含鋅浸出渣的處理方法與流程
2023-10-04 06:02:59 1
本發明涉及金屬冶金領域，具體而言，涉及一種含鋅浸出渣的處理方法。
背景技術：
溼法煉鋅是我國大多鋅冶煉企業選擇的冶煉工藝，而溼法煉鋅中不管採用常規法和熱酸除鐵法，生產過程中均伴隨產生大量含鋅浸出渣。含鋅浸出渣屬於《國家危險廢棄物名錄》中的危廢渣(代號331-004-48)，以前大多鋅冶煉廠均建專門的渣場進行堆存，隨著產能的加大，越來越多的鋅浸出渣需要堆存，需找合適的渣場已經很難了，而原有的渣場又快滿庫了。因此，鋅浸出的無害化處理，已經成為鋅冶煉企業的發展瓶頸了。
目前已應用的鋅浸出渣的處理火法工藝主要有迴轉窯揮發工藝和旋渦熔煉工藝。
迴轉窯揮發法，又稱威爾滋法，是目前常用的鋅浸出渣處理工藝。一般是將浸出渣配以50％～60％左右的焦粉，在1100～1200℃的溫度下，實現渣中鉛鋅等元素的還原揮發。迴轉窯揮發法主要是提取其中的鋅和鉛，浸出渣中的銅、金、銀等大部分進入窯渣無法利用，其中銀的回收率一般只有15～25％左右。該工藝的缺點是煙氣含硫濃度低、銀的回收率低、爐襯壽命短、作業率低，設備佔地面積大，需要價格需昂貴的焦炭，操作環境差等。另外，迴轉窯散熱面積大，餘熱回收率低。
旋渦熔煉工藝主要應用了旋渦爐熔煉的強化冶金原理，在爐內創造了爐料快速進行熱交換的條件，使爐內燃燒溫度迅速達到1350℃以上，使浸出渣中的鐵酸鋅、矽酸鋅、硫酸鋅得到充分的分解和還原，配料中加入適量的焦粉和煤末作還原劑，在旋渦室內使鋅、鉛、銀等有價金屬同時還原揮發富集於煙塵中。該工藝的缺點為原料製備複雜，焦粉配料量大，煙氣含硫濃度低、生產成本高、棄渣含碳量高等。
技術實現要素：
本發明的主要目的在於提供一種含鋅浸出渣的處理方法，以解決現有含鋅浸出渣的處理方法中鋅元素的回收率較低的問題。
為了實現上述目的，本發明提供了一種含鋅浸出渣的處理方法，處理方法包括：將含鋅浸出渣、熔劑和燃料在富氧空氣的作用下進行熔煉，得到熔渣和第一煙氣，其中含鋅浸出渣中包含元素鋅、鉛、銀、銦及鍺；及將熔渣進行吹煉，得到第二煙氣和煙化爐爐渣。
進一步地，處理方法還包括對第一煙氣中的第一煙塵進行收集的步驟。
進一步地，處理方法還包括在對第一煙氣中的第一煙塵進行收集的步驟之前，對第一煙氣進行餘熱回收的步驟。
進一步地，處理方法還包括對第二煙氣中的第二煙塵進行收集的步驟。
進一步地，處理方法還包括在對第二煙氣中的第二煙塵進行收集的步驟之前，先對第二煙氣進行餘熱回收的步驟。
進一步地，處理方法還包括對收集的第一煙塵和/或第二煙塵中的金屬元素進行提取的步驟。
進一步地，熔劑選自石灰石、鐵屑和石英石中的一種或多種。
進一步地，燃料選自無煙煤、煙煤、褐煤焦粒和煤粉中的一種或多種。
進一步地，熔煉過程的溫度為1150～1350℃。
進一步地，吹煉過程的溫度為1200～1400℃。
應用本發明的技術方案，不僅有利於使含鋅浸出渣徹底得到無害化的固渣，提高處理後固渣的利用率；同時還有利於提高含鋅浸出渣中金屬元素的回收率。
附圖說明
構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
圖1示出了根據本發明的一種典型的實施方式中使用的含鋅浸出渣的處理設備的結構示意圖。
其中，上述附圖包括以下附圖標記：
