富氧旋涡熔池熔炼炉处理锌浸渣的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种有色冶炼方法，具体地涉及一种采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理锌浸渣的方法。
【背景技术】
[0002]现代锌冶炼生产工艺主要分为火法炼锌和湿法炼锌两大类。湿法炼锌工艺是当今世界主流的锌冶炼工艺，在世界范围内占锌冶炼总量的85%以上，浸出过程会产出浸出渣，不同的工艺流程产出的浸出渣成分各异，但通常都会含有锌、铅、铜、金、银等有价金属，需要加以回收。此外，中国《国家危险废物名录》中已将有色金属湿法冶炼废渣列入其中，浸出渣中锌、铅属于一类污染物，其在浸出渣中多以可溶性的硫酸盐等形态存在，如不处理则极易造成下述三种环境危害:①浸出渣中的重金属随雨水等进入地表水体和地下水体，造成水环境污染。②浸出渣自然风干后，其中的重金属随扬尘进入大气，造成空气污染。③浸出渣未经无害化处理进入土壤，造成土壤污染，进而污染农作物和地下水。
[0003]随着国家对环保的要求越来越严格，未来的锌浸出渣不是处理不处理，而是如何处理好的问题。当前处理锌浸渣国内外最常用的方法有:回转窑挥发法、奥斯麦特法、烟化炉烟化法以及富氧侧吹熔池熔炼法。
[0004](I)回转窑挥发法工艺比较成熟，我国的湿法炼锌厂大都采用回转窑挥发法处理锌浸出渣。浸出渣搭配?50%的焦粉，加入回转窑内，在高温下铅、锌等金属还原挥发，而后以氧化物烟尘的形式回收。但该种工艺仍存在明显的缺点，主要体现在:第一，作业率低。由于窑内衬周期性检修和生产中事故停窑，年有效作业率不到80%。第二，综合能耗高。回转窑挥发需要配入?50%的焦粉，造成生产能耗偏高。第三，由于作业率低，处理能力偏小。第四，银回收率低。目前采用回转窑挥发法处理浸出渣银的回收率仅在10?20%左右。
[0005](2)富氧顶吹熔炼法。目前只有韩国锌业公司温山冶炼厂掌握这种技术，其使用I台熔化炉+1台烟化炉共2台Ausmelt顶吹炉处理锌浸出渣、炼铅QSL炉渣和针铁矿渣，实现了工厂的连续操作。但是顶吹炉富氧浓度不到40%，根据温山的生产数据，熔化炉的煤耗在38%以上。而且由于顶吹喷枪的寿命小于3天，造成换枪比较频繁，劳动强度大，作业率较低，投资大。
[0006](3)烟化炉烟化法。采用烟化炉搭配处理锌浸出渣(冷料量)和还原炉渣或鼓风炉热渣。该工艺利用鼓风炉热渣作为热载体，加速了冷料的熔化，有利于烟化炉的生产稳定以及延长了水套寿命，提高了烟化炉的作业率。但该工艺对于烟化炉全部处理锌浸出渣冷料，存在床能率低、下层风口区水套寿命短的问题，而且烟气中的二氧化硫浓度低无法有效回收利用。
[0007](4)侧吹炉熔化+烟化炉烟化法。采用还原挥发熔炼来处理锌浸出渣工艺，最关键是在锌浸出渣的熔化上。因为在还原挥发熔炼的过程中，浸出渣中硫酸盐的分解、水分的蒸发以及各物质的熔化造渣需要吸收大量的热。而在浸出渣熔化造渣完成后，则是需要较强的还原性气氛使锌、铅尽可能的还原挥发进入烟气中，此时消耗的热量仅需要维持还原挥发过程的热平衡即可。
[0008]基于此，侧吹炉喷枪喷入富氧空气和煤粉来提供大量的热量熔化锌浸出渣，而烟化炉则仅喷入普通空气和煤粉来保证炉内的强还原性气氛和热平衡。烟化炉处理热料为成熟工艺。但该工艺属于侧吹熔池熔炼范畴。特别是炉体宽度，由于侧吹喷枪喷吹搅动距离限制，宽度无法大幅度调整，通常为2.2-2.8米，炉子大型化困难，只能通过增加炉体长度来实现冶炼炉炉床面积的增加。这样就造成炉内热量分散，熔炼锌浸渣等物料强度难以最大化；同时侧墙耐火砖随着侧墙长度的延长，膨胀引起应力不集中掉砖的危险性加大。
【发明内容】
[0009]为解决上述各种方法的缺点，本发明本发明提出一种采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理锌浸渣的方法，该法具有能耗低、熔炼效果好的优点。
