專利名稱:低炭比煉鋅法的制作方法
本發(fā)明屬冶金領(lǐng)域。是球團(tuán)蒸餾煉鋅新方法。
國際上，自從能源和煉鋅原料價格上升以來，現(xiàn)有各種煉鋅方法都無力改變煉鋅廠之收益不佳狀況，特別是近年來鉛、鎘、硫等污染環(huán)境所造成的社會壓力，使其作為煉鋅傳統(tǒng)大宗副產(chǎn)品之活力，大為降低硫酸的生產(chǎn)成本，大致相當(dāng)于傾銷價格;鉛、鎘銦等雖大幅度降價而銷路仍然不佳;都說明其結(jié)果。另一方面，減少煉鋅能源消耗之方法見短，以每噸蒸餾鋅計(jì)，包括廢渣處理之標(biāo)準(zhǔn)煤消耗;水法合1.2噸，鼓風(fēng)爐法1.4噸，豎罐法1.5～2噸。雖不都完全左右煉鋅經(jīng)濟(jì)，但物資消耗太多。
本發(fā)明的目的，在于開拓可為煉鋅廠創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)實(shí)益的資源，增加高值綜合冶金產(chǎn)品的品種和數(shù)量;還在于創(chuàng)立把每噸蒸餾鋅能耗減少到標(biāo)準(zhǔn)煤600公斤以下的冶煉新方法。開源而節(jié)流，增大煉鋅廠經(jīng)濟(jì)實(shí)益。
為此可以以選擇原料、燃料和添加材料作為并不強(qiáng)求的基礎(chǔ)，以開拓外部之含稀散、貴重、高值重有色金屬和一般重有色金屬的物料和廢物作為綜合冶金的新拓資源;以完全代替處理本系統(tǒng)內(nèi)綜合回收和三廢治理之各種廢渣，作為保證回收率之手段;構(gòu)成開展綜合冶金的物質(zhì)基礎(chǔ)。
經(jīng)過對已有五十余年歷史的豎罐煉鋅法技術(shù)過程分析其焙燒過程的脫硫，可以配加需要脫硫的各種物料;其制團(tuán)過程可以直接配加含炭物料并代替能源，可以配加金屬氫氧化物和石灰乳并代替粘合劑和熔劑;其焦結(jié)過程，則具有比直接還原法煉鐵更加優(yōu)越的煤鐵比值，除氧化鋅和造巖物質(zhì)外，其他金屬氧化物基本上都可無代價地還原為金屬;其蒸餾煉鋅過程，由于蒸餾氣體出爐溫度為800℃左右，蒸餾鋅中其他金屬的損失非常有限，說明了其他價金屬，都可遺留即富集于煉鋅后的殘球中;成為實(shí)現(xiàn)綜合冶金的技術(shù)工藝基礎(chǔ)。
順此條件，自煉鋅殘球中回收其他有價金屬的最佳方法，是改進(jìn)球團(tuán)蒸餾煉鋅法。以高溫激化法快速而完全地完成煉鋅過程。以預(yù)熱空氣燃燒高溫?zé)掍\殘球中的余炭而造成高溫區(qū)。自高溫氣體中回收以鉛為主的可蒸發(fā)金屬，自熔體中回收以鐵為主的未蒸發(fā)金屬。同時把爐渣造就為水泥混合材，以便更好利用。
為了減少能源消耗，可借必經(jīng)高溫激化煉鋅之便，減少球團(tuán)中的焦煤配比。即按間接熱和電力內(nèi)調(diào)的辦法，把每噸蒸餾鋅焦煤配比減少至750～900公斤;減去副產(chǎn)品煤耗，實(shí)用400～600公斤。
如此，則實(shí)施綜合冶金的第一步和節(jié)減能源消耗的方法，都能在減少煉鋅能源消耗的前提下完成，煉鋅廠的經(jīng)濟(jì)實(shí)益及其結(jié)構(gòu)，自然為之改觀。現(xiàn)作實(shí)施設(shè)計(jì)如下。