10、熔煉單元；110、熔煉裝置；120、第一收塵裝置；121、第一引風機；130、第一餘熱回收裝置；140、第一煙塵儲存裝置；150、第一埋刮板機；160、熔池檢測裝置；101、熔渣輸送管路；102、第一煙氣輸送管路；20、煙化單元；210、煙化裝置；220、第二收塵裝置；221、第二引風機；230、第二餘熱回收裝置；240、第二煙塵儲存裝置；250、表面冷卻器；260、第二埋刮板機；201、第二煙氣輸送管路；30、原料供應單元；40、富氧空氣供應單元；50、金屬提取單元；60、噴槍卷揚機；61、粒化池；62、水碎渣鬥式提升機。
具體實施方式
需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。
正如背景技術所描述的，現有的含鋅浸出渣的處理方法存在鋅元素回收率較低的問題。為了解決上述技術問題，本發明提供了一種含鋅浸出渣的處理方法，該處理方法包括：將含鋅浸出渣、熔劑和燃料在富氧空氣的作用下進行熔煉，得到熔渣和第一煙氣，其中含鋅浸出渣中包含元素鋅、鉛、銀、銦及鍺；及將熔渣進行吹煉，得到第二煙氣和煙化爐爐渣。
在富氧空氣的作用下，含鋅浸出渣與燃料及熔劑進行熔煉，在熔煉過程中含鋅浸出渣逐步分解、熔解和造渣，得到熔渣和第一煙氣。然後將熔渣進行吹煉，在吹煉過程中熔渣中的鋅、鉛、銀、銦、鍺等有價金屬得到徹底的還原和揮發，最後得到煙化爐爐渣和第二煙氣，從而有利於進一步回收含鋅浸出渣中的金屬元素。同時由於上述熔煉過程在富氧空氣的作用下進行，因而第一煙氣中硫的濃度較高，上述煙氣經處理後可用於製備硫酸，提高上述處理設備的經濟價值。綜上所述，採用上述處理方法對含鋅浸出渣進行處理有利於使含鋅浸出渣徹底得到無害化的固渣，進而有利於提高處理後固渣的利用率；同時還有利於提高含鋅浸出渣中金屬元素的回收率。
採用上述處理方法不僅有利於提高含鋅浸出渣中金屬元素的回收率，還有利於使含鋅浸出渣進行無害化處理進而提高其利用率。在一種優選的實施例中，處理方法還包括對第一煙氣中的第一煙塵進行收集的步驟。對第一煙氣中的第一煙塵進行回收有利於後續對煙塵中的金屬元素進行回收，進而有利於提高含鋅浸出渣中金屬元素的回收率。優選地，處理方法還包括在對第一煙氣中的第一煙塵進行收集的步驟之前，對第一煙氣進行餘熱回收的步驟。在對第一煙氣中的第一煙塵進行收集的步驟之前對第一煙氣進行餘熱回收，有利於回收第一煙氣中的熱量，從而有利於降低熱量的損失。
在一種優選的實施例中，處理方法還包括對第二煙氣中的第二煙塵進行收集的步驟。對第二煙氣中的煙塵回收後能夠使第二煙氣經收塵後得到的尾氣直接進行脫硫後排放。
優選地，處理方法還包括在對第二煙氣中的第二煙塵進行收集的步驟之前，先對第二煙氣進行餘熱回收的步驟。在對第二煙氣中的第二煙塵進行收集的步驟之前對第二煙氣進行餘熱回收有利於回收第二煙氣中的熱量，從而有利於進一步降低熱量的損失。
在一種優選的實施例中，處理方法還包括對收集的第一煙塵和/或第二煙塵中的金屬元素進行提取的步驟。對第一煙塵和/或第二煙塵中的金屬元素進行回收有利於提高金屬元素的回收率，進而提高含鋅浸出渣處理方法的經濟價值。
上述處理方法中，熔煉過程使用的熔劑和燃料可以選擇用本領域常用的熔劑和燃料。在一種優選的實施例中，熔劑包括但不限於石灰石、鐵屑和石英石中的一種或多種；優選地，燃料包括但不限於無煙煤、煙煤、褐煤、焦粒和煤粉中的一種或多種。
上述處理過程中，本領域技術人員可以選擇熔煉過程的溫度。在一種優選的實施例中，熔煉過程的溫度為1150～1350℃。熔煉過程的溫度包括但不限於上述範圍，而將熔煉溫度限定在上述範圍內有利於提高熔煉過程中的熔融速率和含鋅浸出渣的熔融百分比，從而有利於提高上述處理方法中金屬元素的回收率。
