專利名稱：一種電熱法煉鋅工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種電熱法煉鋅工藝。
在已有技術中，采用火法煉鋅工藝，爐料溫度遠高于鋅的常壓沸點，整個冶煉過程必須在隔絕空氣的蒸餾罐內進行，因此火法煉鋅工藝只能從蒸餾罐內獲得氣體狀態(tài)的鋅。限于蒸餾罐的容積和耐火材料罐壁的熱阻，火法煉鋅工藝的設備龐大、能耗大、金屬提取率低，并且難以采用貧礦或含鉛量較高的混合礦作為冶煉原料。
在Zlne the metal lts alloys and compounds(作者C.H.MATHEWSON)一書中第265頁報導，采用電熱法煉鋅，是利用電能在熔煉爐內直接加熱礦料的鋅冶煉工藝，并且用上了飛濺冷凝器和三相電弧爐配套，方始得到液體的金屬鋅，雖然此法可以連續(xù)操作，電爐體積小，不需燃燒室，熱損失小，能熔煉低品位的貧礦，但目前的電熱法工藝在操作中按不同條件或多或少存在以下一些問題1.配好的爐料要預熱，爐料預熱設備龐大，操作復雜，對中小型規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)困難更大;2.飛濺冷凝尾氣主要是一氧化碳，但也攜帶不少含鋅粉塵，由于采用濕法除塵，致使后處理過程復雜，排放的污水中殘余鋅、鎘的含量遠遠超過我國環(huán)保所容許的極限含量;3.熔煉含鐵較高的貧礦時，爐料帶入的氧化鐵大部分還原成金屬鐵而沉積在電爐爐底，必須定時排出爐外，因此爐體上除設置排渣孔外，還需設置排鐵孔，以保證作為電和熱導體的爐渣厚度，但是在實際操作中，鐵的排放以及排出爐外后鐵的處理都是十分困難的;4.由于爐渣中CaO+MgO∶SiO2＝0.8～1.4才能在1300～1350℃時保證爐渣的流動性，因而在熔煉鈣、鎂高的貧礦時，必須配入大量SiO2，顯然這對于節(jié)電和提高鋅的收率都是不利的;5.功率在1000KVA以下的小型電熱爐一般不采用爐料預熱，為保證爐氣在飛濺冷凝器中接觸鋅淋灑時溫度不低于850℃，爐內存積未反應的爐料約為電爐正常運行一、二小時所需的量。爐氣中二氧化碳含量較高，且攜帶爐塵和液體爐渣的微粒，在爐內溫度較低的部位，如電極插入孔、喂料孔和爐氣出口等處，往往粘結爐塵、爐渣和鋅再氧化生成的固體物料，這些部位易局部堵塞，為維持連續(xù)生產(chǎn)，一般喂料孔和爐氣出口必須每班清理，不僅勞動強度大，而且十分危險。
本發(fā)明的目的在于提供一種電熱法煉鋅工藝，它克服原電熱法煉鋅工藝中所存在的缺點，簡化了工藝，減少設備投資，改善工人勞動條件和環(huán)境污染，不僅適用一般低品位礦種的電熱冶煉，還特別適用含鈣、鎂高的貧礦電熱煉鋅。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的。把焙燒過的原料鋅礦與焦炭、熔劑混和(通稱為爐料)加入三相電弧爐，經(jīng)電弧加熱熔煉后，生成的爐氣(主要成分是鋅蒸氣和CO)進入飛濺冷凝器，用液體鋅淋灑，金屬鋅蒸氣冷凝成液鋅，經(jīng)沉降鑄成鋅錠，鋅渣返回配料，尾氣進入干法集塵器。爐料中熔劑常用的有石英砂和煅石灰。本發(fā)明煉鋅爐內存有未反應爐料，未反應爐料的料層厚度為20～80厘米，最佳料層厚度為40～60厘米，即在電熱爐內保存6～12小時正常運轉所需的爐料。由于保存在爐內的未反應爐料料層厚度適中，反應區(qū)生成的氣體通過爐料層時，即可濾去其所帶的爐渣和爐塵，爐氣中殘存的二氧化碳也可在料層中還原成一氧化碳，而且爐料雖未經(jīng)預熱，出爐氣體卻可保持在1050℃以上進入飛濺冷凝器，鋅蒸氣接觸液體鋅淋灑時的溫度仍可保證在850℃以上的高溫，有效地減少鋅再氧化的程度，爐內溫度較低的部位如電極插入孔、喂料孔和爐氣出口不易粘結爐塵、爐渣和鋅再氧化生成的固體物料，不必每班清理。
由于本發(fā)明是采用干法集塵器處理冷凝尾氣，因而無含鋅廢水排放，且自集塵器收集到的金屬鋅粉極細，顆粒直徑＜325目，具有十分良好的化學活性，可直接作還原劑用于化工生產(chǎn)或直接用于調制防銹涂料。常用的干法集塵器有慣性分離器、旋風分離器和電除塵器等。
本發(fā)明在配料時，焦炭的配比是根據(jù)爐料中被還原的金屬氧化物含量和焦炭的含炭量來計算的，但對于爐料中氧化鐵，則是以還原成氧化亞鐵來計算，而不是以還原成鐵來計算的。使氧化鐵在電爐中還原成氧化亞鐵而進入熔融爐渣，可避免生成金屬鐵沉積在爐底下帶來的弊病，而所生成的氧化亞鐵又可作為助熔劑進入爐渣，可改善爐渣的流動性，這樣爐渣的CaO+MgO與SiO2之比可以放寬在1～1.8范圍之內，在爐渣溫度為1300～1350℃時，仍能保持良好的流動性，無排渣困難，甚至CaO+MgO與SiO2之比在1～3的范圍內，爐渣仍能保持所要求的流動性。當處理含鈣、鎂高的貧礦時，可以不必另加或少加熔劑石英砂(SiO2)，有利于提高鋅回收率和節(jié)約電耗。
