一种高铟高铜锌精矿的处理方法
【专利摘要】一种高铟高铜锌精矿的处理方法，包括下列步骤：将含In0.03～0.10%、Cu2～5%、Zn40～50%的锌精矿进行富氧氧化熔炼，熔融渣进行强还原熔炼，产出粗锌合金、粗铜和炉渣，粗铜和炉渣对外销售；粗锌合金进行蒸馏，产出锌镉合金和锌铟底液；锌镉合金进行二次蒸馏，产出蒸馏锌和高镉锌合金；蒸馏锌经浇铸冷却得到锌锭产品，高镉锌合金进行低温塔蒸馏，得到粗镉和低镉锌合金，低镉锌合金返回镉塔蒸馏；锌铟底液进行高温塔蒸馏，产出高铟合金和高温粗锌，高温粗锌返回铅塔进行蒸馏，高铟合金提取铟。采用本发明具有工艺流程短、投资占地小、生产效率高、生产成本低、生产过程清洁环保、无三废排放等优点。
【专利说明】一种高铟高铜锌精矿的处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种有色金属冶炼方法，特别是一种高铟高铜锌精矿的处理方法。
【背景技术】
[0002]目前，处理含In0.03~0.10%、Cu2~5%、Zn40~50%的锌精矿，提取锌铟铜的处理方法主要有以下两种:
[0003]第一种处理方法是采用常规浸出湿法工艺流程。该流程采用“锌精矿沸腾炉焙烧脱硫一锌焙砂中性与低酸性二段逆流浸出一中上清溶液置换脱铜一净化液电积生产电锌一低酸浸出渣还原挥发回收锌铟”湿法炼锌工艺。采用该工艺流程，锌、铟和铜得到了有效回收，锌的回收率达到94%，铟的回收率达到75%，铜的回收率达到85%，生产过程中废渣得到了无害化治理，工艺废水能够做到有效处理和循环使用，废气达到国家的排放标准排放，生产过程清洁环保。该方法的主要缺点是:(1)锌的一次浸出率低，挥发窑处理量大；
(2)由于挥发窑处理量很大，需要消耗大量的煤焦；(3)铟的回收率偏低，仅有75%，影响了效益；(4)铜的回收率偏低，仅有85%，且得到的铜渣含铜品位为50%左右，需要进一步熔化，才得到粗铜。
[0004]第二种处理方法是铁矾法沉铁铟湿法工艺流程。该流程采用“锌精矿沸腾炉焙烧脱硫一锌焙砂中低高三段逆流热酸浸出一铁矾法沉铁铟一中上清溶液置换脱铜一净化液电积生产电锌一铁矾渣还原挥发回收锌铟”湿法炼锌工艺。采用该工艺流程，锌获得较高浸出率，铜在脱铜渣中得到了回收，铟沉淀富集到铁矾渣中；再通过对含铟铁矾渣在回转窑内进行还原挥发处理，得到了富集锌铟的烟尘，简称富铟烟尘，富铟烟尘再通过“浸出一萃取一反萃一置换一电解”等过程的常规提铟工艺提取铟。该方法的主要缺点是:(I)铁矾渣渣量大，在回转窑进行还原挥发处理时需要消耗大量的焦碳，生产成本高；(2)铟的冶炼回收率低，在产出的回转窑渣中平均含In为0.02%,造成占原料锌精矿铟金属总量10%左右的铟无法回收；(3)铁矾渣中含有大量的硫酸根，在回转窑还原挥发过程中分解出大量二氧化硫气体，还原挥发烟气需要进行吸收处理后，才能达标排放；(4)铜的回收率偏低，仅有85%，且脱铜渣的品位低，需要进一步熔化，才能产出半成品粗铜。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种高铟高铜锌精矿的处理方法，解决铜、锌、铟三者的高效分离及高效回收，提高锌、铟、铜冶炼回收率，具有工艺流程短、投资占地小、生产效率高、生产成本低、金属回收率高的优点，同时从根源上避免了低浓度二氧化硫的产出，工艺过程没有废水产出，废渣得到了无害化治理，有效保护了环境。
