[发明专利]一种熔池喷射锌精矿的一步炼锌方法

说明书

本发明公开了一种熔池喷射锌精矿的一步炼锌方法，其包括如下步骤：a、将锌精矿与熔剂混合，干燥得到混合物料；b、将所述步骤a干燥后的混合物料通过侧吹喷枪直接喷入射流熔炼区熔池内，与含氧气体反应氧化脱硫，得到高锌渣和熔炼烟气；c、将所述步骤b得到的高锌渣送入电热还原区进行还原得到锌蒸汽和炉渣。本发明的方法，通过改变物料的进料方式，混合物料干燥后采用侧吹喷枪直接喷射进入射流熔炼区的熔池中，使熔炼区的烟气中锌含量显著降低，大幅提高了锌的直收率，还原后得到的炉渣含锌可降至0.1%以下，炉渣产率低、渣量少，可作为一般固废直接外售，单系列锌产能可满足5‑50万吨/年等各种规模。

技术领域

本发明属于锌冶炼技术领域，具体涉及一种熔池喷射锌精矿的一步炼锌方法。

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。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。

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、竖罐和电炉是目前常用的火法炼锌工艺，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，锌总直收率低。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。

因此，需要开发一种工艺简单、直收率高的锌精矿冶炼方法。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：现有含锌物料处理工艺存在技术流程长、过程复杂、投资巨大、能耗偏高、难以工业化等问题。最重要的是，对于现有锌精矿处理过程，湿法过程产生大量的浸出渣、铁渣等，其产出率超过50%，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。现有火法处理含锌物料工艺能耗普遍偏高，备料过程复杂，锌的直收率低，渣含锌等其他有价金属高，单系列产能小，技术水平较低，无法满足现代工业化大生产的要求。

相关技术中，CN111424175A公开了一种冶炼锌精矿和含锌二次物料的系统及方法，该方法通过将锌精矿与含锌二次物料进行计算配料，在射流熔炼电热还原炉熔炼区将锌精矿氧化脱硫，同时将含锌二次物料熔化，熔炼区烟气制酸，ZnO参与造渣，形成高锌渣进电热区进行还原，实现锌快速和彻底的还原，同时可将铁、铅等还原，大部分铟、锗等随锌蒸气发挥得到富集，实现综合回收。该方法虽然解决了湿法炼锌存在的诸多问题，但存在的主要缺点在于：（1）在射流熔炼区氧化脱硫阶段，锌精矿是通过射流熔炼区的物料入口一次性大量加入熔炼区，硫化锌无法与含氧气体充分接触及时发生氧化反应，由于熔炼温度较高，硫化锌挥发较快，挥发后的硫化锌进入烟气，致使烟气中含有大量锌；（2）挥发后的硫化锌进入烟气中形成含锌烟尘，若将其返回熔炼区，则会增大熔炼区的热负荷，造成熔炼区必须补热，提高了炉子的能耗；（3）挥发后的硫化锌进入烟气中形成含锌烟尘，若直接返回电热区进行还原，一方面提高了电热还原区的电能消耗，另一方面会产生较高的含硫烟气不利于锌的回收，降低锌的直收率。