上述處理過程中，本領域技術人員可以選擇吹煉過程的溫度。在一種優選的實施例中，吹煉過程的溫度為1200～1400℃。吹煉過程的溫度包括但不限於上述範圍，而將吹煉溫度限定在上述範圍內有利於使熔渣中的鋅、鉛、銀、銦、鍺等金屬元素的還原和揮發地更加充分，從而有利於進一步提高上述處理方法中金屬元素的回收率。
為了更好的實施上述方法，本發明還提供了一種含鋅浸出渣的處理設備，如圖1所示，該處理裝置包括熔煉單元10、煙化單元20、原料供應單元30和富氧空氣供應單元40。煙化單元20與熔煉單元10通過熔渣輸送管路101相連；原料供應單元30與熔煉單元10通過原料輸送管路相連；富氧空氣供應單元40與熔煉單元10通過富氧空氣輸送管路相連。
在富氧空氣的作用下，含鋅浸出渣在熔煉單元10中與燃料及熔劑進行熔煉，在熔煉過程中含鋅浸出渣逐步分解、熔解和造渣，最後得到熔渣和第一煙氣。然後將熔渣通過熔渣輸送管路輸送至煙化單元20與燃料進行吹煉，在吹煉過程中熔渣中的鋅、鉛、銀、銦、鍺等有價金屬得到還原和揮發，得到煙化爐爐渣和第二煙氣，從而有利於進一步回收含鋅浸出渣中的金屬元素。同時由於上述熔煉過程在富氧空氣的作用下進行，因而第一煙氣中硫的濃度較高，上述煙氣經處理後可用於製備硫酸，提高上述處理設備的經濟價值。綜上所述，採用熔煉單元10與煙化單元20相結合的處理設備對含鋅浸出渣進行處理不僅有利於使含鋅浸出渣轉化為無害化的固渣，提高處理後固渣的利用率，還有利於提高含鋅浸出渣中金屬元素的回收率。
在一種優選的實施例中，如圖1所示，熔煉單元10包括熔煉裝置110及第一收塵裝置120，熔煉裝置110與煙化單元20通過熔渣輸送管路101相連，且與原料供應單元30通過原料輸送管路相連；第一收塵裝置120與熔煉裝置110相連通。
在熔煉單元10中設置相連的熔煉裝置110和第一收塵裝置120有利於對第一煙氣中的煙塵進行回收，同時有利於對第一煙氣中的煙塵與含硫氣體進行分離，進而對含硫氣體進行回收提高處理設備的經濟價值。如前文所述，熔煉單元10的熔煉過程在富氧條件下進行，這導致第一煙氣中的硫濃度較高，因而優選將第一煙氣經收塵處理後得到的含硫尾氣直接進行吸收用於製備硫酸。第一收塵裝置120優選電收塵裝置。
在一種優選方案中，如圖1所示，優選在第一收塵裝置120的出口端設置第一引風機121，這有利於提高第一煙氣的收塵效率。
在另一種優選方案中，如圖1所示，在熔煉裝置110位置設置熔池檢測裝置160有利於實時監測熔煉過程的液面高度以便於隨時進行調節進料和化料速度。優選地富氧空氣通過壓縮空氣和氧氣混合得到，經富氧空氣輸送管路輸送至熔煉裝置110。富氧空氣輸送管路的出口端為噴槍，其通過噴槍卷揚機60調節噴槍在熔煉裝置110中的高度。
在一種優選的實施例中，如圖1所示，熔煉單元10還包括第一餘熱回收裝置130，第一餘熱回收裝置130設置於第一煙氣輸送管路102上。在第一煙氣輸送管路102上設置第一餘熱回收裝置130有利於回收第一煙氣中的熱量，從而有利於降低熱量的損失。
在另一種優選的實施例中，如圖1所示，熔煉單元10還包括第一煙塵儲存裝置140，第一煙塵儲存裝置140與第一收塵裝置120相連通。將第一收塵裝置120與第一煙塵儲存裝置140相連有利於將回收的煙塵進行儲存，從而有利於後續對煙塵中的金屬元素進行回收。