本法沿用豎罐煉鋅法之焙燒、制團(tuán)、焦結(jié)、蒸餾煉鋅基本流程，但以多金屬綜合冶煉和大量減少能源消耗為目標(biāo)，進(jìn)行系列改進(jìn)。重點(diǎn)在于蒸餾煉鋅爐及其相應(yīng)設(shè)施。取代了各法之能耗較多但未計(jì)算在內(nèi)的廢渣處理設(shè)施，免去了專用燃料生產(chǎn)或供應(yīng)設(shè)施。但為了保護(hù)環(huán)境，用好廢熱，減少能源消耗，增加了常規(guī)廢熱發(fā)電和制氧設(shè)施，現(xiàn)按生產(chǎn)流程于以說明。
一、原料、燃料、材料和熔劑1、原料?？煞艑拰掍\原料品級的限制，或增加以高值有價金屬為冶煉目標(biāo)的物料和廢物作為綜合冶煉之經(jīng)濟(jì)實(shí)益資源。如煤氣廠煙塵、炭黑、鋼鐵廠煙灰、某些金屬廢渣等。
2、燃料。以焦煤為還原劑和燃料，每噸蒸餾鋅配加600～750公斤。以含鎵鍺為選擇機(jī)遇。外用少量開爐焦炭。
3、粘合劑。紙漿廢液、綜合冶煉之金屬氫氧化物物料和石灰乳等。
4、熔劑。石灰石為主，每噸蒸餾鋅配用約200公斤。以廢熱燒制為生石灰。塊狀由焦結(jié)爐加入，粉狀以石灰乳從制團(tuán)加入。
石灰乳和有價金屬氫氧化物的采用，提供了以過量石灰乳取快速中和沉淀法處理含有價有害金屬離子污水的簡便方法，可使可溶性鈣鹽來不及溶解而提高除去率，可使處理水通過降溫沉淀而降低PH值并回收水中的氫氧化鈣和碳酸鈣，從而減少治理設(shè)施和減少治理費(fèi)用。
二、焙燒。目的在于對鋅精礦脫硫。產(chǎn)出含氧化鋅焙砂和二氧化硫煙氣。沿用沸騰爐為焙燒設(shè)施。取其過?？諝庀禂?shù)為1.05，可比水法減少25%的煙氣量。除含大量高值、有價金屬之高鉛物料另法脫硫外，可配加其他需脫硫物料。
三、制團(tuán)。這是煉鋅中多愿舍棄但不應(yīng)該舍棄的過程。其蒸餾煉鋅的特性，可使炭能分兩步使用而節(jié)省能源。本發(fā)明可賴以節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤400～200公斤。而制團(tuán)的電力消耗僅為每噸蒸餾鋅150度，合標(biāo)準(zhǔn)煤46～64公斤。
制團(tuán)，是把經(jīng)過球磨的焙砂，配上焦煤、返回物、粘合劑，通過混合、碾壓而制成球團(tuán)。本發(fā)明增用的含碳物料、金屬氫氧化物均由此加入制團(tuán)。然后用廢熱干燥脫水，以減少燃料消耗。
四、焦結(jié)。焦結(jié)是以球團(tuán)中的焦煤焦化并提高球團(tuán)強(qiáng)度為目的。在800～900℃進(jìn)行，1～2小時完成。由于球團(tuán)中焦煤配比數(shù)倍于鐵，具有優(yōu)越于直接還原法煉鐵的條件，鐵的氧化物得以還原為金屬，無疑也有提高焦結(jié)球團(tuán)強(qiáng)度的作用。在此條件下，銅、鉛等容易還原的金屬氧化物，也必然還原為金屬。焦結(jié)需用的熱源，可依靠焦煤中的揮發(fā)物燃燒供給按焦煤600公斤，含揮發(fā)物26%，揮發(fā)物燃燒熱每公斤9000千卡，熱效率75%計(jì)，熱量大致平衡。但其初始揮發(fā)物的燃點(diǎn)較高，需用明火或預(yù)熱空氣才能燃燒。為了預(yù)熱空氣，構(gòu)成熱循環(huán)以滿足焦結(jié)過程溫度指標(biāo)，其燃燒溫度控制在所含煙塵沒有粘結(jié)性，采用具有除塵斗室的熱風(fēng)爐完成。其預(yù)熱空氣雖含塵而可用，最終廢氣溫度可低到250℃而便于布袋除塵。為了使焦結(jié)球團(tuán)不產(chǎn)生煙害，焦結(jié)爐適宜設(shè)置在蒸餾煉鋅爐頂部，以便直排入爐。由于本發(fā)明之蒸餾煉鋅爐高度只有12米左右，并不存在配置上的困難。
