[发明专利]冶炼锌精矿和含锌二次物料的系统及方法

说明书

本发明公开了冶炼锌精矿和含锌二次物料的系统及方法，系统包括混料单元和射流熔炼电热还原炉，所述混料单元具有锌精矿入口、含锌二次物料入口、熔剂入口和混合料出口；所述射流熔炼电热还原炉内限定出射流熔炼区和电热还原区，所述射流熔炼区和所述电热还原区之间设有隔墙，并且所述射流熔炼区和所述电热还原区底部连通，所述射流熔炼区设有物料入口、含氧气体喷枪和熔炼烟气出口，所述物料入口与所述混合料出口相连，所述电热还原区设有电极、还原剂喷枪、含锌蒸汽出口、排渣口和金属熔体出口。采用该系统可以实现锌精矿和含锌二次物料的短流程和低能耗处理，并且铅、铁、银、铟、锗等有价金属均得到综合回收，而且锌元素具有较高的直收率。

技术领域

本发明属于冶金领域，具体涉及一种冶炼锌精矿和含锌二次物料的系统及方法。

背景技术

金属锌是工业和农业重要的原材料。随着社会的进步和人类的发展，世界对锌资源的需求快速提高，锌原料消耗巨大，锌金属行业面临无矿可采与原料供应短缺的危机。我国是世界产锌大国，我国以不到世界20％的锌资源储量生产了几乎50％的锌产品，由于过度开发，我国高品位的闪锌矿储量几近枯竭。自2000年以来，我国的锌净出口量，包括合金中的锌一直呈逐渐减少的趋势，中国锌供应由过剩转为短缺。与此同时，在金属锌的使用过程中，会产生许多含锌二次物料。含锌二次物料的堆放，一方面大量占用土地，造成严重环境污染，另一方面造成极大的资源浪费。

锌冶炼以湿法流程为主，锌精矿经焙烧或其他手段处理后进行浸出，得到硫酸锌溶液经净液、电解沉积得到阴极锌片，经锌熔铸得到Zn99.995锌锭。该流程工序较多、过程复杂、投资巨大、能耗偏高，单电积工序的吨锌直流电耗就达到3000kWh。最重要的是，湿法过程产生大量的浸出渣、铁渣等，其产出率超过50％，这些渣均属于危险废物，需进行无害化处理，又造成了大量的能源消耗并带来了新的污染。

鼓风炉、竖罐和电炉是目前仅存的火法炼锌工艺，能耗普遍较高。鼓风炉、竖罐对原料成分要求较高、备料过程复杂；电炉需控制炉内气氛和温度，防止铁的大量还原；三种火法炼锌工艺锌直收率较低，鼓风炉、电炉渣含锌高，锌总回收率低。目前，除单台鼓风炉的产能可达10万吨锌/年以上，竖罐和电炉的单系列产能仅为几千吨/年，完全无法满足现代化大工业生产的要求。

锌是目前世界上循环利用较好的金属之一，含锌二次物料已成为锌生产的重要原料，全球30％的锌来源于含锌二次物料，再生锌年产量高达290万吨。但是，由于我国含锌二次物料利用起步较晚，与国外差距较大。

目前含锌二次物料的处理方法主要有火法和湿法。火法工艺包括回转窑烟化挥发(威尔兹法)、等离子炉熔炼、电热竖炉熔炼、垂直喷射火焰烟化等。其中回转窑烟化挥发工艺存在备料过程复杂，细烟灰需制粒干燥，能耗大，还原剂用量大，窑维修费用大，主要是耐火材料寿命短等问题。等离子炉熔炼工艺存在单系列处理规模小，电能消耗大(如以钢烟灰为例，电能消耗1400kWh/t烟灰)，投资大等问题。电热竖炉熔炼工艺存在工艺流程长，投资大，电能消耗大等问题。垂直喷射火焰烟化工艺存在需建设制氧机站和空压机站，投资大等问题。湿法工艺主要包括碱浸和酸浸。其中碱浸工艺存在生产率低，浸出液和浸出渣难处理造成二次污染等问题。酸浸工艺存在设备投资大，浸出液和浸出渣难处理造成二次污染等问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种冶炼锌精矿和含锌二次物料的系统及方法，采用该系统可以实现锌精矿和含锌二次物料的短流程和低能耗处理，并且铅、铁、银、铟、锗等有价金属均得到综合回收，而且锌元素具有较高的直收率。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种冶炼锌精矿和含锌二次物料的系统。根据本发明的实施例，所述系统包括：

混料单元，所述混料单元具有锌精矿入口、含锌二次物料入口、熔剂入口和混合料出口；