目>80%,水分≤1wt%。
實(shí)施例2:
一種氧壓浸出渣通過Ausmelt爐處理有價(jià)金屬的方法,其特征在于,其包括如下步驟:(1)Ausmelt爐熔煉,(2)粗鉛精煉,(3)鉛熔渣熔煉,具體的:
步驟(1)Ausmelt爐熔煉,包括如下階段:1)氧化熔煉階段;2)還原熔煉I階段;3)還原熔煉II階段,其中:
1)氧化熔煉階段:將氧壓浸出渣、鉛精礦與鉛煙塵進(jìn)行混料,得到含鉛25wt%以上的含鉛物料,而后將含鉛物料27t/h與石灰石、石英砂混合制粒后連續(xù)加入Ausmelt爐內(nèi),向Ausmelt爐內(nèi)噴入氧氣1200Nm3/h、空氣13000Nm3/h、粉煤1.2t/h,保持富氧濃度:29~31v%,控制熔池溫度1050~1150℃,進(jìn)行氧化熔煉,當(dāng)入爐物料量達(dá)到額定投料量、且渣含鉛35~42wt%時(shí),1)氧化熔煉階段完成;
2)還原熔煉I階段:在完成1)氧化熔煉階段的Ausmelt爐內(nèi)加入鉛精礦和塊煤,其中,鉛精礦的投入量為1)氧化熔煉階段入爐含鉛物料量的3~10wt%,塊煤的投入量為1)氧化熔煉階段入爐含鉛物料量的0.5~1wt%,鉛精礦和塊煤的投入量根據(jù)進(jìn)入2)還原熔煉I階段的實(shí)際渣含鉛量進(jìn)行調(diào)整;向Ausmelt爐內(nèi)噴入空氣17000Nm3/h、粉煤1.8t/h,控制熔池溫度1130~1230℃,進(jìn)行還原熔煉,當(dāng)渣含鉛13~18wt%時(shí),2)還原熔煉I階段完成;
3)還原熔煉II階段:在完成2)還原熔煉I階段的Ausmelt爐內(nèi)加入塊煤,塊煤的加入量為1)氧化熔煉階段入爐含鉛物料量和2)還原熔煉I階段入爐鉛精礦量總和的0.6wt%,向Ausmelt爐內(nèi)噴入空氣11000Nm3/h、粉煤1.8t/h,控制熔池溫度1150~1250℃,繼續(xù)進(jìn)行還原熔煉,當(dāng)渣含鉛<5wt%時(shí),3)還原熔煉II階段完成,得到粗鉛和鉛熔渣。
步驟(2)粗鉛精煉:將步驟(1)Ausmelt爐熔煉產(chǎn)生的粗鉛間歇的排放到保溫鉛鍋內(nèi)保溫,將保溫鉛鍋表面的鉛冰銅打撈,鉛冰銅外售,鉛液制造陰極片和陽極板,而后裝入電解槽進(jìn)行電解,最終得到合格的鉛陰極,將鉛陰極放到鉛鍋熔化后進(jìn)行鑄錠產(chǎn)出鉛錠,銀全部進(jìn)入到鉛陽極泥;鉛煙塵作為Ausmelt爐熔煉原料之一返回Ausmelt爐回收鉛。
步驟(3)鉛熔渣熔煉,將步驟(1)Ausmelt爐熔煉產(chǎn)生的鉛熔渣沉鉛后排入煙化爐煙化,通過噴嘴向鉛熔渣內(nèi)吹入空氣1200Nm3/h和粉煤0.6t/h,通過煙化爐上部三次風(fēng)口向煙化爐內(nèi)吹入空氣1200Nm3/h,控制熔池溫度1150~1250℃,煙塵經(jīng)余熱回收、收塵、脫硫后排空,收塵用于鋅冶煉;最終得到鐵渣。
石灰石和石英砂的加入量根據(jù)入爐物料中的Fe含量、CaO含量和SiO2含量計(jì)算而得;控制熔煉過程中渣中[Fe]:SiO2=1.20~1.22,CaO=5~6wt%。
塊煤:粒度20~35mm,固定碳≥65wt%,灰分≤20wt%,含硫≤1wt%。
粉煤:固定碳≥60wt%,灰分≤20wt%,粒度-160目>80%,水分≤1wt%。
實(shí)施例3:
一種氧壓浸出渣通過Ausmelt爐處理有價(jià)金屬的方法,其特征在于,其包括如下步驟:(1)Ausmelt爐熔煉,(2)粗鉛精煉,(3)鉛熔渣熔煉,具體的:
步驟(1)Ausmelt爐熔煉,包括如下階段:1)氧化熔煉階段;2)還原熔煉I階段;3)還原熔煉II階段,其中:
1)氧化熔煉階段:將氧壓浸出渣、鉛精礦與鉛煙塵進(jìn)行混料,得到含鉛25wt%以上的含鉛物料,而后將含鉛物料30t/h與石灰石、石英砂混合制粒后連續(xù)加入Ausmelt爐內(nèi),向Ausmelt爐內(nèi)噴入氧氣1350Nm3/h、空氣15000Nm3/h、粉煤1.45t/h,保持富氧濃度:29~31v%,控制熔池溫度1050~1150℃,進(jìn)行氧化熔煉,當(dāng)入爐物料量達(dá)到額定投料量、且渣含鉛35~42wt%時(shí),1)氧化熔煉階段完成;
2)還原熔煉I階段:在完成1)氧化熔煉階段的Ausmelt爐內(nèi)加入鉛精礦和塊煤,其中,鉛精礦的投入量為1)氧化熔煉階段入爐含鉛物料量的3~10wt%,塊煤的投入量為1)氧化熔煉階段入爐含鉛物料量的0.5~1wt%,鉛精礦和塊煤的投入量根據(jù)進(jìn)入2)還原熔煉I階段的實(shí)際渣含鉛量進(jìn)行調(diào)整;向Ausmelt爐內(nèi)噴入空氣19500Nm3/h、粉煤2.2t/h,控制熔池溫度1130~1230℃,進(jìn)行還原熔煉,當(dāng)渣含鉛13~18wt%時(shí),2)還原熔煉I階段完成;
3)還原熔煉II階段:在完成2)還原熔煉I階段的Ausmelt爐內(nèi)加入塊煤,塊煤的加入量為1)氧化熔煉階段入爐含鉛物料量和2)還原熔煉I階段入爐鉛精礦量總和的0.8wt%,向Ausmelt爐內(nèi)噴入空氣15000Nm3/h、粉煤2.25t/h,控制熔池溫度1150~1250℃,繼續(xù)進(jìn)行還原熔煉,當(dāng)渣含鉛<5wt%時(shí),3)還原熔煉II階段完成,得到粗鉛和鉛熔渣;
步驟(2)粗鉛精煉:將步驟(1)Ausmelt爐熔煉產(chǎn)生的粗鉛間歇的排放到保溫鉛鍋內(nèi)保溫,將保溫鉛鍋表面的鉛冰銅打撈,鉛冰銅外售,鉛液制造陰極片和陽極板,而后裝入電解槽進(jìn)行電解,最終得到合格的鉛陰極,將鉛陰極放到鉛鍋熔化后進(jìn)行鑄錠產(chǎn)出鉛錠,銀全部進(jìn)入到鉛陽極泥;鉛煙塵作為Ausmelt爐熔煉原料之一返回Ausmelt爐回收鉛;
步驟(3)鉛熔渣熔煉,將步驟(1)Ausmelt爐熔煉產(chǎn)生的鉛熔渣沉鉛后排入煙化爐煙化,通過噴嘴向鉛熔渣內(nèi)吹入空氣14500Nm3/h和粉煤1.35t/h,通過煙化爐上部三次風(fēng)口向煙化爐內(nèi)吹入空氣1500Nm3/h,控制熔池溫度1150~1250℃,煙塵經(jīng)余熱回收、收塵、脫硫后排空,收塵用于鋅冶煉;最終得到鐵渣。
石灰石和石英砂的加入量根據(jù)入爐物料中的Fe含量、CaO含量和SiO2含量計(jì)算而得;控制熔煉過程中渣中[Fe]:SiO2=1.20~1.22,CaO=5~6wt%。
塊煤:粒度20~35mm,固定碳≥65wt%,灰分≤20wt%,含硫≤1wt%。
粉煤:固定碳≥60wt%,灰分≤20wt%,粒度-160目>80%,水分≤1wt%。
在熔煉過程中,渣含鉛量可通過調(diào)整氧勢(富氧濃度)和/或噴槍插入熔池深度進(jìn)行調(diào)控,當(dāng)渣含鉛量高時(shí),根據(jù)偏離量按比例下調(diào)富氧濃度,降低氧勢以降低渣含鉛量;同時(shí)/或增加噴槍插入熔池深度,增大噴槍端壓;反之,根據(jù)偏離量按比例上調(diào)富氧濃度和/或減少噴槍插入熔池深度,噴槍插入深度一般為250~500mm。
