专利名称：一种高铁闪锌矿精矿的真空综合冶炼方法
技术领域：
本发明属于铁闪锌矿有主次综合回收的冶炼方法，更具体的说，涉及一种 高铁闪锌矿精矿的真空综合冶炼方法。
背景技术：
铁闪锌矿是 一种含铁高的含锌矿物，由于铁在矿物中以类质同相取代闪锌
矿中的锌原子，形成稳定化合物一铁闪锌矿物(mZnS.nFeS),在选矿过程中难 以将铁与锌分离，锌精矿含锌较低(36~48%),含铁较高(10~28%)。因此， 将此类锌精矿称为高铁闪锌矿精矿。
高铁闪锌矿精矿釆用常规湿法炼锌技术处理，即"焙烧一中性浸出一净化 —电积"工艺，因焙烧时生成大量铁酸锌而导致锌浸出率低[<80%，渣含锌高 (22-28%)],该浸出渣需用高温高酸湿法或高温火法进一步处理以提高锌回 收率，高温高酸法处理技术流程长、渣量大、能耗高，综合回收差，金属回收 率低，技术难度大；高温火法处理浸出渣存在低浓度二氧化硫烟气，污染大， 能耗高，产品质量差等缺点。对高铁闪锌矿精矿采用火法还原冶炼技术时，在 密闭鼓风炉炼铅锌过程中只能作为配矿成分，不能单独处理，且含铁高的物料 将污染金属锌，使锌精炼过程渣量增加，鼓风炉法渣量增大，从而导致能耗增 加，金属回收率降低。在竖罐炼锌中则存在"积铁"而损坏蒸馏炉。在电炉炼 锌(粉)中，大量铁被还原，损坏炉墙和炉底。所以，无论釆用湿法还是火法， 在目前的炼锌技术中都难以单独处理和利用高铁闪锌矿精矿。
综上所述，釆用常规炼锌技术处理高铁闪锌矿精矿时存在不能单独处理高 铁闪锌矿、金属回收率低、能耗大、渣量大、二氧化硫污染严重、设备寿命短、 综合回收差等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供 一 种高铁闪锌矿精矿的真空综合冶炼方 法，能单独处理高铁闪锌矿精矿，金属回收率高，无污染、短流程、低成本、 低能耗的冶炼技术。
解决发明的技术问题所釆用的方案是
①将高铁闪锌矿精矿和铜混合，加入真空反应器内，在高温和真空体系下 形成mZnS-nFeS熔体，即锌冰铜，反应式如下， (mZnS'nFeS )固鹏$ > [mZnS'nFeS]浪；
② 在铜催化下，锌冰铜中的硫化锌转化为硫化亚铜，并与硫化亚铁形成铜 4一铁的合金，即冰铜，锌和一些伴生金属(如镉、铅等)置换出来，以蒸 气形态被提取，实现锌与铁、硫的分离，其余稀有金属(如金、银、铟等)则 富集于冰铜中，待下一步富集和提取，反应式如下，液+2m[Cu]液—[mCu2S.nFeS]ia+ (Zn)气；
③ 锌蒸气在专用的冷凝器中冷凝成液体或固体，得到粗锌；
④ 产出的冰铜中混入石英后进入到吹炼炉，冰铜中的硫被氧化，产生高温 二氧化硫烟气，用来制取硫酸，产生的大量热量采用余热回收锅炉进行回收， 硫化亚铁与石英生成硅酸铁无害渣，硫化亚铜生成粗铜，吹炼过程中残余的锌 和部分有价金属被氧化，以烟尘进入气相，经收尘后进行综合回收，而贵金属 则富集于粗铜中，从粗铜中提取，反应式如下，液+1.5(n+m) 02 = m[Cu20] +nFeO+ (n+m) S02 m[Cu2S]*+m02—2mCu+mS02个 2FeO+Si02—2FeO. Si02。
其中，将粒度为150目高铁闪锌矿精矿粉末与铜混合压制成0.5cm的颗粒， 真空反应器温度控制在850 140(TC,炉内真空度为5Pa 100Pa;锌蒸气在冷 凝器中冷凝温度控制在25°C 450°C;冰铜进入吹炼炉时，控制炉内温度为 1300°C。
所述的高铁闪锌精矿含铁10% 28%,含锌30% 48%。 铜催化剂是金属粗铜或粗铜粉(含铜为98%)。 铜催化下的矿:铜=100:30 60。