五、蒸餾煉鋅。
本發(fā)明所用蒸餾煉鋅爐及其相應(yīng)的設(shè)施，是實(shí)施綜合冶煉并把能源消耗大幅度減少的新設(shè)施。
蒸餾煉鋅爐總高度約12米。自上而下分為鋅蒸氣凈化冷凝區(qū)(2)、(3)、間接熱蒸餾煉鋅區(qū)(5)、直接熱蒸餾煉鋅區(qū)(13)、可蒸發(fā)金屬回收區(qū)(13)至(15)，未蒸發(fā)金屬回收區(qū)(15)等五個部分。有蒸餾鋅、粗鐵、粗鉛、水泥混合材、冷凝廢氣(自用燃料)等五種產(chǎn)品和副產(chǎn)品。其結(jié)構(gòu)如所附示意圖。
1、鋅蒸氣凈化冷凝區(qū)。
在圖中(2)的位置。裝有由加料口(1)加入的焦結(jié)球團(tuán)。厚約3米，入爐溫度770～750℃。
鋅蒸氣產(chǎn)生時的溫度和豎罐煉鋅法相同，約950℃;含有CO、CO2、H2、鉛、錫等成分。鉛、錫等為雜質(zhì)，可降低蒸餾鋅品級。故令其通過約3米厚的焦結(jié)球團(tuán)，使其在逐步降溫到770～750℃過程中，將鉛、錫等雜質(zhì)冷凝為液體而粘附除去。由于其出爐溫度比豎罐法低約50℃，故可產(chǎn)出合格蒸餾鋅。
凈化后的鋅蒸氣，進(jìn)入爐外兩端的冷凝器(3)，以鋅雨(洗滌)法冷凝。廢氣通過出口(4)，以低溫冷凝廢氣、并采用噴射法使之通過旋渦或重力除塵器和分級式間接水冷重力除塵器，然后經(jīng)布袋除塵器而產(chǎn)出自用為主的冷凝廢氣(燃料氣)。回收的鋅粉，按大粒直接熔化為鋅，細(xì)粒作鋅粉轉(zhuǎn)用或返回?zé)掍\以提高產(chǎn)出率。
鋅蒸氣濃度可按豎罐法(從略)或下法控制。
球團(tuán)蒸餾煉鋅，是大量吸熱并大量產(chǎn)生氣體的化學(xué)反應(yīng)過程，球團(tuán)內(nèi)的反應(yīng)氣體，必然不斷地排出球團(tuán)之外，反應(yīng)才能不斷進(jìn)行。這就決定了球外的氣體，不可能參與球內(nèi)的反應(yīng);也決定了其所需熱量，只能依賴球團(tuán)表面吸收而傳入球內(nèi);還由于球團(tuán)為固體而導(dǎo)熱性能差，決定了球團(tuán)煉鋅的反應(yīng)，只能由表及里地進(jìn)行。因此，當(dāng)球團(tuán)的表層煉鋅完了以后，不論以輻射、傳導(dǎo)或高溫氣體熱流形式供熱，都是對球團(tuán)表面供熱;不論球外的氣體如何，都不能改變球內(nèi)反應(yīng)氣體的成分;故球外氣體只能改變出球后的氣體組成。這就表明蒸餾煉鋅氣體，是由球內(nèi)蒸餾氣體和球外氣體(不論是蒸餾產(chǎn)出的還是外加的)混合而成，因此，外加氣體的成分如何，可以改變球團(tuán)蒸餾氣體的性質(zhì)。例如降低鋅蒸氣的露點(diǎn)溫度，降低蒸餾氣體的平衡溫度從而降低鋅蒸氣的逆反應(yīng)比值等。
球團(tuán)內(nèi)部蒸餾煉鋅氣體的成分，變化不大。因?yàn)樵摲磻?yīng)的起始溫度為900℃左右，爐氣的壓力和球團(tuán)孔隙的阻力，促其升值不多。(如豎罐法為940℃)。并且由于球團(tuán)經(jīng)過焦結(jié)和入爐后升溫(依靠鋅蒸氣凈化區(qū)的蒸餾氣體由950℃降至770～750℃所放熱量)階段，其他金屬氧化物(不包括鋅和造巖礦物)都已完全還原為金屬。煉鋅反應(yīng)，因此較為單一。其反應(yīng)式為
