[发明专利]一种真空等离子闪速还原铁矾渣系统

说明书

技术领域

本发明属于等离子体应用技术领域，具体涉及一种真空等离子闪速还原铁矾渣系统。

背景技术

湿法炼锌过程是将硫化锌精矿经过硫酸化焙烧，获得的焙砂经硫酸溶液浸出，浸出液经过净化杂质后，获得的杂质较少的浸出液称作净液，对净液进行电积来生产金属锌。在焙砂浸出后获得的浸出液中有较多的铁，铁的含量在 20g/L 左右，为了除去浸出液中的铁，采用的方法有黄钾铁矾法、黄铵铁矾法、针铁矿法及赤铁矿法等，由于赤铁矿法成本较高，很少采用，常见的除铁方法主要是黄钾铁矾法和黄铵铁矾法，在形成黄钾铁矾和形成黄铵铁矾时，需要调整溶液的 pH 在 1.0-3.0 之间，通常调整浸出液 pH 值用的添加料为锌精矿焙烧获得的焙砂，焙砂中除了含有主要成分氧化锌之外，还含有硫酸锌，氧化铅、铁酸锌、铟的化合物等金属化合物，还含有部分硅酸盐等。焙砂中和浸出液 pH 的实质是氧化锌的溶解消耗了部分溶液中的氢离子，在中和阶段的反应条件不能使焙砂中的全部成分溶解，这部分物质将会与铁矾沉淀一起被过滤，因此黄钾 ( 铵 ) 铁矾中的主要成分就有黄钾 ( 铵 ) 铁矾、硫酸锌、氧化锌、氧化铅、铁酸锌、铟的化合物及硅酸盐等，通常产出的铁矾渣中的主要金属含量为：锌 6％ -11％、铅 2-3％、铟 0.1-0.2％、铁 20-30％。矾渣中由于含有重金属，并且较不稳定，不易堆存，因此需要对其进行处理。

对铁矾渣的处理方法目前主要高温还原挥发法和水溶液浸出方法两种类型。高温还原挥发法是在铁矾渣中配入焦粉作为还原剂，将物料加热至 900-1200℃使其中的锌挥发转变为氧化锌。水溶液浸出方法有两种类型，一种是直接将铁矾渣用酸或碱进行浸出；第二种是将铁矾渣在 500-700℃之间预先焙解，经焙解后的渣再采用酸或者碱溶液浸出铁矾渣中的金属。高温还原挥发法的优势是可以同时回收矾渣中的铅、锌、铟等，将这些元素全部收集至氧化锌烟尘中，但该方法能耗高，且产出的含铁渣由于在挥发锌过程中呈熔体状态，熔体中混入大量硅酸盐，导致含铁渣中铁的收率较低。水溶液浸出法的优势是经浸出后的含铁渣中铁的含量达到 55％左右，但渣中锌含量较高，锌含量普遍在 1％以上，因这部分锌主要是以铁酸锌形式存在，在铁作为炼铁原料使用时，锌会对炼铁过程造成不利影响。

等离子态是物质的第四态，宇宙中几乎99﹪的物质（不包括尚未确认的暗物质）都处于等离子态。等离子体其温度分布范围则从10 K的低温到核聚变等离子体的10亿K超高温并拥有一系列独特性质，使等离子体在纳米材料生产、新材料合成、热加工制造、冶炼、钻探、煤化工、垃圾废物处理、材料表面处理、电子、新能源、军事、航空航天等领域获得广泛应用。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种真空等离子闪速还原铁矾渣系统，通过调节煤粉的比例跟还原气的流量，能够有效还原铁矾渣；反应迅速高效，能够实现闪速还原，显著提高了生产率；安全可靠无污染，有效实现铁矾渣中二次资源的综合回收利用。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

一种真空等离子闪速还原铁矾渣系统，包括：等离子枪、真空室和真空泵，其中，

所述等离子枪包括：枪体、设置于所述枪体内的阴极和与所述枪体连接的阳极，所述阴极与所述阳极均设置有相互配合放电的圆弧结构，所述圆弧结构间具有一定间隙，供介质气体通过；

所述阳极上设置有进料通道，所述阳极的轴向方向设置有喷口，所述喷口分别与所述间隙、进料通道连通；

所述阳极的末端设置于所述真空室的侧壁上，所述真空室的底部设置有多个回漏斗，用于回收不同位置的生成物；所述回收漏斗的底部设置有出料口；

所述真空泵与所述真空室连接。

进一步，还包括：气体冷却装置和易挥发金属回收装置，所述真空泵通过所述气体冷却装置与所述真空室连接，所述气体冷却装置用于冷却所述真空室中排出的尾气；

所述气体冷却装置的底部固定连接有所述易挥发金属回收装置。

进一步，还包括：气体分离提取装置和储气罐，所述气体分离提取装置与所述真空泵连接，所述气体分离提取装置对冷却后的尾气进行处理，得到氩气和还原气；

所述气体分离提取装置与所述储气罐连接，将所述氩气和还原气送至所述储气罐中；

所述储气罐与所述等离子枪连接。

进一步，还包括：氩气瓶和还原气瓶，其中，所述氩气瓶和还原气瓶分别与所述等离子枪连接。

进一步，还包括：进料装置，所述进料装置与所述氩气瓶连接，将所述氩气瓶内的氩气与所述进料装置内的煤粉、铁矾渣混合。