一種高銦高銅鋅精礦的處理方法
2023-07-26 05:57:41
一種高銦高銅鋅精礦的處理方法
【專利摘要】一種高銦高銅鋅精礦的處理方法，包括下列步驟：將含In0.03～0.10%、Cu2～5%、Zn40～50%的鋅精礦進行富氧氧化熔煉，熔融渣進行強還原熔煉，產出粗鋅合金、粗銅和爐渣，粗銅和爐渣對外銷售；粗鋅合金進行蒸餾，產出鋅鎘合金和鋅銦底液；鋅鎘合金進行二次蒸餾，產出蒸餾鋅和高鎘鋅合金；蒸餾鋅經澆鑄冷卻得到鋅錠產品，高鎘鋅合金進行低溫塔蒸餾，得到粗鎘和低鎘鋅合金，低鎘鋅合金返回鎘塔蒸餾；鋅銦底液進行高溫塔蒸餾，產出高銦合金和高溫粗鋅，高溫粗鋅返回鉛塔進行蒸餾，高銦合金提取銦。採用本發明具有工藝流程短、投資佔地小、生產效率高、生產成本低、生產過程清潔環保、無三廢排放等優點。
【專利說明】一種高銦高銅鋅精礦的處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種有色金屬冶煉方法，特別是一種高銦高銅鋅精礦的處理方法。
【背景技術】
[0002]目前，處理含In0.03~0.10%、Cu2~5%、Zn40~50%的鋅精礦，提取鋅銦銅的處理方法主要有以下兩種:
[0003]第一種處理方法是採用常規浸出溼法工藝流程。該流程採用「鋅精礦沸騰爐焙燒脫硫一鋅焙砂中性與低酸性二段逆流浸出一中上清溶液置換脫銅一淨化液電積生產電鋅一低酸浸出渣還原揮發回收鋅銦」溼法煉鋅工藝。採用該工藝流程，鋅、銦和銅得到了有效回收，鋅的回收率達到94%，銦的回收率達到75%，銅的回收率達到85%，生產過程中廢渣得到了無害化治理，工藝廢水能夠做到有效處理和循環使用，廢氣達到國家的排放標準排放，生產過程清潔環保。該方法的主要缺點是:(1)鋅的一次浸出率低，揮發窯處理量大；
(2)由於揮發窯處理量很大，需要消耗大量的煤焦；(3)銦的回收率偏低，僅有75%，影響了效益；(4)銅的回收率偏低，僅有85%，且得到的銅渣含銅品位為50%左右，需要進一步熔化，才得到粗銅。
[0004]第二種處理方法是鐵礬法沉鐵銦溼法工藝流程。該流程採用「鋅精礦沸騰爐焙燒脫硫一鋅焙砂中低高三段逆流熱酸浸出一鐵礬法沉鐵銦一中上清溶液置換脫銅一淨化液電積生產電鋅一鐵礬渣還原揮發回收鋅銦」溼法煉鋅工藝。採用該工藝流程，鋅獲得較高浸出率，銅在脫銅渣中得到了回收，銦沉澱富集到鐵礬渣中；再通過對含銦鐵礬渣在迴轉窯內進行還原揮發處理，得到了富集鋅銦的煙塵，簡稱富銦煙塵，富銦煙塵再通過「浸出一萃取一反萃一置換一電解」等過程的常規提銦工藝提取銦。該方法的主要缺點是:(I)鐵礬渣渣量大，在迴轉窯進行還原揮發處理時需要消耗大量的焦碳，生產成本高；(2)銦的冶煉回收率低，在產出的迴轉窯渣中平均含In為0.02%,造成佔原料鋅精礦銦金屬總量10%左右的銦無法回收；(3)鐵礬渣中含有大量的硫酸根，在迴轉窯還原揮發過程中分解出大量二氧化硫氣體，還原揮發煙氣需要進行吸收處理後，才能達標排放；(4)銅的回收率偏低，僅有85%，且脫銅渣的品位低，需要進一步熔化，才能產出半成品粗銅。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種高銦高銅鋅精礦的處理方法，解決銅、鋅、銦三者的高效分離及高效回收，提高鋅、銦、銅冶煉回收率，具有工藝流程短、投資佔地小、生產效率高、生產成本低、金屬回收率高的優點，同時從根源上避免了低濃度二氧化硫的產出，工藝過程沒有廢水產出，廢渣得到了無害化治理，有效保護了環境。
