一種鋅冶煉渣中有價金屬綜合回收的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種從鋅冶煉渣中綜合回收有價金屬的方法，屬于冶金化工【技術(shù)領(lǐng)域】。工藝步驟為：鼓風(fēng)爐渣、鐵礬渣和鉛銀渣按質(zhì)量比為1~2:2~4:1進行配料，混合后壓團、干燥；團塊、焦炭、熔劑按質(zhì)量比4~8:0.5~2:1在造锍熔煉爐中1050℃~1400℃熔煉；熔煉爐氣經(jīng)收塵得到富銦氧化鋅煙塵，熔融體在1000℃~1400℃保溫沉降得到鉛冰銅和無害化爐渣。本發(fā)明采用一步熔煉的方法實現(xiàn)鋅冶煉渣中有價元素的同步富集和回收，具有工藝流程簡單，有價金屬綜合回收率高、清潔高效的特點。
【專利說明】一種鋅冶煉渣中有價金屬綜合回收的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種從鋅冶煉渣中綜合回收有價金屬的方法，屬于冶金化工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及從鋅冶煉渣中同步回收多種有價金屬的新技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋅冶煉工藝主要分為火法煉鋅和濕法煉鋅兩大類，目前占主導(dǎo)地位的煉鋅方法是濕法煉鋅，濕法煉鋅占鋅產(chǎn)量的80%以上。濕法煉鋅中高溫高酸浸出是一種常用的煉鋅方法，該方法的特點在于中性浸出渣采用熱酸浸出，鋅和鐵溶解進入浸出液中，鉛、銀、銅等難溶的元素不被浸出，形成浸出終渣一鉛銀渣；同時為了除去浸出液中的鐵，通常采用黃鉀鐵礬法除鐵，形成黃鉀鐵礬晶體實現(xiàn)鐵的去除，除鐵過程產(chǎn)出大量的鐵礬渣。在黃鉀鐵礬除鐵過程中，有部分Fe3+會生成Fe (OH) 3，而這種膠體沉淀對有色金屬離子具有較強的吸附能力，因而鐵礬渣中富含銦、鍺、銀等多種稀貴金屬以及鎘、鋅、鉛等重金屬元素。鐵礬渣和鉛銀渣在一定酸性條件下穩(wěn)定，PH值升高或受熱就會水解或分解產(chǎn)生對環(huán)境污染嚴(yán)重的重金屬離子，如果不加以利用而長期堆放，既浪費資源又污染環(huán)境。鐵礬渣的利用方式主要有三種:①返回火法冶煉流程回收其中的有價金屬。這種處理方式增加了設(shè)備的負荷，能耗增大，而且有害雜質(zhì)循環(huán)積累，嚴(yán)重時會使工藝狀況惡化。②作為廢棄物堆放或填埋。這種處理方式渣中的有價金屬不能得到回收，不僅造成資源浪費，而且污染環(huán)境。③只回收其中的少數(shù)有價金屬或貴金屬，產(chǎn)出的渣作為廢棄物堆存。鉛銀渣綜合回收方式分為兩類:直接法和間接法。直接法是以鉛銀渣作為主要原料，選擇適宜的工藝對鉛銀渣中少數(shù)有價金屬進行回收，其主要的方法有浮選法、回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)法。間接法是將鉛銀渣以配料的方式加入鉛精礦，在鉛冶煉的工藝過程中進行回收。
[0003]火法煉鋅是采用碳質(zhì)還原劑還原得到金屬鋅的過程，其中密閉鼓風(fēng)爐煉鋅是一種重要的火法煉鋅方法，該 方法是將鉛鋅硫化精礦和鉛鋅氧化礦進行燒結(jié)，燒結(jié)快和焦炭在密閉鼓風(fēng)爐中還原冶煉，爐子上部產(chǎn)出的鋅蒸氣經(jīng)鉛雨冷凝得到粗鋅，下部產(chǎn)出粗鉛，爐渣經(jīng)電熱前床保溫沉降分離后得到鼓風(fēng)爐渣。鼓風(fēng)爐渣含有銅、鋅、鉛、銦、銀等有價金屬，同時含有較高的氧化鐵、二氧化硅和氧化鈣。目前鼓風(fēng)爐渣的處理方法通常采用煙化法回收其中的鋅，產(chǎn)出的煙化爐渣堆存。
