多种有色金属物料的综合回收设备及工艺的制作方法

本发明属于金属冶炼领域，具体涉及一种多种有色金属物料的综合回收设备及工艺。

背景技术：

对含有铅、锌、铜、金、银等多种有色金属进行再生物料冶炼的工艺方法有火法冶炼和湿法冶炼两种，国际上湿法冶炼工艺还不太成熟，处于试验阶段。因此，国内外的冶炼方法均采用火法冶炼工艺。

目前国际国内都是根据各金属的特性采用不同的冶炼炉型，建设成独立的冶炼回收工序,一道工序回收一种金属。第一道富氧侧吹还原炉冶炼工序回收铅(铜)，此后将炉渣中沉淀分离的贫冰铜送入下道冰铜炉富集成富冰铜，再将富冰铜送到吹炼炉吹炼成粗铜。富氧侧吹还原炉回收铅后的含锌炉渣经水淬后送到回转窑回收氧化锌(或不水淬直接用渣包吊入烟化炉烟化回收氧化锌)。这种常规的冶炼工艺其生产周期长、工艺路线复杂、重复消耗热能源、且固定资产投资庞大。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的生产周期长、大量消耗能源、工艺路线负责等问题，本发明提供了一种多种有色金属物料的综合回收设备及工艺，其具有减少冶炼工序、降低能耗、减少成本等特点。

本发明所采用的技术方案为：

一种多种有色金属物料的综合回收设备，包括还原炉、烟化炉、转炉、第一保温前床和第二保温前床，其中，

所述还原炉，开设有熔体出口和排铅口；

第一保温前床，开设有熔体进口、排铜口和溢流出口，所述熔体出口与所述熔体进口相连通，以使所述还原炉内热态熔体流入所述第一保温前床；所述排铜口与所述转炉连通，以将所述第一保温前床内的冰铜释放入所述转炉；

第二保温前床，开设有溢流入口和浮渣出口，所述溢流入口与所述溢流出口相连通，以使第一保温前床内的浮渣溢流至所述第二保温前床内；所述浮渣出口与所述烟化炉连通，以将所述第二保温前床内热态的浮渣排至所述烟化炉内。

进一步的，所述熔体出口的高度高于所述熔体进口的高度，所述溢流出口的高度高于所述排铜口的高度，所述排铜口的高度高于所述转炉的进口的高度。

进一步的，所述溢流出口的高度高于所述溢流进口的高度，所述浮渣出口的高度高于所述烟化炉的进口的高度。

进一步的，所述还原炉内设置有多个喷枪，多个所述喷枪均向下倾斜，且每个所述喷枪与水平面之间的夹角为10～45°。

进一步的，所述还原炉的炉膛高度为4～6米。

进一步的，所述第一保温前床和所述第二保温前床的顶部均盖设有保温盖板。

一种多种有色金属物料的综合回收工艺，包括以下步骤：

(1)将焦炭、多种有色金属物料、溶剂依次投入还原炉中熔炼，还原得到粗铅和热态的熔体；

(2)将所述熔体放入第一保温前床，继续还原所述熔体，不断分离沉淀得到冰铜和浮渣；

(3)将所述冰铜释放入转炉内，所述浮渣不断溢流到第二保温前床内；

(4)将第二保温前床内累积的热态的浮渣释放到烟化炉内，在所述烟化炉内烟化回收氧化锌；

(5)在所述转炉中，将所述冰铜熔炼成粗铜。

进一步的，所述第一保温前床内，所述熔体的温度保持在1200～1400℃。

进一步的，所述第而保温前床内，所述浮渣的温度保持在1000～1200℃

进一步的，步骤(1)中，所述熔体中铅的含量为0.5～0.8％。

本发明的有益效果为：

(1)独特的连体炉设计：将用于回收铅、锌、铜的各个冶炼炉通过第一保温前床和第二保温前床连接起来，形成了能够连续回收多种有色金属的一体化的设备线；

(2)节约能源、降低成本：各出口、进口的直接连接及高低设置，上一步反应产物直接做为下一步的反应原料，无需设备转运，无需热料水淬后再重新升温熔炼，节约水资源、节约热能；

(3)还原炉内喷枪向下倾斜，大量气体直接喷向物料的表面，增加物料表面压力，提高出铅速度；

(4)两台保温前床上的保温盖板能够保留热料中的热量，防止散失；

(5)本发明工艺实现一次投料即可连续产出粗铅、粗铜、氧化锌，减少了冶炼工序，简化工艺路线、缩短生产周期；

(6)生产过程中充分利用冶炼过程中热料本身的热能，降低了能耗，降低了企业成本，提高了企业经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术还原炉工序工艺流程；