[0006]本發明通過採用以下技術方案達到上述目的:一種高銦高銅鋅精礦的處理方法，包括如下步驟:
[0007](1)富氧氧化熔煉:將含In0.03~0.10%、Cu2~5%、Zn40~50%鋅精礦加入氧化
爐進行富氧氧化熔煉，氧化熔煉溫度1200-1300°C，富氧空氣的氧氣濃度32~48%，產出氧化煙氣和熔融渣，氧化煙氣製取硫酸；
[0008]( 2)強還原熔煉:熔融渣進入帶鉛雨冷凝器的還原熔煉爐進行強還原熔煉，熔煉溫度1300-1400°C，還原劑比例24~28%，產出粗鋅合金、粗銅和爐渣，粗銅和爐渣對外銷售；
[0009](3)鉛塔蒸餾:粗鋅合金進入鉛塔進行蒸餾，蒸餾溫度860~900°C，產出鋅鎘合金和鋅銦底液；
[0010](4)鎘塔蒸餾:鋅鎘合金進入鎘塔進行蒸餾，蒸餾溫度810~850°C，產出火法蒸餾鋅和高鎘鋅合金，火法蒸餾鋅經澆鑄冷卻得到鋅錠產品；
[0011](5)低溫塔蒸餾:高鎘鋅合金進行低溫蒸餾，蒸餾溫度700~740°C，得到粗鎘和低鎘鋅合金，粗鎘用於生產鎘錠，低鎘鋅合金返回鎘塔蒸餾；
[0012](6)高溫塔蒸餾:鋅銦底液進行高溫蒸餾，蒸餾溫度960~1000°C，產出高銦合金和高溫粗鋅，高溫粗鋅返回鉛塔進行蒸餾；
[0013] (7)提取銦:高銦合金，採用「機械破碎、稀硫酸溶解、P204有機物萃取、鹽酸反萃、鋅錠置換、粗銦電解」工藝提取銦，生產精銦產品。
[0014]除另有說明外，本發明所述的百分比均為質量百分比，各組分含量百分數之和為
100% O
[0015]本發明的突出優點是:
[0016]1、技術指標先進。採用本發明，使鋅精礦中鋅、銦、銅都得到了高效回收利用，鋅金屬總回收率為95%，銦金屬總回收率為85%，銅金屬回收率為95%。
[0017]2、使用了富氧氧化熔煉技術和熔融渣還原熔煉技術，工藝得到了強化，提高了設備效率，降低了能源消耗，從而大幅度降低了生產成本，並一次性將三個主要產品鋅、銦、銅還原為金屬。在後續的蒸餾過程中，銦得到了富集，又大幅度降低了提取銦的成本，單位產品綜合能源消耗為1350kgce/t-ZnInCu，過程生產成本為6000元/t_ZnInCu，僅為傳統工藝1600kgce/t-ZnIn、6900元/t-Znln的84%和87%，節能效果顯著，經濟效益可觀。
[0018]3、優化了流程。由於採用了富氧氧化熔煉，合理利用了鋅精礦的硫化物氧化放熱，確保氧化過程中，精礦高效高速脫硫，且形成自熔渣，提高了設備效率，也降低了能源消耗。氧化過程中產出的渣以熔融狀態進入還原爐，極大降低了還原熔煉過程中的能源消耗，降低了生產成本；同時，由於還原熔煉在高溫強還原氣氛中進行，鋅被徹底還原，並以金屬鋅蒸汽進入鉛雨冷凝器，銦在還原過程生成低沸點的中間氧化物氧化亞銦，揮發到氣相，並在氣相中進一步被還原為銦金屬蒸氣進入鉛雨冷凝器，因此，鋅銦具有很高的揮發率；而精礦中的銅被還原為金屬銅，與少量被還原的鐵互溶形成粗銅，大部分未被還原的鐵與二氧化矽、氧化鈣等形成多元爐渣；進入鉛雨冷凝器的鋅銦在降溫時從鉛液表面析出，形成鋅合金，粗銅從爐底金屬放出口放出，爐渣從放渣口放出；強還原熔煉過程，既實現了鋅、銦、銅一次性還原為金屬，又與鐵、矽、鈣等元素的分離，還實現了廢渣的無害化處理，鐵主要以氧化亞鐵形態與二氧化矽、氧化鈣等形成高溫多元熔融爐渣。在後續的鋅合金蒸餾分離過程中，利用不同金屬的沸點差，進行物理分離，沒有發生化學反應，這些蒸餾過程具有設備效率高、能源消耗低、金屬損失小、生產成本低、現場環境好、自動化程度高、金屬分離徹底等優點。經過高溫塔蒸餾得到的高銦合金，含In達到10%以上，從高銦合金提取銦到產出精銦產品，每噸精銦產品的生產成本僅需要15~18萬元，具有顯著的經濟效益。
