本發(fā)明涉及處理鐵礬渣和鋅揮發(fā)窯渣的方法和實施前述處理鐵礬渣和鋅揮發(fā)窯渣的方法的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

濕法煉鋅己占據(jù)世界煉鋅總量的80％以上，是世界煉鋅生產(chǎn)的發(fā)展方向，但是濕法煉鋅過程中產(chǎn)出大量的鋅浸出渣。這些鋅浸出渣中有鋅、鉛、鐵等金屬，其中鋅含量為20％，所以如何利用鋅浸出渣是行業(yè)內(nèi)的所關(guān)注的問題。

目前鋅浸出渣普遍采用熱酸浸出渣法和回轉(zhuǎn)窯法，雖然這兩種方法都能大量的處理鋅浸出渣，而且鋅的回收率也很高，但同時會產(chǎn)生大量的鐵礬渣和窯渣，這些渣里含有一部分的鉛、鉛、硫。如果不能有效利用，這些渣的堆存不僅是對資源的浪費更容易對環(huán)境造成污染。由此，如何對鐵礬渣和窯渣實現(xiàn)無害化處理是行業(yè)內(nèi)的一個難題，有待進(jìn)一步研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種處理鐵礬渣和鋅揮發(fā)窯渣的方法，該方法通過分層造球得到混合球團(tuán)，并通過轉(zhuǎn)底爐分區(qū)控制還原焙燒的溫度和加熱方式，使球團(tuán)中的各元素分區(qū)脫除，實現(xiàn)了鐵礬渣和窯渣的綜合回收利用。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種處理鐵礬渣和鋅揮發(fā)窯渣的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：將所述鋅揮發(fā)窯渣進(jìn)行磨細(xì)處理，以便得到窯渣粉末；將所述窯渣粉末進(jìn)行第一造球處理，以便得到母球；將所述母球與石灰石粉末混合進(jìn)行第二造球處理，以便在所述母球外表面形成石灰石層，得到球團(tuán)中間體；將球團(tuán)中間體與鐵礬渣粉末、粘結(jié)劑和水混合進(jìn)行第三造球處理，以便在所述石灰石層的外表面形成鐵礬渣層，得到混合球團(tuán)；利用轉(zhuǎn)底爐將所述混合球團(tuán)進(jìn)行還原焙燒處理，所述轉(zhuǎn)底爐沿物料流動方向依次設(shè)置進(jìn)料區(qū)、鐵礬分解區(qū)、脫硫區(qū)、揮發(fā)區(qū)和還原區(qū)，混合球團(tuán)依次由所述進(jìn)料區(qū)進(jìn)料；經(jīng)所述鐵礬分解區(qū)進(jìn)行分解處理，以便得到疏松球團(tuán)和水蒸氣；所述疏松球團(tuán)進(jìn)入脫硫區(qū)進(jìn)行脫硫處理，以便得到硫化物和脫硫球團(tuán)；所述脫硫球團(tuán)進(jìn)入所述揮發(fā)區(qū)進(jìn)行揮發(fā)處理，以便得到脫鋅球團(tuán)和鋅粉塵；所述脫鋅球團(tuán)進(jìn)入所述還原區(qū)進(jìn)行還原冶煉處理，以便得到金屬化球團(tuán)和鉛粉塵；將所述金屬化球團(tuán)進(jìn)行磨礦磁選處理，以便得到鐵產(chǎn)品。

根據(jù)本發(fā)明實施例的處理鐵礬渣和鋅揮發(fā)窯渣的方法，該方法通過分層造球得到混合球團(tuán)，并通過轉(zhuǎn)底爐分區(qū)控制還原焙燒的溫度，使球團(tuán)中鐵礬的分解、硫的脫除、鉛鋅的揮發(fā)和鐵的還原分步進(jìn)行，其中，鐵礬中的水和硫單獨脫除，減輕收塵裝置的負(fù)擔(dān)，提高了鍋爐的熱效率，此外，還使鐵礬渣和窯渣中的鋅單獨回收，實現(xiàn)了鐵礬渣和窯渣的綜合回收利用。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的處理鐵礬渣和鋅揮發(fā)窯渣的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述窯渣粉末的粒徑不大于0.074mm。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述鐵礬渣粉末的粒徑不大于0.074mm。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述母球的直徑為3-5mm，所述石灰石層的厚度為2-3mm，所述鐵礬渣層的厚度為5-8mm。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述混合球團(tuán)的碳氧比為1.2-1.6：1。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述鐵礬分解區(qū)的溫度為550-600℃，所述脫硫區(qū)的溫度為600-650℃，所述揮發(fā)區(qū)的溫度為900-980℃，所述還原區(qū)的溫度為1250-1300℃。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了一種實施前述處理鐵礬渣和鋅揮發(fā)窯渣的方法的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該系統(tǒng)包括：第一磨細(xì)裝置，所述第一磨細(xì)裝置具有鋅揮發(fā)窯渣入口和窯渣粉末出口；第一造球裝置，所述第一造球裝置具有窯渣粉末入口和母球出口，所述窯渣粉末入口與所述窯渣粉末出口相連；第二造球裝置，所述第二造球裝置具有母球入口、石灰石粉末入口和球團(tuán)中間體出口，所述母球入口與所述母球出口相連；第三造球裝置，所述第三造球裝置具有球團(tuán)中間體入口、鐵礬渣粉末入口、粘結(jié)劑入口、水入口和混合球團(tuán)出口，所述球團(tuán)中間體入口與所述球團(tuán)中間體出口相連；轉(zhuǎn)底爐，所述轉(zhuǎn)底爐沿物料流動方向依次設(shè)置進(jìn)料區(qū)、鐵礬分解區(qū)、脫硫區(qū)、揮發(fā)區(qū)和還原區(qū)，所述進(jìn)料區(qū)具有混合球團(tuán)入口，所述混合球團(tuán)入口與所述混合球團(tuán)出口相連，所述鐵礬分解區(qū)具有第一煙道，所述脫硫區(qū)具有第二煙道，所述揮發(fā)區(qū)具有第三煙道，所述還原區(qū)具有第四煙道和金屬化球團(tuán)出口；磨礦磁選裝置，所述磨礦磁選裝置具有金屬化球團(tuán)入口和鐵產(chǎn)品出口，所述金屬化球團(tuán)入口與所述金屬化球團(tuán)出口相連。