图2是现有技术回收氧化锌工序工艺流程；

图3是现有技术富集冰铜工序工艺流程；

图4是现有技术粗铜吹炼工序工艺流程；

图5是本发明的工艺流程图；

图6是本发明的一个实施例的结构示意图。

图中1-还原炉；2-第一保温前床；3-第二保温前床；4-烟化炉；5-转炉。

具体实施方式

目前对含铅、锌、铜、金、银及稀贵金属的有色金属再生物料的冶炼方法是：先采用还原炉还原出粗铅(并富集大量的金银和其他稀贵金属)；再将炉渣水淬成水淬渣送至回转窑挥发提炼氧化锌(或不水淬直接用渣包吊入烟化炉烟化回收氧化锌)；另外把从炉渣在沉淀锅(或沉淀前床)中沉淀分离的贫冰铜送入冰铜炉富集成富冰铜后，再将富冰铜送到吹炼炉吹炼成粗铜。其每一道工序的工艺流程概述如下：

1.还原炉工序工艺流程为：

如图1所示，来自各料仓的物料经配比后，加入富氧侧吹还原炉内熔炼。粗铅(富集大量金银和稀贵金属)比重大，沉入还原炉本床区下层，粗铅由出铅口放出，熔体(炉渣与冰铜)在本床区上层，由上部渣口流入沉淀锅。沉淀锅中沉淀在底部的是冰铜，上部是炉渣。炉渣经水淬，送下道回转窑挥发生产次品氧化锌。

2.回收氧化锌工序工艺流程

如图2所示，将水淬渣配入30-35％焦粉拌匀后进回转窑，使物料中的氧化锌及易挥发的金属氧化物先进行还原成金属并蒸发成金属蒸气，金属蒸气在窑体的高温空间被氧化，锌再次氧化成氧化锌(次品氧化锌)，经引风机吸入表面冷却器冷却后布袋室收尘，所收集的烟尘就是次品氧化锌。尾气送脱硫塔尾气吸收除硫达标后排空。

3.富集冰铜工序工艺流程

如图3所示，还原炉熔炼后从沉淀锅(或前床)分离产出的贫冰铜由于沉淀效率差分离效果不好，因此含铜低，含炉渣多(一般含pb2-5％、cu1-3％)，必须二次富集后才能将富冰铜吹炼成粗铜，富集冰铜工艺方法简述如下：

将贫冰铜配入13-15％的焦炭和一定比例的熔剂后加入冰铜还原炉内，经高温熔炼后，富冰铜(捕捉全部金银和稀贵金属于富冰铜中)从冰铜还原炉的冰铜口流出铸锭送吹炼炉吹炼成粗铜，炉渣从渣口排出冲成水淬渣，冰铜还原炉产出的含尘气经冷却器冷却、布袋室收尘后，烟气送脱硫塔脱硫后排空；烟尘返回富氧侧吹还原炉配料后使用。

4.粗铜吹炼工序工艺流程

如图4所示，富冰铜经送入转炉进行吹炼，吹炼过程用重油作燃料，加入石英沙熔剂造渣，石英沙熔剂的加入量视冰铜成分及转炉渣成分而定。吹炼过程将冰铜吹炼成粗铜(捕捉全部金银和稀贵金属于粗铜中)，铁被氧化后进入炉渣，硫以二氧化硫进入烟气。

申请人现有技术工艺的存在诸多缺陷：

(1)建设工序多、工艺复杂：从原料进厂到把全部有价金属提炼出来要建设4道大的工序，占地面积大、投资大、建设周期长，工艺复杂；

(2)热利用率低、能耗高：从富氧侧吹还原炉出来的熔渣和冰铜经水淬和冷凝后，又重复进下道工序的冶炼炉熔化，既损失了前道工序热量，又要消耗能源再熔炼，使能耗大幅度增加；

(3)企业成本高、经济效益低：(ⅰ)由于工序多，建设投资规模增大，维修费用大；(ⅱ)由于工序多，用工多，用工成本增加；(ⅲ)由于每一道工序重复冶炼熔化，能耗大幅度升高，成本高。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图6所示，工艺设备的连接方式：

铅-锌反应线：将还原炉1的熔体出口与所述第一保温前床2熔体进口相连通，还原炉1与第一保温前床2连成为一体；第二保温前床3的溢流入口与第一保温前床2的溢流出口相连通，使第二保温前床3与第一保温前床2连成为一体；第二保温前床3的浮渣口与烟化炉4的进料口连通。

铅-铜反应线：第一保温前床2的排铜口与转炉5的进料口联通，第一保温前床2与转炉5连成为一体。

各个出口与进口的设置，遵循出口高度高于对应的进口高度的原则，具体为：所述炉渣出口的高度高于所述炉渣进口的高度，所述溢流出口的高度高于所述排铜口的高度，所述排铜口的高度高于所述转炉的进口的高度；所述溢流出口的高度高于所述溢流进口的高度，所述浮渣出口的高度高于所述烟化炉的进口的高度。

