锌浸出渣挥发锌铅铟试验研究.pdf

2 0 2 0 年第12 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 7 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 2 0 ．1 2 ．0 0 6 锌浸出渣挥发锌铅铟试验研究 李强，刘三平，张学东，郑朝振 矿冶科技集团有限公司，北京1 0 0 1 6 0 摘要回转窑挥发法是处理锌浸出渣的成熟工岂，针对某湿法炼锌浸出渣丌展还原挥发锌、铅、钢试验研 究。结果表明，锌浸渣中的物相主要为铁酸锌．在煤配比3 0 ％、挥发温度11 5 0 ℃、挥发1h 的条件下， 锌、铅和钢的挥发率分别为9 9 ．9 2 ％、9 9 ．5 9 ％和8 3 ．4 6 ％，窑渣含锌、铅和钠分别为0 ．0 2 5 ％、0 ．0 2 7 ％和 0 ．0 l3 ％。窑渣磁选回收铁，再浮选回收碳、铜和银，尾渣口J ‘以作为水泥和砖等建材原料。 关键词湿法炼锌；浸出渣；挥发；回转窑 中图分类号T F 8 1 3文献标志码A文章编号1 0 0 77 5 4 5 2 0 2 0 120 0 2 70 4 S t u d yo nV o l a t i l i z a t i o no fZ i n c ，L e a da n dI n d i u m f r o mZ i n cL e a c h i n gR e s i d u e I AQ i a n g ，I d gS a np i n g ，Z H A N GX u ed o n g ，Z H E N GC h a oz h e n B G R I M MT e c h n o l o g yG r o u p ，B e i j i n g10 016 0 ，C h i n a A b s t r a c t R o t a r yk i l n v o l a t i l i z a t i o ni sam a t u r ep r o c e s st ot r e a tz i n cl e a c h i n gr e s i d u e ．A ne x p e r i m e n t a l s t u d yo nr e d u c t i o na n dv o l a t i l i z a t i o no fz i n c ，l e a da n di n d i u mw a sc a r r i e do u tf o rc e r t a i nh y d r o m e t a l l u r g i c a l z i n cl e a c h i n gr e s i d u e ．T h er e s u l t ss h o wt h a tp h a s ei nz i n cl e a c h i n gs l a gi sm a i n l yz i n cf e r r i t e ．V o l a t i l i z a t i o n r a t eo fz i n c ，l e a da n di n d i u mi s9 9 ．9 2 ％，9 9 ．5 9 ％a n d8 3 ．4 6 ％，r e s p e c t i v e l y ，a n dc o n t e n to fz i n c ，l e a d a n di n d i u mi ns l a gi s0 ．0 2 5 ％，0 ．0 2 7 ％a n d0 ．0 1 3 ％，r e s p e c t i v e l y ，u n d e rt h ec o n d i t i o n si n c l u d i n gc o a l r a t i oo f3 0 ％，v o l a t i l i z a t i o nt e m p e r a t u r eo f115 0 ℃，a n dv o l a t i l i z a t i o nt i m eo f1h ．K i l ns l a gc a nb e m a g n e t i c a l l ys e p a r a t e dt or e c o v e ri r o n ，a n dt h e nr e c o v e rc a r b o n ，c o p p e ra n ds i l v e rb yf l o t a t i o n ．