根據(jù)本發(fā)明實施例的系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過第一造球裝置、第二造球裝置和第三造球裝置分層造球得到混合球團(tuán)，并通過將轉(zhuǎn)底爐設(shè)置進(jìn)料區(qū)、鐵礬分解區(qū)、脫硫區(qū)、揮發(fā)區(qū)和還原區(qū)，對各區(qū)獨立控制還原焙燒的溫度，使球團(tuán)中鐵礬的分解、硫的脫除、鉛鋅的揮發(fā)和鐵的還原分步進(jìn)行，其中，鐵礬中的水和硫單獨脫除，減輕收塵裝置的負(fù)擔(dān)，提高了鍋爐的熱效率，此外，還使鐵礬渣和窯渣中的鋅單獨回收，實現(xiàn)了鐵礬渣和窯渣的綜合回收利用。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述轉(zhuǎn)底爐進(jìn)一步包括：輻射管，所述輻射管設(shè)置在所述鐵礬分解區(qū)和脫硫區(qū)的上方。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述轉(zhuǎn)底爐進(jìn)一步包括：蓄熱式燒嘴，所述蓄熱式燒嘴設(shè)置在所述揮發(fā)區(qū)和還原區(qū)內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述轉(zhuǎn)底爐進(jìn)一步包括：第一溫度控制器，所述第一溫度控制器設(shè)置在所述轉(zhuǎn)底爐的所述鐵礬分解區(qū)，控制所述鐵礬分解區(qū)的溫度為550-600攝氏度；第二溫度控制器，所述第二溫度控制器設(shè)置在所述轉(zhuǎn)底爐的所述脫硫區(qū)，控制所述脫硫區(qū)的溫度為600-650攝氏度；第三溫度控制器，所述第三溫度控制器設(shè)置在所述轉(zhuǎn)底爐的所述揮發(fā)區(qū)，控制所述揮發(fā)區(qū)的溫度為900-980攝氏度；第四溫度控制器，所述第四溫度控制器設(shè)置在所述轉(zhuǎn)底爐的所述還原區(qū)，控制所述還原區(qū)的溫度為1250-1300攝氏度。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括：第二磨細(xì)裝置，所述第二磨細(xì)裝置具有鐵礬渣入口和鐵礬渣粉末出口，所述鐵礬渣粉末出口與所述第三造球裝置的鐵礬渣粉末入口相連。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的處理鐵礬渣和鋅揮發(fā)窯渣的方法的流程示意圖；

圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的處理鐵礬渣和鋅揮發(fā)窯渣的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的處理鐵礬渣和鋅揮發(fā)窯渣的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的轉(zhuǎn)底爐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的處理鐵礬渣和鋅揮發(fā)窯渣的方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

需要說明的是，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。進(jìn)一步地，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

處理鐵礬渣和鋅揮發(fā)窯渣的方法

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種處理鐵礬渣和鋅揮發(fā)窯渣的方法。參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：

S100磨細(xì)處理

根據(jù)本發(fā)明的實施例，將鋅揮發(fā)窯渣進(jìn)行磨細(xì)處理，得到窯渣粉末。由此，礦石粉末的粒度小，原料接觸充分，還原焙燒處理的溫度低。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，窯渣粉末的粒徑不大于0.074mm。由此，窯渣粉末原料接觸充分，還原焙燒處理的溫度更低，鐵的回收率和純度高。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，鋅揮發(fā)窯渣是由鋅浸出渣配入煤粉在回轉(zhuǎn)窯中經(jīng)過還原焙燒得到的，鋅揮發(fā)窯渣中含有-35％的鐵，其中金屬鐵大約占40-60％，含有鋅-5％的，硫-5％，碳18-28％。由此，金屬元素豐富，回收價值高。