还原炉、转炉、烟化炉均为高达数米的大型冶炼设备，如何设计做到出口高于进口并非易事。本发明的一个实施方式为：将还原炉、两座保温前床设计在同一个基础平台，将烟化炉、转炉设计在配置平台，基础平台的高度高于配置平台的高度，根据还原炉、烟花炉、转炉的容量，设计成不同的高度差。为了向还原炉内投料，还设计有配料平台，将还原炉原料库、配料、制团、加料平台以及脱硫塔和部分辅助设备设计在此配料平台上。

将地形从上至下整理出三个台阶的平面，最上的为第1个平面，为富氧侧吹还原炉原料库、配料、制团、加料平台以及脱硫塔和部分辅助设备设施的平面；从上到下的第2平面落差为7.5米，为富氧侧吹还原炉、两座保温前床的基础平面；从第2平面到最低的第3平面落差为6.5米，为烟化炉、吹铜转炉基础以及其他设施的配置平面。

需要指出的是，本发明中所指的高度均为与同一水平面比较获得的。

从还原炉还原熔化的熔体(包括上层的浮渣与下层的冰铜)一起进入第一台保温前床后沉淀分离，浮渣溢流至第二台保温前床内储存，满足每一炉烟化所需要的渣量后，将液态浮渣放入烟化炉烟化回收氧化锌。第一台保温前床内沉淀的冰铜装满后经冰铜口流入转炉吹炼成粗铜。

如图5所示，具体的工艺流程阐述如下：

(ⅰ)制团

将外购含铅、锌、铜及稀贵金属废料或低品位有色金属矿和各种返料(如收集的二次烟尘)等与铅尼混合后，投入到制团机中制团，水分控制在10％，制团块度50mm～200mm。

(ⅱ)干燥

制团物料含水分较高，且机械强度差，在富氧侧吹还原炉熔炼时炉料的透气性差，影响金属的还原，在入炉之前必须对其进行干燥，制团后的块团采用制团仓自然干燥3～4天，此时水分含量h2o≤3％，机械强度能达到500压力，经测定，团块中铅含量为16～20％、铁含量18～23％、硅含量7～8％、钙含量5％左右。干燥后物料由炉料提升斗提送至还原炉加料斗。

(ⅲ)富氧侧吹还原炉熔炼

来自各料仓的物料经配比后加入还原炉内熔炼，富氧侧吹还原炉熔炼的加料顺序为焦炭、原料团块、熔剂。设计还原炉的炉膛高度为4～6米，且所述还原炉内设置有多个喷枪，多个所述喷枪均向下倾斜，且每个所述喷枪与水平面之间的夹角为10～45°。

熔炼过程中，粗铅(富集大量金银和稀贵金属)比重大，沉入还原炉本床区的最下层，熔体(包括浮渣与冰铜)在本床区上层。粗铅由排铅口放出，在圆盘铸锭机内冷却成型，成型后粗铅可直接销售出厂。

还原炉中向下倾斜的喷枪能够增大物料表面的压力，提高出铅速率；同时，加高的炉膛能有有效防止铅挥发被氧化成氧化铅，而进入熔体层。经检测，本发明熔炼的熔体中含铅量为0.5％～0.8％，而现有技术中熔体中铅含量为1.5～2％。

(ⅳ)第一保温前床沉淀分流

熔体(冰铜和浮渣)由还原炉的熔体出口流入第一保温前床。冰铜沉淀在第一前床底部，炉渣浮在冰铜上。所述第一保温前床的顶部均盖设有保温盖板，且第一保温前床的外壁设有加厚保温砖墙。熔体在第一保温前床内的温度保持在1200～1400℃，因此，能够实现进一步的还原，浮渣中的铜不断析出到底部的冰铜层中。经检测第一前床的冰铜品味可达20％左右，远远高于现有技术中的5％左右的冰铜品味。待冰铜装满时，打开第一保温前床的排铜口，将冰铜放入吹铜转炉进行吹炼(吹炼过程见前述)成粗铜销售出厂。

上层的浮渣通过溢流出口不断溢流到第二保温前床，所述第一保温前床的顶部均盖设有保温盖板，且第一保温前床的外壁设有加厚保温砖墙，可保持浮渣的温度在1000～1200℃。第二保温前床内浮渣装满后，通过第二保温前床底部的浮渣出口释放到烟化炉内。给烟化炉喷入少量的粉煤使锌还原蒸发后，再次被氧化后经烟气冷却和布袋室收尘得到次品氧化锌产品销售出厂。

进入转炉的冰铜和进入烟化炉的浮渣均为温度很高的热态物料，而非经水淬后的冷渣，因此，再次冶炼时能够极大的降低耗能。

富氧侧吹还原炉、烟化炉、转炉产生的尾气用引风机送双碱法脱硫塔净化，达标后排空。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。