這是一個反應(yīng)結(jié)果表達(dá)式。式中N＝X+Y＜1是由于ZnO的氧，生成了CO和CO2的結(jié)果。N的數(shù)值決定于反應(yīng)ZnO+CO＝Zn氣+CO2的平衡常數(shù)式。
煉鋅反應(yīng)的平衡常數(shù)式很多，但大都來源于幾個近似的實(shí)驗(yàn)值而大同小異，故不妨任選其近似者之一1gKp＝-9916.2/T+6.3066假設(shè)反應(yīng)在950℃進(jìn)行，其氣體組成為Zn 50.7662%;CO 47.7013%;CO21.5325%。
假設(shè)以干空氣燃燒煉鋅余炭成CO作為外加氣體，其組成為CO 34.72%;N265.27%。
假定配炭量以克分子計(jì)，Zn∶C＝1∶2.4，則混合成分為Zn 16.4247%;CO38.9234%;CO20.4958%。
其鋅蒸氣的露點(diǎn)溫度由840℃下降到750℃，平衡溫度由950℃降至830℃。由于在800℃以下鋅蒸氣的逆反應(yīng)速度可慢至忽略不計(jì)，自然有利于鋅蒸氣的冷凝過程。
這就說明了雖然可以少加外來氣體(即從下部直接排出部分煉鋅余炭燃燒成CO的氣體)，使鋅蒸氣的濃度達(dá)到30%而等同豎罐法冷凝過程。但多加的作法具有更好效果。其表現(xiàn)有五(一)以預(yù)熱空氣燃燒煉鋅余炭成CO，其高溫氣體熱含量，可作為直接熱煉鋅熱源而提高爐子的單位生產(chǎn)能力。
(二)利用了余炭的合理燃燒熱，可以保留大部燃燒熱再用，以減少能源消耗(鼓風(fēng)爐法半用而廢棄，豎罐法全部未用)。
(三)鋅蒸氣露點(diǎn)溫度降低，可以降低蒸餾氣體的出爐溫度而提高蒸餾鋅質(zhì)量。
(四)鋅蒸氣的再氧化率降低(此例由2.4336%降至1.2963%)，可以解決爐子結(jié)瘤障礙。
(五)如(四)可以提高直接產(chǎn)出率。
2、間接熱蒸餾煉鋅區(qū)。
間接熱蒸餾鋅區(qū)在圖中(5)的區(qū)域內(nèi)。其中(7)為球團(tuán)料柱，上下貫通裝滿;(6)為間接加熱用的燃燒室，用炭化硅磚(導(dǎo)熱體)修砌，被球團(tuán)料柱包圍(豎罐為兩個燃燒室夾一料柱);間接熱用氧氣燃燒自產(chǎn)冷凝廢氣供給，通過燃燒室(6)的炭化硅磚，傳給球團(tuán)煉鋅。因此(8)是作加熱燃料的冷凝廢氣總道;(9)是作燃燒劑的氧氣總道(空氣也可，但設(shè)施較大);(10)是兩側(cè)均備的燃燒廢氣出口;(11)是事故含塵如磚體裂紋之修補(bǔ)前后的燃燒廢氣總道，外接石灰窯;(12)為正常燃燒廢氣總道，外接熱風(fēng)爐和球團(tuán)干燥室。
間接熱蒸餾煉鋅區(qū)(5)的作用是使蒸餾鋅氣體成分自調(diào)后能維持770～750℃的平衡，以便產(chǎn)出合格蒸餾鋅，減少氣體熱消耗，保持鋅雨法冷凝鋅蒸氣。它相當(dāng)于豎罐煉鋅爐的上部。但本發(fā)明可以最大限度地發(fā)揮其能力。
設(shè)例燃燒室(6)的高度為3米，上寬下窄，平均寬度為2.5米，兩側(cè)共有導(dǎo)熱面積15平方米。但其作用卻相當(dāng)于高8～12米、寬2.5米(豎罐稱長)豎罐生產(chǎn)能力的90%以上。實(shí)際根據(jù)如下。