S200第一造球處理

根據(jù)本發(fā)明的實施例，將窯渣粉末進(jìn)行第一造球處理，得到母球。由于窯渣中金屬鐵會起到成核劑的作用，在還原焙燒過程中，促使球團(tuán)中的金屬鐵聚集形成鐵連晶。

S300第二造球處理

根據(jù)本發(fā)明的實施例，將母球與石灰石粉末混合進(jìn)行第二造球處理，在母球外表面形成石灰石層，得到球團(tuán)中間體。由此，利用石灰石層隔絕窯渣形成的母球和鐵礬渣層，并且石灰石層在后面鐵的還原過程中可以起到熔劑的作用。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，石灰石的添加量為窯渣粉末總量的12-16％。由此，金屬元素回收率高。

S400第三造球處理

根據(jù)本發(fā)明的實施例，將球團(tuán)中間體與鐵礬渣粉末、粘結(jié)劑和水混合進(jìn)行第三造球處理，以便在石灰石層的外表面形成鐵礬渣層，得到混合球團(tuán)。由此，鐵礬渣粉末位于混合球團(tuán)的外層，在還原焙燒過程中，鐵礬渣中的結(jié)晶水先在鐵礬分解區(qū)揮發(fā)，避免了后面脫硫過程中和硫的氧化物生成酸，緩解了對設(shè)備的腐蝕。此外，粘結(jié)劑可以確保球團(tuán)的強度，在結(jié)晶水、硫、鉛鋅等物質(zhì)揮發(fā)的時候不至于引起球團(tuán)粉化。鐵礬渣和窯渣共同處理可以利用窯渣中的殘?zhí)紝﹁F礬渣中的金屬進(jìn)行還原，不需要額外加入還原劑，經(jīng)濟(jì)效益好，同時窯渣中的金屬鐵還可以作為鐵礬渣鐵的晶種，促進(jìn)鐵的還原聚集，兩種原料的相互補充和利用。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，鐵礬渣粉末的粒徑不大于0.074mm。由此，鐵礬渣粉末原料接觸充分，揮發(fā)和還原焙燒處理的溫度更低，各金屬元素的回收率高。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，鐵礬渣粉末、粘結(jié)劑和水按質(zhì)量比為100：(3-5)(6-8)的進(jìn)行第三造球處理。由此，球團(tuán)的強度高，不易粉化。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，母球的直徑為3-5mm，石灰石層的厚度為2-3mm，鐵礬渣層的厚度為5-8mm。如果母球直徑太大，影響球團(tuán)還原過程中的氣體擴(kuò)散，如果母球直徑太小，球團(tuán)中剩碳不夠，不能對金屬氧化物進(jìn)行還原，石灰石層太薄，在鐵礬分解區(qū)和脫硫區(qū)容易破裂，起不到控制氣氛的作用，經(jīng)過試驗研究2-3mm是最合適的。而鐵礬渣的厚度則是根據(jù)碳氧比比1.2-1.6計算而來。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，混合球團(tuán)的直徑為10-15mm。由此，球團(tuán)的粒徑適宜，便于后續(xù)利用轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行處理。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，混合球團(tuán)的碳氧比為1.2-1.6：1。由此，使金屬氧化物充分被還原，并且，避免碳過量，使產(chǎn)物中的雜質(zhì)增加，影響產(chǎn)物的純度，并引起資源浪費。

S500還原焙燒處理

根據(jù)本發(fā)明的實施例，利用轉(zhuǎn)底爐將混合球團(tuán)進(jìn)行還原焙燒處理，該轉(zhuǎn)底爐沿物料流動方向依次設(shè)置進(jìn)料區(qū)、鐵礬分解區(qū)、脫硫區(qū)、揮發(fā)區(qū)和還原區(qū)，混合球團(tuán)依次由進(jìn)料區(qū)進(jìn)料，依次經(jīng)過各區(qū)進(jìn)行處理，下面對各區(qū)的處理方法和原理進(jìn)行解釋說明：

分解處理：根據(jù)本發(fā)明的實施例，混合球團(tuán)經(jīng)鐵礬分解區(qū)進(jìn)行分解處理，得到疏松球團(tuán)和水蒸氣。具體地，鐵礬分解為硫酸鹽、硫酸鐵、三氧化二鐵和水，其中，結(jié)晶水先在該區(qū)揮發(fā)，避免了后面脫硫過程中和硫的氧化物生成酸，緩解了對設(shè)備的腐蝕。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，鐵礬分解區(qū)的溫度為550-600℃。由此，使鐵礬分解為硫酸鹽、硫酸鐵、三氧化二鐵和水，其中，水以水蒸氣的形式排出，同時防止硫酸鋅在600℃以上分解成氧化鋅和三氧化硫，避免了三氧化硫和水蒸氣生成硫酸，緩解了對設(shè)備的腐蝕。

