權(quán)利要求

1.低品位氧化鉛鋅礦的冶煉系統(tǒng)，其特征在于，所述冶煉系統(tǒng)包括：

預(yù)氧化反應(yīng)裝置(10)，所述預(yù)氧化反應(yīng)裝置(10)設(shè)置有第一加料口(101)和排渣口，所述第一加料口(101)用于向所述預(yù)氧化反應(yīng)裝置(10)中加入所述低品位氧化鉛鋅礦，同時(shí)通入空氣或富氧空氣；

真空還原揮發(fā)單元(20)，所述真空還原揮發(fā)單元(20)設(shè)置有第二加料口、還原劑入口、含有氧化鋅和氧化鉛的煙氣出口，其中所述第二加料口與所述排渣口通過排渣管路連通。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉系統(tǒng)，其特征在于，所述真空還原揮發(fā)單元(20)包括：

還原揮發(fā)裝置(21)，所述還原揮發(fā)裝置(21)設(shè)置有所述第二加料口、所述還原劑入口和所述含有氧化鋅和氧化鉛的煙氣出口；

抽真空裝置(22)，所述抽真空裝置(22)設(shè)置有抽氣口，所述抽氣口與所述含有氧化鋅和氧化鉛的煙氣出口通過抽氣管路連通，用于控制所述還原揮發(fā)裝置(21)的真空度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冶煉系統(tǒng)，其特征在于，所述真空還原揮發(fā)單元(20)還包括：第一收塵裝置(23)，所述第一收塵裝置(23)設(shè)置在所述抽氣管路上，用于收集含有氧化鋅和氧化鉛的煙氣。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冶煉系統(tǒng)，其特征在于，所述冶煉系統(tǒng)還包括溫控裝置(30)，所述溫控裝置(30)用于控制所述預(yù)氧化反應(yīng)裝置(10)的升溫速率。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冶煉系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)氧化反應(yīng)裝置(10)還設(shè)置有含硫煙氣出口，所述冶煉系統(tǒng)還包括尾氣脫硫裝置(40)，所述尾氣脫硫裝置(40)設(shè)置含硫煙氣入口，所述含硫煙氣入口與所述含硫煙氣出口通過含硫煙氣輸送管路連通。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冶煉系統(tǒng)，其特征在于，所述冶煉系統(tǒng)還包括第二收塵裝置(50)，所述第二收塵裝置(50)設(shè)置在所述含硫煙氣輸送管路上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的冶煉系統(tǒng)，其特征在于，所述冶煉系統(tǒng)還包括石英砂供應(yīng)裝置(60)，所述石英砂供應(yīng)裝置(60)設(shè)置有石英砂供應(yīng)口，所述石英砂供應(yīng)口與所述第一加料口(101)連通。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)氧化反應(yīng)裝置(10)選自回轉(zhuǎn)窯、隧道窯、推板窯或輥道窯。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的冶煉系統(tǒng)，其特征在于，所述冶煉系統(tǒng)還包括有硫元素檢測裝置(70)，所述硫元素檢測裝置(70)設(shè)置在所述排渣管路上。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的冶煉系統(tǒng)，其特征在于，所述冶煉系統(tǒng)還包括還原劑供應(yīng)裝置(80)，所述還原劑供應(yīng)裝置(80)設(shè)置有還原劑供應(yīng)口，所述還原劑供應(yīng)口與所述還原劑入口連通。

11.低品位氧化鉛鋅礦的冶煉方法，其特征在于，所述冶煉方法包括：

將所述低品位氧化鉛鋅礦與空氣或富氧空氣進(jìn)行預(yù)氧化反應(yīng)，得到預(yù)氧化產(chǎn)物和含硫煙氣；

在真空下，所述預(yù)氧化產(chǎn)物和還原劑進(jìn)行還原揮發(fā)熔煉，得到含有氧化鋅和氧化鉛的煙氣。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的冶煉方法，其特征在于，所述冶煉方法還包括：在所述預(yù)氧化反應(yīng)中，加入石英砂；

優(yōu)選地，所述低品位氧化鉛鋅礦與所述石英砂的重量比為100:(3～10)。

13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的冶煉方法，其特征在于，所述富氧空氣中濃度的含量大于35％。

14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的冶煉方法，其特征在于，所述預(yù)氧化反應(yīng)的溫度為1000～1300℃；所述還原揮發(fā)熔煉的壓力為200Pa～60KPa，反應(yīng)溫度為900～1200℃，反應(yīng)時(shí)間為0.5～4h。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的冶煉方法，其特征在于，所述預(yù)氧化反應(yīng)過程為程序升溫過程，優(yōu)選地，所述程序升溫過程包括：將反應(yīng)體系升溫至目標(biāo)溫度，并保溫0.5～4h。

16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的冶煉方法，其特征在于，所述預(yù)氧化產(chǎn)物與所述還原劑的重量比為100:(10～30)；

優(yōu)選地，所述還原劑選自活性炭、石墨、石油焦、煤炭和炭黑組成的組中的一種或多種。

17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的冶煉方法，其特征在于，所述預(yù)氧化反應(yīng)采用的反應(yīng)裝置選自回轉(zhuǎn)窯、隧道窯、推板窯或輥道窯。