[0004]從以上分析可知，目前處理濕法煉鋅渣或火法煉鋅渣的方法均僅針對其中一種渣進行回收，回收的金屬也僅僅是一種或少量幾種金屬，資源綜合利用率低；同時渣處理過程中殘留的重金屬元素大多沒有得到固化，產(chǎn)出的終渣存在二次污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鋅冶煉渣中有價金屬綜合回收方法，既實現(xiàn)濕法煉鋅渣和火法煉鋅渣中鉛、鋅、銅、銦、銀、金等有價金屬的同步回收，提高資源的綜合利用率，又能將有害的濕法煉鋅渣轉(zhuǎn)化為經(jīng)高溫固化處理的無害化爐渣。
[0006]解決本發(fā)明的技術(shù)問題所采用的方案是:①配料-壓團:取鼓風(fēng)爐渣、鐵礬渣和鉛銀渣，按質(zhì)量比為廣2:2~4:1進行配料，充分混合，在混合過程中補充水份至混合料含水12~18%，混合料采用液壓成型機進行壓團，在300C~200°C下干燥獲得干燥的團塊。由于鐵礬渣和鉛銀渣中含有一定量的膠狀氫氧化鐵和硅酸鹽等粘結(jié)性能較強的物質(zhì)，配料-壓團過程中，氫氧化鐵和硅酸鹽等膠體物質(zhì)在固體顆粒間起著分散和連接作用，加強了固體顆粒間的相互粘接，滿足下步熔煉對團塊強度的要求。
[0007]②熔煉:將上述干燥的團塊、焦炭、熔劑按質(zhì)量比為41:0.5~2:1加入到空氣側(cè)吹還原造锍熔煉爐進行熔煉，鼓入壓縮空氣或富氧空氣，控制爐內(nèi)反應(yīng)溫度為1050 V~1400 V。熔煉過程中在高溫和過剩的碳質(zhì)還原劑存在的情況下，物料中的的硫、銅、鐵和鉛生成锍相，這種锍相對貴金屬具有強烈捕集能力，將金、銀等貴金屬元素捕集進入锍相中；原料中鋅、銦、鍺等容易揮發(fā)氧化的元素與碳質(zhì)還原劑反應(yīng)被還原揮發(fā)，在熔煉爐上部被鼓入的二次風(fēng)氧化形成氧化鋅、氧化鉛和氧化銦等化合物進入煙塵。原料中大部分鐵和脈石進 行造渣反應(yīng)，形成由硅酸鐵、硅酸鈣、鐵橄欖石等組成的玻璃相爐渣，并將殘留的重金屬元素固化在玻璃相爐渣中。
[0008]③收塵與渣锍分離:上述熔煉過程中產(chǎn)出的爐氣經(jīng)收塵得到富銦氧化鋅煙塵；熔煉過程產(chǎn)出的熔融體放入電熱前床內(nèi)在1000°c~1400°C進行保溫沉降，使鉛冰銅經(jīng)聚結(jié)-沉降沉積于電熱前床底部，將鉛冰銅排出鑄錠冷卻得到鉛冰銅。熔煉形成的爐渣漂浮于電熱前床的上部，將爐渣排出，水碎得到無害化爐渣。
[0009]所述的鼓風(fēng)爐渣、鐵礬渣和鉛銀渣是在槽式攪拌機中混合，壓力成團的團塊應(yīng)干燥12~72h。
[0010]所述的熔煉過程中熔煉周期為30min~60min,鼓風(fēng)強度為35~60 Nm3.m-2.min。
[0011]所述熔煉過程產(chǎn)出的熔融體在電熱前床內(nèi)保溫沉降時間為4tTl0h ；
所述的焦炭為冶金焦，熔劑為石英石和石灰石。
[0012]本發(fā)明的基本原理如下:
在900°C~1300°C的還原反應(yīng):
2Fe203+ C= 4FeO+ CO2( I)；
2Fe304+ C= 6Fe0+ CO2( 2)；
4CuO+ C= 2Cu20+ CO2( 3)；