脫硫處理：根據(jù)本發(fā)明的實施例，疏松球團(tuán)進(jìn)入脫硫區(qū)進(jìn)行脫硫處理，得到硫化物和脫硫球團(tuán)。具體地，疏松球團(tuán)中的碳是窯渣中的剩碳，被石灰石包裹在球團(tuán)內(nèi)部，由于脫硫區(qū)由于溫度較低，球團(tuán)中的碳和金屬氧化物反應(yīng)速度較慢，脫硫區(qū)氣氛為氧化性氣氛，有助于硫的脫除，同時，疏松球團(tuán)中的鐵礬渣中的硫酸鐵和鐵酸鋅反應(yīng)生成硫酸鋅、三氧化二鐵、三氧化硫。硫酸鋅在600℃以上分解成氧化鋅和三氧化硫，三氧化硫可以通過煙道排出進(jìn)入制酸系統(tǒng)對硫進(jìn)行回收利用。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，脫硫區(qū)的溫度為600-650℃。由此，在該溫度下，硫的脫除效率高，同時，球團(tuán)中的碳和金屬氧化物反應(yīng)速度較慢，防止其生成的一氧化碳影響脫硫區(qū)的氧化氣氛。

揮發(fā)處理：根據(jù)本發(fā)明的實施例，脫硫球團(tuán)進(jìn)入揮發(fā)區(qū)進(jìn)行揮發(fā)處理，得到脫鋅球團(tuán)和鋅粉塵。具體地，脫硫球團(tuán)中的碳酸鈣在揮發(fā)區(qū)分解成氧化鈣和二氧化碳，球團(tuán)整體成了疏松多孔結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，鋅揮發(fā)區(qū)通過蓄熱式燒嘴加熱，為還原性氣氛，在鋅揮發(fā)區(qū)，鐵礬渣呈軟熔狀態(tài)，窯渣中的碳發(fā)生氣化反應(yīng)生成一氧化碳。同時球團(tuán)中的窯渣中的碳和球團(tuán)中的氧化鋅(窯渣中的鋅大多數(shù)以氧化鋅的形式存在)反應(yīng)生成金屬鋅，鋅揮發(fā)形成的鋅蒸汽揮發(fā)進(jìn)去煙道重新被氧化成氧化鋅收集，可以得到純度92％以上的氧化鋅粉。此外，球團(tuán)在鋅揮發(fā)區(qū)有一部分的鐵被碳還原成氧化亞鐵。另外，窯渣和鋅浸出渣中的硫酸鉛分解成氧化鉛和三氧化硫，氧化鉛很快被還原成金屬鉛，使金屬鉛在揮發(fā)區(qū)不能揮發(fā)，避免鉛鋅同時揮發(fā)二者難以分離。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，揮發(fā)區(qū)的溫度為900-980℃。在揮發(fā)區(qū)，氧化鋅被碳還原成單質(zhì)鋅，同時，在揮發(fā)區(qū)的強還原性氣氛條件下，氧化鉛被還原成金屬鉛，但金屬鉛在1000℃之前不易揮發(fā)。由此，當(dāng)揮發(fā)處理的溫度為900-980攝氏度時，鋅浸出渣中的鋅和鉛的金屬氧化物被還原，并且鋅揮發(fā)回收，而鉛不揮發(fā)，避免鋅和鉛同時揮發(fā)二者不易分離。

還原冶煉處理：根據(jù)本發(fā)明的實施例，脫鋅球團(tuán)進(jìn)入還原區(qū)進(jìn)行還原冶煉處理，得到金屬化球團(tuán)和鉛粉塵。具體地，球團(tuán)中的鈣系添加劑在該區(qū)起到熔劑的作用，促進(jìn)鐵的還原和擴(kuò)散。窯渣中金屬鐵會起到成核劑的作用，促使球團(tuán)中的金屬鐵聚集形成鐵連晶。球團(tuán)中的鉛在高溫和強還原性氣氛作用下，揮發(fā)進(jìn)入煙道重新被氧化成氧化鉛，被收塵裝置收集。根據(jù)本發(fā)明的實施例，金屬化球團(tuán)的金屬化率大于88％，鉛鋅的揮發(fā)率大于98％，硫的脫除率大于90％。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，還原區(qū)的溫度為1250-1300℃。由此，鐵氧化物被還原成金屬鐵，鉛銀在該條件下?lián)]發(fā)，以單質(zhì)形式進(jìn)入煙道被氧化成氧化物以粉塵形式收集。

如上所述，通過將轉(zhuǎn)底爐設(shè)置進(jìn)料區(qū)、鐵礬分解區(qū)、脫硫區(qū)、揮發(fā)區(qū)和還原區(qū)，對各區(qū)獨立控制還原焙燒的溫度，使球團(tuán)中鐵礬的分解、硫的脫除、鉛鋅的揮發(fā)和鐵的還原分步進(jìn)行，其中，鐵礬中的水和硫單獨脫除，減輕收塵裝置的負(fù)擔(dān)，提高了鍋爐的熱效率，此外，還使鐵礬渣和窯渣中的鋅單獨回收，實現(xiàn)了鐵礬渣和窯渣的綜合回收利用。