[0019]4、節能環保。精礦中的硫在富氧氧化熔煉徹底轉變為二氧化硫，最後製取硫酸，並在後續的工藝過程中，不再產出低濃度的二氧化硫氣體，因此，本發明工藝過程中產出的氣體都能達標排放。精礦中的銅在強還原熔煉過程中，直接得到粗銅產品；硫精礦中二氧化矽、氧化鈣及鐵，在強還原熔煉過程中，形成高溫熔融多元爐渣，得到了無害化治理，成為水泥行業的理想原料；精礦中的鋅、銦，在強還原熔煉過程中形成鋅合金，並經後續的提取後，形成產品，整個工藝過程不產出有害渣。由於本發明採用了全火法工藝，沒有工藝廢水產出。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明所述的高銦高銅鋅精礦的處理方法的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0021]實施例1
[0022]本實施例為本發明所述的高銦高銅鋅精礦的處理方法的第一實例，包括如下步驟:
[0023](I)富氧氧化熔煉:含In0.03%、含Cu2%、含Zn40%的鋅精礦，以35t/h的速度，連續加入內直徑6000_的澳斯麥特爐，同時以49000Nm3/h的速度噴入氧氣濃度32%的富氧空氣和14500Nm3/h的速度噴入套筒空氣，在溫度1200°C下，進行富氧氧化熔煉，並產出61OOONmVh的氧化煙氣和31t/h的熔融渣，氧化煙氣含SO211%、含0214%，採用傳統的二轉二吸工藝製取硫酸；
[0024](2)強還原熔煉:熔融渣以31t/h速度加入帶鉛雨冷凝器的內直徑6500mm的澳斯麥特爐進行強還原熔煉，還原煤按熔融渣比例24%配入，即7.45t/h，熔煉溫度1300°C，每天放出粗鋅合金4次，放出粗銅I次，放出爐渣4次，共產出含Ζη98.7%、In0.066%、Cu0.01%、Cd0.24% 的粗鋅合金 32`8t/d，含 Cu78.6%, In0.012%, Fe 15.6% 的粗銅 20.5t/d，和含 Ζη2.8%、In0.007%、Cu0.14%的爐渣480t/d，粗銅和爐渣對外銷售；
[0025](3)鉛塔蒸餾:含 Ζη99.3%、In0.066%,Cu0.01%,Cd0.24% 的粗鋅合金 328t/d，分別以1.52t/(h.臺)的速度，連續進入9臺由60個1372mmX762mm碳矽塔盤組成的鉛塔，在溫度860°C下進行蒸餾，每臺鉛塔以1.22t/h的速度產出含Zn99.5%、In0.0003%、Cu0.0002%、Cd0.30% 的鋅鎘合金，和以 0.3t/h 的速度產出含 Zn97.9%, In0.33%、Cu0.05%、Cd0.0002% 的
鋅銦底液；
[0026](4)鎘塔蒸餾:鋅鎘合金分別以5.5t/(h.臺)的速度，連續進入2臺由60個1372mmX762mm碳矽塔盤組成的鎘塔，在溫度810°C下進行蒸懼，每臺鎘塔以0.5t/h的速度產出含Zn96.5%、In0.0002%、Cu0.0001%、Cd3.3%的高鎘鋅合金，和以5.0t/h的速度產出含Zn99.997%、In0.0003%、Cu0.0002%、Cd0.0001%的火法蒸餾鋅液；火法蒸餾鋅液經澆鑄冷卻