18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的冶煉方法，其特征在于，所述冶煉方法還包括：對所述含硫煙氣進(jìn)行脫硫處理；對所述含有氧化鋅和氧化鉛的煙氣進(jìn)行收塵處理。

19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的冶煉方法，其特征在于，在所述預(yù)氧化反應(yīng)過程和所述還原揮發(fā)熔煉過程之間，所述冶煉方法還包括：檢測所述預(yù)氧化產(chǎn)物的產(chǎn)物體系中的硫元素含量，當(dāng)硫元素含量低于預(yù)定值時(shí)，將所述預(yù)氧化產(chǎn)物進(jìn)行所述還原揮發(fā)熔煉過程得到所述含有氧化鋅和氧化鉛的煙氣。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦物冶金領(lǐng)域，具體而言，涉及一種低品位氧化鉛鋅礦的冶煉系統(tǒng)及冶煉方法。

背景技術(shù)

低品位氧化鉛鋅礦中鉛鋅含量一般小于20％，鈣鐵含量高。鋅元素主要以硅酸鋅、碳酸鋅、硫化鋅等物相為主，鉛元素主要以碳酸鉛和硫化鉛物相為主，其中的脈石礦物主要為方解石、白云石、石英和氧化鐵等，利用低成本的氧化鉛鋅礦提取金屬鋅和金屬鉛成為了各國研究者關(guān)注的熱點(diǎn)。

國內(nèi)外對于低品位氧化鉛鋅礦多采用浮選法或者濕法冶金的方法分離和富集其中的鉛鋅元素，而火法冶煉工藝研究較少。

現(xiàn)有文獻(xiàn)(CN106766870A)提供了一種處理氧化鉛鋅礦的高效冶金回轉(zhuǎn)窯。該回轉(zhuǎn)窯裝置在還原區(qū)外部增加熱交換器，將鼓入設(shè)備的空氣加熱至500℃左右，從而保證還原區(qū)溫度達(dá)到1200～1300℃，確保反應(yīng)正常進(jìn)行。采用上述方法處理低品位氧化鉛鋅礦時(shí)，低品位氧化鉛鋅礦會在還原過程中生成難以揮發(fā)的CaS·PbS和低熔點(diǎn)的Ca2Fe2O5，而CaS·PbS的形成會阻礙Pb元素的揮發(fā)，Ca2Fe2O5的形成容易使回轉(zhuǎn)窯發(fā)生結(jié)圈，增加工人清理窯筒的勞動強(qiáng)度。因而該工藝只適于處理高氧化率的氧化鉛鋅礦，而不適用于處理含S的低品位氧化鉛鋅礦。

另一篇文獻(xiàn)(CN108977661A)提供了一種低品位鉛鋅礦的鋅元素的冶煉系統(tǒng)。該冶煉系統(tǒng)包括真空還原冶煉單元和白鉛礦供應(yīng)裝置。真空還原冶煉單元設(shè)置有加料口和鋅蒸氣出口，加料口用于添加白鉛礦、還原性燃料和低品位鉛鋅礦；白鉛礦供應(yīng)裝置設(shè)置有白鉛礦供應(yīng)口，白鉛礦供應(yīng)口與加料口連通。采用上述冶煉系統(tǒng)將低品位氧化鉛鋅礦中的鋅元素以鋅單質(zhì)的形式富集分離出來，原料中鋅元素的還原揮發(fā)率可達(dá)到99％左右，同時(shí)還得到含鉛爐渣。這個(gè)專利的工藝路線主要是通過白鉛礦(PbCO3)與低品位氧化鉛鋅礦中的ZnS發(fā)生反應(yīng)生成ZnO和PbS，其中ZnO在真空還原過程中被還原為鋅蒸汽，PbS則會在還原氣氛下與CaS結(jié)合生成不易揮發(fā)的CaS·PbS。該工藝路線的目的是通過鋅蒸汽補(bǔ)集Zn元素，通過爐渣補(bǔ)集Pb元素，Zn、Pb元素分開回收，這使得該方法存在工藝流程長等問題。

鑒于上述問題的存在，有必要提供一種適用于低品位氧化鉛鋅礦的、工藝流程短及回收率高的熔煉方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種低品位氧化鉛鋅礦的冶煉系統(tǒng)及冶煉方法，以解決現(xiàn)有的冶煉方法不適用于低品位氧化鉛鋅礦，且存在工藝流程長和鉛元素回收率低的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種低品位氧化鉛鋅礦的冶煉系統(tǒng)，該冶煉系統(tǒng)包括：預(yù)氧化反應(yīng)裝置和真空還原揮發(fā)單元，預(yù)氧化反應(yīng)裝置設(shè)置有第一加料口和排渣口，第一加料口用于向預(yù)氧化反應(yīng)裝置中加入低品位氧化鉛鋅礦，同時(shí)通入空氣或富氧空氣；真空還原揮發(fā)單元設(shè)置有第二加料口、還原劑入口、含有氧化鋅和氧化鉛的煙氣出口，其中第二加料口與排渣口通過排渣管路連通。