[0010]根据本发明实施例，本发明采用的富氧旋涡熔池熔炼炉包括:炉体和多个喷枪，所述炉体内具有炉腔，所述炉体具有加料口、烟气出口和出渣口，所述炉腔具有圆形横截面，所述炉体的侧壁上设有沿所述炉体的周向间隔分布的多个喷枪插孔；所述喷枪插入到所述喷枪插孔内且多个所述喷枪沿同一方向偏离所述炉腔的圆形横截面的圆心；所述方法包括如下步骤:将锌浸渣和还原煤经过自动配料后，通过所述加料口投入炉体内；采用所述喷枪将燃料和富氧空气喷入到炉内熔池中，由于喷枪以偏离圆心一定角度喷入所述燃料和富氧空气，造成熔池内产生旋涡，加速了锌浸渣的分解及氧化锌还原挥发，生成含锌量小于8%的低锌熔渣和烟气；继续采用所述富氧旋涡熔池熔炼炉对所述低锌熔渣进行深度贫化操作，得到含锌量小于2.5%的贫化炉渣。
[0011]经上述处理后，含锌量小于2.5%的贫化炉渣可直接水碎作为建筑辅材外卖，冶炼烟气经余热锅炉回收余热后送硫酸制备及脱硫系统。
[0012]本发明提出的富氧旋涡熔池熔炼炉处理锌浸渣的方法，区别于传统的顶吹，底吹或侧吹熔炼熔炼法，该熔炼方法通过圆形炉墙上间隔分布的喷枪，通过喷枪角度适当偏转，在传统熔池熔炼法鼓泡熔炼的基础上进一步对冶炼过程进行强化，使熔池发生旋转，产生旋涡，该法特别适合处理不能发热的物料，特别是锌浸渣。
[0013]根据本发明实施例的采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理锌浸渣的方法，能耗低，熔炼效果好，床能率高，炉体作业率和炉体大修寿命长，有利于建设和运行成本。
[0014]在本发明的一些实施例中，多个所述喷枪的喷吹方向偏离所述炉腔的圆形横截面的圆心的角度相同。
[0015]在本发明的具体实施例中，所述喷枪的喷吹端和所述炉腔的圆形横截面的圆心之间连线与该喷枪的喷吹方向之间的夹角在5-60度的范围内。
[0016]优选地，所述多个喷枪沿所述炉腔的周向均匀布置。
[0017]在本发明的一些实施例中，所述炉体上设有二次风口，所述炉体外的空气从所述二次风口进入到所述炉腔内。
[0018]优选地，所述喷枪的喷吹端位于熔池下部。
[0019]根据本发明的一些实施例，所述喷枪相对于水平方向向下倾斜地设置。
[0020]在本发明的优选实施例中，所述炉腔的底面为球缺形。
[0021]进一步的，所述炉底具有2-5mm宽的通缝，且所述炉底的钢板上设有直径2cm左右的排铅口，用于当所述锌浸渣中含铅时，将沉积到炉底的金属铅通过所述通缝从所述排铅口排出。
[0022]在本发明的一些实施例中，所述炉体包括顶壁、侧壁和位于底部的炉缸，所述侧壁和所述炉缸的耐火层为镁铬砖层，所述顶壁的耐火层为耐火钢纤维捣打料层或所述顶壁为膜式壁。
[0023]进一步地，所述侧壁的耐火层的外面设有铜水套冷却装置。
[0024]在本发明的一些实施例中，所述喷枪安装在枪口砖上，所述枪口砖设有所述喷枪插孔，且所述枪口砖与枪口砖冷却铜水套组合镶嵌形成一整体。
[0025]在本发明的一些实施例中，所述富氧旋涡熔池熔炼炉的喷枪口高度离炉底距离为400-1500mm，所述出渣口位于喷枪口上部400-800mm ;所述富氧旋涡熔池熔炼炉还包括放空口和下渣口，所述放空口位于炉底，所述下渣口位于喷枪口下部200-400mm，用于热态下更换喷枪及枪口砖。
【附图说明】
[0026]图1是根据本发明实施例的富氧旋涡熔池熔炼炉的轴向剖视示意图。
[0027]图2是根据本发明实施例的富氧旋涡熔池熔炼炉的横截面示意图。
[0028]图3是根据本发明实施例的工艺流程图。
[0029]附图标记:
[0030]富氧旋涡熔池熔炼炉100、炉体1、炉腔10、顶壁11、侧壁12、炉缸13、出渣口 15、加料口 16、烟气出口 17、保温烧嘴口 18、探渣口 19、
[0031]喷枪2、铜水套3、裙座4、炉体基础5、预埋螺栓6。
【具体实施方式】
[0032]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0033]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“