得到鋅錠產品；
[0027](5)低溫塔蒸餾:鋅鎘合金分別以6.0t/h的速度，連續進入由50個1372mmX 762mm碳矽塔盤組成的低溫塔，在溫度700°C下進行蒸餾，低溫塔以0.2t/h的速度產出含Zn5.3%、In0.00007%、Cu0.00003%、Cd92.8%的粗鎘，和以5.8t/h的速度產出含Zn99.67%、In0.0001%、Cu0.0001%、Cd0.21%的低鎘鋅合金，粗鎘用於生產鎘錠，低鎘鋅合金
返回鎘塔蒸餾；[0028](6)高溫塔蒸餾:含 Ζη97.9%、In0.33%、Cu0.05%、Cd0.0002% 的鋅銦底液以 1.6t/h的速度，連續進入由50個1372_X762mm碳矽塔盤組成的高溫塔，在溫度960°C下進行蒸餾，高溫塔以1.55t/h的速度產出含Ζη99.86%、In0.012%、Cu0.003%、Cd0.0002%的高溫粗鋅，和以0.05t/h的速度產出含Ζη83.8%、Inl0.2%, Cul.34%、Cd0.00004%的高銦合金，高溫
粗鋅返回鉛塔進行蒸餾； [0029](7)提取銦:高銦合金，採用「機械破碎、稀硫酸溶解、Ρ204有機物萃取、鹽酸反萃、鋅錠置換、粗銦電解」常規工藝提取銦，生產精銦產品。
[0030]實施例2
[0031]本實施例為本發明所述的一種高銦高銅鋅精礦的處理方法的第二實例，包括如下步驟:
[0032](I)富氧氧化熔煉:含In0.07%、含Cu4%、含Ζη45%的鋅精礦，以30t/h的速度，連續加入內直徑6000_的澳斯麥特爐，同時以31500Nm3/h的速度噴入氧氣濃度40%的富氧空氣和15000Nm3/h的速度噴入套筒空氣，在溫度1250°C下，進行富氧氧化熔煉，並產出45000Nm3/h的氧化煙氣和26t/h的熔融渣，氧化煙氣含S0214%、含0213%，採用傳統的二轉二吸工藝製取硫酸；
[0033](2)強還原熔煉:熔融渣以26t/h速度加入帶鉛雨冷凝器的內直徑6500mm的澳斯麥特爐進行強還原熔煉，還原煤按熔融渣比例26%配入，即6.76t/h，熔煉溫度1350°C，每天放出粗鋅合金4次，放出粗銅I次，放出爐渣4次，共產出含Zn99.1%、In0.14%、Cu0.03%、Cd0.28% 的粗鋅合金 316t/d，含 Cu81.3%, In0.018%、Fel3.9% 的粗銅 37.lt/d，和含 Ζη2.9%、In0.014%、Cu0.29%的爐渣390t/d，粗銅和爐渣對外銷售；
[0034](3)鉛塔蒸餾:含 Ζη99.1%、In0.14%、Cu0.03%、Cd0.28% 的粗鋅合金 316t/d,分別以1.46t/ (h.臺)的速度,連續進入9臺由58個1372mm X 762mm碳娃塔盤組成的鉛塔,在溫度880°C下進行蒸餾，每臺鉛塔以1.2t/h的速度產出含Zn99.5%、In0.0004%、Cu0.0002%、Cd0.33% 的鋅鎘合金，和以 0.26t/h 的速度產出含 Ζη97.7%、In0.78%、Cu0.16%、Cd0.0002%的鋅銦底液；
