一种处理锌浸出渣的方法及系统与流程

本发明属于冶金与能源领域，具体地，涉及一种处理锌浸出渣的方法及系统。

背景技术：

我国锌金属产量和消费量均居世界第一，2013年产量高达530万t，其中70％以上通过“氧化焙烧-低酸浸出-净化-电积”常规湿法炼锌工艺产出。据估算每生产1万t电解锌产出1-1.05万t浸出渣，渣中含有大量的重金属元素，如zn、fe、pb、ga和ag等，不仅浪费了宝贵的金属资源，而且长期堆放还会严重污染环境。因此，有效回收锌浸出渣中的有价金属，既有利于缓减资源供需矛盾，又有利于环境保护。

目前对锌浸出渣的处理方法主要有高温还原挥发法和水溶液浸出方法两种类型。高温还原挥发法是在锌浸出渣中配入焦粉作为还原剂，在回转窑或者烟化炉中进行高温焙烧或者熔炼，使有价金属铅、锌、银、铟等还原挥发。水溶液浸出方法有两种类型，一种是直接将锌浸出渣用酸或碱进行浸出；第二种是将锌浸出渣在500℃-700℃之间预先焙解，经焙解后的渣再采用酸或者碱溶液浸出锌浸出渣中的金属。高温还原挥发法的优势是可以同时回收锌浸出渣中的铅、锌、铟等，将这些元素全部收集至氧化锌烟尘中，但该方法能耗高，且产出的含铁渣由于在挥发锌过程中呈熔体状态，熔体中混入大量硅酸盐，导致含铁渣中铁的收率较低。水溶液浸出法的优势是经浸出后的含铁渣中铁的含量达到55％左右，但渣中锌含量较高，锌含量普遍在1％以上，因这部分锌主要是以铁酸锌形式存在，在铁作为炼铁原料使用时，锌会对炼铁过程造成不利影响。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种分别分离回收锌浸出渣中锌和铁的工艺，针对锌浸出渣中铁酸锌中锌和铁难于分离难题提出了选择性还原的思路，进而实现常规锌浸出渣中不同金属的的选择性分离和综合回收利用。

本发明提供的处理锌浸出渣的方法，包括如下步骤：

准备锌浸出渣；

将所述锌浸出渣与粘结剂、添加剂混合均匀后成型，获得生球团；

将所述生球团在900℃-1150℃的温度进行氧化焙烧处理，氧化焙烧时间为10min-30min，所述生球团中的硫酸铅分解生成氧化铅和三氧化硫并挥发，获得熟球团；

将所述熟球团在还原气体下进行还原焙烧，还原焙烧温度为650℃-900℃，使所述熟球团中的铁酸锌生成四氧化三铁和氧化锌，获得还原后球团；

对所述还原后球团进行磨矿磁选，获得铁粉和磨选尾矿。

在本发明的一些实施例中，所述锌浸出渣、所述粘结剂、所述添加剂的重量比为100:5-8:8-10。

在本发明的一些实施例中，以重量百分比计，所述锌浸出渣包括全铁25wt％-30.5wt％、锌12wt％-20wt％、铅1.0wt％-5.0wt％。

在本发明的一些实施例中，将所述生球团在1000℃-1150℃的温度进行氧化焙烧处理，氧化焙烧时间为15min-20min。

在本发明的一些实施例中，还原焙烧温度为750℃-800℃，还原焙烧60min-80min。

在本发明的一些实施例中，所述还原气体中一氧化碳的浓度控制在3％-8％。

在本发明的一些实施例中，所述还原气体中p(co)/p(co+co2)为5％-25％。

在本发明的一些实施例中，所述磨矿磁选分为两段，一段20min-25min、磁场强度为1000oe-1200oe，二段10min-15min、磁场强度800oe-900oe。

本发明还提供了一种利用上述方法处理锌浸出渣的系统，包括：

成型装置，设有锌浸出渣入口、粘结剂入口、添加剂入口和生球团出口；

氧化焙烧装置，设有生球团入口、熟球团出口和第一烟道，所述生球团入口与所述成型装置的生球团出口相连；

还原焙烧装置，设有熟球团入口、还原气入口、保护气入口、还原后球团出口和第二烟道，所述熟球团入口与所述氧化焙烧装置的熟球团出口相连；

磨矿磁选装置，设有还原后球团入口、铁粉出口和磨选尾矿出口，所述还原后球团入口与所述还原焙烧装置的还原后球团出口相连。

在本发明的一些实施例中，所述系统还包括干燥装置和破碎装置，所述干燥装置和所述破碎装置分别设有原料入口和原料出口，所述破碎装置的原料入口与所述干燥装置的原料出口相连，所述破碎装置的原料出口与所述成型装置的锌浸出渣入口相连。