[0006]本发明通过采用以下技术方案达到上述目的:一种高铟高铜锌精矿的处理方法，包括如下步骤:
[0007](1)富氧氧化熔炼:将含In0.03~0.10%、Cu2~5%、Zn40~50%锌精矿加入氧化
炉进行富氧氧化熔炼，氧化熔炼温度1200-1300°C，富氧空气的氧气浓度32~48%，产出氧化烟气和熔融渣，氧化烟气制取硫酸；
[0008]( 2)强还原熔炼:熔融渣进入带铅雨冷凝器的还原熔炼炉进行强还原熔炼，熔炼温度1300-1400°C，还原剂比例24~28%，产出粗锌合金、粗铜和炉渣，粗铜和炉渣对外销售；
[0009](3)铅塔蒸馏:粗锌合金进入铅塔进行蒸馏，蒸馏温度860~900°C，产出锌镉合金和锌铟底液；
[0010](4)镉塔蒸馏:锌镉合金进入镉塔进行蒸馏，蒸馏温度810~850°C，产出火法蒸馏锌和高镉锌合金，火法蒸馏锌经浇铸冷却得到锌锭产品；
[0011](5)低温塔蒸馏:高镉锌合金进行低温蒸馏，蒸馏温度700~740°C，得到粗镉和低镉锌合金，粗镉用于生产镉锭，低镉锌合金返回镉塔蒸馏；
[0012](6)高温塔蒸馏:锌铟底液进行高温蒸馏，蒸馏温度960~1000°C，产出高铟合金和高温粗锌，高温粗锌返回铅塔进行蒸馏；
[0013] (7)提取铟:高铟合金，采用“机械破碎、稀硫酸溶解、P204有机物萃取、盐酸反萃、锌锭置换、粗铟电解”工艺提取铟，生产精铟产品。
[0014]除另有说明外，本发明所述的百分比均为质量百分比，各组分含量百分数之和为
100% O
[0015]本发明的突出优点是:
[0016]1、技术指标先进。采用本发明，使锌精矿中锌、铟、铜都得到了高效回收利用，锌金属总回收率为95%，铟金属总回收率为85%，铜金属回收率为95%。
[0017]2、使用了富氧氧化熔炼技术和熔融渣还原熔炼技术，工艺得到了强化，提高了设备效率，降低了能源消耗，从而大幅度降低了生产成本，并一次性将三个主要产品锌、铟、铜还原为金属。在后续的蒸馏过程中，铟得到了富集，又大幅度降低了提取铟的成本，单位产品综合能源消耗为1350kgce/t-ZnInCu，过程生产成本为6000元/t_ZnInCu，仅为传统工艺1600kgce/t-ZnIn、6900元/t-Znln的84%和87%，节能效果显著，经济效益可观。
[0018]3、优化了流程。由于采用了富氧氧化熔炼，合理利用了锌精矿的硫化物氧化放热，确保氧化过程中，精矿高效高速脱硫，且形成自熔渣，提高了设备效率，也降低了能源消耗。氧化过程中产出的渣以熔融状态进入还原炉，极大降低了还原熔炼过程中的能源消耗，降低了生产成本；同时，由于还原熔炼在高温强还原气氛中进行，锌被彻底还原，并以金属锌蒸汽进入铅雨冷凝器，铟在还原过程生成低沸点的中间氧化物氧化亚铟，挥发到气相，并在气相中进一步被还原为铟金属蒸气进入铅雨冷凝器，因此，锌铟具有很高的挥发率；而精矿中的铜被还原为金属铜，与少量被还原的铁互溶形成粗铜，大部分未被还原的铁与二氧化硅、氧化钙等形成多元炉渣；进入铅雨冷凝器的锌铟在降温时从铅液表面析出，形成锌合金，粗铜从炉底金属放出口放出，炉渣从放渣口放出；强还原熔炼过程，既实现了锌、铟、铜一次性还原为金属，又与铁、硅、钙等元素的分离，还实现了废渣的无害化处理，铁主要以氧化亚铁形态与二氧化硅、氧化钙等形成高温多元熔融炉渣。在后续的锌合金蒸馏分离过程中，利用不同金属的沸点差，进行物理分离，没有发生化学反应，这些蒸馏过程具有设备效率高、能源消耗低、金属损失小、生产成本低、现场环境好、自动化程度高、金属分离彻底等优点。经过高温塔蒸馏得到的高铟合金，含In达到10%以上，从高铟合金提取铟到产出精铟产品，每吨精铟产品的生产成本仅需要15~18万元，具有显著的经济效益。
