专利名称：熔炼铁锰共生矿提取铁、锰、铅、锡、银、锌、铟的矿热炉及其冶炼方法
技术领域：
本发明涉及矿热炉冶炼技术领域，具体是一种熔炼铁锰共生矿提取铁、锰、铅、锡、 银、锌、铟的矿热炉及其冶炼方法。
背景技术：
我区及周边地区储有一定量的铁锰矿石，其典型成分为狗40%、Mn8%、Ζη3. 5%、 Pb2%,Ag200g/t, h200g/t。此类矿石若只用于单纯提取某一元素都是不合理的，必须综合利用才可以取得经济效益的同时不污染环境。此类矿石既达不到炼铁髙炉的矿石技术条件要求，也满足不了小高炉富锰渣对矿石的技术要求(炼富锰渣对矿石要求是Mn/Fe=0. 3 2. 5，Mn 彡 16%，Mn +Fe=38% 60%，Al2O3+ SiO2;^ 35%，SiO2Al2O3 彡 1. 7，Ca0/Si02 彡 0. 3)。 因此对这类矿石必须研制出合适的炉子结构和冶炼工艺。从铁锰共生矿所含的这几个元素来看，它们各有特点，应该通过矿热炉冶炼，利用铁、锰还原热力学条件的差异，将氧化铁还原为铁，锰则以氧化锰进入炉渣；铅因比重大，粘度小，熔点低可以渗漏到炉底低温区集铅槽定期排出，或流进设在炉底的铅井联通炉外的铅锅定期排出，粗铅中富集了金、银和锡； 锌、铟在高温区被还原为金属锌、铟后即以锌、铟蒸气转入气相，在料面上部被炉气中的02、 CO2和H2O氧化为氧化锌、氧化铟，被炉气流带出，在除尘器中回收。目前只发现高炉炼铁炉底排铅、富锰渣小高炉炉底排铅和炉气收锌的报导，而冶炼富锰渣矿热炉都是由冶炼锰硅合金的小矿热炉进行改炼的，没有进行专门的设计。炉底排铅还是按高炉炼铁的渗漏法，炉子的电气参数和几何尺寸几乎是硅锰炉的电气参数和几何尺寸，没有什么变化。故富温渣小高炉和由冶炼锰硅合金改炼富锰渣的小矿热炉其金属元素回收率都不太高铅的回收率 58% 72%、银的回收率65% 70%、锌的回收率56% 60%。
发明内容
本发明的目的在于一种熔炼铁锰共生矿提取铁、锰、铅、锡、银、锌、铟的矿热炉及其冶炼方法，提高各有色金属元素的回收率以及冶炼铁锰共生矿综合利用率，并且不污染环境。本发明通过以下技术方案解决上述问题一种熔炼铁锰共生矿提取铁、锰、铅、锡、 银、锌、铟的矿热炉，包括电极、烟@、炉盖以及炉体，该矿热炉由电极、布袋除尘器、烟囱、烟道、渗铅区、铁渣口、集铅槽、排铅口、铅锅、铅井、炉膛以及矮烟罩构成，具体结构和连接方式为电极通过矮烟罩插入炉膛内，矮烟罩连接烟道再连接布袋除尘器和烟囱，炉膛的底部设有渗铅区、集铅槽和排铅口，炉膛的底部边缘设有铅井连通铅锅和排铅口，铁渣口设在炉膛靠底部的侧面。所述集铅井的直径为300 400mm，深度450 500mm。所述集铅槽为“申”字型。所述集铅槽位于炉膛底部400 1400 mm处。
所述炉膛的极心圆直径D极心=2. 8 3. 2D电极；炉膛直径DB=2. 5D极心，炉膛深度 H膛=3 ；3· 5D电极。所述熔炼铁锰共生矿提取铁、锰、铅、锡、银、锌、铟的矿热炉的冶炼方法，包括如下步骤
(1)矿热炉变压器二次电压为45 85V，
(2)自焙电极的电流密度取4.5 6. OA/cm2,
(3)矿热炉所用的混合矿的化学成分为Fel5% 50%、Mn5% 35%、PbO.5% 4. 0%、 Zn ( 8%、Ag50 800g/t、In30 300g/t，粒度 2 80 mm，水分;^ 8%,
焦炭技术条件固定碳> 78%，粒度5 20 mm，水分< 5%， 料批组成混合矿焦炭=100:12 25， 炉渣碱度为自然碱度，
炉内还原温度保持在1400 1600°C，料面温度低于400°C，
熔炼开始前先熔化少部分铅封住通道孔和铅井底部，然后进行投料熔炼，隨着冶炼的继续进行，炉内铅井积存的铅液不断增多，铅井内铅液面不断上升的同时炉外铅锅的铅液面也隨之上升，当炉外铅锅的铅液面与炉底一样高时，可进行排铅，炉外铅锅的温度保持在 500 600"C。本发明的突出优点是设备设计简单合理、工艺操作方便、性能安全可靠，适应性广，可用于炼铁，也可以用于炼富锰渣和其他共生矿物的熔分冶炼。另外，冶炼元素收得率高Fe彡95% ；Mn彡90% ；Pb彡85% ；Zn彡95% =In彡95% ；Ag彡85%。同时无废■、废水排放，废气中的SA浓度彡20mg/Nm3，粉尘浓度彡50mg/Nm3，均达到环保要求，CO2排放量也比小高炉排放量少得多。