S600磨礦磁選處理

根據(jù)本發(fā)明的實施例，將金屬化球團(tuán)進(jìn)行磨礦磁選處理，得到鐵產(chǎn)品。由于在還原冶煉前脫除了硫，金屬化球團(tuán)中的硫含量很低，磨礦磁選得到的鐵粉的品質(zhì)高。

處理鐵礬渣和鋅揮發(fā)窯渣的系統(tǒng)

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了一種實施前述處理鐵礬渣和鋅揮發(fā)窯渣的方法的系統(tǒng)。參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該系統(tǒng)包括：第一磨細(xì)裝置100、第一造球裝置200、第二造球裝置300、第三造球裝置400、轉(zhuǎn)底爐500和磨礦磁選裝置600。下面逐一對各裝置進(jìn)行解釋說明。

第一磨細(xì)裝置100：根據(jù)本發(fā)明的實施例，第一磨細(xì)裝置100具有鋅揮發(fā)窯渣入口和窯渣粉末出口，將鋅揮發(fā)窯渣進(jìn)行磨細(xì)處理，得到窯渣粉末。由此，礦石粉末的粒度小，原料接觸充分，還原焙燒處理的溫度低。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，窯渣粉末的粒徑不大于0.074mm。由此，窯渣粉末原料接觸充分，還原焙燒處理的溫度更低，鐵的回收率和純度高。

第一造球裝置200：根據(jù)本發(fā)明的實施例，該第一造球裝置具有窯渣粉末入口和母球出口，其中，窯渣粉末入口與窯渣粉末出口相連，將窯渣粉末進(jìn)行第一造球處理，得到母球。由于窯渣中金屬鐵會起到成核劑的作用，在還原焙燒過程中，促使球團(tuán)中的金屬鐵聚集形成鐵連晶。

第二造球裝置300：根據(jù)本發(fā)明的實施例，該第二造球裝置300具有母球入口、石灰石粉末入口和球團(tuán)中間體出口，其中，母球入口與所述母球出口相連，將母球與石灰石粉末混合進(jìn)行第二造球處理，在母球外表面形成石灰石層，得到球團(tuán)中間體。由此，利用石灰石層隔絕窯渣形成的母球和鐵礬渣層，并且石灰石層在后面鐵的還原過程中可以起到熔劑的作用。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，石灰石的添加量為窯渣粉末總量的12-16％。由此，金屬元素回收率高。

第三造球裝置400：根據(jù)本發(fā)明的實施例，該第三造球裝置400具有球團(tuán)中間體入口、鐵礬渣粉末入口、粘結(jié)劑入口、水入口和混合球團(tuán)出口，其中，球團(tuán)中間體入口與所述球團(tuán)中間體出口相連，將球團(tuán)中間體與鐵礬渣粉末、粘結(jié)劑和水混合進(jìn)行第三造球處理，以便在石灰石層的外表面形成鐵礬渣層，得到混合球團(tuán)。由此，鐵礬渣粉末位于混合球團(tuán)的外層，在還原焙燒過程中，鐵礬渣中的結(jié)晶水先在鐵礬分解區(qū)揮發(fā)，避免了后面脫硫過程中和硫的氧化物生成酸，緩解了對設(shè)備的腐蝕。此外，粘結(jié)劑可以確保球團(tuán)的強度，在結(jié)晶水、硫、鉛鋅等物質(zhì)揮發(fā)的時候不至于引起球團(tuán)粉化。

參考圖3，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括：第二磨細(xì)裝置700，該第二磨細(xì)裝置700具有鐵礬渣入口和鐵礬渣粉末出口，其中，鐵礬渣粉末出口與第三造球裝置400的鐵礬渣粉末入口相連，用于對鐵礬渣進(jìn)行磨細(xì)處理，得到鐵礬渣粉末。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，鐵礬渣粉末的粒徑不大于0.074mm。由此，鐵礬渣粉末原料接觸充分，揮發(fā)和還原焙燒處理的溫度更低，各金屬元素的回收率高。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，鐵礬渣粉末、粘結(jié)劑和水按質(zhì)量比為100：(3-5)(6-8)的進(jìn)行第三造球處理。由此，球團(tuán)的強度高，不易粉化。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，母球的直徑為3-5mm，石灰石層的厚度為2-3mm，鐵礬渣層的厚度為5-8mm。由此，如果母球直徑太大，影響球團(tuán)還原過程中的氣體擴(kuò)散，如果母球直徑太小，球團(tuán)中剩碳不夠，不能對金屬氧化物進(jìn)行還原，石灰石層太薄，在鐵礬分解區(qū)和脫硫區(qū)容易破裂，起不到控制氣氛的作用，經(jīng)過試驗研究2-3mm是最合適的。鐵礬渣的厚度是根據(jù)碳氧比比1.2-1.6計算而來。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，混合球團(tuán)的直徑為10-15mm。由此，球團(tuán)的粒徑適宜，便于后續(xù)利用轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行處理。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，混合球團(tuán)的碳氧比為1.2-1.6：1。由此，使金屬氧化物充分被還原，并且，避免碳過量，使產(chǎn)物中的雜質(zhì)增加，影響產(chǎn)物的純度，并引起資源浪費。