[0019]4、节能环保。精矿中的硫在富氧氧化熔炼彻底转变为二氧化硫，最后制取硫酸，并在后续的工艺过程中，不再产出低浓度的二氧化硫气体，因此，本发明工艺过程中产出的气体都能达标排放。精矿中的铜在强还原熔炼过程中，直接得到粗铜产品；硫精矿中二氧化硅、氧化钙及铁，在强还原熔炼过程中，形成高温熔融多元炉渣，得到了无害化治理，成为水泥行业的理想原料；精矿中的锌、铟，在强还原熔炼过程中形成锌合金，并经后续的提取后，形成产品，整个工艺过程不产出有害渣。由于本发明采用了全火法工艺，没有工艺废水产出。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明所述的高铟高铜锌精矿的处理方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0021]实施例1
[0022]本实施例为本发明所述的高铟高铜锌精矿的处理方法的第一实例，包括如下步骤:
[0023](I)富氧氧化熔炼:含In0.03%、含Cu2%、含Zn40%的锌精矿，以35t/h的速度，连续加入内直径6000_的澳斯麦特炉，同时以49000Nm3/h的速度喷入氧气浓度32%的富氧空气和14500Nm3/h的速度喷入套筒空气，在温度1200°C下，进行富氧氧化熔炼，并产出61OOONmVh的氧化烟气和31t/h的熔融渣，氧化烟气含SO211%、含0214%，采用传统的二转二吸工艺制取硫酸；
[0024](2)强还原熔炼:熔融渣以31t/h速度加入带铅雨冷凝器的内直径6500mm的澳斯麦特炉进行强还原熔炼，还原煤按熔融渣比例24%配入，即7.45t/h，熔炼温度1300°C，每天放出粗锌合金4次，放出粗铜I次，放出炉渣4次，共产出含Ζη98.7%、In0.066%、Cu0.01%、Cd0.24% 的粗锌合金 32`8t/d，含 Cu78.6%, In0.012%, Fe 15.6% 的粗铜 20.5t/d，和含 Ζη2.8%、In0.007%、Cu0.14%的炉渣480t/d，粗铜和炉渣对外销售；
[0025](3)铅塔蒸馏:含 Ζη99.3%、In0.066%,Cu0.01%,Cd0.24% 的粗锌合金 328t/d，分别以1.52t/(h.台)的速度，连续进入9台由60个1372mmX762mm碳硅塔盘组成的铅塔，在温度860°C下进行蒸馏，每台铅塔以1.22t/h的速度产出含Zn99.5%、In0.0003%、Cu0.0002%、Cd0.30% 的锌镉合金，和以 0.3t/h 的速度产出含 Zn97.9%, In0.33%、Cu0.05%、Cd0.0002% 的
锌铟底液；
[0026](4)镉塔蒸馏:锌镉合金分别以5.5t/(h.台)的速度，连续进入2台由60个1372mmX762mm碳硅塔盘组成的镉塔，在温度810°C下进行蒸懼，每台镉塔以0.5t/h的速度产出含Zn96.5%、In0.0002%、Cu0.0001%、Cd3.3%的高镉锌合金，和以5.0t/h的速度产出含Zn99.997%、In0.0003%、Cu0.0002%、Cd0.0001%的火法蒸馏锌液；火法蒸馏锌液经浇铸冷却
