一种短流程火法炼锌方法
【技术领域】
[0001]本发明属于有色金属冶金领域，涉及一种铅锌冶金方法。
技术背景
[0002]湿法炼锌是目前主要的冶炼方法，通过湿法冶炼的锌占总产量的80%以上。所谓湿法炼锌，根据工艺流程的不同，可分为间接浸出炼锌法和直接浸出炼锌法。间接浸出炼锌主要工艺流程为“沸腾焙烧一浸出一净化一电积”，在此工艺流程中，硫化锌精矿经高温沸腾氧化焙烧(900-1100 0C )后转化为氧化物焙砂，经过中性浸出或低酸浸出溶出锌、含锌溶液经除杂、净化后送入电解工序阴极电积得到电锌。
[0003]由于硫化锌精矿中伴生有不同含量的铁(10-35%)，在沸腾焙烧过程中导致大量铁酸锌的生成，因铁酸锌不溶于稀酸，在常规中浸和低酸浸出过程中，20%左右的锌以及90%以上的铁以铁酸锌的形式损失到浸出渣中。
[0004]为了回收浸出渣中的锌，常采用回转窑挥发法或高温高酸浸出法。回转窑挥发法是将浸出渣配以一定的粉煤或碎焦，在1100-1300°C温度的回转窑中挥发锌、铅等有价金属并以使之以烟尘的形式回收，由于含有较多的氟、氯等杂质元素，必须经过除杂工序，才能进入到锌浸出工段。因该工艺能耗高、环境污染严重、回转窑结圈严重。高温高酸浸出工艺是控制浸出酸度在200-300g/l、浸出温度在90-95°C的条件下，铁酸锌被分解成硫酸锌和硫酸铁进入到溶液中，为了后续电解工段的正常运行，必须对溶液中的铁锌进行分离，工业上常采用的方法有黄钾铁矾法、针铁矿法和赤铁矿法。但此工艺流程长，设备腐蚀严重，且产生的大量沉铁渣无法利用，导致了铁资源的浪费。
[0005]为了避免铁酸锌的生成，国内外学者开发了常压氧浸和高压氧浸等直接浸出炼锌工艺。硫化锌精矿不经过沸腾氧化焙烧阶段，而直接采用硫酸浸出，得到硫酸锌溶液、单质硫和铁氧化物。但该工艺锌浸出效率低，产生的硫单质促使固液分离困难，且产生的铁渣仍然无法综合利用，使该工艺的发展受到一定的限制。
[0006]湿法炼锌的优势在于原料的适应性强、可以综合提取伴生有价元素，但是存在溶液净化工序繁杂、电积过程能耗高、酸雾严重等问题。常规的火法炼锌，如横罐炼锌、竖罐炼锌等方法采用间接加热法，难以避免能耗高、成本高而逐渐被淘汰;电炉炼锌电耗太高而基本没有为工业界所接受。
[0007]处理硫化锌精矿的传统方法是采用流态化氧化焙烧，使锌从硫化物形态转化成以ZnO,Zn0.Fe203、Zn0.Si02、Zn0.A1203等氧化物为主的形态，这种过程与目前常规锌湿法冶金过程相同。本发明所述的方法的特别之处在于:经过氧化焙烧以后所得焙砂的后续处理。常规湿法冶金是把焙砂通过余热锅炉回收余热、降温后，进行浸出、溶液净化、电积。本发明则是将焙砂趁热进入另外一台流态化焙烧床中，进行强还原气氛的流态化还原。
[0008]中国专利C22B19/02(2006.01)I提出一种富铟高铁锌焙砂的低温流态化还原方法:在570°C低温弱还原处理工艺，将铁酸锌还原成Zn0、Fe304及部分铁，然后经过冷却、磨细制浆以后进行磁选分离铁，ZnO则采用传统的酸浸进行回收。
[0009]CN 103276197 A提出了一种一种锌焙砂闪速还原焙烧的方法，其特征在于，将粒度为74μπι?125μπι的锌焙砂用组成为⑶浓度在O?18%￥01之间的0)+吧或邙+0)2混合气体输送焙砂并以喷射方式加入到温度控制为800°C?1050°C，气氛控制⑶浓度为0.01?2%V01，C02浓度为I?50 % Vo I，02浓度为O?I % νο I的闪速焙烧炉内，锌焙砂在闪速焙烧炉内呈悬浮态下落，锌焙砂在闪速焙烧炉内停留时间为I?3秒。
[0010]CN 102560087 B提出在回转窑内将锌焙砂用⑶还原，还原温度在700?900°C，C0浓度10?30%，过剩系数0.8?3，还原时间30?10min，得到还原焙砂，用硫酸进行中性浸出，综合回收个有价元素。
[0011]CN 102399997 A明公开了一种选冶联合炼锌方法。高铁锌精矿在沸腾氧化焙烧后，利用沸腾焙烧余热，采用弱还原气氛将锌焙砂中的铁酸锌分解为氧化锌和磁性氧化铁，磁化焙砂经选冶联合工艺实现铁的源头分离，并综合回收铁、铅、银、铟等稀贵金属。
【发明内容】
[0012]本发明与现有工艺的差别在于:经过氧化焙烧的含锌焙砂，趁热进行流态化强还原焙烧，将锌直接还原成金属锌气体，铁被还原成固态金属铁。金属铁白安放在还原流态化炉壁上经过水冷的电磁铁或永磁铁吸附到炉壁上，定期清理，作为炼钢原料;氧化硅、氧化钙等则仍然以氧化物形态存在。气态金属锌经过进入锌雨冷凝器中回收，固态金属铁、氧化物等在流态化还原器的溢流中与锌分离，非磁性部分除了氧化硅、氧化钙以外，含含有其他有价伴生元素，如铟、锗等，该部分以传统的湿法进行综合利用。
[0013]—种短流程火法炼锌方法，基本过程是将粉状锌精矿(硫化物)通过流态化焙烧完全脱除S，转化成氧化物(焙砂)，然后以氧化物为主的焙砂经过造粒(I?3mm粒度)或者不经过造粒和粉煤一起加入到另外一台流态化还原炉中，在950°C?1250°C下进行强还原，使ZnO还原成金属锌进入气相，与此同时，铁则被还原成金属态。气态金属锌进入锌雨冷凝器冷凝回收，原矿中的未被还原的氧化物杂质，如Mg0、Ca0、Si02等大部分进入收尘系统，小部分进入锌雨冷凝器，漂浮在金属锌液体上面，可以定期清除，在此过程中能够被金属锌溶解的伴生元素进入金属锌，在后续的精炼过程中与锌分离。原矿中的铁通过安放在还原流态化炉壁上的水冷套中的电磁铁或永磁铁吸附到还原流态化炉壁，定期清理出去即可。
[0014]流态化还原过程的温度选择为950°C?1250°C。还原过程通入的气体可以是天然气、煤气、氢气或者其它任何还原性气体，为了维持还原所需要的高温，还原过程还需要通入一定量的氧气;为了增加还原流化床的还原能力，同时进入还原流化床的除了焙砂以外，还包括1%?50%的粉煤。进入还原流化床的可以是经过流态化氧化得到的焙砂，也可以是其它含氧化锌的原料，如氧化锌矿、酸浸渣等。
[0015]在上述条件下还原流化床得到的是气态的锌蒸汽、金属铁、氧化亚铁、氧化I丐/氧化镁、硅酸盐等。其