進(jìn)一步地，真空還原揮發(fā)單元包括：還原揮發(fā)裝置和抽真空裝置。還原揮發(fā)裝置設(shè)置有第二加料口、還原劑入口和含有氧化鋅和氧化鉛的煙氣出口；抽真空裝置設(shè)置有抽氣口，抽氣口與含有氧化鋅和氧化鉛的煙氣出口通過抽氣管路連通，用于控制還原揮發(fā)裝置的真空度。

進(jìn)一步地，真空還原揮發(fā)單元還包括：第一收塵裝置，第一收塵裝置設(shè)置在抽氣管路上，用于收集含有氧化鋅和氧化鉛的煙氣。

進(jìn)一步地，冶煉系統(tǒng)還包括溫控裝置，溫控裝置用于控制預(yù)氧化反應(yīng)裝置的升溫速率。

進(jìn)一步地，預(yù)氧化反應(yīng)裝置還設(shè)置有含硫煙氣出口，冶煉系統(tǒng)還包括尾氣脫硫裝置，尾氣脫硫裝置設(shè)置含硫煙氣入口，含硫煙氣入口與含硫煙氣出口通過含硫煙氣輸送管路連通。

進(jìn)一步地，冶煉系統(tǒng)還包括第二收塵裝置，第二收塵裝置設(shè)置在含硫煙氣輸送管路上。

進(jìn)一步地，冶煉系統(tǒng)還包括石英砂供應(yīng)裝置，石英砂供應(yīng)裝置設(shè)置有石英砂供應(yīng)口，石英砂供應(yīng)口與第一加料口連通。

進(jìn)一步地，預(yù)氧化反應(yīng)裝置選自回轉(zhuǎn)窯、隧道窯、推板窯或輥道窯。

進(jìn)一步地，冶煉系統(tǒng)還包括有硫元素檢測裝置，硫元素檢測裝置設(shè)置在排渣管路上。

進(jìn)一步地，冶煉系統(tǒng)還包括還原劑供應(yīng)裝置，還原劑供應(yīng)裝置設(shè)置有還原劑供應(yīng)口，還原劑供應(yīng)口與還原劑入口連通。

本申請的另一方面還提供了一種低品位氧化鉛鋅礦的冶煉方法，該冶煉方法包括：將低品位氧化鉛鋅礦與空氣或富氧空氣進(jìn)行預(yù)氧化反應(yīng)，得到預(yù)氧化產(chǎn)物和含硫煙氣；在真空下，預(yù)氧化產(chǎn)物和還原劑進(jìn)行還原揮發(fā)熔煉，得到含有氧化鋅和氧化鉛的煙氣。

進(jìn)一步地，冶煉方法還包括：在預(yù)氧化反應(yīng)中，加入石英砂；優(yōu)選地，低品位氧化鉛鋅礦與石英砂的重量比為100:(3～10)。

進(jìn)一步地，富氧空氣中濃度的含量大于35％。

進(jìn)一步地，預(yù)氧化反應(yīng)的溫度為1000～1300℃；還原揮發(fā)熔煉的壓力為200Pa～60KPa，反應(yīng)溫度為900～1200℃，反應(yīng)時(shí)間為0.5～4h。

進(jìn)一步地，預(yù)氧化反應(yīng)過程為程序升溫過程，優(yōu)選地，程序升溫過程包括：將反應(yīng)體系升溫至目標(biāo)溫度，并保溫0.5～4h。

進(jìn)一步地，預(yù)氧化產(chǎn)物與還原劑的重量比為100:(10～30)；優(yōu)選地，還原劑選自活性炭、石墨、石油焦、煤炭和炭黑組成的組中的一種或多種。

進(jìn)一步地，預(yù)氧化反應(yīng)采用的反應(yīng)裝置選自回轉(zhuǎn)窯、隧道窯、推板窯或輥道窯。

進(jìn)一步地，上述冶煉方法還包括：對含硫煙氣進(jìn)行脫硫處理；對含有氧化鋅和氧化鉛的煙塵進(jìn)行收塵處理。

進(jìn)一步地，在預(yù)氧化反應(yīng)過程和還原揮發(fā)熔煉過程之間，冶煉方法還包括：檢測預(yù)氧化產(chǎn)物的產(chǎn)物體系中的硫元素含量，當(dāng)硫元素含量低于預(yù)定值時(shí)，將預(yù)氧化產(chǎn)物進(jìn)行還原揮發(fā)熔煉過程得到含有氧化鋅和氧化鉛的煙氣。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，在預(yù)氧化反應(yīng)裝置中，低品位氧化鉛鋅礦與氧氣或富氧空氣進(jìn)行反應(yīng)，能夠有效脫除低品位氧化鉛鋅礦中的硫元素，得到硫含量較低的預(yù)氧化產(chǎn)物，并提高后續(xù)氧化鉛鋅礦中鉛的真空還原揮發(fā)效率。在真空還原揮發(fā)裝置中，預(yù)氧化產(chǎn)物與還原劑在真空條件下進(jìn)行還原熔煉，能夠大大降低產(chǎn)物體系中氣體的分壓，可以起到降低反應(yīng)溫度，節(jié)約能源的作用。在此基礎(chǔ)上，上述冶煉系統(tǒng)不僅能適用于低品位氧化鉛鋅礦，而且相比于單一的熔煉裝置還有利于提高鉛元素和鋅元素的提取效率。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一種典型的實(shí)施方式提供的低品位氧化鉛鋅礦的冶煉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式提供的低品位氧化鉛鋅礦的冶煉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