(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12.{Zn、Pb、Cu、Pb、Ag、Au、As} + 13Fe0 + 13C0 — {Zn、Pb、Cu、Pb、Ag、Au、As}+14FeS+13C02+ NH3 (4)；
FeO或Cu2O與金屬硫化物及碳質(zhì)還原劑發(fā)生造锍反應(yīng):
PbS+ FeO+ C= Pb+ FeS+ CO( 5)；
PbS+ Cu2O+ CO= Pb+ Cu2S+ CO2( 6)；
PbSO4+ FeO+ 5C0= Pb+ FeS+ 5C02( 7)；
mFeS+nCu2S=mFeS.nCu2S(8)；
锍相生成后，物料中的貴金屬被捕集進入锍相中:
[Cu2S]+ [FeS]+Ag2S= [Cu2S.FeS.Ag2S](9)；
[Cu2S]+ [FeS]+Ag= [Cu2S.FeS.Ag](10)；
[Cu2S] + [FeS]+Au= [Cu2S.FeS.Au](11)；氧化鐵、二氧化硅、氧化鈣之間發(fā)生反應(yīng)形成爐渣:
3Fe304+ FeS+5Si02=5 (Fe0.SiO2)+SO2(12)；
FeO+CaO+ 2Si02=(Fe0.Ca0.2Si02)(13)；
FeS+302+Si02= 2 (Fe0.SiO2) +2S02(14)。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明利用鋅冶煉渣中富含多種有價金屬的特點，采用還原熔煉的方法，實現(xiàn)鋅冶煉渣中有價金屬的同步富集和回收，全過程鉛回收率> 76%，鋅回收率> 75%，銅回收率^ 74%，銦回收率> 72%，銀回收率> 80%，金回收率> 76% ;同時將濕法煉鋅渣中可溶的有害元素固化在玻璃相的爐渣中，將有害的濕法煉鋅渣轉(zhuǎn)化為無害化爐渣。工藝流程短、物料適應(yīng)性強、有價金屬回收率高，實現(xiàn)了資源的綜合利用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例
[0015]實施例1:取自某廠的鼓風(fēng)爐渣、鐵礬渣和鉛銀渣，其化學(xué)成分分別為:鼓風(fēng)爐渣:Zn 9.5%, Pb 9.2%, Cu 1.5%, Fe 27.6%, In 15g/t, Ag 33g/t, Au lg/t ;鉛銀渣:Zn 6.2%,Pb5.5%, Cu 1.2%, In 210g/t，Ag 195g/t, Au lg/t ;鐵礬渣:Zn 4.5%, Pb 4.1%, Cu 0.4%, In35g/t, Ag 122g/t, Au 1.2g/t。分別取上述鼓風(fēng)爐洛100kg,鐵帆洛200kg,鉛銀洛100kg(鐵礬渣:鉛銀渣:鼓風(fēng)爐渣的質(zhì)量比為1:2:1)，將取出的鼓風(fēng)爐渣、鐵礬渣和鉛銀渣采用槽式攪拌機混合5min,在混合過程中補充20kg水,檢測得出混合料含水12%。混合料采用液壓成型機進行壓團，團塊在30°C下干燥72h，獲得393kg干燥的團塊。將393kg干燥的團塊與78.6kg焦炭和39.3kg熔劑依次加入到空氣側(cè)吹還原造锍熔煉爐進行熔煉，熔煉區(qū)溫度控制在105(Tll50°C，熔煉周期30min，鼓入氧含量為24%的富氧空氣，鼓風(fēng)強度35Nm3.m_2.min。熔煉產(chǎn)出的爐氣經(jīng)高溫袋式收塵器收塵后得到32kg富銦氧化鋅煙塵。熔融體經(jīng)溜槽放入電熱前床在1000°C~1150°C下保溫沉降4h，將沉積于電熱前床底部的鉛冰銅放出得到40kg鉛冰銅，爐渣放出后水淬得到水淬渣。富銦氧化鋅煙塵的化學(xué)成分為:Pb 8.5%, Cu 0.54%, Zn50.2%, Au0.lg/t, Ag 14.7g/t, In 479g/t。鉛冰銅的化學(xué)成分為:Pb36.6%, Cu 6.03%, Zn6.2%, Au8.25g/t, Ag944g/t, Ιη147.5g/t。