根據(jù)東北工學(xué)院有色金屬冶煉教研室等編著，1978年11月第一版，冶金工業(yè)出版社出版、新華書店北京發(fā)行所發(fā)行的《鋅冶金》，第241頁，圖5-42團(tuán)礦在豎罐內(nèi)蒸餾時鋅品位隨高度變化的情況，和第253頁所載豎罐蒸餾爐的罐壁生產(chǎn)能力為160～180公斤鋅/米2·晝夜。采用以下方法，可算得其上部的生產(chǎn)能力超過500公斤鋅/米2·晝夜
假使球團(tuán)的數(shù)量單位為1，引入揮發(fā)鋅量概念，并假設(shè)每揮發(fā)一份鋅消耗球團(tuán)1.5份(按反應(yīng)式ZnO+C＝Zn+CO計(jì)算為1.43，此處考慮下部送風(fēng)耗炭并為簡便計(jì)算)，則每一區(qū)間的下部對上部而言，下部的球團(tuán)含鋅應(yīng)如下式(區(qū)間)下部球團(tuán)含鋅(%) (球團(tuán)量×上部球團(tuán)含鋅(%)-區(qū)間揮發(fā)鋅量)/(球團(tuán)量-1.5×區(qū)間揮發(fā)鋅量) ×100%其區(qū)間蒸餾效率，則如下式(區(qū)間)蒸餾效率(%)＝ (區(qū)間揮發(fā)鋅量)/(球團(tuán)量×上部球團(tuán)含鋅(%)) ×100%將以上兩式合并，則得區(qū)間蒸餾效率簡化式如下區(qū)間蒸餾效率(%)＝ (上部球團(tuán)含鋅-下部球團(tuán)含鋅)/(上部球團(tuán)含鋅-1.5×上部球團(tuán)含鋅×下部球團(tuán)含鋅) ×100%由于豎罐蒸餾爐的罐壁生產(chǎn)能力為160～180公斤鋅/米2晝夜，假設(shè)豎罐的高度為8米，則其每米寬度上的生產(chǎn)能力為1280～1440公斤/晝夜。按該書圖5-42，假設(shè)每層磚厚和灰縫為67毫米，則可知其曲線部位的球團(tuán)含鋅和其在豎罐部位的高度。從而根據(jù)下式，可以算出區(qū)間罐壁的實(shí)際生產(chǎn)能力區(qū)間實(shí)際生產(chǎn)能力＝ (160或180公斤×8)/(0.067×球團(tuán)樣品位磚層數(shù))(公斤鋅/米2·晝夜)算得的結(jié)果如下從上至下生產(chǎn)能力公斤/米2·晝夜相當(dāng)高度(米) 蒸餾效率(%)磚層數(shù) 按160計(jì)算 按180計(jì)算10 0.67 35.75 683 76820 1.34 57.85 553 62230 2.01 84.77 540 60740 2.68 90.91 434 488由此說明豎罐炭化硅導(dǎo)體的實(shí)際生產(chǎn)能力很大，但豎罐為了降低渣含鋅，其中下部高度雖占2/3，而發(fā)揮的能力卻不到10%。
有鑒于此，本發(fā)明只取豎罐上部，設(shè)計(jì)成每個燃燒室具導(dǎo)熱面積15平方米，按500公斤鋅/米2·晝夜計(jì)算，可產(chǎn)鋅7.5噸。把10個燃燒室并列起來，可產(chǎn)鋅75噸。這就為在一個爐內(nèi)提供大量的煉鋅殘球(渣)，以便進(jìn)行綜合冶煉創(chuàng)造了條件。但這僅是其部分措施，下見直接熱蒸餾區(qū)(13)說明。