10、預(yù)氧化反應(yīng)裝置；101、第一加料口；20、真空還原揮發(fā)單元；21、還原揮發(fā)裝置；22、抽真空裝置；23、第一收塵裝置；30、溫控裝置；40、尾氣脫硫裝置；50、第二收塵裝置；60、石英砂供應(yīng)裝置；70、硫元素檢測裝置；80、還原劑供應(yīng)裝置。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

正如背景技術(shù)所描述的，現(xiàn)有的冶煉方法不適用于低品位氧化鉛鋅礦，且存在工藝流程長和鉛元素回收率低的問題。為了解決上述技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┝艘环N低品位氧化鉛鋅礦的冶煉系統(tǒng)，如圖1所示，該冶煉系統(tǒng)包括：預(yù)氧化反應(yīng)裝置10和真空還原揮發(fā)單元20，預(yù)氧化反應(yīng)裝置10設(shè)置有第一加料口101和排渣口，第一加料口101用于向預(yù)氧化反應(yīng)裝置10中加入低品位氧化鉛鋅礦，同時(shí)通入空氣或富氧空氣；真空還原揮發(fā)單元20設(shè)置有第二加料口、還原劑入口、含有氧化鋅和氧化鉛的煙氣出口，其中第二加料口與排渣口通過排渣管路連通。

本申請?zhí)峁┑囊睙捪到y(tǒng)主要適用于低品位氧化鉛鋅礦，原礦中鉛鋅含量不高，但鈣鐵含量高，且鉛鋅存在形式復(fù)雜，多以硫化物、碳酸鹽以及硅酸鹽形式存在。

在預(yù)氧化反應(yīng)裝置10中，低品位氧化鉛鋅礦與氧氣或富氧空氣進(jìn)行反應(yīng)，能夠有效脫除低品位氧化鉛鋅礦中的硫元素，得到硫含量較低的預(yù)氧化產(chǎn)物，并提高后續(xù)氧化鉛鋅礦中鉛的真空還原揮發(fā)效率。在真空還原揮發(fā)裝置21中，預(yù)氧化產(chǎn)物與還原劑在真空條件下進(jìn)行還原熔煉，能夠大大降低產(chǎn)物體系中氣體的分壓，可以起到降低反應(yīng)溫度，節(jié)約能源的作用。在此基礎(chǔ)上，上述冶煉系統(tǒng)不僅能適用于低品位氧化鉛鋅礦，而且相比于單一的熔煉裝置還有利于提高鉛元素和鋅元素的提取效率。

上述真空還原揮發(fā)單元20可以采用本領(lǐng)域常用的結(jié)構(gòu)。在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖1所示，上述真空還原揮發(fā)單元20包括：還原揮發(fā)裝置21和抽真空裝置22，還原揮發(fā)裝置21設(shè)置有第二加料口、還原劑入口和含有氧化鋅和氧化鉛的煙氣出口；抽真空裝置22設(shè)置有抽氣口，且抽氣口與含有氧化鋅和氧化鉛的煙氣出口通過抽氣管路連通，用于控制還原揮發(fā)裝置21的真空度。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖1所示，上述真空還原揮發(fā)單元20還包括：第一收塵裝置23，所述第一收塵裝置23設(shè)置在抽氣管路上，用于收集含有氧化鋅和氧化鉛的煙氣。在還原揮發(fā)裝置21中，氧化鉛和氧化鋅以煙塵的形式存在，設(shè)置第一收塵裝置23能夠?qū)⑵溥M(jìn)行收集，便于后續(xù)進(jìn)行利用。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖1所示，上述冶煉系統(tǒng)還包括溫控裝置30，溫控裝置30用于控制預(yù)氧化反應(yīng)裝置10的升溫速率。設(shè)置溫控裝置30能夠更好地控制預(yù)氧化反應(yīng)裝置10中的溫度，從而有利于提高低品位氧化鉛鋅礦的脫硫效率。

為了提高上述冶煉系統(tǒng)的環(huán)保性，在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖1所示，預(yù)氧化反應(yīng)裝置10還設(shè)置有含硫煙氣出口，冶煉系統(tǒng)還包括尾氣脫硫裝置40，尾氣脫硫裝置40設(shè)置含硫煙氣入口，含硫煙氣入口與含硫煙氣出口通過含硫煙氣輸送管路連通。

為了提高上述冶煉系統(tǒng)的環(huán)保性，如圖1所示，在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述冶煉系統(tǒng)還包括第二收塵裝置50，第二收塵裝置50設(shè)置在含硫煙氣輸送管路上。