得到锌锭产品；
[0027](5)低温塔蒸馏:锌镉合金分别以6.0t/h的速度，连续进入由50个1372mmX 762mm碳硅塔盘组成的低温塔，在温度700°C下进行蒸馏，低温塔以0.2t/h的速度产出含Zn5.3%、In0.00007%、Cu0.00003%、Cd92.8%的粗镉，和以5.8t/h的速度产出含Zn99.67%、In0.0001%、Cu0.0001%、Cd0.21%的低镉锌合金，粗镉用于生产镉锭，低镉锌合金
返回镉塔蒸馏；[0028](6)高温塔蒸馏:含 Ζη97.9%、In0.33%、Cu0.05%、Cd0.0002% 的锌铟底液以 1.6t/h的速度，连续进入由50个1372_X762mm碳硅塔盘组成的高温塔，在温度960°C下进行蒸馏，高温塔以1.55t/h的速度产出含Ζη99.86%、In0.012%、Cu0.003%、Cd0.0002%的高温粗锌，和以0.05t/h的速度产出含Ζη83.8%、Inl0.2%, Cul.34%、Cd0.00004%的高铟合金，高温
粗锌返回铅塔进行蒸馏； [0029](7)提取铟:高铟合金，采用“机械破碎、稀硫酸溶解、Ρ204有机物萃取、盐酸反萃、锌锭置换、粗铟电解”常规工艺提取铟，生产精铟产品。
[0030]实施例2
[0031]本实施例为本发明所述的一种高铟高铜锌精矿的处理方法的第二实例，包括如下步骤:
[0032](I)富氧氧化熔炼:含In0.07%、含Cu4%、含Ζη45%的锌精矿，以30t/h的速度，连续加入内直径6000_的澳斯麦特炉，同时以31500Nm3/h的速度喷入氧气浓度40%的富氧空气和15000Nm3/h的速度喷入套筒空气，在温度1250°C下，进行富氧氧化熔炼，并产出45000Nm3/h的氧化烟气和26t/h的熔融渣，氧化烟气含S0214%、含0213%，采用传统的二转二吸工艺制取硫酸；
[0033](2)强还原熔炼:熔融渣以26t/h速度加入带铅雨冷凝器的内直径6500mm的澳斯麦特炉进行强还原熔炼，还原煤按熔融渣比例26%配入，即6.76t/h，熔炼温度1350°C，每天放出粗锌合金4次，放出粗铜I次，放出炉渣4次，共产出含Zn99.1%、In0.14%、Cu0.03%、Cd0.28% 的粗锌合金 316t/d，含 Cu81.3%, In0.018%、Fel3.9% 的粗铜 37.lt/d，和含 Ζη2.9%、In0.014%、Cu0.29%的炉渣390t/d，粗铜和炉渣对外销售；
[0034](3)铅塔蒸馏:含 Ζη99.1%、In0.14%、Cu0.03%、Cd0.28% 的粗锌合金 316t/d,分别以1.46t/ (h.台)的速度,连续进入9台由58个1372mm X 762mm碳娃塔盘组成的铅塔,在温度880°C下进行蒸馏，每台铅塔以1.2t/h的速度产出含Zn99.5%、In0.0004%、Cu0.0002%、Cd0.33% 的锌镉合金，和以 0.26t/h 的速度产出含 Ζη97.7%、In0.78%、Cu0.16%、Cd0.0002%的锌铟底液；
[0035](4)镉塔蒸馏:锌镉合金分别以5.4t/(h.台)的速度，连续进入2台由58个1372mmX 762mm碳硅塔盘组成的镉塔，在温度830°C下进行蒸馏，每台镉塔以0.5t/h的速度产出含Zn96.3%、In0.0002%、Cu0.0001%、Cd3.5%的高镉锌合金，和以4.9t/h的速度产出含Zn99.997%、In0.0004%, Cu0.0002%, Cd0.0002%的火法蒸馏锌液；火法蒸馏锌液经浇铸冷