從燃燒室結(jié)構(gòu)來看。高3米、寬2.5米、磚厚0.115米，燃燒空間長0.3～0.4米，料柱空間長(按爐長方向)0.23～0.3米?？傆?jì)高×寬×長＝3.5×3.5×0.66～0.93(米)，卻相當(dāng)于高18米，寬2.6米、長5.7米的豎罐煉鋅爐。燃燒室是(以隔墻)中分為二、六面大部封閉的內(nèi)向結(jié)構(gòu)，與高達(dá)8～12米、中夾料柱、兩側(cè)燃燒室作點(diǎn)支撐的豎罐相比，自然結(jié)實(shí)得多;雖然座落在爐中拱橋上，但著力點(diǎn)仍在兩側(cè)爐墻上，且拱橋因煉鋅為吸熱反應(yīng)而可穩(wěn)定在900～950℃，又幾無溫差影響，如有必要時，還可穿插水冷管道加固;故結(jié)構(gòu)非?？煽俊?br>本過程的節(jié)能，表現(xiàn)在散熱面積比豎罐減少80%;改用氧氣燃燒，廢氣用于預(yù)熱空氣和干燥球團(tuán)，熱效率可超過80%;蒸餾氣體出口770～750℃，比鼓風(fēng)爐法低約200℃;鋅雨法冷凝比鉛雨法節(jié)能90%;冷凝廢氣熱值高等方面。
3、直接熱蒸餾煉鋅區(qū)(13)。
圖中(13)為直接熱蒸餾煉鋅區(qū)，高約2米，長寬與上部、下部相對應(yīng)，該區(qū)的作用是以1300℃以上的高溫，激化蒸餾煉鋅反應(yīng)，并迫使ZnS蒸發(fā)分解，以快速地完成煉鋅過程。反應(yīng)所需熱量，來自底部的預(yù)熱空氣燃燒煉鋅余炭成CO等總熱量的一部分，但利用了氣化熱為42800卡/克分子的定量循環(huán)鉛，發(fā)生受熱蒸發(fā)作為載熱體而進(jìn)入本區(qū)，用以提高直接熱蒸餾煉鋅百分比，而氣體溫度并不過高。
供熱量取決于煉鋅剩余炭量和預(yù)熱空氣溫度，并決定直接熱煉鋅之百分比而決定單爐生產(chǎn)能力。這是因其上部炭化硅導(dǎo)熱能力不變，間接熱蒸餾煉鋅能力也不變，但卻減少了間接熱對總煉鋅能力所承擔(dān)的負(fù)荷。因而單爐總生產(chǎn)能力，與直接熱和間接熱負(fù)荷，表現(xiàn)為如下關(guān)系式單爐總生產(chǎn)能力＝間接熱生產(chǎn)能力÷(100-直接熱煉鋅負(fù)荷)%此式表明直接熱煉鋅比值越大，則總生產(chǎn)能力越大。故當(dāng)預(yù)熱空氣溫度一定時，總的生產(chǎn)能力與一定范圍內(nèi)的配炭比成正比。大致規(guī)律如下C/Zn(克分子) 1.92 2.07 2.4 2.5 3.2直接熱煉鋅% 18～26 21～31 27～43 29～46 42～71代入上式，就表明了可以有兩種不同目的的作法即以蒸餾鋅最低能源單耗為目的，或以最大生產(chǎn)能力為目的而控制在先進(jìn)能源單耗指標(biāo)。低炭比制團(tuán)時，焦炭可作為增產(chǎn)手段，不影響制團(tuán)能力。
4、可蒸發(fā)金屬回收區(qū)。該區(qū)在直接熱蒸餾區(qū)之下，圖中(14)為含可蒸發(fā)金屬氣體之排出口。外接下部或下側(cè)附設(shè)熔池的炭質(zhì)冷凝-換熱器。以槽形升降式液體鉛或高沸點(diǎn)低熔點(diǎn)材料作部件構(gòu)成的閥門，與“Ⅴ”型管道連接，控制可燃性、有害性或高溫氣體流通量。
可蒸發(fā)金屬以鉛為主，自未蒸發(fā)金屬回收區(qū)(15)產(chǎn)出而來的高溫氣體中回收。經(jīng)排出口(14)排出的氣體量，決定于排出氣體溫度和原料含鉛量。按每噸鋅產(chǎn)鉛20公斤計(jì)，占高溫氣體量的4～1%。其他金屬在氣體中的含量，尤與排出氣體溫度有關(guān)，故可人為取舍。炭質(zhì)冷凝-換熱器，除材質(zhì)不同并附熔池外，類似一般熱風(fēng)爐。鉛的沸點(diǎn)高而熔點(diǎn)低，可依靠液體鉛沖洗壁面保持冷凝-換熱器的潔凈。降溫后的氣體用于燒制生石灰，然后除塵。換出的熱量用于冷凝廢氣預(yù)熱作為間接熱蒸餾煉鋅的熱源。鉛及溶于鉛的金屬自鉛池熔體中回收，不溶者自浮渣中回收。久用而廢棄的炭質(zhì)材料返爐冶煉而無廢物。
