[发明专利]熔炼方法

说明书

本发明涉及到一种火法熔炼方法，该方法主要是从硫化物精矿组成的原材料中，特别是从硫化物精矿和金属氧化物的混合原料中提炼金属锌，但也可以提炼铅和铜。

该方法用氧去氧化炉料中的硫化物，反应放出的热量使炉料熔化，形成高锌氧化物熔渣，用煤作为还原剂、并同多加的煤和氧一起补充还原阶段所需的热量。冷凝从还原段挥发的锌和铅蒸汽，得到液体金属。本工艺适合于高度控制和自动化。

该方法可取消烧结或培烧工序，而且金属收率高。

历史上，锌的制取是在蒸馏，电解槽、以及铅锌鼓风炉（Imperial    Smelting    Furnace）中进行的。在现代，几乎所有的金属锌都采用电解法或铅锌鼓风炉（ISF）生产，铅锌鼓风炉法可用来处理含有大量杂质和低品位矿，以及处理某些再生料。由于这种方法大量使用高成本的焦炭，其热效率低，还要求烧结和精炼分两步进行，所以，从经济上考虑，在某种程度上这种方法的可行性是有问题的。电解法的经济性多多少少取决于低廉的电费，这种方法还会产生残渣，因而存在残渣的处理问题。

本发明是可取代铅锌鼓风炉法的好方法，其优点在于：更好地利用反应放出的热量，采用低成本的煤作为还原剂代替冶金焦炭、还可获得高发热量的副产品煤气。

工业上已采用KIVCET法（澳大利亚专利421261，456550）处理含杂质较多的铅精矿，这种方法的改进方法已被试用于处理含有一定量锌的铅精矿，但工业上尚未采用这种方法处理以锌为主要金属的原料。

KIVCET炼铜的派生法包括用氧对干燥精矿的旋风炉熔炼，以得到以氧化形式存在的铅和锌为渣，而铜为冰铜的熔融池。排出的气体中二氧化硫的含量很高，可以用来制酸。在隔板的引导下渣和冰铜流入电热炉区，在炉区把还原剂进到熔融池中，用电供热。可以从渣中回收金属铅，锌以蒸汽形式排出，而冰铜仍保持不变，后者被转移到鼓风炉中，制成粗铜。

KIVCET法炼铅的过程是类似的，但是，如果不能得到低成本的电，这种方法就不适用于主要是含锌的原料，因为它要消耗很高的能量。

芬兰的Outokumpu公司研究了铝的熔炼法，还研究了从炼铝得到的渣中蒸发出锌的方法。按照Out    okumpu公司的方法（澳大利亚专利501911），精矿被闪蒸冶炼，制成熔融的金属铅和液体渣，渣流到电热沪中，以氮气流喷入细煤粉使锌蒸发出来。当采用这种方法处理含锌百分数很高的原料时，硫化锌的氧化会产生大量的热，在闪蒸冶炼法中，这种热量立刻消耗在挥发上，或消耗在大量的铅上，这就导致炉中有大量的、不必要的循环性负载。

由西德Lurgi研制的QSL方法（美国专利4266971）中，把制成球状的铅精矿加到渣的熔池中，球形团矿进入熔池，把氧喷入其中，制成高含铅的氧化物渣，随后，在炉子的第二部分通过喷入的煤粉把氧化铅还原成金属铅。就目前所知，这种方法对于排出的锌蒸汽是不成功的。

ISASMELT法（澳大利亚专利申请号90762/82）是另一种熔炼铅精矿的熔池法，其过程包括：把硫化铅加到熔融渣中，在渣熔池中注入空气搅动熔池、并使硫化铅氧化成氧化铅、然后把氧化物还原成金属铅。在熔炼过程中再进行渣的蒸发阶段，就可以回收铅精矿中的和保留在渣中的锌。

Davey和Yazawa提出了一种方法，其目的在于处理主要是含锌的原材料。该方法的基本原理包含在如下高温反应中：

ZnS+O₂＝Zn+SO₂

由于反应是吸热的，需要加入碳质燃料，排出的气体为含有碳氧化物和二氧化硫的混合气，这样就难于回收未燃烧的一氧化碳中的热能，致使热量不能得到充分利用，而且从成份复杂的气流中回收锌蒸汽也存在着潜在的问题。

本发明包括：用工业氧气氧化熔融渣池中的硫化锌精矿，得到氧化物渣，随后用煤还原氧化物渣以排出金属锌蒸汽，把锌蒸汽收集在以铅作挡板的冷凝器中。

氧化过程为放热反应，并且当使用干燥的硫化物进料时，氧化反应是自动进行的，反应具有如下特征：

2ZnS+3O₂＝2ZnO+SO₂

极为重要的是硫化物氧化时放出的过量的热可用于熔化被氧化的含锌原料和熔剂，并使其流进氧化物渣池，在氧化过程中，以气相的形式去除掉挥发性杂质，如砷、锑和镉。

引入并保留住熔融的硫化物相（冰铜），可使氧化阶段得到改善。这种冰铜相有助于减缓进料，如较粗颗粒的氧化反应。如果在进料中有足够量的铜，则可确保冰铜或金属铜的生产。