权利要求
1.一种硫化
锌精矿氧化还原熔炼的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：配料，将硫化
锌精矿在配料仓中与熔剂进行配料，其中硫化锌精矿的成分含量为Zn：48%-54%、Pb：1%-3%、Fe：5%-10%、S：28%-35%;
步骤二：制粒，将配好的混合料进入圆筒制粒机进行混合制粒，要求制粒后物料的粒度为8-10mm，含水8%-10%;
步骤三：氧化熔炼，将制粒好的物料配入5-10mm粒煤加入氧化
侧吹炉，配入的5-10mm粒煤占比物料重量6%-8%，通入氧浓度为70-80vol%的富氧空气进行氧化熔炼，产出的锌氧化物熔体送还原熔炼;
步骤四：还原熔炼，将氧化脱硫后的锌氧化物熔体加入还原侧吹炉，加入5-10mm的粒煤，5-10mm的粒煤占比锌氧化物熔体重量的15%-18%，通入富氧空气进行还原熔炼，产出还原烟气，还原烟气的成分为Zn：18-25vol%，CO：7-12vol%，CO2：20-26vol%，并在炉子上部空间加入发生炉水煤气，体积占比为还原烟气量的40-60vol%，控制炉气(H2+CO)/CO2体积比值1.5-2.0，产出的含锌蒸气炉气送
铅雨冷凝器，产出的还原渣送烟化炉吹炼;
步骤五：烟化，将还原渣送入烟化炉，向炉内喷入粉煤进行烟化吹炼;
步骤六：冷凝分离，将从还原侧吹炉产出的含锌蒸气进入铅雨冷凝器进行冷却，冷凝介质为铅液，铅液捕集锌蒸气形成铅锌液体进入分离系统，炉气燃烧回收热值，铅锌依靠比重不同澄清分离;
步骤七：精馏，从铅雨冷凝器冷凝分离的粗锌液进入精馏炉。
2.根据权利要求1所述的一种硫化锌精矿氧化还原熔炼的方法，其特征在于：所述步骤一中，熔剂为石灰石、石英、铁屑或铁硫化物。
3.根据权利要求1所述的一种硫化锌精矿氧化还原熔炼的方法，其特征在于：所述步骤三中，氧化熔炼的温度为1200-1250℃，时间2-2.5h，氧化熔炼产出的含尘烟气经余热利用收尘后送制酸。
4.根据权利要求1所述的一种硫化锌精矿氧化还原熔炼的方法，其特征在于：所述步骤四中，通入的富氧空气的氧浓度为45-55vol%的，还原熔炼的温度为1250-1300℃，时间2-2.5h。
5.根据权利要求1所述的一种硫化锌精矿氧化还原熔炼的方法，其特征在于：所述步骤四中，发生炉水煤气是通过固体燃料煤在高温条件下与气化剂、水蒸气反应生成的混合气体，发生炉水煤气的成分为H2：40% - 50vol%、CO：30% - 40vol%、CO2：5% - 10vol%，温度600-700℃。
6.根据权利要求1所述的一种硫化锌精矿氧化还原熔炼的方法，其特征在于：所述步骤五中，喷入的粉煤占比还原渣重量的18%-20%，烟化吹炼的控制温度为1250-1300℃，时间2-2.5h。
7.根据权利要求1所述的一种硫化锌精矿氧化还原熔炼的方法，其特征在于：所述步骤五中，产出的含尘烟气经余热利用收尘后送烟气处理系统，收尘得到的
氧化锌返回配料，产出的炉渣经水淬后外售。
8.根据权利要求1所述的一种硫化锌精矿氧化还原熔炼的方法，其特征在于：所述步骤六中，下层的铅液返回铅雨冷凝器循环使用，上层的锌液进入贮锌槽产出粗锌液，对分离系统中高温铅液利用水蒸气降温100-120℃。
9.根据权利要求1所述的一种硫化锌精矿氧化还原熔炼的方法，其特征在于：所述步骤七中，精馏炉包括铅塔和镉塔，锌液流入铅塔，在750-850℃温度下大部分锌及其中所含镉以蒸气状态挥发，而铅及其它高沸点杂质以液体合金排出分离，铅塔产出的含镉锌用溜槽引入镉塔，在800-900℃温度下，进行锌镉分离，纯锌液由下部进入纯锌槽。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及火法冶金技术领域，具体涉及一种硫化锌精矿氧化还原熔炼的方法。