本系列可用于高爐煉鐵，幾不影響宏觀指標(biāo)，但可解決三個問題(一)在煉鐵高爐結(jié)塊部位下方設(shè)排氣口，用于回收類氧化鋅物質(zhì)，解決爐結(jié);
(二)在煉鐵高爐風(fēng)口上方適當(dāng)部位設(shè)排氣口，用于回收類鉛金屬，防止?fàn)t底損壞;
(三)同(二)稍低部位設(shè)排氣口，用于排出如硫類物質(zhì)或化合物，提高生鐵質(zhì)量。
5、未蒸發(fā)金屬回收區(qū)(15)。
本發(fā)明把全部可回收金屬分為三類。一是鋅。以蒸餾鋅形式產(chǎn)出。其中的其他金屬品種和含量非常有限。因而存在于煉鋅殘余球中的其它金屬計(jì)有鐵、鉛、銅、銀、錫、砷、銻、鉍、鈷、鎵、鍺、銦、鎘、鎳金等。其中有些金屬，是由于回收各種廢渣作為原料而來。這些金屬，有的可以蒸發(fā)，因而再劃分為可蒸發(fā)金屬和未蒸發(fā)金屬兩類進(jìn)行回收，后者也包括有前者的未蒸發(fā)部分。
圖中(15)為未蒸發(fā)金屬回收區(qū)。(16)為風(fēng)口，(17)為出鐵口，(18)為出渣-水泥混合材口。
未蒸發(fā)金屬以鐵為主。煉鋅殘余球團(tuán)中的鐵∶炭＝1∶1～1.5以上，過程相當(dāng)于煉鐵高爐的下部，本區(qū)上線止于按高爐實(shí)際氣體成分為CO、H2和N2的部位，其高度為1.5～2米，寬度和長度與上部相適應(yīng)。
本過程所產(chǎn)熱量，主要用于直接熱煉鋅和回收可蒸發(fā)金屬，余部自用?？偀崃咳Q于預(yù)熱空氣溫度與煉鋅余炭量。550～850℃空氣可以滿足要求，但1200℃以上較靈活。預(yù)熱空氣之熱源，以間接熱區(qū)所產(chǎn)燃燒廢氣為主。
鐵及其他金屬回收率，按爐渣含鐵一般為1%計(jì)，可達(dá)到97%。作為保證回收率的手段，是一切廢渣全部返回處理。幾無金屬的廢渣以水泥混合材形式產(chǎn)出，予以有效利用。
工藝技術(shù)性能，由所可得到的產(chǎn)品品種、數(shù)量和原料、燃料、材料消耗多少來體現(xiàn)。本發(fā)明在同一煉鋅爐中，以回收鐵富集未蒸發(fā)金屬而產(chǎn)出粗鋅，是改變煉鋅同時不煉鐵這一傳統(tǒng)概念的新作法。
鐵以原料之有害雜質(zhì)形式而來;焙燒脫硫的氧化反應(yīng)，放出了熱能;而還原和冶煉所消耗的熱量，卻是煉鋅的廢熱。本發(fā)明把每噸粗鐵消耗焦煤定為750公斤，作為該產(chǎn)品的全部代價，是少于實(shí)際需要的。粗鐵的單價國外為234.8美元。折合人民幣為670元。按每噸鋅產(chǎn)粗鐵200公斤，合人民幣134元，已頗具實(shí)益了。但獲得粗鐵只是富集有價金屬的第一步，第二步富集是可溶陽極電解法，得到的是電解鐵片和電解鐵粉。83年100目電解鐵粉的價格為4431.3美元/。84年100目海綿鐵66.58美元/噸，電解鐵粉價格未見。
由此說明，煉鐵過程的無值鐵，雖然含量不高，只要回收得法，其經(jīng)濟(jì)實(shí)益大于煉鋅。故本發(fā)明按此原則進(jìn)行工藝技術(shù)的創(chuàng)新。參看附表。
1、能源單耗建立在熱平衡的最低起點(diǎn)上。副產(chǎn)品能源單耗按每噸粗鐵750公斤，每噸粗鉛100公斤、每噸水泥混合材100公斤、每度電0.3公斤從中扣除，得到蒸餾鋅耗煤每噸不超過600公斤。