[0035](4)鎘塔蒸餾:鋅鎘合金分別以5.4t/(h.臺)的速度，連續進入2臺由58個1372mmX 762mm碳矽塔盤組成的鎘塔，在溫度830°C下進行蒸餾，每臺鎘塔以0.5t/h的速度產出含Zn96.3%、In0.0002%、Cu0.0001%、Cd3.5%的高鎘鋅合金，和以4.9t/h的速度產出含Zn99.997%、In0.0004%, Cu0.0002%, Cd0.0002%的火法蒸餾鋅液；火法蒸餾鋅液經澆鑄冷
卻得到鋅錠產品；
[0036](5)低溫塔蒸餾:鋅鎘合金分別以6.5t/h的速度，連續進入由52個1372mmX 762mm碳矽塔盤組成的低溫塔，在溫度720°C下進行蒸餾，低溫塔以0.23t/h的速度產出含Zn6.2%、In0.00008%、Cu0.00003%、Cd93.3%的粗鎘，和以6.27t/h的速度產出含Zn99.69%、In0.0001%、Cu0.0001%、Cd0.20%的低鎘鋅合金，粗鎘用於生產鎘錠，低鎘鋅合金
返回鎘塔蒸餾；
[0037](6)高溫塔蒸餾:含 Ζη97.7%、In0.78%、Cu0.16%、Cd0.0002% 的鋅銦底液以 1.56t/h的速度，連續進入由52個1372_X762mm碳矽塔盤組成的高溫塔，在溫度980°C下進行蒸懼，高溫塔以1.45t/h的速度產出含Ζη99.86%、In0.012%、Cu0.004%、Cd0.0002%的高溫粗鋅，和以0.llt/h的速度產出含Zn82.5%、Inl0.9%、Cu2.26%、Cd0.00007%的高銦合金，高溫粗鋅返回鉛塔進行蒸餾；
[0038](7)提取銦:高銦合金，採用「機械破碎、稀硫酸溶解、P204有機物萃取、鹽酸反萃、鋅錠置換、粗銦電解」常規工藝提取銦，生產精銦產品。
[0039]實施例3
[0040]本實施例為本發明所述的一種高銦高銅鋅精礦的處理方法的第三實例，包括如下步驟:
[0041](I)富氧氧化熔煉:含In0.10%、含Cu5%、含Zn50%的鋅精礦，以27t/h的速度，連續加入內直徑6000mm的澳斯麥特爐，同時以27500Nm3/h的速度噴入氧氣濃度48%的富氧空氣和15000Nm3/h的速度噴入套筒空氣，在溫度1300 °C下，進行富氧氧化熔煉，並產出41OOONmVh的氧化煙氣和23t/h的熔融渣，氧化煙氣含S0215%、含0216%，採用傳統的二轉二吸工藝製取硫酸；
[0042](2)強還原熔煉:熔融渣以23t/h速度加入帶鉛雨冷凝器的內直徑6500mm的澳斯麥特爐進行強還原熔煉，還原煤按熔融渣比例28%配入，即6.44t/h，熔煉溫度1400°C，每天放出粗鋅合金4次，放出粗銅I次，放出爐渣4次，共產出含Zn99.1%、In0.18%、Cu0.05%、Cd0.3% 的粗鋅合金 316t/d，含 Cu82.8%、In0.025%, Fe 12.8% 的粗銅 39.2t/d，和含 Ζη3.4%、In0.02%、Cu0.81%的爐渣154t/d，粗銅和爐渣對外銷售；
[0043](3)鉛塔蒸餾:含 Ζη99.1%、In0.18%、Cu0.05%、Cd0.30% 的粗鋅合金 316t/d,分別以1.46t/ (h.臺)的速度,連續進入9臺由58個1372mm X 762mm碳娃塔盤組成的鉛塔,在溫度900°C下進行蒸餾，每臺鉛塔以1.2t/h的速度產出含Zn99.5%、In0.0003%、Cu0.0002%、Cd0.36% 的鋅鎘合金，和以 0.26t/h 的速度產出含 Ζη97.5%、Inl.01%、Cu0.27%、Cd0.0002%的鋅銦底液；