背景技术
[0002]目前，在锌冶炼过程中，
湿法炼锌为主体工艺流程，湿法炼锌产品占比达80%以上。湿法炼锌具有原料适应性广、综合回收好等特点，但也存在工艺流程长、湿法渣需火法无害化处理、高能耗等问题。火法炼锌有电炉炼锌及密闭
鼓风炉炼锌两种工艺方法。电炉炼锌具有工艺流程较短，投资省等特点，但存在单炉产能低、电耗高等问题。密闭鼓风炉炼锌具有工艺流程短、原料适应性强等优点，但存在烧结破碎复杂、余热回收差、鼓风炉消耗焦炭等问题。
[0003]随着富氧侧吹熔炼技术的成熟和发展，越来越多的冶炼单位将目光聚焦于利用该技术处理含锌物料，实现锌的高效冶炼。现有技术中对于硫化锌精矿的处理，往往难以精确控制配料比例和熔炼条件，导致熔炼效率低下和产品质量不稳定，且硫化锌精矿中锌的还原熔炼过程中，锌蒸气在冷凝过程中容易被氧化为氧化锌，这不仅导致锌的回收率降低，还会增加后续处理的复杂性和成本。
发明内容
[0004]本发明的目的是提供一种硫化锌精矿氧化还原熔炼的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种硫化锌精矿氧化还原熔炼的方法，其原理在于利用氧气在高温下对硫化锌精矿进行氧化脱硫，随后对氧化脱硫后的锌氧化物进行还原产出锌蒸汽，其化学反应式如下：
ZnS(s) + 1.5O2(g) = ZnO(s) + SO2(g)
ZnO(s) + CO(g) = Zn(g) + CO2(g)
为防止还原熔炼产生的锌蒸气在冷凝过程中氧化为氧化锌，本发明在还原侧吹炉上部空间加入发生炉水煤气，以保持稳态还原气氛，具体包括以下步骤：
步骤一：配料，将硫化锌精矿在配料仓中与熔剂进行配料，其中硫化锌精矿的成分含量为Zn：48%-54%、Pb：1%-3%、Fe：5%-10%、S：28%-35%;
步骤二：制粒，将配好的混合料进入圆筒制粒机进行混合制粒，要求制粒后物料的粒度为8-10mm，含水8%-10%;
步骤三：氧化熔炼，将制粒好的物料配入5-10mm粒煤加入氧化侧吹炉，配入的5-10mm粒煤占比物料重量6%-8%，通入氧浓度为70-80vol%的富氧空气进行氧化熔炼，产出的锌氧化物熔体送还原熔炼;
步骤四：还原熔炼，将氧化脱硫后的锌氧化物熔体加入还原侧吹炉，加入5-10mm的粒煤，5-10mm的粒煤占比锌氧化物熔体重量的15%-18%，通入富氧空气进行还原熔炼，产出还原烟气，还原烟气的成分为Zn：18-25vol%，CO：7-12vol%，CO2：20-26vol%，并在炉子上部空间加入发生炉水煤气，体积占比为还原烟气量的40-60vol%，控制炉气(H2+CO)/CO2体积比值1.5-2.0，产出的含锌蒸气炉气送铅雨冷凝器，产出的还原渣送烟化炉吹炼;
步骤五：烟化，将还原渣送入烟化炉，向炉内喷入粉煤进行烟化吹炼;
步骤六：冷凝分离，将从还原侧吹炉产出的含锌蒸气进入铅雨冷凝器进行冷却，冷凝介质为铅液，铅液捕集锌蒸气形成铅锌液体进入分离系统，炉气燃烧回收热值，铅锌依靠比重不同澄清分离;
步骤七：精馏，从铅雨冷凝器冷凝分离的粗锌液进入精馏炉。
[0006]进一步地，所述步骤一中，熔剂为石灰石、石英、铁屑或铁硫化物。
[0007]进一步地，所述步骤三中，氧化熔炼的温度为1200-1250℃，时间2-2.5h，氧化熔炼产出的含尘烟气经余热利用收尘后送制酸。