[0016]獲得的指標(biāo):鉛回收率76%，銅回收率74%，鋅回收率75%，銦回收率72%，銀回收率81%，金回收率76%。
[0017]實施例2:取自某廠的鼓風(fēng)爐渣、鐵礬渣和鉛銀渣，其化學(xué)成分分別為:鼓風(fēng)爐渣:Zn 7.2%, Pb 0.47%, Cu 0 .98%, In 31g/t，Ag 24g/t，Au 0.4g/t。鉛銀渣:Zn 6.9%, Pb 5.9%,Cu 0.42%, In 131g/t, Ag 113g/t, Au 2g/t ;鐵礬渣:Zn 5.3%, Pb 4.7%, Cu 0.28%, In 45g/t，Ag 126g/t，Au 0.2g/t。分別取上述鼓風(fēng)爐渣150kg，鐵礬渣300kg，鉛銀渣100kg (鐵礬渣:鉛銀渣:鼓風(fēng)爐渣的質(zhì)量比為1.5:3:1)，將取出的鼓風(fēng)爐渣、鐵礬渣和鉛銀渣采用槽式攪拌機混合8min,在混合過程中補充44kg水,檢測得出混合料含水14%。混合料采用液壓成型機進行壓團，團塊在100°C下干燥48h，獲得517kg干燥的團塊。將517kg干燥的團塊與107.7kg焦炭和43.8kg熔劑依次加入到空氣側(cè)吹還原造锍熔煉爐進行熔煉，熔煉區(qū)溫度控制在1150°C~1250°C，熔煉周期45min，鼓入空氣鼓風(fēng)強度45Nm3.m-2.min。熔煉產(chǎn)出的爐氣經(jīng)高溫袋式收塵器收塵后得到44kg富銦氧化鋅煙塵。熔融體經(jīng)溜槽放入電熱前床在1150°C~1250°C下保溫沉降8h，將沉積于電熱前床底部的鉛冰銅放出得到49.5kg鉛冰銅，爐渣放出后水淬得到水淬渣。富銦氧化鋅煙塵的化學(xué)成分為:Pb6.1%, Cu 0.25%, Ζη54.2%, Au0.14g/t, Ag 11.9g/t, In 482.9g/t。鉛冰銅的化學(xué)成分為:Pb28.4%, Cu3.9%, Zn5.4%, Au4.9g/t, Ag 841g/t, In 94.7g/t。
[0018]獲得的指標(biāo):鉛回收率81%，銅回收率75%，鋅回收率79%，銦回收率83%，銀回收率80%，金回收率78%。
[0019]實施例3:取自某廠的鼓風(fēng)爐渣、鐵礬渣和鉛銀渣，其化學(xué)成分分別為:鼓風(fēng)爐渣:Zn 7.5%, Pb 0.43%, Cu 1.01%, In 24g/t, Ag 12g/t, Au 0.3g/t ;鉛銀渣:Zn 7.2%, Pb5.3%, Cu 0.74%, In 125g/t, Ag 161g/t, Au 2.lg/t ;鐵礬渣:Zn 5.9%, Pb 3.6%, Cu 0.86%,In 72g/t,Ag 92g/t,Au 0.32g/t。分別取上述鼓風(fēng)爐洛200kg,鐵帆洛400kg,鉛銀洛IOOkg(鐵礬渣:鉛銀渣:鼓風(fēng)爐渣的質(zhì)量比為2:4:1)，將取出的鼓風(fēng)爐渣、鐵礬渣和鉛銀渣采用槽式攪拌機混合lOmin，在混合過程中補充70kg水，檢測得出混合料含水18%?