因為在設備運行過程中第一餘熱回收裝置130中難免會收集一部分煙塵，為了避免其在第一餘熱回收裝置130中聚集導致裝置堵塞，優選將其排至第一煙塵儲存裝置140。同時為了加快煙塵轉移至第一煙塵儲存裝置140的速度，如圖1所示，優選將第一收塵裝置120中收集的煙塵以及第一餘熱回收裝置130中收集的煙塵藉助於第一埋刮板機150輸送至第一煙塵儲存裝置140中。
在又一種優選的實施例中，如圖1所示，煙化單元20包括煙化裝置210及第二收塵裝置220，煙化裝置210與熔煉裝置110通過熔渣輸送管路101相連；第二收塵裝置220與煙化裝置210通過第二煙氣輸送管路201相連。
在煙化單元20中設置相連的煙化裝置210和第二收塵裝置220有利於對第二煙氣中的煙塵進行回收，同時第二煙氣經收塵後得到的尾氣可以直接進行脫硫後排放。由於熔煉裝置110和煙化裝置210的煙氣成份、含塵量以及煙塵性質存在不同，需要選擇不同的收塵裝置。第二收塵裝置220優選布袋收塵裝置。
在一種優選的方案中，如圖1所示，優選在第二收塵裝置220的出口端設置第二引風機221，這有利於提高第二煙氣的收塵效率。
此外，進一步優選如圖1所示，煙化單元20還包括第二餘熱回收裝置230，第二餘熱回收裝置230設置於第二煙氣輸送管路201上。在第二煙氣輸送管路201上設置第二餘熱回收裝置230有利於回收第二煙氣中的熱量，從而有利於進一步降低熱量的損失。第一餘熱回收裝置130和/或第二餘熱回收裝置230優選餘熱鍋爐。
進一步地，優選如圖1所示，在第二餘熱回收裝置230與第二收塵裝置220之間設置表面冷卻器250有利於進一步回收第二煙氣中的熱量。
在一種優選的實施例中，如圖1所示，煙化單元20還包括第二煙塵儲存裝置240，第二煙塵儲存裝置240與第二收塵裝置220相連通。將第二收塵裝置220與第二煙塵儲存裝置240相連有利於將回收的煙塵進行儲存，從而有利於後續對煙塵中的金屬元素進行回收。
因為在設備運行第二餘熱回收裝置230中難免也會收集一部分煙塵，為了避免其在第二餘熱回收裝置230中聚集導致裝置堵塞，優選將其排至第二煙塵儲存裝置240。同時為了加快煙塵轉移至第二煙塵儲存裝置240的速度，如圖1所示，優選將第二收塵裝置220中收集的煙塵以及第二餘熱回收裝置230中收集的煙塵藉助於第二埋刮板機260輸送至第二煙塵儲存裝置240中。
在一種優選的實施例中，如圖1所示，上述處理設備還包括金屬提取單元50，金屬提取單元50與第一煙塵儲存裝置140和第二煙塵儲存裝置240相連。
上述處理設備中設置金屬提取單元50有利於回收第一煙塵儲存裝置140和第二煙塵儲存裝置240中煙塵裡所含的金屬元素。優選採用溼法浸出的方法回收煙塵中的金屬元素。
在實際處理過程中，優選將煙化裝置210收集的第二煙塵與熔煉裝置110收集的第一煙塵共同採用溼法浸出法回收金屬元素。這有利於提高金屬元素的回收率，經處理後煙化爐爐渣含鋅在2wt％以下，含鉛在0.1wt％以下，含銀可控制在30g/t以下，並能夠較好地回收銦、鍺等高附加值元素。上述爐渣可以在粒化池61中進行水碎後經水碎渣鬥式提升機62撈出外售。
以下結合具體實施例對本發明作進一步詳細描述，這些實施例不能理解為限制本發明所要求保護的範圍。
實施例1至4中及對比例1至2中採用如圖1所示的處理設備對含鋅浸出渣進行處理。
實施例1