[0044](4)鎘塔蒸餾:鋅鎘合金分別以5.4t/(h.臺)的速度，連續進入2臺由58個1372mmX 762mm碳矽塔盤組成的鎘塔，在溫度850°C下進行蒸餾，每臺鎘塔以0.5t/h的速度產出含Zn96.02%、In0.0002%、Cu0.0001%、Cd3.88%的高鎘鋅合金，和以4.9t/h的速度產出含Zn99.997%、In0.0003%, Cu0.0002%, Cd0.0002%的火法蒸餾鋅液；火法蒸餾鋅液經澆鑄冷
卻得到鋅錠產品；
[0045](5)低溫塔蒸餾:鋅鎘合金分別以6.5t/h的速度，連續進入由52個1372mmX 762mm碳矽塔盤組成的低溫塔，在溫度740°C下進行蒸餾，低溫塔以0.25t/h的速度產出含Zn5.1%、In0.00008%、Cu0.00003%、Cd94.8%的粗鎘，和以6.25t/h的速度產出含Zn99.68%、In0.0001%,Cu0.0001%,Cd0.24%的低鎘鋅合金，粗鎘用於生產鎘錠，低鎘鋅合金
返回鎘塔蒸餾；
[0046](6)高溫塔蒸餾:含 Ζη97.5%、Inl.01%、Cu0.27%、Cd0.0002% 的鋅銦底液以 1.56t/h的速度，連續進入由50個1372mmX 762mm碳矽塔盤組成的高溫塔，在溫度1000°C下進行蒸餾，高溫塔以1.45t/h的速度產出含Ζη99.86%、In0.032%、Cu0.016%、Cd0.0002%的高溫粗鋅,和以0.llt/h的速度產出含Zn82.5%、In 13.9%、Cu3.62%、Cd0.00007%的高銦合金，高
溫粗鋅返回鉛塔進行蒸餾；
[0047](7)提取銦:高銦合金，採用「機械破碎、稀硫酸溶解、P204有機物萃取、鹽酸反萃、鋅錠置換、粗銦電解」常規工藝提取銦，生產精銦產品。
【權利要求】
1.一種高銦高銅鋅精礦的處理方法，其特徵在於，包括如下步驟: (1)富氧氧化熔煉:將含In0.03~0.10%、Cu2~5%、Zn40~50%鋅精礦加入氧化爐進行富氧氧化熔煉，氧化熔煉溫度1200-1300°C，富氧空氣的氧氣濃度32~48%，產出氧化煙氣和熔融渣，氧化煙氣製取硫酸； (2)強還原熔煉:熔融渣進入帶鉛雨冷凝器的還原熔煉爐進行強還原熔煉，熔煉溫度1300-1400°C，還原劑比例為熔融渣的24~28%，產出粗鋅合金、粗銅和爐渣，粗銅和爐渣對外銷售； (3)鉛塔蒸餾:粗鋅合金進入鉛塔進行蒸餾，蒸餾溫度860~90(TC，產出鋅鎘合金和鋅銦底液； (4)鎘塔蒸餾:鋅鎘合金進入鎘塔進行蒸餾，蒸餾溫度810~850°C，產出火法蒸餾鋅和高鎘鋅合金，火法蒸餾鋅經澆鑄冷卻得到鋅錠產品； (5)低溫塔蒸餾:高鎘鋅合金進行低溫蒸餾，蒸餾溫度700~740°C，得到粗鎘和低鎘鋅合金，粗鎘用於生產鎘錠，低鎘鋅合金返回鎘塔蒸餾； (6)高溫塔蒸餾:鋅銦底液進行高溫蒸餾，蒸餾溫度960~1000°C，產出高銦合金和高溫粗鋅，高溫粗鋅返回鉛塔進行蒸餾； (7)提取銦:高銦合金，採用機械破碎、稀硫酸溶解、P204有機物萃取、鹽酸反萃、鋅錠置換、粗銦電解工藝提取銦，生產精銦產品。
【文檔編號】C22B15/00GK103725884SQ201310681855
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】陶政修, 張小寧, 蔣光佑, 陳光耀, 潘久華 申請人:來賓華錫冶煉有限公司