低品位氧化鉛鋅礦中Ca、Fe元素含量高，預(yù)氧化處理過程中會形成Ca2Fe2O5；由于Ca2Fe2O5熔點(diǎn)較低，會導(dǎo)致物料在預(yù)氧化處理過程中發(fā)生結(jié)圈現(xiàn)象。操作者需要定期對設(shè)備進(jìn)行停工，并清理上述結(jié)垢，這會大大提高了其勞動強(qiáng)度，延長冶煉周期。在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，冶煉系統(tǒng)還包括石英砂供應(yīng)裝置60，石英砂供應(yīng)裝置60設(shè)置有石英砂供應(yīng)口，石英砂供應(yīng)口與第一加料口101連通。設(shè)置石英砂供應(yīng)裝置60，并將其與第一加料口101連通，將石英砂加入預(yù)氧化反應(yīng)裝置10，低品位氧化鉛鋅礦中的CaO能夠與石英砂中的SiO2結(jié)合生成高熔點(diǎn)的Ca2SiO4，解決低品位氧化鉛鋅礦在回轉(zhuǎn)窯預(yù)氧化處理過程中的結(jié)圈問題，從而能夠降低工業(yè)生產(chǎn)中清窯結(jié)的勞動強(qiáng)度，縮短冶煉周期。

上述預(yù)反應(yīng)裝置可以是本領(lǐng)域中能夠進(jìn)行脫硫反應(yīng)的任意反應(yīng)裝置。在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，預(yù)氧化反應(yīng)裝置10包括但不限于回轉(zhuǎn)窯、隧道窯、推板窯或輥道窯。相比于其它反應(yīng)裝置，上述幾種裝置具有較高的脫硫效率，且成本較低。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖1所示，冶煉系統(tǒng)還包括有硫元素檢測裝置70，硫元素檢測裝置70設(shè)置在排渣管路上。設(shè)置硫元素檢測裝置70能夠大大控制預(yù)氧化反應(yīng)的產(chǎn)物體系中的硫含量，從而有利于提高后續(xù)鉛元素的揮發(fā)率。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖1所示，上述冶煉系統(tǒng)還包括還原劑供應(yīng)裝置80，還原劑供應(yīng)裝置80設(shè)置有還原劑供應(yīng)口，還原劑供應(yīng)口與還原劑入口連通。設(shè)置還原劑供應(yīng)裝置80，使其直接與還原劑入口直接連通，有利于降低還原劑與環(huán)境中的氧化劑發(fā)生反應(yīng)的幾率，從而能夠更加準(zhǔn)確地控制還原劑的用量，降低工藝成本，并提高鉛元素和鋅元素的產(chǎn)率。

本申請的另一方面還提供了一種低品位氧化鉛鋅礦的冶煉方法，該冶煉方法包括：將低品位氧化鉛鋅礦與空氣或富氧空氣進(jìn)行預(yù)氧化反應(yīng)，得到預(yù)氧化產(chǎn)物和含硫煙氣；在真空下，預(yù)氧化產(chǎn)物和還原劑進(jìn)行還原揮發(fā)熔煉，得到含有氧化鋅和氧化鉛的煙氣。

在預(yù)氧化反應(yīng)過程中，低品位氧化鉛鋅礦與氧氣或富氧空氣進(jìn)行反應(yīng)，能夠有效脫除低品位氧化鉛鋅礦中的硫元素，得到硫含量較低的預(yù)氧化產(chǎn)物，并提高后續(xù)氧化鉛鋅礦中鉛的真空還原揮發(fā)效率。在真空還原揮發(fā)步驟中，預(yù)氧化產(chǎn)物與還原劑在真空條件下進(jìn)行還原熔煉，能夠大大降低產(chǎn)物體系中氣體的分壓，可以起到降低反應(yīng)溫度，節(jié)約能源的作用。在此基礎(chǔ)上，上述冶煉方法不僅能適用于低品位氧化鉛鋅礦，而且相比于單一的熔煉裝置還有利于提高鉛元素和鋅元素的提取效率。

低品位氧化鉛鋅礦中Ca、Fe元素含量高，預(yù)氧化處理過程中會形成Ca2Fe2O5；由于Ca2Fe2O5熔點(diǎn)較低，會導(dǎo)致物料在預(yù)氧化處理過程中發(fā)生結(jié)圈現(xiàn)象。操作者需要定期對設(shè)備進(jìn)行停工，并清理上述結(jié)垢，這會大大提高了其勞動強(qiáng)度，延長冶煉周期。在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述冶煉方法還包括：在預(yù)氧化反應(yīng)中，加入石英砂。添加輔料石英砂后，低品位氧化鉛鋅礦中的CaO能夠與石英砂中的SiO2結(jié)合生成高熔點(diǎn)的Ca2SiO4，解決低品位氧化鉛鋅礦在回轉(zhuǎn)窯預(yù)氧化處理過程中的結(jié)圈問題，從而能夠降低工業(yè)生產(chǎn)中清窯結(jié)的勞動強(qiáng)度，縮短冶煉周期。

為了進(jìn)一步降低Ca2Fe2O5的生成幾率，降低結(jié)圈風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)選地，低品位氧化鉛鋅礦與石英砂的重量比為100:(3～10)。