却得到锌锭产品；
[0036](5)低温塔蒸馏:锌镉合金分别以6.5t/h的速度，连续进入由52个1372mmX 762mm碳硅塔盘组成的低温塔，在温度720°C下进行蒸馏，低温塔以0.23t/h的速度产出含Zn6.2%、In0.00008%、Cu0.00003%、Cd93.3%的粗镉，和以6.27t/h的速度产出含Zn99.69%、In0.0001%、Cu0.0001%、Cd0.20%的低镉锌合金，粗镉用于生产镉锭，低镉锌合金
返回镉塔蒸馏；
[0037](6)高温塔蒸馏:含 Ζη97.7%、In0.78%、Cu0.16%、Cd0.0002% 的锌铟底液以 1.56t/h的速度，连续进入由52个1372_X762mm碳硅塔盘组成的高温塔，在温度980°C下进行蒸懼，高温塔以1.45t/h的速度产出含Ζη99.86%、In0.012%、Cu0.004%、Cd0.0002%的高温粗锌，和以0.llt/h的速度产出含Zn82.5%、Inl0.9%、Cu2.26%、Cd0.00007%的高铟合金，高温粗锌返回铅塔进行蒸馏；
[0038](7)提取铟:高铟合金，采用“机械破碎、稀硫酸溶解、P204有机物萃取、盐酸反萃、锌锭置换、粗铟电解”常规工艺提取铟，生产精铟产品。
[0039]实施例3
[0040]本实施例为本发明所述的一种高铟高铜锌精矿的处理方法的第三实例，包括如下步骤:
[0041](I)富氧氧化熔炼:含In0.10%、含Cu5%、含Zn50%的锌精矿，以27t/h的速度，连续加入内直径6000mm的澳斯麦特炉，同时以27500Nm3/h的速度喷入氧气浓度48%的富氧空气和15000Nm3/h的速度喷入套筒空气，在温度1300 °C下，进行富氧氧化熔炼，并产出41OOONmVh的氧化烟气和23t/h的熔融渣，氧化烟气含S0215%、含0216%，采用传统的二转二吸工艺制取硫酸；
[0042](2)强还原熔炼:熔融渣以23t/h速度加入带铅雨冷凝器的内直径6500mm的澳斯麦特炉进行强还原熔炼，还原煤按熔融渣比例28%配入，即6.44t/h，熔炼温度1400°C，每天放出粗锌合金4次，放出粗铜I次，放出炉渣4次，共产出含Zn99.1%、In0.18%、Cu0.05%、Cd0.3% 的粗锌合金 316t/d，含 Cu82.8%、In0.025%, Fe 12.8% 的粗铜 39.2t/d，和含 Ζη3.4%、In0.02%、Cu0.81%的炉渣154t/d，粗铜和炉渣对外销售；
[0043](3)铅塔蒸馏:含 Ζη99.1%、In0.18%、Cu0.05%、Cd0.30% 的粗锌合金 316t/d,分别以1.46t/ (h.台)的速度,连续进入9台由58个1372mm X 762mm碳娃塔盘组成的铅塔,在温度900°C下进行蒸馏，每台铅塔以1.2t/h的速度产出含Zn99.5%、In0.0003%、Cu0.0002%、Cd0.36% 的锌镉合金，和以 0.26t/h 的速度产出含 Ζη97.5%、Inl.01%、Cu0.27%、Cd0.0002%的锌铟底液；