本发明实现了常规锌浸出渣中铁和锌等不同金属元素的分离和回收，实现了废弃资源的综合利用。

本发明中，铁酸锌的选择性还原为分离回收铁和锌奠定了基础，使得通过磨矿磁选工艺分离锌和铁成为了可能，成功地实现了锌和铁的回收。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种处理锌浸出渣的工艺流程图。

图2为本发明实施例中的一种处理锌浸出渣的系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供的处理锌浸出渣的方法包括如下步骤：

干燥、破碎：对常规的锌浸出渣进行烘干和破碎，得到的干燥和粒径合适的锌浸出渣。

为了之后能更好的混合和成型，破碎之后的锌浸出渣粒度在200目以下的最好占80％以上。

由于本发明重点在于对锌浸出渣中铁酸锌中锌和铁进行分离，因而所使用的锌浸出渣最好含锌和铁较多。在本发明优选的实施例中，锌浸出渣包括全铁25wt％(重量百分含量)-30.5wt％、锌12wt％-20wt％、铅1.0wt％-5.0wt％。其中，锌主要以znso4和znfe2o4的形式存在，铁主要以znfe2o4的形式存在。

干燥、破碎步骤并不是本发明必须的，只要不影响后续步骤的进行即可。

混合、成型：将锌浸出渣与粘结剂、添加剂混合均匀后成型，获得生球团。

本发明所用的粘结剂为无机粘结剂，优选为膨润土。

本发明优选的添加剂为石灰石、白云石，可单独使用，也可以一起共用。

为了能将锌浸出渣中的锌和铁较多的分离出来，在本发明的优选实施例中，锌浸出渣、粘结剂、添加剂的重量比为100:5-8:8-10。

氧化焙烧：将生球团在900℃-1150℃的温度进行氧化焙烧处理，氧化焙烧时间为10min-30min，生球团中的硫酸铅分解生成氧化铅和三氧化硫并挥发，获得熟球团。

硫酸铅的分解温度为1000℃，而氧化铅的挥发温度为750℃，900℃-1150℃的温度下硫酸铅分解生成氧化铅和三氧化硫并挥发，实现铅与锌和铁的分离。在本发明优选的实施例中，氧化焙烧的温度为1000℃-1150℃。

焙烧时间10min-30min即可，在本发明优选的实施例中，氧化焙烧时间为15min-20min。这样既能保证生球团被氧化焙烧成氧化球团，又能保证氧化铅的充分挥发，实现铅与锌和铁的分离。经氧化焙烧后球团中铅含量小于1wt％。

还原焙烧：将熟球团在还原气体下进行还原焙烧50min-90min，还原焙烧温度为650℃-900℃，使熟球团中的铁酸锌生成四氧化三铁和氧化锌，获得还原后球团。

为了实现熟球团中的铁酸锌生成四氧化三铁和氧化锌，必须控制还原焙烧的温度和气氛，在本发明中，还原焙烧的还原气体为一氧化碳，浓度控制在3％(体积百分含量)-8％，且p(co)/p(co+co2)为5％-25％。更优选地，还原焙烧的温度为750℃-800℃。还原焙烧时间50min-90min即可，更优选为60min-80min。一氧化碳的浓度更优选为6％-8％，p(co)/p(co+co2)更优选为10％-20％。

还原焙烧时还需通入保护气，常用的保护气为n2。

磨矿磁选：对还原后球团进行磨矿磁选，获得铁粉和磨选尾矿。

还原后球团经过磨矿磁选实现锌铁分离，其中回收得到的铁粉中锌含量<0.5wt％。磨选尾矿中主要为锌粉，等待进一步处理提锌。

为了尽可能多的得到铁粉，在本发明优选的实施例中，磨矿磁选分为两段，一段20min-25min、磁场强度为1000oe-1200oe，二段10min-15min、磁场强度800oe-900oe。

图2所示为本发明提供的处理锌浸出渣的系统，包括：成型装置1、氧化焙烧装置2、还原焙烧装置3和磨矿磁选装置4。

成型装置1设有锌浸出渣入口、粘结剂入口、添加剂入口和生球团出口。

氧化焙烧装置2设有生球团入口、熟球团出口和第一烟道201，生球团入口与成型装置1的生球团出口相连。

还原焙烧装置3设有熟球团入口、第二烟道301、还原气入口302、保护气入口303和还原后球团出口，熟球团入口与氧化焙烧装置2的熟球团出口相连。

磨矿磁选装置4设有还原后球团入口、铁粉出口和磨选尾矿，还原后球团入口与还原焙烧装置3的还原后球团出口相连。

如前所述，在成型前可先将锌浸出渣干燥、破碎，在本发明优选的实施例中，上述系统还可包括干燥装置和破碎装置，干燥装置和破碎装置分别设有原料入口和原料出口，破碎装置的原料入口与干燥装置的原料出口相连，破碎装置的原料出口与成型装置1的锌浸出渣入口相连。

