[发明专利]洁净化真空火法炼锌装置及炼锌方法

说明书

本发明提出一种洁净化真空火法炼锌装置及炼锌方法，包括在支架上设置加热炉、还原罐总成、真空机组和冷凝装置；冷凝装置包括内含麻花铁的冷却管、冷却风机、冷凝装置旋风除尘外筒、锌液输送管、液锌收集池和锌液浇注池；内含麻花铁的冷却管组下端套设冷凝装置旋风除尘外筒，在内含麻花铁的冷却管组的正下方设置锌液收集池，锌液收集池通过锌液输送管连接锌液浇注池，锌液输送管外设置保温加热层；冷却风机通过冷却风管道连接内含麻花铁的冷却管组外壳。本发明在真空环境下的还原，降低反应所需活化能，降低了对原料中锌含量的要求，扩大了可以利用的含锌原料范围；同时降低生产过程中所需要的温度，进而减少生产消耗的能量，达到节能的目的。

技术领域

本发明属于锌及相近似的金属冶炼技术领域，具体涉及一种洁净化真空火法炼锌装置及方法。

背景技术

目前世界上通过锌精矿生产精炼锌主要有两种工艺：火法冶炼和湿法冶炼。过去火法炼锌由于物料导热性差，温度高，炉体以及耐火材料消耗严重；导致还原时间过长，能耗高，生产率低，同时废渣残余锌量大，收率很低，特别是不适合低品位的物料。火法炼锌中的竖罐蒸馏炼锌已趋淘汰，目前只有极少企业生产，电炉炼锌规模小且未见新的发展。密闭鼓风炉炼铅锌是目前世界上最主要的火法炼锌方法。

湿法炼锌已成为当今世界最主要的炼锌方法，其产量占世界总锌产量的85％以上。近期世界新建和扩建的生产能力均采用湿法炼锌工艺。湿法炼锌技术发展很快，主要表现在：硫化锌精矿的直接氧压浸出；硫化锌精矿的常压富氧直接浸出；设备大型化，高效化；

但就以上金属锌的生产方法，在环保、能耗方面都存在问题，需要大量的环保设施来处理才能达到国家排放标准。而且目前还没有好的处理工艺，特别是湿法炼锌废渣和炼钢废灰国家规定按照危废标准来进行管理，限制了其处理途径。有的企业因为限制危废外堆，已经处于半停产状态；而在再生锌回收利用方面(特别是炼钢废灰以及湿法炼锌的废渣)，其回收及综合利用已经受到国家及行业的重视。特别是湿法炼锌的废渣，因为危废处理条件的制约，严重影响到工业化生产的正常进行。

以炼钢废灰为例：钢铁企业含锌粉尘产量为钢产量的3-4％，2017年我国钢产量为83173万吨，即每年产生的含锌粉尘量约2500万吨。正确、高效的粉尘处理，已经是当前面临的迫切任务。

同时我国铅锌高品位矿逐渐减少，很多属于低品位矿，在当前情况下研发一种环保、节能、高收率、固废可循环利用的冶炼工艺尤其紧迫。

国内很多大学都把能实现在低炉温、低能耗、低品位物料工况下的锌冶炼作为项目研究，因为真空条件具有降低还原反应的吉布斯自由能，降低还原温度，减少能耗的优势，所以都把研究重点放在了真空炭热还原方向上，特别是中南大学、昆明理工大学、西安建筑科技大学、贵州大学等都做过相关热力学分析和实验室验证；实验证明真空炭热还原锌冶炼具有独特的优势，但由于实验室都是少量的特性试验，实验室试验和工业扩大化生产存在转化瓶颈，一直没有实现成功的工业化应用。

火法炼锌里的竖罐炼锌炉由竖井式蒸馏罐(竖罐)本体、燃烧室、换热器和锌雨飞溅冷凝器组成。竖罐本体按其各部位分为上延部、罐本体和下延部三部分。生产工艺是用碳质还原剂还原置于竖井式蒸馏罐内的锌团矿，产出的锌蒸气被冷凝成液锌的锌熔炼方法。熔炼过程是在高于锌沸点(1179K)的温度下进行的，部分被还原的其他金属因蒸气压低而与未还原的氧化物和脉石一道留在蒸馏残渣内。

有色金属冶炼是全世界污染最严重的行业之一，随着国家环保标准的提高，当前很多工艺已经不能满足当前的环保需求，一些环保不达标的工艺及设施已被淘汰，行业需要即能满足环保标准要求，又能为企业获得高的效益回报的技术；国家层面对有色冶金防污减排非常重视，2017年，国家重点研发计划“大气污染成因与控制技术研究”重点专项“有色冶金大气多污染物全过程控制耦合技术与示范”项目启动。