；旌狭喜捎靡簤撼尚蜋C進行壓團，團塊在200°C下干燥12h，獲得644kg干燥的團塊。將644kg干燥的 團塊與171.7kg焦炭和42.9kg熔劑(干燥的團塊:焦炭:熔劑質(zhì)量比=依次加入到空氣側(cè)吹還原造锍熔煉爐進行熔煉，熔煉區(qū)溫度控制在1250°C~1400°C，熔煉周期60min，鼓入空氣，鼓風(fēng)強度60Nm3.m-2.π?η。熔煉產(chǎn)出的爐氣經(jīng)高溫袋式收塵器收塵后得到49kg富銦氧化鋅煙塵。熔融體經(jīng)溜槽放入電熱前床在1250°C~1400°C下保溫沉降10h，將沉積于電熱前床底部的鉛冰銅放出得到56kg鉛冰銅，爐渣放出后水淬得到水淬渣。富銦氧化鋅煙塵的化學(xué)成分為:Pb 6.1%, Cu 0.24%, Ζη58.0%, Au0.21g/t, Ag 23.9g/t, In 518.5g/t。鉛冰銅的化學(xué)成分為:Pb 25.5%, Cu3.7%, Ζη4.2%, Au4.45g/t, Ag 752.8g/t, In 72.5g/t。
[0020]獲得的指標(biāo):鉛回收率82%，銅回收率80%，鋅回收率83%，銦回收率86%，銀回收率82%，金回收率81%。
【權(quán)利要求】
1.一種鋅冶煉渣中有價金屬綜合回收的方法，其步驟是: ①配料-壓團:取鼓風(fēng)爐渣、鐵礬渣和鉛銀渣，按質(zhì)量比為廣1-2:2~4:1進行配料，充分混合，在混合過程中補充水份至混合料含水12~18%，混合料采用液壓成型機進行壓團，在300C~20(rc下干燥獲得干燥的團塊； ②熔煉:將上述干燥的團塊、焦炭、熔劑按質(zhì)量比為4-8:0.5~2:1加入到空氣側(cè)吹還原造锍熔煉爐進行熔煉，鼓入壓縮空氣或富氧空氣，控制爐內(nèi)反應(yīng)溫度為1050°C -1400°C ； ③收塵與渣锍分離:上述熔煉過程中產(chǎn)出的爐氣經(jīng)收塵得到富銦氧化鋅煙塵；熔煉過程產(chǎn)出的熔融體放入電熱前床內(nèi)在1000°C~1400°C進行保溫沉降，使鉛冰銅經(jīng)聚結(jié)-沉降沉積于電熱前床底部，將鉛冰銅排出鑄錠冷卻得到鉛冰銅。
2.熔煉形成的爐渣漂浮于電熱前床的上部，將爐渣排出，水碎得到無害化爐渣。
3.按權(quán)利要求1所述的鋅冶煉渣中有價金屬綜合回收的方法，其特征是:鼓風(fēng)爐渣、鐵礬渣和鉛銀渣在槽式攪拌機中混合，壓力成團的團塊應(yīng)干燥12~72h。
4.按權(quán)利要求1所述的鋅冶煉渣中有價金屬綜合回收的方法，其特征是:熔煉過程中溶煉周期為30min~60min,鼓風(fēng)強度為35~60 Nm3.m 2.min。
5.按權(quán)利要求1所述的鋅冶煉渣中有價金屬綜合回收的方法，其特征是:熔煉過程產(chǎn)出的熔融體在電熱前床內(nèi)保溫沉降時間為4tTl0h ； 按權(quán)利要求1、2、3或4所述的鋅冶煉渣中有價金屬綜合回收的方法，其特征是:所述的焦炭為冶金焦，熔劑為石英石和石灰石。
【文檔編號】C22B19/36GK103710544SQ201310696840
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】魏昶, 李興彬, 李旻廷, 鄧志敢, 李存兄, 樊剛 申請人:昆明理工大學(xué)科技產(chǎn)業(yè)經(jīng)營管理有限公司