氧化熔煉階段,還可以通過調(diào)整物料供給速度調(diào)控渣含鉛量,當(dāng)渣含鉛低于預(yù)期值5~10wt%時(shí),降低物料供給速度;渣含鉛高于預(yù)期值5~10wt%時(shí),提高物料供給速度。
有關(guān)氧壓浸出渣中各種硫物相在氧化段的反應(yīng)如下:
A、硫酸型復(fù)鹽
硫酸型復(fù)鹽首先受熱分解為對應(yīng)的硫酸鹽、水蒸氣,隨著溫度進(jìn)一步升高,硫酸鹽繼續(xù)發(fā)生分解,反應(yīng)式如[1]所示:
其中Me=Fe、Pb、Zn等。
硫酸型復(fù)鹽分解為吸熱反應(yīng),因此,氧壓浸出渣中大量的硫酸型復(fù)鹽吸熱分解導(dǎo)致爐溫降低,需要補(bǔ)充大量粉煤。
B、硫化物
MeS+3/2O2=MeO+SO2 [2]
其中Me=Fe、Zn、Cu、Pb等。
C、元素硫
元素硫與氧氣作用,生成SO2氣體,也作為煙氣進(jìn)入煙氣處理系統(tǒng),反應(yīng)式如[3]所示;
氧壓浸出渣中由于S0的存在可能還會(huì)發(fā)生PbO與S0的反應(yīng),直接生成粗Pb、SO2,反應(yīng)式如[4]所示。
S0+O2=SO2 [3]
PbO+1/2S0=Pb+1/2SO2 [4]
D、氧壓浸出渣中有價(jià)金屬Ag在熔煉反應(yīng)過程中隨粗鉛一起沉降,富集在粗鉛中。
鉛煙塵在Ausmelt爐各階段熔煉反應(yīng)機(jī)理如下:
氧化段
煙塵主要成分為PbSO4、PbO,進(jìn)入熔池后PbSO4、PbS和O2反應(yīng)生成PbO、SO2,反應(yīng)式如[5]所示;同時(shí),也會(huì)發(fā)生PbSO4直接受熱分解反應(yīng)生成PbO、SO2和O2,反應(yīng)式如[6]所示。
PbSO4+PbS+O2=2PbO+2SO2 [5]
PbSO4=PbO+SO2+1/2O2 [6]
通過上述過程,最終產(chǎn)出粗鉛、富鉛渣(含鉛約40%)以及濃度在3%~9%左右的SO2煙氣。
還原1段
當(dāng)熔煉階段進(jìn)料量以及渣含鉛達(dá)到要求時(shí)則進(jìn)入還原I階段作業(yè),分為交互反應(yīng)還原和碳化還原:
交互反應(yīng)還原
加入的PbS精礦與爐渣中PbO反應(yīng)生成Pb和SO2,反應(yīng)式如[7]所示:
PbS+2PbO=3Pb+SO2 [7]
碳化還原
在還原性氣氛下,CO與爐渣中PbO先反應(yīng)生成Pb和CO2,反應(yīng)生成的CO2與煤中碳進(jìn)行碳的氣化反應(yīng)(即布多爾反應(yīng))重新生成CO,CO則繼續(xù)參與爐渣中PbO的還原,反應(yīng)式如[8]和[9]所示:
PbO+CO=Pb+CO2 [8]
C+CO2=2CO [9]
還原I階段必須控制適當(dāng)?shù)腜bS精礦加入量,一方面通過交互反應(yīng)進(jìn)一步增加PbS精礦處理量并產(chǎn)出更多粗鉛,另一方面不能加入過多PbS精礦,熔池中可能出現(xiàn)沒有足夠的PbO消耗PbS的狀況,形成鉛冰銅。
還原II階段
當(dāng)渣含鉛達(dá)到要求時(shí)則進(jìn)入還原2段作業(yè),該階段只有碳化還原,反應(yīng)式如[8]和[9]所示。
鐵在還原階段主要發(fā)生還原反應(yīng),反應(yīng)是如[10]和[11]所示:
2FexOy+yC=2xFe+yCO2 [10]
FexOy+yCO=xFe+yCO2 [11]
鐵以單質(zhì)形式進(jìn)入鉛熔渣中。