T a i l i n g s c a nb eu s e da sr a wm a t e r i a l sf o rb u i l d i n gm a t e r i a l ss u c ha sc e m e n ta n db r i c k s ． K e yw o r d s z i n ch y d r o m e t a l l u r g y ；l e a c h i n gr e s i d u e ；v o l a t i l i z a t i o n ；k i l n 我国是锌的生产和消费大国，锌资源储量位居 世界第一位，占世界储量的1 5 ％。目前，湿法工艺 生产的锌占世界锌产量的8 0 ％以上1 1 。每生产lt 电锌大约产出lt 含有大量有价金属的锌浸出 渣2 。⋯，锌浸出渣的综合回收与资源化利用日益受到 企业的重视。引。锌浸出渣的处理有火法和湿法两大 类，湿法主要有热酸浸出法6 。7 ，火法主要有烟化炉 法、富氧侧吹法、K i v e c t 法、回转窑挥发法、A u s m e h 法 收稿日期2 0 2 0 0 9 0 3 基金项目国家重点研发计划项日 2 0 1 8 Y F C l 9 0 3 3 0 3 作者简介李强 1 9 8 3 ，男，甘肃平凉人．高级工程师 等。锌浸出渣回转窑挥发法的特点是能耗高、工作 环境差、设备简单和建设费用低，目前国内回转窑挥 发法占主导8 。1 ⋯。本文针对某大型铜铅锌冶炼基地 锌湿法冶炼浸出渣进行挥发锌、铅、钢的试验研究。 1 试验 1 ．1 试验原料 试验用煤的主要成分 ％ 固定碳7 6 ．5 1 、挥发分 万方数据 2 8 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 2 0 年第1 2 期 4 ．1 2 、灰分1 9 ．0 1 、分析水0 ．3 6 。试验所用样品来自 某锌冶炼厂浮选银后的锌浸出渣，主要化学成分 ％ Z n1 8 ．5 0 、C u1 ．0 4 、P b3 ．7 2 、F e2 5 ．4 2 、M n2 ．1 6 、 C a 2 ．4 5 、M g O0 ．5 0 、S i 26 ．8 0 、A 1 2 。L6 2 、I n0 ．0 4 6 。 根据分析结果可知，该样品中有价金属的种类多， 其中Z n 、P b 、I n 的含量分别为1 8 ．5 0 ％、3 ．7 2 ％、0 ．0 4 6 ％。 锌浸渣的物相分析结果表明，主要物相为铁酸 锌，另有少量的石英、氧化锰、闪锌矿、铅钒、氧化铁、 钾长石、透辉石、氧化铅、黄铁矿、黄铜矿、锡石等，锌 浸出渣的X 射线衍射分析结果见图l 。 根据X 射线能谱分析可知，铁酸锌中普遍含 有少量的C u 和M n 。主要呈单体形式产出，在部 分铁酸锌中可见包裹有细粒的铅钒等，少量铁酸 锌与氧化铁、氧化锰、硅酸盐相连生。铁酸锌的粒 度粗细不均，总体较细。单体形式的铁酸锌冠微 镜图片见图2 ，铁酸锌内部包裹细粒硫酸铅能谱图 见图3 ，铁酸锌与硅酸盐相物质共生能谱图见 图4 。 1 02 03 04 05 06 07 08 09 0 2 0 ／ 。 图1 样品的X R D 谱 F i g ．1 X R Dp a t t e r no fs a m p l e 图2 铁酸锌呈细粒单体的形式分布 F i g ．2 Z i n cf e r r i t ei sd i s t r i b u t e d i nt h ef o r mo ff i n ep a r t i c l e s 图3 铁酸锌内部包裹细粒硫酸铅的能谱图 F i g ．3E n e r g ys p e c t r u mo ff i n e g r a i n e d l e a ds u l f a t ei n s i d ez i n cf e r r i t e 图4 铁酸锌与硅酸盐相物质 共生能谱图 F i g ．4E n e r g ys p e c t r u mo fs y m b i o s i sb e t w e e n z i n cf e r r i t ea n ds i l i c a t ep h a s es u b s t a n c e s 1 ．2 试验装置及方法 挥发试验在小型回转窑中进行，将浸出渣和煤 按一定比例混合均匀后转入坩埚，将坩埚放人同转 窑加热管内，设置好回转窑的试验条件，启动回转窑 计时，试验结束后，取挥发后残渣送样，计算锌、铅和 铟的挥发率。 1 ．3 试验原理 试验时煤和浸出渣混合后通过传输皮带从窑尾 进入回转窑，在回转窑还原段l1 0 0 ～l3 0 0 。C 下， 浸出渣中的锌、铅、铟等被还原成金属蒸气挥发，在 烟气中被氧化，最终在冷却和收尘系统中以金属氧 化物形式被捕集，其他金属和非金属化合物等则留 在渣中L 1 ⋯。 