轉(zhuǎn)底爐500：參考圖4，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該轉(zhuǎn)底爐500沿物料流動方向依次設(shè)置進(jìn)料區(qū)510、鐵礬分解區(qū)520、脫硫區(qū)530、揮發(fā)區(qū)540和還原區(qū)550，進(jìn)一步地，為了便于理解各區(qū)的結(jié)構(gòu)和作用，下面對各區(qū)進(jìn)行解釋說明：

進(jìn)料區(qū)510：根據(jù)本發(fā)明的實施例，進(jìn)料區(qū)具有混合球團(tuán)入口，混合球團(tuán)入口與混合球團(tuán)出口相連，混合球團(tuán)由進(jìn)料區(qū)進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐。

鐵礬分解區(qū)520：根據(jù)本發(fā)明的實施例，鐵礬分解區(qū)520具有第一煙道521?；旌锨驁F(tuán)經(jīng)鐵礬分解區(qū)進(jìn)行分解處理，得到疏松球團(tuán)和水蒸氣，該水蒸氣由第一煙道521排出。具體地，鐵礬分解為硫酸鹽、硫酸鐵、三氧化二鐵和水，其中，結(jié)晶水先在該區(qū)由第一煙道521排出，避免了后面脫硫過程中和硫的氧化物生成酸，緩解了對設(shè)備的腐蝕。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，轉(zhuǎn)底爐500進(jìn)一步包括：第一溫度控制器，該第一溫度控制器設(shè)置在轉(zhuǎn)底爐500的鐵礬分解區(qū)520，控制鐵礬分解區(qū)520的溫度為550-600攝氏度。由此，使鐵礬分解為硫酸鹽、硫酸鐵、三氧化二鐵和水，其中，水以水蒸氣的形式排出，同時防止硫酸鋅在600℃以上分解成氧化鋅和三氧化硫，避免了三氧化硫和水蒸氣生成硫酸，緩解了對設(shè)備的腐蝕。

脫硫區(qū)530：根據(jù)本發(fā)明的實施例，該脫硫區(qū)530具有第二煙道531，疏松球團(tuán)進(jìn)入脫硫區(qū)進(jìn)行脫硫處理，得到硫化物和脫硫球團(tuán)，其中，硫化物由第二煙道531排出。具體地，疏松球團(tuán)中的碳是窯渣中的剩碳，被石灰石包裹在球團(tuán)內(nèi)部，由于脫硫區(qū)由于溫度較低，球團(tuán)中的碳和金屬氧化物反應(yīng)速度較慢，脫硫區(qū)氣氛為氧化性氣氛，有助于硫的脫除，同時，疏松球團(tuán)中的鐵礬渣中的硫酸鐵和鐵酸鋅反應(yīng)生成硫酸鋅、三氧化二鐵、三氧化硫。硫酸鋅在600℃以上分解成氧化鋅和三氧化硫，三氧化硫可以通過第二煙道531排出進(jìn)入制酸系統(tǒng)對硫進(jìn)行回收利用。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，轉(zhuǎn)底爐500進(jìn)一步包括：第二溫度控制器，該第二溫度控制器設(shè)置在轉(zhuǎn)底爐500的脫硫區(qū)530，控制脫硫區(qū)530的溫度為600-650攝氏度。由此，在該溫度下，硫的脫除效率高，同時，球團(tuán)中的碳和金屬氧化物反應(yīng)速度較慢，防止其生成的一氧化碳影響脫硫區(qū)的氧化氣氛。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，轉(zhuǎn)底爐500進(jìn)一步包括：輻射管，該輻射管設(shè)置在鐵礬分解區(qū)520和脫硫區(qū)530的上方。由此，輻射管易于控制加熱溫度，使鐵礬分解區(qū)和脫硫區(qū)的區(qū)域溫度控制地更準(zhǔn)確，并使鐵礬分解區(qū)和脫硫區(qū)處于氧化性氣氛下，并且，輻射管可以在弱還原氣氛下進(jìn)行加熱，使硫易于脫除。