上述預(yù)氧化反應(yīng)中，富氧空氣中氧氣的濃度只要高于21％。為了進(jìn)一步提高低品位氧化鉛鋅礦的脫硫效率，在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，富氧空氣中濃度的含量大于35％。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，預(yù)氧化反應(yīng)的溫度為1000～1300℃。相比于其它范圍，將其限定在上述范圍內(nèi)有利于進(jìn)一步提高低品位氧化鉛鋅礦的脫硫效率。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，還原揮發(fā)熔煉的壓力為200Pa～60KPa，反應(yīng)溫度為900～1200℃，反應(yīng)時(shí)間為0.5～4h。將還原揮發(fā)熔煉的壓力、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間限定在上述范圍內(nèi)有利于進(jìn)一步提高鉛元素和鋅元素的提取率。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，預(yù)氧化反應(yīng)過程為程序升溫過程。預(yù)氧化反應(yīng)過程采用程序升溫過程能夠更好地控制預(yù)氧化反應(yīng)裝置10中的溫度，從而有利于提高低品位氧化鉛鋅礦的脫硫效率。更優(yōu)選地，程序升溫過程包括：將反應(yīng)體系升至目標(biāo)溫度，并保溫0.5～4h。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，預(yù)氧化產(chǎn)物與還原劑的重量比為100:(10～30)。預(yù)氧化產(chǎn)物與還原劑的重量比包括但不限于上述范圍而將其限定在上述范圍內(nèi)有利于進(jìn)一步提高鉛元素和鋅元素的提取率。

上述還原揮發(fā)冶煉過程中，還原劑可以選用本領(lǐng)域常用的種類。優(yōu)選地，還原劑包括但不限于活性炭、石墨、石油焦、煤炭和炭黑組成的組中的一種或多種。

上述預(yù)反應(yīng)裝置可以是本領(lǐng)域中能夠進(jìn)行脫硫反應(yīng)的任意反應(yīng)裝置。在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，預(yù)氧化反應(yīng)采用的反應(yīng)裝置選自回轉(zhuǎn)窯、隧道窯、推板窯或輥道窯。相比于其它反應(yīng)裝置，上述幾種裝置具有較高的脫硫效率，且成本較低。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述冶煉方法還包括：對含硫煙氣進(jìn)行脫硫處理；對含有氧化鋅煙塵和氧化鉛的煙氣進(jìn)行收塵處理。對含硫煙氣進(jìn)行脫硫有利于提高上述冶煉方法的環(huán)保性。

在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，在預(yù)氧化反應(yīng)過程和還原揮發(fā)熔煉過程之間，上述冶煉方法還包括：檢測預(yù)氧化產(chǎn)物的產(chǎn)物體系中的硫元素含量，當(dāng)硫元素含量低于預(yù)定值時(shí)，將預(yù)氧化產(chǎn)物進(jìn)行還原揮發(fā)冶煉，得到含有氧化鋅和氧化鉛的煙氣。對預(yù)氧化反應(yīng)產(chǎn)物中的硫元素進(jìn)行檢測能夠大大控制預(yù)氧化反應(yīng)的產(chǎn)物體系中的硫含量，從而有利于提高后續(xù)鉛元素的揮發(fā)率。

以下結(jié)合具體實(shí)施例對本申請作進(jìn)一步詳細(xì)描述，這些實(shí)施例不能理解為限制本申請所要求保護(hù)的范圍。

低品位氧化鉛鋅礦成分如表1所示，實(shí)施例1中采用圖2所示的裝置對低品位氧化鉛鋅礦進(jìn)行冶煉。

表1

元素SPbZnFeGeSi含量/％7.66.612.515.510.00713.78元素KCaNaMgAlC含量/％0.4312.880.154.890.327.87

實(shí)施例1

預(yù)氧化反應(yīng)：將原礦與石英砂按照重量比100:5混合均勻，加入預(yù)氧化反應(yīng)裝置10(回轉(zhuǎn)窯)內(nèi)。向預(yù)氧化反應(yīng)裝置10(回轉(zhuǎn)窯)內(nèi)通入富氧空氣(O2濃度35％)進(jìn)行預(yù)氧化反應(yīng)，將預(yù)氧化反應(yīng)裝置10(回轉(zhuǎn)窯)升溫至1200℃并保溫2h，自然冷卻至室溫，得到窯渣(預(yù)氧化產(chǎn)物)和含硫煙氣。經(jīng)預(yù)氧化處理后，窯渣中的硫含量由之前的7.6％降低至1.23％。含硫煙氣依次經(jīng)第二收塵裝置50和尾氣脫硫裝置40處理，煙氣達(dá)標(biāo)后排空。

還原揮發(fā)反應(yīng)：將窯渣與煤粉按照重量比100：20混合均勻，加入還原揮發(fā)裝置21(真空爐)內(nèi)。采用抽真空裝置22(真空泵)保證還原揮發(fā)裝置21(真空爐)內(nèi)壓力為60KPa，將還原揮發(fā)裝置21(真空爐)升至1200℃并保溫2h。經(jīng)還原揮發(fā)裝置21(真空爐)還原揮發(fā)處理后，可在第一收塵裝置23中收得含有鉛、鋅的煙塵。煙塵中Zn含量為48wt％，鉛含量為23wt％，原礦中鉛、鋅的提取率依次為95.4％和97.4％。