万方数据 2 0 2 0 年第12 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 9 2 试验结果与讨论 2 ．1 煤配比对金属挥发率的影响 煤有3 种作用，首先煤作为燃料，提供化学反应 的热量，其次是作为还原剂，将金属从氧化物还原为 金属，第三，试验发现，煤中含有的灰分可以使焙砂 成疏松状，降低焙砂结窑事故的发生概率。 试验条件挥发温度l1 5 0 ℃、挥发时间2h ，考 察煤配比对金属挥发率的影响，试验结果见图5 。 从I N5 可见，煤配比从1 5 ％增加到3 0 ％时，锌、铅和 铟的挥发率随着煤配比的增加而增大，煤配比1 5 ％ 时，锌、铅和铟的挥发率分别为9 7 ．1 2 ％、8 7 ．3 8 ％和 8 4 ．5 3 ％，焙砂含锌、铅和铟分别为0 ．9 6 ％、0 ．8 3 ％ 和0 ．0 1 3 ％；煤配比增加到3 0 ％时，锌、铅和铟的挥 发率分别为9 9 ．9 4 ％、9 9 ．8 6 ％和9 1 ．2 3 ％，进一步增 加煤配比，锌和铅的挥发率保持不变，铟的挥发率增 加很小，7 0 ％煤配比时，相比3 0 ％煤配比，铟的挥发 率仅增加了1 ．4 个百分点。综上，煤配比确定 为3 0 ％。 冰 蝌 划 鞑 哩 删 图5煤配比对金属挥发率的影响 F i g ．5 E f f e c t so fc o a lr a t i oo nm e t a l v o l a t i l i z a t i o nr a t e s 2 ．2 挥发温度对金属挥发率的影响 试验条件煤配比3 0 ％、挥发时问2h 。挥发温 度对金属挥发率的影响见图6 。南氧化锌还原平衡 图可知，氧化锌还原成锌蒸气以及锌液与锌蒸气的 平衡温度分别为9 2 0 。C 和8 2 6 ℃，窑内反应带温度 一般为11 0 0 ～13 0 0 。C ，浸m 渣中的Z n 、I n 、G e 等 直接被还原成蒸气进入炯气。从图6 可见，挥发温 度从10 5 0 ℃增加到12 5 0 ℃，铟的挥发率由 8 9 ．1 0 ％增加到9 9 ．3 8 ％，锌和铅的挥发率分别从 9 6 ．2 2 ％和8 1 ．7 6 ％增加到9 9 ．9 3 ％和9 8 ．7 9 ％， 115 0 ℃时，焙砂含锌、铅和铟分别为0 ．1 ％、0 ．2 1 ％ 和0 ．0 0 7 ％。综合考虑，挥发温度选择l1 5 0 ℃。 9 5 邃 佟 釜9 0 哩 矧 8 5 l 5 1l 11 5 l2 0 】12 5 挥发温度，1 图6挥发温度对金属挥发率的影响 F i g ．6 E f f e c t so fv o l a t i l i z a t i o nt e m p e r a t u r e o nm e t a lv o l a t i l i z a t i o nr a t e s 2 ．3 挥发时间对金属挥发率的影响 试验条件煤配比3 0 ％、挥发温度11 5 0 。C 。不 同挥发时间时的金属挥发率见图7 。在确定的挥发 温度下，挥发时间是决定处理量的关键因素。由图 7 可见，挥发时问南0 ．5h 延长到3h 时，挥发时间 对锌和钢挥发率影响较小，铅的挥发率从0 ．5h 的 6 7 ．3 9 ％增加到1 ．0h 的9 9 ．5 9 ％，继续延长挥发时 间，挥发率维持不变。综合考虑，挥发时间选择1 ．0h ， 工业生产现场可以根据窑渣金属残余量及时调整物 料停留时间。 1 0 0 9 5 9 0 赛8 5 釜。。 噬 矧7 5 7 0 6 5 0 ．51 ．01 ．5202 5 30 挥发U } l u l ／h 图7 挥发时间对金属挥发率的影响 F i g ．7 E f f e c t so fv o l a t i l i z a t i o nt i m eo n m e t a lv o l a t i l i z a t i o nr a t e s 2 ．4 综合条件验证试验 验证较优试验条件的稳定性，试验条件如下煤 万方数据 。3 0 。 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i n l n l ．c n 2 0 2 0 年第12 期 配比3 0 ％、挥发时问1h 、挥发温度11 5 0 ℃。试验 结果见表1 。由表l 可见，试验稳定性和重现性 较好。 