揮發(fā)區(qū)540：根據(jù)本發(fā)明的實施例，揮發(fā)區(qū)540具有第三煙道541，脫硫球團(tuán)進(jìn)入揮發(fā)區(qū)進(jìn)行揮發(fā)處理，得到脫鋅球團(tuán)和鋅粉塵。具體地，脫硫球團(tuán)中的碳酸鈣在揮發(fā)區(qū)分解成氧化鈣和二氧化碳，球團(tuán)整體成了疏松多孔結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，鋅揮發(fā)區(qū)通過蓄熱式燒嘴加熱，為還原性氣氛，在鋅揮發(fā)區(qū)，鐵礬渣呈軟熔狀態(tài)，窯渣中的碳發(fā)生氣化反應(yīng)生成一氧化碳。同時球團(tuán)中的窯渣中的碳和球團(tuán)中的氧化鋅(窯渣中的鋅大多數(shù)以氧化鋅的形式存在)反應(yīng)生成金屬鋅，鋅揮發(fā)形成的鋅蒸汽揮發(fā)進(jìn)去煙道重新被氧化成氧化鋅收集，可以得到純度92％以上的氧化鋅粉。此外，球團(tuán)在鋅揮發(fā)區(qū)有一部分的鐵被碳還原成氧化亞鐵。另外，窯渣和鋅浸出渣中的硫酸鉛分解成氧化鉛和三氧化硫，氧化鉛很快被還原成金屬鉛，使金屬鉛在揮發(fā)區(qū)不能揮發(fā)，避免鉛鋅同時揮發(fā)二者難以分離。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，轉(zhuǎn)底爐500進(jìn)一步包括：第三溫度控制器，該第三溫度控制器設(shè)置在轉(zhuǎn)底爐500的揮發(fā)區(qū)540，控制揮發(fā)區(qū)540的溫度為900-980攝氏度。在揮發(fā)區(qū)，氧化鋅被碳還原成單質(zhì)鋅，同時，在揮發(fā)區(qū)的強還原性氣氛條件下，氧化鉛被還原成金屬鉛，但金屬鉛在1000℃之前不易揮發(fā)。由此，當(dāng)揮發(fā)處理的溫度為900-980攝氏度時，鋅浸出渣中的鋅和鉛的金屬氧化物被還原，并且鋅揮發(fā)回收，而鉛不揮發(fā)，避免鋅和鉛同時揮發(fā)二者不易分離。

還原區(qū)550：根據(jù)本發(fā)明的實施例，該還原區(qū)550具有第四煙道551和金屬化球團(tuán)出口(圖中未示出)。脫鋅球團(tuán)進(jìn)入還原區(qū)進(jìn)行還原冶煉處理，得到金屬化球團(tuán)和鉛粉塵。具體地，球團(tuán)中的鈣系添加劑在該區(qū)起到熔劑的作用，促進(jìn)鐵的還原和擴(kuò)散。窯渣中金屬鐵會起到成核劑的作用，促使球團(tuán)中的金屬鐵聚集形成鐵連晶。球團(tuán)中的鉛在高溫和強還原性氣氛作用下，揮發(fā)進(jìn)入煙道重新被氧化成氧化鉛，被收塵裝置收集。根據(jù)本發(fā)明的實施例，金屬化球團(tuán)的金屬化率大于88％，鉛鋅的揮發(fā)率大于98％，硫的脫除率大于90％。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，轉(zhuǎn)底爐500進(jìn)一步包括：第四溫度控制器，該第四溫度控制器設(shè)置在轉(zhuǎn)底爐500的還原區(qū)550，控制還原區(qū)550的溫度為1250-1300攝氏度。由此，鐵氧化物被還原成金屬鐵，鉛銀在該條件下?lián)]發(fā)，以單質(zhì)形式進(jìn)入煙道被氧化成氧化物以粉塵形式收集。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，轉(zhuǎn)底爐500進(jìn)一步包括：蓄熱式燒嘴，該蓄熱式燒嘴設(shè)置在揮發(fā)區(qū)540和還原區(qū)550內(nèi)。由此，利用蓄熱式燒嘴進(jìn)行加熱，使揮發(fā)區(qū)和還原區(qū)處于還原性氣氛下，加熱效率高，能耗少，以滿足揮發(fā)區(qū)540和還原區(qū)550加熱溫度高的要求。

磨礦磁選裝置600：該磨礦磁選裝置600具有金屬化球團(tuán)入口和鐵產(chǎn)品出口，其中，金屬化球團(tuán)入口與金屬化球團(tuán)出口相連，將金屬化球團(tuán)進(jìn)行磨礦磁選處理，得到鐵產(chǎn)品。由于在還原冶煉前脫除了硫，金屬化球團(tuán)中的硫含量很低，磨礦磁選得到的鐵粉的品質(zhì)高。

下面參考具體實施例，對本發(fā)明進(jìn)行說明，需要說明的是，這些實施例僅僅是說明性的，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

實施例1

利用本發(fā)明實施例的系統(tǒng)對窯渣和鐵礬渣進(jìn)行處理，其中，窯渣中含有鐵25％，鋅2.25％，硫2.35％，碳20％，鐵礬渣中含有鐵22％，鋅3.04％，鉛2.31％，硫3.88％，處理流程如圖5所示，具體方法如下：

(1)將窯渣烘干以后磨細(xì)至0.074mm以下造母球，母球直徑4mm，母球造好以后在給母球裹一層石灰石，厚度2mm，為母球總量的12％。將鐵礬渣烘干以后磨細(xì)至0.074mm以下，配入3％的粘結(jié)劑混合均勻，將造好的窯渣-石灰石母球和鐵礬渣繼續(xù)造球，保證鐵礬渣層厚度6mm，將造好的球團(tuán)烘干得到混合球團(tuán)。