實(shí)施例2

預(yù)氧化反應(yīng)：將原礦與石英砂按照重量比100:7混合均勻，加入預(yù)氧化反應(yīng)裝置10(回轉(zhuǎn)窯)內(nèi)。向預(yù)氧化反應(yīng)裝置10(回轉(zhuǎn)窯)內(nèi)通入富氧空氣(O2濃度45％)，將預(yù)氧化反應(yīng)裝置10(回轉(zhuǎn)窯)升溫至1200℃并保溫4h，自然冷卻至室溫，得到窯渣(預(yù)氧化產(chǎn)物)和含硫煙氣。經(jīng)預(yù)氧化處理后，窯渣中的硫含量由之前的7.6％降低至0.98％。含硫煙氣依次經(jīng)第二收塵裝置50和尾氣脫硫裝置40處理，煙氣達(dá)標(biāo)后排空。

還原揮發(fā)反應(yīng)：將窯渣與煤粉按照重量比100：25混合均勻，加入還原揮發(fā)裝置21(真空爐)內(nèi)。采用抽真空裝置22(真空泵)保證還原揮發(fā)裝置21(真空爐)內(nèi)壓力為10KPa，將還原揮發(fā)裝置21(真空爐)升至1100℃并保溫1h。經(jīng)還原揮發(fā)裝置21(真空爐)還原揮發(fā)處理后，可在第一收塵裝置23中收得含有鉛、鋅的煙塵。煙塵中Zn含量為52.43wt％，鉛含量為25.56wt％，原礦中鉛、鋅的提取率依次為97.88％和98.76％。

實(shí)施例3

預(yù)氧化反應(yīng)：將原礦與石英砂按照重量比100:7混合均勻，加入預(yù)氧化反應(yīng)裝置10(回轉(zhuǎn)窯)內(nèi)。向預(yù)氧化反應(yīng)裝置10(回轉(zhuǎn)窯)內(nèi)通入空氣，將預(yù)氧化反應(yīng)裝置10(回轉(zhuǎn)窯)升溫至1100℃并保溫4h，自然冷卻至室溫，得到窯渣(預(yù)氧化產(chǎn)物)和含硫煙氣。經(jīng)預(yù)氧化處理后，窯渣中的硫含量由之前的7.6％降低至1.98％。含硫煙氣依次經(jīng)第二收塵裝置50和尾氣脫硫裝置40處理，煙氣達(dá)標(biāo)后排空。

還原揮發(fā)反應(yīng)：將窯渣與煤粉按照重量比100：10混合均勻，加入還原揮發(fā)裝置21(真空爐)內(nèi)。采用抽真空裝置22(真空泵)保證還原揮發(fā)裝置21(真空爐)內(nèi)壓力為60KPa，將還原揮發(fā)裝置21(真空爐)升至1100℃并保溫1h。經(jīng)還原揮發(fā)裝置21(真空爐)還原揮發(fā)處理后，可在第一收塵裝置23中收得含有鉛、鋅的煙塵。煙塵中Zn含量為47.74wt％，鉛含量為22.45wt％，原礦中鉛、鋅的提取率依次為93.44％和95.98％。

實(shí)施例4

與實(shí)施例3的區(qū)別為：預(yù)氧化反應(yīng)在隧道窯中進(jìn)行。

經(jīng)預(yù)氧化反應(yīng)后，窯渣中的硫含量由之前的7.6％降低至1.11％。

將預(yù)氧化處理后的物料進(jìn)行還原揮發(fā)熔煉后，煙塵中Zn含量為46.65wt％，鉛含量為23.47wt％，原礦中鉛、鋅的提取率依次為93.33％和94.46％。