2、回收工藝建立在綜合冶煉目標(biāo)基礎(chǔ)上
(一)流程設(shè)計(jì)以共同設(shè)施為基礎(chǔ)，因而副產(chǎn)品粗鐵、粗鉛、水泥混合材的生產(chǎn)，均無專用設(shè)施。
(二)回收產(chǎn)品的分離，建立在該產(chǎn)品增值的基礎(chǔ)上，如煉鋅而富集金屬，以粗鐵和粗鉛為半產(chǎn)品;分離鐵而得到電解鐵，以含高值金屬的鐵陽極泥為半產(chǎn)品等。
(三)回收目標(biāo)建立在全面而高效的基礎(chǔ)上。以處理各種廢渣為保證，以鐵、鉛、銅、鎵、鍺等約20種金屬或元素為目標(biāo)，故經(jīng)濟(jì)實(shí)益將數(shù)倍于煉鋅。
低炭比煉鋅法計(jì)算示例附表
續(xù)附表
權(quán)利要求
1.一種焙砂、煤粉、粘合劑和返回物配制球團(tuán)的蒸餾煉鋅方法，其特征在于可按低炭比并添加含稀散金屬、貴重金屬和定量重有色金屬之原料和廢物配制球團(tuán)，在蒸餾煉鋅終了作高溫處理，把其它有價金屬分類富集回收，即自高溫氣體中富集回收可蒸發(fā)金屬，自熔體中富集回收未蒸發(fā)金屬。
2.按權(quán)利要求
1所述煉鋅方法，其特征在于本發(fā)明的多功能煉鋅爐設(shè)有鋅蒸氣凈化冷凝區(qū)(2)(3)、間接熱蒸餾煉鋅區(qū)(5)(6)、直接熱蒸餾煉鋅區(qū)(13)、可蒸發(fā)金屬回收區(qū)(13)至(15)和未蒸發(fā)金屬回收區(qū)(15)。
3.按權(quán)利要求
1所述自高溫氣體中富集回收可蒸發(fā)金屬的方法，其特征在于本發(fā)明的炭質(zhì)冷凝～換熱器和附設(shè)熔池完成各種含可蒸發(fā)金屬冶煉氣體中金屬的冷凝、回收、富集和熱量的回收。
4.按權(quán)利要求
1或3所述自高溫氣體中富集回收可蒸發(fā)金屬的方法，其特征在于本發(fā)明設(shè)有控制可燃性、有害性或高溫氣體流通量的以液體鉛或其它高沸點(diǎn)低熔點(diǎn)材料作構(gòu)成部件的閥門。
5.按權(quán)利要求
1或2所述煉鋅方法，其特征在于冷凝廢氣出口(4)的外部接有用于產(chǎn)出不同粒度和用途鋅粉的旋渦或重力除塵器、分級式間接水冷重力除塵器和布袋除塵器。
6.按權(quán)利要求
1或2所述煉鋅方法，其特征在于間接熱和直接熱互補(bǔ)。
7.按權(quán)力要求1所述煉鋅方法，其特征在于以小型設(shè)備、過量石灰乳、快速中和沉淀法處理含金屬離子和有害物質(zhì)的污水。
專利摘要
本發(fā)明名低炭比煉鋅法，屬火法冶金球團(tuán)蒸餾煉鋅新法。其特征是可按低炭比并加稀散、貴重和定量重有色金屬原料制團(tuán)作綜合冶金。蒸餾爐以間接熱和直接熱互補(bǔ)煉鋅，繼以預(yù)熱空氣燃燒煉鋅余炭成CO作高溫處理部分高溫氣體作煉鋅直接熱；其余高溫氣體回收鉛并富集可蒸發(fā)金屬；自熔體回收鐵并富集未蒸發(fā)金屬；煉爐渣為水泥混合材，減少廢氣和污水以保護(hù)環(huán)境。把每噸蒸餾鋅耗煤量減至600公斤以下。以富集物煉多種金屬而大增收益。
文檔編號C22B19/00GK85104711SQ85104711
公開日1987年1月21日 申請日期1985年6月20日
發(fā)明者王鐵君 申請人:王鐵君導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan