一种降低水淬渣含锌的合金锌粉生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种降低水淬渣含锌的合金锌粉生产工艺，具体包括物料配比调整、控制物料加入方式、合理控制炉内温度、炉渣酸碱度调节、延长放渣前停料时间、稳定控制冷凝器的温度；采用本发明生产的合金锌粉有效锌稳定达到90%以上，水淬渣含锌平均低于7%，可完全达到GB/T 6890?2012所要求的有效锌大于88%，渣含锌低于8%的标准。
【专利说明】
一种降低水淬渣含锌的合金锌粉生产工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及有色金属冶炼领域，具体涉及一种降低水淬渣含锌的合金锌粉生产工 〇
【背景技术】
[0002] 目前合金锌粉生产是将品位较高的氧化锌或高温锌焙砂、碳质还原剂、熔剂，按冶 炼要求的配料比均匀混合，经回转干燥窑烘烤，加入密闭式矿热电炉进行还原熔炼，使物料 中的锌还原、挥发，脉石熔化造渣。还原的锌蒸汽随高温烟气进入冷凝器，急速冷却变为细 粒锌粉。在电炉熔炼过程中氧化锌被还原、并挥发成锌蒸汽，冷凝后经活动喉口、冷凝器、第 一、二惯性收尘器、布袋收尘收集，通过有轨电瓶车运输至筛分区筛分分离，达到合格锌粉。 其主要反应方程式如下：
西北铅锌冶炼厂锌粉车间于2014年4月建成并投产，配置由1台640KW有芯感应电炉生 产3000t吹制锌粉，2台3150kvA密闭矿热电炉生产合金锌粉，年产量为9000t(每台年产 4500t)。目前矿热电炉生产合金锌粉工艺流程主要包括炉料准备与配料、矿热电炉熔炼和 锌粉冷凝、锌粉分级等环节。
[0003] 目前矿热电炉生产合金锌粉工艺，其生产过程中对原料的成分要求、配比精度、操 作准确度等要求较高。西北铅锌冶炼厂锌粉车间生产一年来，由于锌精矿矿源变化，精矿含 铁升高，加之生产系统所限，焙烧车间所生产的锌焙砂经较长的输送渠道为中温焙砂，无法 满足锌粉车间使用高温焙砂的技术要求。锌粉产量、比重、水淬渣含锌都达不到预期指标， 尤其是水淬渣中渣含锌高达25~30%，造成大量金属锌资源的浪费。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种降低水淬渣含锌的合金锌粉生产工艺，以解决现有技术 中水淬渣中渣含锌高造成大量金属锌资源浪费的问题。
[0005] 为此，本发明采用如下技术方案:一种降低水淬渣含锌的合金锌粉生产工艺，包括 如下步骤： 步骤1:配料过程物料温度加热到180_220°C，保持物料中的水分干燥至1%以下，配料过 程焦炭过剩系数C调整为不同生产时期分段式配比，正常生产过程物料配比中焦炭过剩系 数C为8-10%，停车开炉前物料配比中焦炭过剩系数C提升至15%_18%，放渣前物料配比中焦 炭过剩系数C提升至20%-22% ; 步骤2:控制螺旋加料机转动频率为15~20Hz，运行间断为停10s进6s; 步骤3:控制炉温温度为1050°C~1080°C，使锌粉完全反应，锌粉有效锌可达到90%以 上； 步骤4:根据渣型，控制炉渣酸碱度为0.95~1.1; 步骤5:延长放渣前停料时间，停料3~4小时后放渣，放渣前20min开动冲渣栗，并确保 水淬渣池的水放满，检查放渣溜槽内是否保持干燥，确保渣槽要畅通无阻； 步骤6:合理控制冷凝器温度，冷凝器前段温度控制为480~530°C，中段温度为200~ 250°(：，后段温度为80~120°(：。
[0006] 本发明的有益效果为:工艺流程相对短，熔池温度、冷凝器温度容易调节，烟气量 小，还原效率高;采用本工艺生产的合金锌粉具有粒度细，活性强，反应速度快，置换能力强 的优点，且有效锌稳定达到90%以上，水淬渣含锌平均低于7%，可完全达到GB/T 6890-2012 所要求的有效锌大于88%，渣含锌低于8%的标准。
【具体实施方式】
[0007] 下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
[0008] 实施例1 一种降低水淬渣含锌的合金锌粉生产工艺，包括如下步骤： 步骤1、物料配比调整 配料过程加热物料温度180-220°c，物料中的水分干燥至1%以下，将配料过程焦炭过剩 系数C调整为不同生产时期分段式配比，正常生产过程物料配比中焦炭过剩系数为8-10%， 停车开炉前物料配比中焦炭过剩系数提升至15%_18%，放渣前物料配比中焦炭过剩系数提 升至 20%-22%。
[0009] 合金锌粉生产的物料目前大多数由锌焙砂、焦炭、生石灰、石英按特定的工艺要求 混合组成，混合后加入电热回转窑，空气通过风机进入电加热器经加热后进入干燥窑，与混 合物料在干燥窑内形成逆流换热，物料升温而蒸发脱水，同时物料在干燥窑内进一步混合 均勾。主要反应:H 20(液)+Q热量=H20(气），经加热到180 °C -220 °C，物料中的水分被干燥至水 分1%以下，再经刮板运输机送至矿热电炉加料系统。配料中碳的用量是依据焙砂中所需还 原的成分计算出来所需理论碳量，为了使还原性气氛更强烈，取焦炭过剩系数为8%_10%，则 实际需要配加焦炭量为理论量的1.08-1.10倍。
[0010] 本发明通过精准配料，将配料过程焦炭过剩系数C调整为不同生产时期分段式配 比，具体实施方法通过电子皮带秤增减焦炭加入量来调整。计算如下： (1)已知条件 囊繼翻歸綱麵解:成:Γ· SiG^ Al^Qy·: Cu? ... ''"vS'-.A^A'V·:· vvyXwy· ' ν·.·ν:·ν·ν\·. .'.-? vyvy' :ν\·*Λ.·ν. ' 含量p rri2^ m3p ：πι5 ^ 娜貧 m8々：m9^ mlCM :焦炭:的生要·1?学组截:(?) j
(2)还原剂焦炭需要量的计算:y ①还原100kg ZnO需要的焦炭量
根据计算可得:还原l〇〇kg锌焙砂中的主要组成所需要的理论碳量为y0:y0 = yl + y2 + y3 + y4 + y5 焦炭含固定碳量为n，所以还原100kg锌焙砂所需要的理论焦炭量为yL:
取焦炭过剩系数为8%-10%，则实际需要配还原剂焦炭量为:y = 1.08 XyL1.10X yL (1) 正常生产过程物料配比中焦炭过剩系数为8-10%，焦炭加入量为y = 1.08 XyL 1.10 XyL； (2) 停车开炉前物料配比中焦炭过剩系数提升至15%-18%，焦炭加入量为y = 1.15 X yL 1.18 XyL； (3) 放渣前物料配比中焦炭过剩系数为提升到20%-22%，焦炭加入量为y = 1.20 X yL---1.22 X yL ； 步骤2 :控制物料加入方式 控制螺旋加料机转动频率为15~20Hz，运行间断为停1 Os进6s，加料时电流会随之波 动变化，当电流上升过大或炉压突然升高过快时，应停止加料，并相应的断高压，待其恢复 再进行加料确保了物料能稳定匀速的下落炉体，使反应更加彻底均匀。
[0011] 步骤3:合理控制炉内温度 在高温还原熔炼过程中，二氧化硅和碱金属氧化物(Ca0、Mg0、Fe0等)形成硅酸盐渣，它 们相互形成一些低熔点的化合物固溶体和易溶共晶，高温熔融的炉渣在流动过程中与浮于 渣层的固体料坡相遇，熔融炉渣对流换热方式将热能传给料坡表面的固体炉料，使之融化 并过热，发生还原反应形成还原冶炼产物和新的炉渣。温度过高或者过低，都对电炉运行情 况不利。
[0012] 炉温调整在1050°C~1080°C，温度过高，降低电流，减少加料的方式实现，温度较 低，通过增大电流，提升加料量来实现。
[0013] 步骤4:炉渣酸碱度调节 根据合金锌粉生产造渣成分，其炉渣酸碱度为： R=(Ca0%+Mg0%)/Si02，若R值<1，说明造渣成分显酸性，由于矿热电炉的熔池侧壁为 铬渣砖砌筑，须使造渣成分显中性或略显碱性，以防止熔池侧壁造成腐蚀。
[0014] 化验检测炉渣成分，渣偏酸性时，配料过程及时加入适量生石灰；反之渣偏碱性 时，加入适量石英砂，控制炉渣酸碱度pH为0.95~1.1，并根据渣型和生产情况变化，及时调 整配料比例（根据原料中及石灰、石英中的Si0 2、Ca0、Mg0成分含量计算配料比例），使炉渣 酸碱度尽量保持在0.95~1.1范围内常见的炉渣酸碱度调节有一下几个方面： (1)根据炉内渣或水淬渣化验分析，渣型明显偏酸性时(1?=(〇&0%+1^0%)/3丨02<1)，一 方面对各生产原、辅料(锌焙砂、焦炭、生石灰、石英)进行化验，根据化验数据重新计算配料 比例，同时分批在每次配料过程中额外加入适量的生石灰(每5吨混合物料不超过100kg，避 免由于渣型突然变化而引起泡沫渣等生产事故），逐渐调整渣型，并密切跟踪渣型变化，直 至渣型酸碱度达到0.95~1.1之间。
[0015] (2)使用高铁焙砂(Fe含量大于8%)生产时，在15%~18%的焦炭过量系数下，容易造 成Fe被大量还原沉于熔渣底层，引起三相生产电流紊乱，难以保持平衡，对安全生产造成了 严重隐患，并且生产时，只能维持生产电流在6000A-6500A，无法满足正产生产所需电流 (7500~9000A)。恢复生产的措施主要为降低焦炭过量系数至10%左右，减少Fe的被还原量， 并增加石英砂配入量，使被还原的Fe能够逐渐熔于熔渣中在放渣时随渣排出炉外， 步骤5:延长放渣前停料时间 含锌物料在炉内被还原蒸发为一个持续进行的还原反应，若停料后立即放渣，会有大 量含锌物料未被还原而直接随炉渣排出炉外而无法被回收利用，延长放渣前停料时间会有 效提高锌金属的回收率，减少锌资源的浪费。车间根据生产实践，通过金属平衡计算，推算 炉内含锌量，并根据炉内含锌量，调整放渣时间为停料3~4小时后放渣，放渣前20min开动 冲渣栗，并确保水淬渣池的水放满，检查放渣溜槽内是否保持干燥，确保渣槽要畅通无阻， 附近严禁堆放易燃物品。
[0016] 步骤6:稳定控制冷凝器的温度 冷凝器是用来冷却挥发的锌蒸汽的，冷凝器内设有若干U型水冷管，当挥发的锌蒸汽经 过矿热电炉炉喉，扩散到两端的冷凝器迅速冷却，凝固成为锌粉颗粒，沉降在冷凝器下端， 同时释放热量使冷凝器温度升高，冷凝器的温度控制，是调整锌粉颗粒大小及比重的关键。
[0017] 生产初期由于冷凝器温度控制不稳定，冷凝器温度控制较高，锌粉冷却程度不够， 冷凝器温度控制过低，大量锌粉迅速冷却沉降在冷凝器底部，形成结块，造成冷凝器压力增 大系统压力不稳定。经生产实践，控制冷凝器前段温度应在480~530°C，中段温度应在200 ~250°C，后段温度应在80~120°C，冷凝器温度控制根据U型水冷管内水流量及阀门开合程 度控制。锌粉颗粒均匀度高，比重能达到最大化。 表1:如:15:年1-12.月份水淬渣含锌及对应迪||||||；.、酸碱度（平均值知
表2 201S ::年>12妒湛、福疑器温虔含編1:__、.#
[0018]由表1、表2可以看出2015年5月使用本工艺后，在稳定了炉渣酸碱度、焦炭的过剩 系数、炉温、冷凝器温度控制条件后，水淬渣渣含锌有了明显降低，锌粉总锌、有效锌、比重 等都相应有所提高。目前生产的合金锌粉有效锌稳定达到90%以上，水淬渣含锌平均低于 7%，能够稳定达到GB/T 6890-2012所要求的有效锌大于88%，渣含锌低于8%的标准。
【主权项】
1. 一种降低水淬渣含锌的合金锌粉生产工艺，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1:配料过程物料温度加热到180-220°c，保持物料中的水分干燥至1%以下，配料过 程焦炭过剩系数C调整为不同生产时期分段式配比，正常生产过程物料配比中焦炭过剩系 数C为8-10%，停车开炉前物料配比中焦炭过剩系数C提升至15%-18%，放渣前物料配比中焦 炭过剩系数C提升至20%-22% ; 步骤2:控制螺旋加料机转动频率为15~20Hz，运行间断为停10s进6s; 步骤3 :控制炉温温度为1050 °C~1080 °C，使锌粉完全反应，锌粉有效锌可达到90%以 上； 步骤4:根据渣型，控制炉渣酸碱度为0.95~1.1; 步骤5:延长放渣前停料时间，停料3~4小时后放渣，放渣前20min开动冲渣栗，并确保 水淬渣池的水放满，检查放渣溜槽内是否保持干燥，确保渣槽要畅通无阻； 步骤6:合理控制冷凝器温度，冷凝器前段温度控制为480~530°C，中段温度为200~ 250°(：，后段温度为80~120°(：。
【文档编号】B22F9/20GK106077690SQ201610672485
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月16日 公开号201610672485.8, CN 106077690 A, CN 106077690A, CN 201610672485, CN-A-106077690, CN106077690 A, CN106077690A, CN201610672485, CN201610672485.8
【发明人】焦晓斌, 段宏志, 李德磊, 苟有强, 翟睿, 冶玉花, 马菲菲, 崔耀, 段小维, 刘世聪, 武浩
【申请人】白银有色集团股份有限公司