图1是本发明所述的熔炼铁锰共生矿提取铁、锰、铅、锡、银、锌、铟的矿热炉的结构示意图。图中标记为电极1、布袋除尘器2、烟囱3、烟道4、渗铅区5、铁渣口 6、集铅槽7、 排铅口 8、铅锅9、铅井10、炉膛11、矮烟罩12。图2是本发明所述的熔炼铁锰共生矿提取铁、锰、铅、锡、银、锌、铟的矿热炉的炉体集铅槽布置图。图3是本发明所述的熔炼铁锰共生矿提取铁、锰、铅、锡、银、锌、铟的矿热炉的炉体立面布置图。图4是本发明所述的熔炼铁锰共生矿提取铁、锰、铅、锡、银、锌、铟的矿热炉的渗铅区及铅井位置图。图5是本发明所述的熔炼铁锰共生矿提取铁、锰、铅、锡、银、锌、铟的矿热炉的冶炼方法工艺流程图。
具体实施例方式以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。实施例1本实施例为本发明所述的熔炼铁锰共生矿提取铁、锰、铅、锡、银、锌、铟的矿热炉。如图1至图4所示，本发明所述的熔炼铁锰共生矿提取铁、锰、铅、锡、银、锌、铟的矿热炉，由电极1、布袋除尘器2、烟囱3、烟道4、渗铅区5、铁渣口 6、集铅槽7、排铅口 8、铅锅9、铅井10、炉膛11以及矮烟罩12构成。具体结构和连接方式为
电极1通过矮烟罩12插入炉膛11内，矮烟罩12连接烟道4再连接布袋除尘器2和烟囱3，炉膛11的底部设有渗铅区5、集铅槽7和排铅口 8，炉膛11的底部边缘设有铅井10连通铅锅9和排铅口 8，铁渣口 6设在炉膛11靠底部的侧面。具体采用的材料和制作方法为
炉底碳砖层厚度400 800mm，在整个炉底平面内，在每两根电极对着炉底之间镶钳有三组450mmX 390mm，高度为350 750mm的镁铬砖组，它是由加工好的镁铬砖干砌贴紧的镁铬砖组成，在炉底碳砖层下面再干立砌两层总髙度为579mm高铝砖层，在高铝砖层之下是集铅槽层，铅槽层采用高铝浇注料整体浇注而成，高铝浇注层厚度为345mm，上表面留有 “申，，字型的集铅槽，槽的断面为IOOmmX 100mm,槽口直通炉外，集铅槽断面位于炉膛底部 400 1400 mm处，高铝浇注层下是平砌三层65 mm厚的粘土砖，再往下则是耐火颗粒膨胀层和石棉板保温层。在炉膛底部边缘处设一个Φ 300 400mm，深度450 500mm的集铅井，铅井底部
有一孔道穿过炉墙及炉壳并与设置在炉外的积铅锅底部相通。炉膛极心圆直径D极心=2. 8 3. 2D电极；炉膛直径D膛=2. OT极心，炉膛深度H膛=3 3· 5D电极。采用矮烟罩半封闭炉盖、烟道冷却管表面积为同容量锰硅合金矿热炉烟道冷却管表面积的1. 2 2倍、除尘布袋过滤面积为同等容量的锰硅合金矿热炉除尘布袋过滤面积的1. 5 3倍。实施例2
本实施例为本发明所述熔炼铁锰共生矿提取铁、锰、铅、锡、银、锌、铟的矿热炉的冶炼方法，包括如下步骤向炉子机械设备正常通冷却水并送电起弧，然后分期分批向炉内投料，炉料配比为混合矿焦炭=100 12 18，混合矿化学成分见表1，焦炭化学成分见表2。 炉子为连续熔炼，每隔2 3小时从铁渣口排放一次铁和渣，铁和渣经出铁槽一起流进渣铁分离器，由于渣和铁比重相差大且不互溶而分层，经镇静，然后分别将铁水和熔渣进行浇注而得到含锰生铁和富锰渣；根据积存在集铅槽和铅锅内的粗铅量的多少，每天可定期排放一至两次并浇注成含银粗铅锭；易挥发元素锌、铟挥发出炉面后便被炉气中的02、C03和H2O 氧化成&10、InO后隨炉尘一起在布袋除尘器中被收尘，定期装袋入库。具体技术条件为
1、按混合矿焦炭=100:12 25进行混合待用。混合矿的化学成分范围见表一。焦炭化学成分见表二。2、向炉子机械及电气设备通好冷却循环水。3、开始起弧送电。然后分期分批向炉内投料，保持埋弧操作。4、炉渣碱度为自然碱度，注意维护炉况，使电极稳插深插不露弧，维持高料层操作，保持料面上温度低于400°C以下。