[0044](4)镉塔蒸馏:锌镉合金分别以5.4t/(h.台)的速度，连续进入2台由58个1372mmX 762mm碳硅塔盘组成的镉塔，在温度850°C下进行蒸馏，每台镉塔以0.5t/h的速度产出含Zn96.02%、In0.0002%、Cu0.0001%、Cd3.88%的高镉锌合金，和以4.9t/h的速度产出含Zn99.997%、In0.0003%, Cu0.0002%, Cd0.0002%的火法蒸馏锌液；火法蒸馏锌液经浇铸冷
却得到锌锭产品；
[0045](5)低温塔蒸馏:锌镉合金分别以6.5t/h的速度，连续进入由52个1372mmX 762mm碳硅塔盘组成的低温塔，在温度740°C下进行蒸馏，低温塔以0.25t/h的速度产出含Zn5.1%、In0.00008%、Cu0.00003%、Cd94.8%的粗镉，和以6.25t/h的速度产出含Zn99.68%、In0.0001%,Cu0.0001%,Cd0.24%的低镉锌合金，粗镉用于生产镉锭，低镉锌合金
返回镉塔蒸馏；
[0046](6)高温塔蒸馏:含 Ζη97.5%、Inl.01%、Cu0.27%、Cd0.0002% 的锌铟底液以 1.56t/h的速度，连续进入由50个1372mmX 762mm碳硅塔盘组成的高温塔，在温度1000°C下进行蒸馏，高温塔以1.45t/h的速度产出含Ζη99.86%、In0.032%、Cu0.016%、Cd0.0002%的高温粗锌,和以0.llt/h的速度产出含Zn82.5%、In 13.9%、Cu3.62%、Cd0.00007%的高铟合金，高
温粗锌返回铅塔进行蒸馏；
[0047](7)提取铟:高铟合金，采用“机械破碎、稀硫酸溶解、P204有机物萃取、盐酸反萃、锌锭置换、粗铟电解”常规工艺提取铟，生产精铟产品。
【权利要求】
1.一种高铟高铜锌精矿的处理方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)富氧氧化熔炼:将含In0.03~0.10%、Cu2~5%、Zn40~50%锌精矿加入氧化炉进行富氧氧化熔炼，氧化熔炼温度1200-1300°C，富氧空气的氧气浓度32~48%，产出氧化烟气和熔融渣，氧化烟气制取硫酸； (2)强还原熔炼:熔融渣进入带铅雨冷凝器的还原熔炼炉进行强还原熔炼，熔炼温度1300-1400°C，还原剂比例为熔融渣的24~28%，产出粗锌合金、粗铜和炉渣，粗铜和炉渣对外销售； (3)铅塔蒸馏:粗锌合金进入铅塔进行蒸馏，蒸馏温度860~90(TC，产出锌镉合金和锌铟底液； (4)镉塔蒸馏:锌镉合金进入镉塔进行蒸馏，蒸馏温度810~850°C，产出火法蒸馏锌和高镉锌合金，火法蒸馏锌经浇铸冷却得到锌锭产品； (5)低温塔蒸馏:高镉锌合金进行低温蒸馏，蒸馏温度700~740°C，得到粗镉和低镉锌合金，粗镉用于生产镉锭，低镉锌合金返回镉塔蒸馏； (6)高温塔蒸馏:锌铟底液进行高温蒸馏，蒸馏温度960~1000°C，产出高铟合金和高温粗锌，高温粗锌返回铅塔进行蒸馏； (7)提取铟:高铟合金，采用机械破碎、稀硫酸溶解、P204有机物萃取、盐酸反萃、锌锭置换、粗铟电解工艺提取铟，生产精铟产品。
【文档编号】C22B15/00GK103725884SQ201310681855
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】陶政修, 张小宁, 蒋光佑, 陈光耀, 潘久华 申请人:来宾华锡冶炼有限公司