以18t/h的進料速率向熔煉裝置110中加入鋅浸出渣，其中上述含鋅浸出渣中含Zn14.73wt％，Pb3.20wt％，In310g/t，Ag240g/t。然後向熔煉裝置110中的含鋅浸出渣中配入石灰石0.6t/h，還原煤6.0t/h和煤粉5.8t/h，並在富氧濃度為33wt％，溫度為1250℃的條件下進行熔煉得到熔渣和第一煙塵，該熔渣包含Zn3.6wt％，Pb0.15wt％，In60g/t，Ag65g/t，第一煙塵中包含Zn50.2wt％，Pb8.93wt％，Ag0.28wt％，In0.24wt％。
將上述熔渣在煙化裝置210中進行吹煉，吹煉溫度1350℃，得到煙化爐渣和第二煙塵，其中該煙化爐渣中含Zn1.65wt％，Pb0.05wt％，In25g/t，Ag22g/t，第二煙塵中包含Zn58wt％，Pb15.02wt％，Ag0.22wt％，In0.18wt％。
第一煙塵和第二煙塵混合後得到的混合煙塵中含Zn51.76wt％，Pb10.14wt％，Ag0.27wt％，In0.23wt％。將上述混合煙塵進行鹼洗後提取鋅元素，其中元素鋅的浸出率為90.1wt％。整個工藝中含鋅浸出渣中鋅元素的揮發回收率為92.03wt％。
實施例2
以18t/h的進料速率向熔煉裝置110中加入鋅浸出渣，其中上述含鋅浸出渣中含Zn14.73wt％，Pb3.20wt％，In310g/t，Ag240g/t。然後向熔煉裝置110中的含鋅浸出渣中配入石灰石0.6t/h，還原煤6.0t/h和煤粉5.8t/h，並在富氧濃度為33wt％，溫度為1150℃的條件下進行熔煉得到熔渣和第一煙塵，該熔渣包含Zn3.6wt％，Pb0.18wt％，In65g/t，Ag72g/t，第一煙塵中包含Zn48.5wt％，Pb8.23wt％，Ag0.25wt％，In0.22wt％。
將上述熔渣在煙化裝置210中進行吹煉，吹煉溫度1400℃，得到煙化爐渣和第二煙塵，其中該煙化爐渣中含Zn1.50wt％，Pb0.04wt％，In23g/t，Ag0.25g/t，第二煙塵中包含Zn59.01wt％，Pb16.02wt％，Ag0.26wt％，In0.22wt％。
第一煙塵和第二煙塵混合後得到的混合煙塵中含Zn51.65wt％，Pb10.57％，Ag0.25wt％，In0.22wt％。將上述混合煙塵進行鹼洗後提取鋅元素，其中元素鋅的浸出率為89.8wt％。整個工藝中含鋅浸出渣中鋅元素的揮發回收率為91.56wt％。
實施例3
以18t/h的進料速率向熔煉裝置110中加入鋅浸出渣，其中上述含鋅浸出渣中含Zn14.73wt％，Pb3.20wt％，In310g/t，Ag240g/t。然後向熔煉裝置110中的含鋅浸出渣中配入石灰石0.6t/h，還原煤6.0t/h和煤粉5.8t/h，並在富氧濃度為33wt％，溫度為1350℃的條件下進行熔煉得到熔渣和第一煙塵，該熔渣包含Zn2.89wt％，Pb0.08wt％，In35g/t，Ag32g/t，第一煙塵中包含Zn52.31wt％，Pb12.03wt％，Ag32wt％，In0.26wt％。
將上述熔渣在煙化裝置210中進行吹煉，吹煉溫度1200℃，得到煙化爐渣和第二煙塵，其中該煙化爐渣中含Zn1.7wt％，Pb0.05wt％，In25g/t，Ag26g/t，第二煙塵中包含Zn55.03wt％，Pb12.01wt％，Ag0.18wt％，In0.16wt％。