下面参考具体实施例，对本发明进行说明。下述实施例中所取工艺条件数值均为示例性的，其可取数值范围如前述发明内容中所示，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。下述实施例所用的检测方法均为本行业常规的检测方法。

实施例1

本实施例采用图1的工艺及图2所示的系统回收锌浸出渣中的铁和锌。

本实施例所用的锌浸出渣的成分及含量为：全铁为25.5wt％，锌含量为15.6wt％，铅含量为2.30wt％，其中锌主要以zno和znfe2o4的形式存在，铁主要以znfe2o4的形式存在。

先将锌浸出渣干燥后破碎至粒度200目以下的占80％以上，所用粘结剂为膨润土，所用添加剂为白云石，锌浸出渣、膨润土、白云石的重量比为100:8:10。将锌浸出渣、膨润土、白云石送入成型装置1中充分混匀后进行压球，获得的生球团经烘干后送入氧化焙烧装置2在900℃下进行氧化焙烧，焙烧时间为10min，经焙烧后得到的熟球团中铅含量为0.80wt％。将熟球团送入还原焙烧装置3进行直接还原，直接还原温度650℃，还原时间为50min，还原过程中一氧化碳浓度为3％，p(co)/p(co+co2)为5％，得到的还原后球团在磨矿磁选装置4经过磨矿磁选实现锌铁分离，获得铁粉和磨选尾矿，磨矿磁选分为两段，一段20min、磁场强度为1200oe，二段15min、磁场强度900oe。

其中，回收得到的铁粉中锌含量为0.45wt％，铁品位为95.6％。

实施例2

本实施例采用图1的工艺及图2所示的系统回收锌浸出渣中的铁和锌。

本实施例所用的锌浸出渣的成分及含量为：全铁为28.5wt％，锌含量为16.4wt％，铅含量为3.20wt％，其中锌主要以zno和znfe2o4的形式存在，铁主要以znfe2o4的形式存在。

先将锌浸出渣干燥后破碎至粒度200目以下的占80％以上，所用粘结剂为膨润土，所用添加剂为白云石，锌浸出渣、膨润土、白云石的重量比为100:5:8。将锌浸出渣、膨润土、白云石送入成型装置1中充分混匀后进行压球，获得的生球团经烘干后送入氧化焙烧装置2在1150℃下进行氧化焙烧，焙烧时间为30min，经焙烧后得到的熟球团中铅含量为0.50wt％。将熟球团送入还原焙烧装置3进行直接还原，直接还原温度900℃，还原时间为90min，还原过程中一氧化碳浓度为8％，p(co)/p(co+co2)为25％，得到的还原后球团在磨矿磁选装置4经过磨矿磁选实现锌铁分离，获得铁粉和磨选尾矿，磨矿磁选分为两段，一段25min、磁场强度为1000oe，二段10min、磁场强度800oe。

其中，回收得到的铁粉中锌含量为0.4wt％，铁品位为96.8％。

实施例3

本实施例采用图1的工艺及图2所示的系统回收锌浸出渣中的铁和锌。

本实施例所用的锌浸出渣的成分及含量为：全铁为27.6wt％，锌含量为18.2wt％，铅含量为4.50wt％，其中锌主要以zno和znfe2o4的形式存在，铁主要以znfe2o4的形式存在。

先将锌浸出渣干燥后破碎至粒度200目以下的占80％以上，所用粘结剂为膨润土，所用添加剂为石灰石，锌浸出渣、膨润土、石灰石的重量比为100:7:9。将锌浸出渣、膨润土、石灰石送入成型装置1中充分混匀后进行压球，获得的生球团经烘干后送入氧化焙烧装置2在1100℃下进行氧化焙烧，焙烧时间为20min，经焙烧后得到的熟球团中铅含量为0.65wt％。将熟球团送入还原焙烧装置3进行直接还原，直接还原温度780℃，还原时间为70min，还原过程中一氧化碳浓度为6％，p(co)/p(co+co2)为15％，得到的还原后球团在磨矿磁选装置4经过磨矿磁选实现锌铁分离，获得铁粉和磨选尾矿，磨矿磁选分为两段，一段22min、磁场强度为1100oe，二段13min、磁场强度850oe。

其中，回收得到的铁粉中锌含量为0.32wt％，铁品位为96.2％。

从上述实施例可知，本发明工艺流程简单，制得的铁粉含锌量少，铁品位高。

综上，本发明实现了常规锌浸出渣中铁和锌等不同金属元素的分离和回收，实现了废弃资源的综合利用。

本发明中，铁酸锌的选择性还原为分离回收铁和锌奠定了基础，使得通过磨矿磁选工艺分离锌和铁成为了可能，成功地实现了锌和铁的回收。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。