表1综合条件验证试验结果 T a b l e1 R e s u l t so fc o m p r e h e n s i v e c o n d i t i o nv e r i f i c a t i o nt e s t ／％ 汁，A 挥发渣金属含量 金属挥发率 Z n P bI nZ n P bI n 10 ．0 2 6 0 ．0 1 10 ．0 1 19 9 ．9 2 9 9 ．8 48 7 ．2 1 20 ．0 2 50 ．0 12 0 ．0 1 29 9 ．9 2 9 9 ．8 28 5 ．6 5 30 ．0 2 6 0 ．0 1 30 ．0 1 29 9 ．9 29 9 ．8 l 8 5 ．9 l 3结论 1 锌浸出渣的物相主要为铁酸锌，主要呈单体 形式产出，在部分铁酸锌中可见包裹有细粒的铅钒 等，少量铁酸锌与氧化铁、氧化锰、硅酸盐相连生。 铁酸锌的粒度粗细不均，总体较细。 2 锌浸出渣中含有大量有价金属，应通过经济 高效的工艺技术进行回收，回转窑挥发法是目前的 主流工艺。在煤配比3 0 ％、挥发温度11 5 0 ℃、挥发 1 ．0h 的条件下，锌、铅和铟的挥发率分别为 9 9 ．9 2 ％、9 9 ．5 9 ％和8 3 ．4 6 ％，窑渣含锌、铅和铟分 别为0 ．0 2 5 ％、0 ．0 2 7 ％和0 ．0 1 3 ％。窑渣磁选回收 铁，再浮选回收碳、铜和银，尾渣可以作为水泥和砖 等建材原料，实现了锌浸出渣的完全消纳。 [ 1 ] [ 2 3 [ 3 ] 参考文献 彭容秋．锌冶金[ M ] ．3 版．长沙厂r 『南大学出版社， 2 0 1 5 ． P E N GRQ ．Z i n cM e t a l l u r g y [ M ] ．3 r de d ．C h a n g s h a C c n t r a lS o u t hU n i v e r s i t yP r e s s ，2 0 l5 ． 邹小平- 王海北，魏帮，等．锌冶炼厂铁闪锌矿湿法冶炼 浸出渣处理方案选择E J 3 ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 6 8 1 21 5 ． Z O UXP ，W A N GHB ，W E IB ，e ta 1 ．S c h e n l es e l e c t i O nt 。 t r e a tm a r m a t i t el e a c h i n gr e s i d u ef r o mz i n ch y d r o m e t a l l u r g y p l a n t [ J ] ．N o n f e r r o u sM e t a l s E x t r a c t i v eM e t a l l u r g y ． 2 0 1 6 8 1 2l5 ． 王福生- 车欣．浸锌渣综合利用现状及发展趋势[ J ] ．天 津化工，2 0 l O ，2 4 3 13 ． W A N } FS ，C H EX ．C o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o ns t a t u s a n dd e v e l o p m e n tt r e n do fz i n c l e a c h i n gr e s i d u e s [ J ] ． T i a n j i nC h e m i c a lI n d u s t r y ，2 0 1 0 ，2 4 3 13 ． [ 4 3 宴祥树，陈春林．锌浸出渣火法处理工艺探讨[ J ] ．巾国 有色冶金，2 0 1 2 ，4 1 5 5 86 2 ． [ 5 ] [ 6 ] E 7 3 E 8 3 [ 9 ] [ 1 0 ] YANXS ， ；H E NCI ．．D i s c u s s i o nonp y r o m e t a l l u r g i c a l p r o c e s sf o rz i n cl e a c h i n gr e s i d u e s [ J ] ．C h i n aN o n f e r r o u s M e t a l l u r g y ，2 0 1 2 ，4 1 5 5 86 2 ． 铅锌冶金学编委会．铅锌冶金学[ M ] ．北京科学出版 社，2 0 0 3 ． E d i t o r i a lB o a r do fI ．，e a da n dZ i n cM e t a l l u r g v ．[ 。e a da n d Z i n cM e t a l l u r g y [ M ] ．B e i j i n g S c i e n c eP r e s s ，2 0 0 3 ． 