第一煙塵和第二煙塵混合後得到的混合煙塵中含Zn52.45wt％，Pb12.03wt％，Ag0.31wt％，In0.26wt％。將上述混合煙塵進行鹼洗後提取鋅元素，其中元素鋅的浸出率為89.9wt％。整個工藝中含鋅浸出渣中鋅元素的揮發回收率為92.32wt％。
實施例4
以18t/h的進料速率向熔煉裝置110中加入鋅浸出渣，其中上述含鋅浸出渣中含Zn14.73wt％，Pb3.20wt％，In310g/t，Ag240g/t。然後向熔煉裝置110中的含鋅浸出渣中配入石灰石0.6t/h，還原煤6.0t/h和煤粉5.8t/h，並在富氧濃度為33wt％，溫度為1000℃的條件下進行熔煉得到熔渣和第一煙塵，該熔渣包含Zn5.20wt％，Pb0.2wt％，In89/t，Ag100g/t，第一煙塵中包含Zn48.5wt％，Pb13.25wt％，Ag0.12wt％，In0.11wt％。
將上述熔渣在煙化裝置210中進行吹煉，吹煉溫度1100℃，得到煙化爐渣和第二煙塵，其中該煙化爐渣中含Zn1.6wt％，Pb0.04wt％，In35g/t，Ag32g/t，第二煙塵中包含Zn52.03wt％，Pb11.11wt％，Ag0.22wt％，In0.23wt％。
第一煙塵和第二煙塵混合後得到的混合煙塵中含Zn51.30wt％，Pb11.45wt％，Ag0.20wt％，In0.21wt％。將上述混合煙塵進行鹼洗後提取鋅元素，其中元素鋅的浸出率為89.7wt％。整個工藝中含鋅浸出渣中鋅元素的揮發回收率為91.20wt％
對比例1
以18t/h的進料速率向熔煉裝置110中加入鋅浸出渣，其中上述含鋅浸出渣中含Zn14.73wt％，Pb3.20wt％，In310g/t，Ag240g/t。然後向熔煉裝置110中的含鋅浸出渣中配入石灰石0.6t/h，還原煤6.0t/h和煤粉5.8t/h，並在富氧濃度為33wt％，溫度為1250℃的條件下進行熔煉得到熔渣和第一煙塵，該熔渣包含Zn3.6wt％，Pb0.15wt％，In60g/t，Ag65g/t，第一煙塵中包含Zn50.2wt％，Pb8.93wt％，Ag0.28wt％，In0.24wt％。
將上述第一煙塵進行鹼洗後提取鋅元素，其中元素鋅的浸出率為89.7wt％。整個工藝中含鋅浸出渣中鋅元素的揮發回收率為90.5wt％。
對比例2
以22t/h的進料速率向熔煉裝置110中加入鋅浸出渣，其中上述含鋅浸出渣中含Zn4.83wt％，Pb1.34wt％，In250g/t，Ag270g/t。然後向熔煉裝置110中的含鋅浸出渣中配入石灰石1t/h，還原煤7t/h和煤粉6.5t/h，並在富氧濃度為33％，溫度為1250℃的條件下進行熔煉，得到熔渣和第一煙塵，該熔渣包含Zn2.66wt％，Pb0.089wt％，In27.8g/t，Ag28.3g/t，第一煙塵中包含Zn36.50wt％，Pb12wt％，Ag0.25wt％，In0.2wt％。將上述第一煙塵進行鹼洗後提取鋅元素，其中元素鋅的浸出率為89.8wt％。整個工藝中含鋅浸出渣中鋅元素的揮發回收率為85.6wt％。
從以上的描述中，可以看出，本發明上述的實施例實現了如下技術效果：
通過實施例1至3與對比例1和2進行比較可知，採用本申請提供的熔煉和吹煉相結合的工藝有利於提高含鋅浸出渣中鋅元素的回收率；同時通過實施例1至3與實施例4進行比較可知將熔煉溫度和吹煉溫度限定在本申請所保護的範圍內有利於提高含鋅浸出渣中鋅元素的回收率。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。