真空反应器可釆用外热或内热式立式、卧式真空炉，内热式炉内衬耐火材 料或石墨，该真空反应器为一个反应室或多个反应室，且带有一个专用锌冷凝 器，它可为立式圆柱形或者卧式板式冷凝器，处理量为200公斤 4000公斤， 生成的冰铜为真空熔炼时液体铜作为中间介质产生的，其富集了金、银、铟等 稀贵金属，在后续工序中可分别回收铁、硫、金、银、铟等有价金属，并使铜 催化剂再生。
本发明的有益效果是真空体系中，铜催化下高铁闪锌矿精矿的综合熔炼 技术能单独处理和利用高铁闪锌矿精矿，避免了常规炼锌技术中二氧化硫烟气 的产生，是一种流程短，金属回收率高、能耗低、无污染的清洁工艺和技术。
具体实施例方式
实例l:在炉内反应器温度1400。C,炉内真空度5Pa 50Pa的条件下 含铁17%、含锌48%,粒度为150目的高铁闪锌矿精矿粉末与铜粉混合压 制成0.5cm的颗粒，矿:铜=100:60，加入真空反应器内，用真空泵和调节阔门控
制炉内真空度为5Pa 50Pa,控制反应器温度1200±1.0°C，进行真空熔炼，熔 炼时间90分钟。锌蒸气在冷凝器中42(TC 45(TC下冷凝，得到粗锌。冰铜中混 入石英后进入炉温为130(TC的吹炼炉，产生的高温二氧化硫烟气用来制取硫酸， 产生的大量热量釆用余热回收锅炉进行回收，硫化亚铁与石英生成硅酸铁无害 渣，硫化亚铜生成粗铜，循环使用，富集于粗铜中的贵金属，从粗铜中提取。 锌直收率96.8%,粗锌含锌98%，铟回收率87.5%，银回收率82%,硫回收率 91.5%,铜再生率92.3%。
实例2:在炉内反应器温度100(TC，炉内真空度5Pa 50Pa的条件下 含铁13%、含锌30%，粒度为150目的高铁闪锌矿精矿粉末与铜粉混合压 制成0.5cm的颗粒，矿:铜=100:40,加入真空反应器内，用真空泵和调节阀门控 制炉内真空度为5Pa 50Pa，控制反应器温度850±1.0°C ，进行真空熔炼，熔炼 时间90分钟。锌蒸气在冷凝器中25'C 5(TC下冷凝，得到粗锌。冰铜中混入石 英后进入炉温为130(TC的吹炼炉，产生的高温二氧化硫烟气用来制取硫酸，产 生的大量热量釆用余热回收锅炉进行回收，硫化亚铁与石英生成硅酸铁无害渣， 硫化亚铜生成粗铜，循环使用，富集于粗铜中的贵金属，从粗铜中提取。锌直 收率72.5%，粗锌含锌85.5%,铟回收率80.6%，银回收率81%，硫回收率89.6%， 铜再生率88.7%。
实例3:在炉内反应器温度85(TC,炉内真空度50Pa 100Pa的条件下 含铁10%、含锌39%,粒度为150目的高铁闪锌矿精矿粉末与铜粉混合压 制成0.5cm的颗粒，矿:铜=100:35,加入真空反应器内，用真空泵和调节阀门控 制炉内真空度为500Pa,控制反应器温度850士1.(TC，进行真空熔炼，熔炼时间 90分钟，锌蒸气在冷凝器中8(TC 10(TC下冷凝，得到粗锌。冰铜中混入石英 后进入炉温为1300。C的吹炼炉，产生的高温二氧化硫烟气用来制取硫酸，产生 的大量热量釆用余热回收锅炉进行回收，硫化亚铁与石英生成硅酸铁无害渣， 硫化亚铜生成粗铜，循环使用，富集于粗铜中的贵金属，从粗铜中提取。锌直 收率85.8%,粗锌含锌90.5%，铟回收率79.7%，银回收率83.1%，硫回收率91.9%, 铜再生率91.0%。
实例4:在炉内反应器温度120(TC，炉内真空度5Pa 50Pa的条件下 含铁24%、含锌43%,粒度为150目的高铁闪锌矿精矿粉末与铜粉混合压 制成0.5cm的颗粒，矿:铜=100:45,加入真空反应器内，用真空泵和调节阀门控 制炉内真空度为5Pa，控制反应器温度1200士1.(TC,进行真空熔炼，熔炼时间 90分钟，锌蒸气在冷凝器中25'C 5(TC下冷凝，得到粗锌。冰铜中混入石英后 进入炉温为130(TC的吹炼炉，产生的高温二氧化硫烟气用来制取硫酸，产生的 大量热量釆用余热回收锅炉进行回收，硫化亚铁与石英生成硅酸铁无害渣，硫 化亚铜生成粗铜，循环使用，富集于粗铜中的贵金属，从粗铜中提取。锌直收