(2)將混合球團(tuán)步入轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行還原。轉(zhuǎn)底爐的鐵礬分解區(qū)和脫硫區(qū)用輻射管加熱，揮發(fā)區(qū)和還原區(qū)用蓄熱式燒嘴加熱，其中，鐵礬分解區(qū)溫度設(shè)置為550℃，脫硫區(qū)溫度設(shè)置為610℃，揮發(fā)區(qū)溫度設(shè)置為910℃，還原區(qū)溫度設(shè)置為1260℃，經(jīng)過轉(zhuǎn)底爐還原，在揮發(fā)區(qū)可以得到品位93％的高品質(zhì)氧化鋅粉，在轉(zhuǎn)底爐鐵還原區(qū)可以得到含鉛粉塵和金屬化球團(tuán)，該金屬化球團(tuán)的鋅揮發(fā)率為96％，鉛揮發(fā)率為96％，硫脫除率為92％，金屬化率為88％。

(3)金屬化球團(tuán)經(jīng)過磨礦磁選可以得到低硫鐵粉和用于水泥和建筑材料的尾渣。

實施例2

利用本發(fā)明實施例的系統(tǒng)對窯渣和鐵礬渣進(jìn)行處理，其中，窯渣中含有鐵30％，鋅3.88％，硫3.24％，碳25％，鐵礬渣中含有鐵25％，鋅4.96％，鉛3.72％，硫6.68％，處理流程如圖5所示，具體方法如下：

(1)將窯渣烘干以后磨細(xì)至0.074mm以下造母球，母球直徑4mm，母球造好以后在給母球裹一層石灰石，厚度2.5mm，為母球總量的14％。將鐵礬渣烘干以后磨細(xì)至0.074mm以下，配入4％的粘結(jié)劑混合均勻，將造好的窯渣-石灰石母球和鐵礬渣繼續(xù)造球，保證鐵礬渣層厚度7mm，將造好的球團(tuán)烘干得到混合球團(tuán)。

(2)將混合球團(tuán)步入轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行還原。轉(zhuǎn)底爐的鐵礬分解區(qū)和脫硫區(qū)用輻射管加熱，揮發(fā)區(qū)和還原區(qū)用蓄熱式燒嘴加熱。鐵礬分解區(qū)溫度設(shè)置為570℃，脫硫區(qū)溫度設(shè)置為630℃，揮發(fā)區(qū)溫度設(shè)置為950℃，還原區(qū)溫度設(shè)置為1280℃，經(jīng)過轉(zhuǎn)底爐還原，在揮發(fā)區(qū)可以得到品位95％的高品質(zhì)氧化鋅粉，在轉(zhuǎn)底爐鐵還原區(qū)可以得到含鉛粉塵和金屬化球團(tuán)，該金屬化球團(tuán)的鋅揮發(fā)率為98％，鉛揮發(fā)率為997％，硫脫除率為993％，金屬化率為989％。

(3)金屬化球團(tuán)經(jīng)過磨礦磁選可以得到低硫鐵粉和用于水泥和建筑材料的尾渣。

實施例3

利用本發(fā)明實施例的系統(tǒng)對窯渣和鐵礬渣進(jìn)行處理，其中，窯渣中含有鐵35％，鋅4.67％，硫4.25％，碳28％，鐵礬渣中含有鐵25％，鋅5.98％，鉛4.22％，硫9.23％，處理流程如圖5所示，具體方法如下：

(1)將窯渣烘干以后磨細(xì)至0.074mm以下造母球，母球直徑5mm，母球造好以后在給母球裹一層石灰石，厚度3mm，為母球總量的16％。將鐵礬渣烘干以后磨細(xì)至0.074mm以下，配入4％的粘結(jié)劑混合均勻，將造好的窯渣-石灰石母球和鐵礬渣繼續(xù)造球，保證鐵礬渣層厚度8mm，將造好的球團(tuán)烘干得到混合球團(tuán)。

(2)將混合球團(tuán)步入轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行還原。轉(zhuǎn)底爐的鐵礬分解區(qū)和脫硫區(qū)用輻射管加熱，揮發(fā)區(qū)和還原區(qū)用蓄熱式燒嘴加熱。鐵礬分解區(qū)溫度設(shè)置為590℃，脫硫區(qū)溫度設(shè)置為680℃，揮發(fā)區(qū)溫度設(shè)置為970℃，還原區(qū)溫度設(shè)置為1300℃，經(jīng)過轉(zhuǎn)底爐還原，在揮發(fā)區(qū)可以得到品位96％的高品質(zhì)氧化鋅粉，在轉(zhuǎn)底爐鐵還原區(qū)可以得到含鉛粉塵和金屬化球團(tuán)，該金屬化球團(tuán)的鋅揮發(fā)率為98％，鉛揮發(fā)率為98％，硫脫除率為94％，金屬化率為90％。

(3)金屬化球團(tuán)經(jīng)過磨礦磁選可以得到低硫鐵粉和用于水泥和建筑材料的尾渣。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。