[0008]进一步地，所述步骤四中，通入的富氧空气的氧浓度为45-55vol%的，还原熔炼的温度为1250-1300℃，时间2-2.5h。
[0009]进一步地，所述步骤四中，发生炉水煤气是通过固体燃料煤在高温条件下与气化剂、水蒸气反应生成的混合气体，发生炉水煤气的成分为H2：40% - 50vol%、CO：30% -40vol%、CO2：5% - 10vol%，温度600-700℃。
[0010]进一步地，所述步骤五中，喷入的粉煤占比还原渣重量的18%-20%，烟化吹炼的控制温度为1250-1300℃，时间2-2.5h。
[0011]进一步地，所述步骤五中，产出的含尘烟气经余热利用收尘后送烟气处理系统，收尘得到的氧化锌返回配料，产出的炉渣经水淬后外售。
[0012]进一步地，所述步骤六中，下层的铅液返回铅雨冷凝器循环使用，上层的锌液进入贮锌槽产出粗锌液，对分离系统中高温铅液利用水蒸气降温100-120℃。
[0013]进一步地，所述步骤七中，精馏炉包括铅塔和镉塔，锌液流入铅塔，在750-850℃温度下大部分锌及其中所含镉以蒸气状态挥发，而铅及其它高沸点杂质以液体合金排出分离，铅塔产出的含镉锌用溜槽引入镉塔，在800-900℃温度下，进行锌镉分离，纯锌液由下部进入纯锌槽。
[0014]在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：
1、在还原侧吹炉的上部空间加入发生炉水煤气，通过控制炉气(H2+CO)/CO2体积比值1.5-2.0，使富氧空气可以完全燃烧并形成稳态还原气氛，避免了锌蒸气被氧化;
2、针对组成成分为Zn：48%-54%、Pb：1%-3%、Fe：5%-10%、S：28%-35%的硫化锌精矿，通过精确控制配料比例和熔炼条件，确保了熔炼过程的高效性和稳定性，提高了产品质量;
3、采用以煤代焦的方式，降低了生产成本，同时提高了资源的综合利用率，具有良好的经济效益;
4、铅雨冷凝器对锌蒸气浓度的波动变化具有良好的适应能力，能够处理较大的炉气量，适合大规模工业化生产;
5、采用侧吹炉氧化还原炼锌工艺，锌以蒸气形式挥发，经冷凝回收后，锌的回收率可达97%以上。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
[0017]为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
[0018]本发明所用的发生炉水煤气是通过固体燃料煤在高温条件下与气化剂、水蒸气反应生成的混合气体，其主要成分包括：H2：40-50vol%，CO：30-40vol%，CO2：5-10vol%。
[0019]本发明所用装置包括：配料仓、圆筒制粒机、氧化侧吹炉、还原侧吹炉、烟化炉、铅雨冷凝器、分离系统、精馏炉。
[0020]实施例一：请参阅图1，本发明提供了一种硫化锌精矿氧化还原熔炼的方法，包括以下步骤：
步骤一：配料，将硫化锌精矿在配料仓中与熔剂进行配料，其中硫化锌精矿的成分含量为Zn：48%-54%、Pb：1%-3%、Fe：5%-10%、S：28%-35%，熔剂为石灰石、石英、铁屑或铁硫化物;
步骤二：制粒，将配好的混合料进入圆筒制粒机进行混合制粒，以保证物料混合均匀、润湿充分，制粒后物料的粒度为8mm，含水8%;
步骤三：氧化熔炼，将制粒好的物料配入5mm粒煤加入氧化侧吹炉，5mm粒煤占比物料重量6%，通入氧浓度为70vol%的富氧空气进行氧化熔炼，控制温度1200℃，时间2h，产出的含尘烟气经余热利用收尘后送制酸，产出的锌氧化物熔体送还原熔炼;