實(shí)施例5

與實(shí)施例3的區(qū)別為：預(yù)氧化反應(yīng)在推板窯中進(jìn)行。

經(jīng)預(yù)氧化反應(yīng)后，窯渣中的硫含量由之前的7.6％降低至1.59％。

將還原揮發(fā)熔煉后，煙塵中Zn含量為43.45wt％，鉛含量為22.28wt％，原礦中鉛、鋅的提取率依次為92.22％和93.32％。

實(shí)施例6

與實(shí)施例3的區(qū)別為：預(yù)氧化反應(yīng)在輥道窯中進(jìn)行。

經(jīng)預(yù)氧化反應(yīng)后，窯渣中的硫含量由之前的7.6％降低至1.44％。

將還原揮發(fā)熔煉后，煙塵中Zn含量為43.56wt％，鉛含量為23.22wt％，原礦中鉛、鋅的提取率依次為93.13％和93.47％。

實(shí)施例7

與實(shí)施例3的區(qū)別為：低品位氧化鉛鋅礦與石英砂的重量比為100:3。

經(jīng)預(yù)氧化反應(yīng)后，窯渣中的硫含量由之前的7.6％降低至1.53％。

將還原揮發(fā)熔煉后，煙塵中Zn含量為45.44wt％，鉛含量為22.83wt％，原礦中鉛、鋅的提取率依次為90.09％和93.11％。

實(shí)施例8

與實(shí)施例3的區(qū)別為：低品位氧化鉛鋅礦與石英砂的重量比為100:10。

經(jīng)預(yù)氧化反應(yīng)后，窯渣中的硫含量由之前的7.6％降低至1.09％。

將還原揮發(fā)熔煉后，煙塵中Zn含量為45.67wt％，鉛含量為24.42wt％，原礦中鉛、鋅的提取率依次為93.04％和94.11％。

實(shí)施例9

與實(shí)施例3的區(qū)別為：低品位氧化鉛鋅礦與石英砂的重量比為100:1。

經(jīng)預(yù)氧化反應(yīng)后，窯渣中的硫含量由之前的7.6％降低至2.67％。

將還原揮發(fā)熔煉后，煙塵中Zn含量為45.99wt％，鉛含量為18.76wt％，原礦中鉛、鋅的提取率依次為85.44％和91.21％。

實(shí)施例10

與實(shí)施例2的區(qū)別為：預(yù)氧化反應(yīng)過程中富氧空氣中氧氣的濃度為28wt％。

經(jīng)預(yù)氧化反應(yīng)后，窯渣中的硫含量由之前的7.6％降低至3.33％。

將還原揮發(fā)熔煉后，煙塵中Zn含量為47.72wt％，鉛含量為17.54wt％，原礦中鉛、鋅的提取率依次為82.45％和94.44％。

實(shí)施例11

與實(shí)施例3的區(qū)別為：預(yù)氧化反應(yīng)的溫度為1000℃，還原揮發(fā)熔煉的壓力為60KPa，反應(yīng)溫度為900℃，反應(yīng)時(shí)間為2h。

經(jīng)預(yù)氧化反應(yīng)后，窯渣中的硫含量由之前的7.6％降低至1.23％。

將還原揮發(fā)熔煉后，煙塵中Zn含量為43.57wt％，鉛含量為22.49wt％，原礦中鉛、鋅的提取率依次為92.21％和91.13％。

實(shí)施例12

與實(shí)施例3的區(qū)別為：預(yù)氧化反應(yīng)的溫度為1300℃，還原揮發(fā)熔煉的壓力為200Pa，反應(yīng)溫度為900℃，反應(yīng)時(shí)間為2h。

經(jīng)預(yù)氧化反應(yīng)后，窯渣中的硫含量由之前的7.6％降低至0.92％。

將還原揮發(fā)熔煉后，煙塵中Zn含量為46.61wt％，鉛含量為25.51wt％，原礦中鉛、鋅的提取率依次為92.18％和93.44％。

實(shí)施例13

與實(shí)施例3的區(qū)別為：

預(yù)氧化反應(yīng)的溫度為1100℃，還原揮發(fā)熔煉的壓力為10KPa，反應(yīng)溫度為1000℃，反應(yīng)時(shí)間為2h。

經(jīng)預(yù)氧化反應(yīng)后，窯渣中的硫含量由之前的7.6％降低至1.44％。

將還原揮發(fā)熔煉后，煙塵中Zn含量為45.53wt％，鉛含量為24.42wt％，原礦中鉛、鋅的提取率依次為88.78％和91.32％。

對比例1

低品位氧化鉛鋅礦成分如表1所示。將原礦與煤粉按照重量比100：20混合均勻，加入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)。向回轉(zhuǎn)窯內(nèi)通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣氛，將回轉(zhuǎn)窯升溫至1200℃并保溫4h，自然冷卻至室溫。經(jīng)回轉(zhuǎn)窯直接還原揮發(fā)處理，煙塵中鉛的提取率只有54％，鋅的收得率只有90％，且回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈現(xiàn)象嚴(yán)重。

對比例2

與實(shí)施例3的區(qū)別為：還原揮發(fā)熔煉過程為常壓熔煉。

將還原揮發(fā)熔煉后，煙塵中Zn含量為43.44wt％，鉛含量為17.45wt％，原礦中鉛、鋅的提取率依次為85.67％和87.77％。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

比較實(shí)施例1至16及對比例1至2可知，上述冶煉方法非常適合低品位鉛鋅氧化礦，且采用本申請?zhí)峁┑囊睙挿椒ㄓ欣谔岣咩U元素的提取率。

比較實(shí)施例3、7至9可知，將低品位氧化鉛鋅礦與石英砂的重量比限定在本申請優(yōu)選的范圍內(nèi)有利于提高預(yù)氧化產(chǎn)物的脫硫率和最終鉛元素的提取率。

比較實(shí)施例2、10和11可知，將預(yù)氧化反應(yīng)過程中富氧空氣中氧氣的濃度限定在本申請優(yōu)選的范圍內(nèi)有利于提高預(yù)氧化產(chǎn)物的脫硫率和最終鉛元素的提取率。

比較實(shí)施例3、12至13可知，將預(yù)氧化反應(yīng)過程的溫度和還原揮發(fā)熔煉過程的溫度和壓力限定在本申請優(yōu)選的范圍內(nèi)有利于提高預(yù)氧化產(chǎn)物的脫硫率和最終鉛元素的提取率。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

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低品位氧化鉛鋅礦的冶煉系統(tǒng)及冶煉方法.pdf