率93.7%,粗锌含锌96.4%，铟回收率84.1%,银回收率80.8%,硫回收率95.8%， 铜再生率90.3%。
实例5:在炉内反应器温度950'C，炉内真空度50Pa 100Pa的条件下 含铁28%、含锌46%，粒度为150目的高铁闪锌矿精矿粉末与铜粉混合压 制成0.5cm的颗粒，矿:铜=100:50,加入真空反应器内，用真空泵和调节阀门控 制炉内真空度为50Pa 100Pa，控制反应器温度950士1.0。C，进行真空熔炼，熔 炼时间90分钟，锌蒸气在冷凝器中42(TC 450。C下冷凝，得到粗锌。冰铜中混 入石英后进入炉温为130(TC的吹炼炉，产生的高温二氧化硫烟气用来制取硫酸, 产生的大量热量采用余热回收锅炉进行回收，硫化亚铁与石英生成硅酸铁无害 渣，硫化亚铜生成粗铜，循环使用，富集于粗铜中的贵金属，从粗铜中提取。 锌直收率95.3%，粗锌含锌90.5%,铟回收率81.8%,银回收率82.2°/。，硫回收 率94.4%，铜再生率93.8%。
权利要求
1、一种高铁闪锌矿精矿的真空综合冶炼方法，其特征是①将高铁闪锌矿精矿和铜混合，加入真空反应器内，在高温和真空体系下形成mZnS-nFeS熔体，即锌冰铜；②在铜催化下，锌冰铜中的硫化锌转化为硫化亚铜，并与硫化亚铁形成铜-硫-铁的合金，即冰铜，锌和一些伴生金属被置换出来，以蒸气形态被提取，实现锌与铁、硫的分离，其余稀有金属则富集于冰铜中，待下一步富集和提取；③锌蒸气在专用的冷凝器中冷凝成液体或固体，得到粗锌；④产出的冰铜中混入石英后进入到吹炼炉，冰铜中的硫被氧化，产生高温二氧化硫烟气，用来制取硫酸，产生的大量热量采用余热回收锅炉进行回收，硫化亚铁与石英生成硅酸铁无害渣，硫化亚铜生成粗铜，吹炼过程中残余的锌和部分有价金属被氧化，以烟尘进入气相，经收尘后进行综合回收，而贵金属则富集于粗铜中，从粗铜中提取。
2、 按权利要求1所述的一种高铁闪锌矿精矿的真空综合冶炼方法，其特征是① 将粒度为150目的高铁闪锌矿精矿粉末与铜混合压制成0.5cm的颗粒， 真空反应器温度控制在850°C 1400°C，炉内真空度为5Pa 100Pa;② 锌蒸气在冷凝器中冷凝温度控制在25°C 450°C;③ 冰铜进入吹炼炉时，控制炉内温度为130(TC。
3、 按权利要求1和2所述的一种高铁闪锌矿精矿的真空综合冶炼方法，其 特征是所述的高铁闪锌精矿含铁10% 28%，含锌30% 48%。
4、 按权利要求3所述的一种高铁闪锌矿精矿的真空综合冶炼方法，其特征 是铜催化剂是含铜为98%的金属粗铜或粗铜粉。
5、 按权利要求4所述的一种高铁闪锌矿精矿的真空综合冶炼方法，其特征 是铜催化下的矿:铜=100:30 60。
全文摘要
一种高铁闪锌矿精矿的真空综合冶炼方法。本发明属于铁闪锌矿有主次综合回收的冶炼方法，具体涉及一种高铁闪锌矿精矿的真空综合冶炼方法。本方法是将高铁闪锌矿精矿和铜混合，加入真空反应器内，在高温和真空体系下形成锌冰铜；在铜催化下，锌冰铜中的硫化锌转化为硫化亚铜，并与硫化亚铁形成冰铜，锌和一些伴生金属被置换出来，以蒸气形态被提取，其余稀有金属则富集于冰铜中；锌蒸气在专用的冷凝器中冷凝成液体或固体，得到粗锌；冰铜中混入石英后进入到吹炼炉，产生的二氧化硫烟气制取硫酸，产生的热量进行回收，硫化亚铁与石英生成硅酸铁无害渣，硫化亚铜生成粗铜，残余的锌和部分有价金属以烟尘进入气相，经收尘后进行综合回收，贵金属富集于粗铜中，从粗铜中提取。本发明能单独处理高铁闪锌矿精矿，金属回收率高，无污染、短流程、低成本、低能耗。
文档编号C22B19/04GK101113493SQ20071006618
公开日2008年1月30日 申请日期2007年9月12日 优先权日2007年9月12日
发明者刘大春, 刘永成, 戴永年, 李存兄, 斌 杨, 刚 樊, 马文会, 昶 魏 申请人:昆明理工大学