本發(fā)明電熱法煉鋅工藝，不需預熱設備，簡化了工藝，節(jié)約了投資，改善了工人勞動條件，無污水排放，提高了鋅的回收率，適用于鋅精礦、菱鋅礦、鉛鋅礦、含鈣、鎂高的貧礦以及各種含鋅工業(yè)廢料等冶煉。特別是水力資源充足，菱鋅礦和各種貧鋅礦蘊藏豐富的地區(qū)，如我國西南地區(qū)。以本發(fā)明代替土法煉鋅，可以提高鋅的回收率，減少資源浪費，改善環(huán)境保護和勞動條件。
實施例1用650KVA的小型電熱爐處理國產(chǎn)某地菱鋅礦的煉鋅實例。
菱鋅礦經(jīng)焙燒后，所得焙燒礦的組成為Zn，45.1%;Fe，9.5%;Pb，2.1%;SiO2，9.5%;CaO，1.0%。
每100公斤焙燒礦配入焦炭13.85公斤，煅石灰11.43公斤。焦炭和煅石灰的組成分別為焦炭C，68.0%;水份，0.5%;揮發(fā)物，1.5%;灰份，30%。其中灰份中含SiO2，7.5%。
煅石灰CaO，80%。
投入物料為焙燒礦10072公斤;焦炭1395公斤;煅石灰1151公斤。上批操作返回的鋅渣300公斤，含Zn為80%。
爐內經(jīng)常保持未反應爐料層高約55～60厘米，出電爐的爐氣溫度為1050～1100℃，爐氣接觸淋灑液體鋅時的溫度為850～900℃。用慣性除塵器處理冷凝尾氣。
共制得鋅錠3465.6公斤，含鋅大于99.0%。自慣性除塵器中收集到的鋅粉648.3公斤，含有效金屬鋅85%以上。顆粒直徑＜325目。鋅渣回收318公斤，含鋅量可以80%計，鋅的機械損失總計約56.8公斤。
爐渣的CaO+MgO∶SiO2約為1.1，爐內電極插入孔、喂料孔和爐氣出口不粘結爐料。爐渣流動性好，在1300～1350℃左右排渣容易，爐底無金屬鐵沉積，全系統(tǒng)無含鋅廢水排放。
實施例2所處理的焙燒礦、焦炭和石灰的組成同實施例1。
每100公斤焙燒礦配入焦炭13.85公斤，煅石灰21.3公斤。
投入物料為焙燒礦10072公斤;焦炭1395公斤;煅石灰2145公斤。上批操作返回的鋅渣318公斤，含Zn為80%。
爐內經(jīng)常保持未反應爐料層高為60～80厘米，出電爐的爐氣溫度為1000～1080℃，爐氣接觸淋灑液體鋅時的溫度為820～880℃。用慣性除塵器處理冷凝尾氣。
共制得鋅錠3427公斤，含鋅大于99.0%。收集到鋅粉653公斤，含有效金屬鋅85%以上。顆粒直徑＜325目。鋅渣回收324公斤，含鋅80%，鋅的機械損失總計約62公斤。
爐渣的CaO+MgO∶SiO2約為2，爐內電極插入孔、喂料孔和爐氣出口不粘結爐料。爐渣流動性好，在1300～1350℃左右排渣容易，爐底無金屬鐵沉積，全系統(tǒng)無含鋅廢水排放。
權利要求
1.一種電熱法煉鋅工藝，把焙燒過的原料鋅礦與焦炭、熔劑混和后加入三相電弧爐，經(jīng)電弧加熱熔煉后，爐氣進入飛濺冷凝器，用液體鋅淋灑，金屬鋅蒸氣冷凝成液鋅經(jīng)沉降鑄成鋅錠，鋅渣返回配料，尾氣進入集塵器，其特征在于煉鋅爐內存有未反應爐料，其料層厚度為20～80厘米，用干法集塵器處理尾氣。
2.根據(jù)權利要求1所述的電熱法煉鋅工藝，其特征在于焦炭加入量是根據(jù)爐料中被還原的金屬氧化物含量和焦炭的含炭量計算，其中爐料中氧化鐵以還原成氧化亞鐵計算。
3.根據(jù)權利要求1所述的電熱法煉鋅工藝，其特征在于煉鋅爐內未反應爐料料層最佳厚度為40～60厘米。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電熱法煉鋅工藝。在煉鋅爐內存有未反應爐料，料層厚度適當，爐料中焦炭加入量是根據(jù)被還原的金屬氧化物含量和焦炭的含量來計算，爐料中氧化鐵是以還原成氧化亞鐵計算，冷凝尾氣用干法集塵器處理。本發(fā)明簡化了工藝，節(jié)約了投資，改善了工人勞動條件和環(huán)境污染，不僅適用于一般低品位鋅礦電熱冶煉，還特別適用于含鈣、鎂高的貧礦電熱冶煉。
文檔編號C22B19/04GK1066297SQ91107379
公開日1992年11月18日 申請日期1991年4月27日 優(yōu)先權日1991年4月27日
發(fā)明者沈家俊 申請人:上海硫酸廠