贺菊香，刘生长．湿法炼锌浸出渣的处理方式分析[ J ] ． 四川I 有色金属，2 0 1 4 2 4 54 7 ． H EJX ，I ．I USC ．A n a l y s i so fz i n c l e a c h i n gr e s i d u e t r e a t i n gm e t h o d [ J ] ．S i c h u a nN o n f e r r o u sM e t a l s ，2 0 1 4 2 4 54 7 ． 魏威，陈海清，陈肩元，等．湿法炼锌浸出渣处理技术现 状[ J ] ．湖南有色金属，2 0 1 2 ，2 8 6 3 73 9 ． W E IW ，C H E NHQ ， ；H E NQY ，e ta 1 ．C u r r e n ts t a t u s o fl e a c h i n gs l a gt r e a t m e n tt e c h n o l o g yo fz i n cl e a c h i n g r e s i d u e [ J ] ．H u n a nN o n f e r r o u sM e t a l s ，2 0 1 2 ，2 8 6 3 7 - 3 9 ． 王成彦，陈永强．中国铅锌冶金技术状况及发展趋势 节能潜力L J ] ．有色金属科学与工程，2 0 17 ，8 3 16 ． W A N GCY ，C H E NYQ ．S t a t u sa n dd e v e l o p r i l e n t t r e n d so fC h i n a ’sl e a da n dz i n cm e t a l l u r g yt e c h n o l o g y E n e r g ys a v i n gp o t e n t i a l [ J ] ．N o n f e r r o u sM e t a l sS c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g ，2 0 1 7 ，8 3 1 - 6 ． 王成彦，陈永强．中国铅锌冶金技术状况及发展趋势 铅冶金[ J ] ．有色金属科学与工程，2 0 1 6 ，7 6 I7 ． W A N ；- CY ，C H E NYQ ．I ．，e a da n dz i n cm e t a l l u r g v t e c h n o l o g ys i t u a t i o na n dd e v e l o p m e n tt r e a d so fC h i n a I ．e a dm e t a l l u r g y [ J ] ．N o n f e r r o u sM e t a l sS c i e n c ea n d E n g i n e e r i n g ，2 0 1 6 ，7 6 17 ． 李强，王成彦，郜伟，等．铅富氧闪速熔炼炉烘炉实践[ J ] ， 有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 2 4 2 02 3 ． I IQ ，W A N GCY ，G A OW ，e ta 1 ．H e a t i n g u pp r a c t i c e o fl e a d o x y g e ne n r i c h e df l a s hs m e l t i n gf u r n a c e [ J ] ． N o n f e r r o u sM e t a l s E x t r a c t i v eM e t a l l u r g y ，2 0 1 2 4 2 0 ～2 3 ． [ 1 1 ] 卢长海．挥发窑处理含锌浸⋯渣挥发率及T 艺节能探 究L J ] ．有色矿冶，2 0 1 1 ，2 7 2 3 4 3 7 ． I ．UCH ．R e s e a r c hont h ev o l a t i l i z a t i o nr a t eo fz j n c c o n t a i n i n gl e a c h i n gs l a gi nt h ev o l a t i l i z a t i o nk i l na n d t h ee n e r g ys a v i n gp r o c e s s [ J ] ．N o n f e r r o u sM i n i n ga n d M e t a l l u r g y ，2 0 1 1 ，2 7 2 3 43 7 ． 万方数据