步骤四：还原熔炼，将氧化脱硫后的锌氧化物熔体加入还原侧吹炉，加入5mm的粒煤，5mm的粒煤占比锌氧化物熔体重量的16%，通入氧浓度为45vol%的富氧空气进行还原熔炼，控制温度1250℃，时间2h，产出还原烟气，还原烟气的成分为Zn：18-25vol%，CO：7-12vol%，CO2：20-26vol%;并在炉子上部空间加入发生炉水煤气，温度600℃，体积占比为还原烟气量的40vol%，控制炉气(H2+CO)/CO2体积比值1.5-2.0，产出的含锌蒸气炉气送铅雨冷凝器，产出的还原渣送烟化炉吹炼;
步骤五：烟化，将还原渣送入烟化炉，向炉内喷入粉煤进行烟化吹炼，控制温度1250℃，时间2h，其中粉煤占比还原渣质量的18%，产出的含尘烟气经余热利用收尘后送烟气处理系统，收尘得到的氧化锌返回配料;
步骤六：冷凝分离，将含锌蒸气的炉气送入铅雨冷凝器进行冷却，冷凝介质为铅液，铅液捕集锌蒸气形成铅锌液体进入分离系统，炉气燃烧回收热值;铅锌依靠比重不同澄清分离，下层的铅液返回铅雨冷凝器循环使用，上层的锌液进贮锌槽产出粗锌液，对分离系统中高温铅液利用水蒸气降温100℃，可以余热利用发电;
步骤七：精馏，将粗锌液送入精馏炉进行精馏，精馏炉包括铅塔和镉塔，锌液流入铅塔，在750℃温度下大部分锌及其中所含镉以蒸气状态挥发，而铅及其它高沸点杂质以液体合金排出分离，铅塔产出的含镉锌用溜槽引入镉塔，在800℃温度下，进行锌镉分离，纯锌液由下部进入纯锌槽，即得到精馏锌。
[0021]实施例二：将组成成分为Zn：49%、Pb：3%、Fe：10%、S：33%的硫化锌精矿按实施例一上述步骤进行氧化还原熔炼产生还原烟气，还原烟气的成分为Zn：19%、CO：9%、CO2：23%，在还原炉上部空间加入成分为H2：46%、CO：39%、CO2：8%的发生炉水煤气，得到混合炉气(H2+CO)/CO2=1.6，含锌蒸汽炉气进入铅雨冷凝器回收锌，产生还原渣进烟化炉吹炼，最终锌回收率为97.2%。
[0022]实施例三：将组成成分为Zn：51%、Pb：2%、Fe：9%、S：31%的硫化锌精矿按实施例一上述步骤进行氧化还原熔炼产生还原烟气，还原烟气的成分为Zn：21%、CO：8%、CO2：24%，在还原炉上部空间加入成分为H2：47%、CO：37%、CO2：7%的发生炉水煤气，得到混合炉气(H2+CO)/CO2=1.6，含锌蒸汽炉气进入铅雨冷凝器回收锌，产生还原渣进烟化炉吹炼，最终锌回收率为98.0%。
[0023]实施例四：将组成成分为Zn：53%、Pb：1%、Fe：7%、S：29%的硫化锌精矿按实施例一上述步骤进行氧化还原熔炼产生还原烟气，还原烟气的成分为Zn：24%、CO：7%、CO2：25%，在还原炉上部空间加入成分为H2：49%、CO：35%、CO2：6%的发生炉水煤气，得到混合炉气(H2+CO)/CO2=1.5，含锌蒸汽炉气进入铅雨冷凝器回收锌，产生还原渣进烟化炉吹炼，最终锌回收率为98.4%。
[0024]以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
说明书附图(1)
声明：
“硫化锌精矿氧化还原熔炼的方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：北方有色网
来源：长沙有色冶金设计研究院有限公司
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