5、矿热炉冶炼操作，炉料分期分批从炉门口加入炉内，而炉子则每隔2 3小时出一次铁和渣，铁和渣一起从出铁口流出，经流铁槽流进渣铁分离器，经过镇静分层再分别将铁水和熔渣进行浇注而得到含锰生铁和富锰渣。6、根据加入炉料量的计算或者实际观察炉底集铅槽和炉外铅锅的实际情况决定出铅。出铅过程是打开出铅口，让铅液先流入铅包，再经钢管依次流入每块锭模，从而得到含银粗铅锭。7、根据布袋除尘的除尘情况，每天定期排出含有&10、InO的粉尘，收拾装袋。试验共投入生矿1080吨(化学成分见表一)，焦炭162吨(化学成分见表二)，历时 20天，产出含锰生铁447吨(化学成分见表三)，富锰渣270吨(化学成分见表)，含银粗铅 16. 7吨(化学成分见表五)，含Zn、h粉尘37. 9吨(化学成分见表六)。各元素收得率为 Mn 彡 90%, Fe 彡 95%, Pb 彡 85%, Ag 彡 85%, Zn 彡 95%, In 彡 95%。各产品化学分析结果如下
表一混合矿化学成分(％丨___
权利要求
1.熔炼铁锰共生矿提取铁、锰、铅、锡、银、锌、铟的矿热炉，包括电极、烟 、炉盖以及炉体，其特征在于，该矿热炉由电极、布袋除尘器、烟 、烟道、渗铅区、铁渣口、集铅槽、排铅口、铅锅、铅井、炉膛以及矮烟罩构成，具体结构和连接方式为电极通过矮烟罩插入炉膛内，矮烟罩连接烟道再连接布袋除尘器和烟 ，炉膛的底部设有渗铅区、集铅槽和排铅口， 炉膛的底部边缘设有铅井连通铅锅和排铅口，铁渣口设在炉膛靠底部的侧面。
2.根据权利要求1所述的矿热炉，其特征在于，所述集铅井的直径为300 400mm，深度 450 500mm。
3.根据权利要求1所述的矿热炉，其特征在于，所述集铅槽为“申”字型。
4.根据权利要求1所述的矿热炉，其特征在于，所述集铅槽位于炉膛底部400 1400 mm处。
5.根据权利要求1所述的矿热炉，其特征在于，所述炉膛的极心圆直径1) 心=2.8 3. 2D电极；炉膛直径Djg=2. 5D极心，炉膛深度Hjg=3 3. OT电极。
6.根据权利要求1所述熔炼铁锰共生矿提取铁、锰、铅、锡、银、锌、铟的矿热炉的冶炼方法，其特征在于，包括如下步骤(1)矿热炉变压器二次电压为45 85V，(2)自焙电极的电流密度取4.5 6. OA/cm2,(3)矿热炉所用的混合矿的化学成分为Fel5% 50%、Mn5% 35%、PbO.5% 4. 0%、 Zn ( 8%、Ag50 800g/t、In30 300g/t，粒度 2 80 mm，水分;^ 8%,焦炭技术条件固定碳> 78%，灰分< 18%，挥发分< 4%，粒度5 20 mm，水分< 5%，料批组成混合矿焦炭=100:12 25，炉渣碱度为自然碱度，炉内还原温度保持在1400 1600°C，料面温度低于400°C，熔炼开始前先熔化少部分铅封住通道孔和铅井底部，然后进行投料熔炼，隨着冶炼的继续进行，炉内铅井积存的铅液不断增多，铅井内铅液面不断上升的同时炉外铅锅的铅液面也隨之上升，当炉外铅锅的铅液面与炉底一样高时，可进行排铅，炉外铅锅的温度保持在 500 600"C。
全文摘要
一种熔炼铁锰共生矿提取铁、锰、铅、锡、银、锌、铟的矿热炉及其冶炼方法。利用铁、锰还原热力学条件的差异，将氧化铁还原为铁，锰则以氧化锰进入炉渣；铅因比重大，粘度小，熔点低可以渗漏到炉底低温区集铅槽定期排出，或流进设在炉底的铅井联通炉外的铅锅定期排出，粗铅中富集了金、银和锡；锌、铟在高温区被还原为金属锌、铟后即以锌、铟蒸气转入气相，在料面上部被炉气中O2、CO2和H2O氧化为氧化锌、氧化铟，被炉气流带出，在除尘器中回收。本发明能够广泛应用于矿热炉炼铁、炼富锰渣、炼锰硅合金的同时提取共生矿中的Pb、Zn、Ag、Sn、In有色金属元素。
文档编号C22B4/08GK102492844SQ201110447200
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者岑冀春, 潘保良, 郭峰 申请人:岑冀春, 潘保良, 郭峰