铅锌冶炼前沿技术与装备(张乐如).ppt.ppt

铅锌冶炼前沿技术与装备及其资源综合利用新技术 铅锌冶炼技术及装备概况闪速熔炼炼铅技术熔池熔炼炼铅技术大极板铅电解精炼技术锌精矿直接浸出技术大极板锌电积及自动剥锌技术富氧侧吹炉处理锌浸出渣技术 铅锌冶炼技术与装备概述 铅锌冶炼行业迫于环保 清洁生产 资源短缺及劳动力成本升高的压力 近年来我国铅锌冶炼技术装备水平有较快的提升 主要体现在铅冶炼氧气直接熔炼技术 大极板电解铅精炼技术 锌精矿氧气直接浸出技术 大极板电积及自动剥锌技术 铅冶炼熔炼技术 闪速熔炼和熔池熔炼闪速熔炼 kivcet技术 江铜和株冶采用该技术分别建设10万吨 年和12万吨 年粗铅冶炼厂 估计今年年底投产 熔池熔炼 富氧侧吹 富氧底吹 包括sks qsl 富氧顶吹 包括ausmelt isasmelt 我国采用sks技术的企业有许多家 原来都是采用sks炉熔炼 鼓风炉还原的工艺 现在正在进行液态高铅渣直接还原的技术改造 铅精炼技术与装备 大极板及大电解槽 阳极立模浇铸 阴极自动制造 阴阳极自动排距 铅电解专用吊车 析出铅及残阳极自动洗涮机 自动抽棒及研磨机等 驰宏锌锗 豫光金铅 云锡公司 株冶及江铜等企业采用该技术 锌精矿直接浸出 加压氧浸和常压氧浸 两种方法分别在丹霞冶炼厂和株冶建成投产 大极板锌电积及自动剥锌技术与装备 目前极板规格有2 6m2 3 2m2 锌电积专用吊车及自动剥锌生产线 国内有驰宏公司 株冶 丹霞冶炼厂 江铜等企业采用该技术 2 闪速熔炼炼铅技术 2 1国外基夫赛特炼铅技术应用情况意大利维斯麦港冶炼厂的基夫赛特炉建于1986年 设计处理能力540t d炉料 现在达到700t d 两个炉料烧嘴 产冰铜7 10包 天 冰铜含铜25 35 虹吸口放铅 没有烟化炉 炉渣直接水淬 没有搭配锌浸出渣 搭配部分氧化铅渣料 炉料含铅35 40 加拿大特雷尔冶炼厂建于1996年 设计处理能力1200t d炉料 现在达到1400t d 4个炉料烧嘴 不产冰铜 开孔放铅 采用连续脱铜炉脱铜 冰铜品位35 40 有烟化炉 搭配锌浸出渣超过炉料50 铅精矿只占28 炉料含铅25 左右 2 2国内闪速炼铅技术的应用国内最早采用闪速炼铅技术是灵宝华鑫公司 由国内自行研究开发的技术 炉型类似炼铜闪速炉 反应塔为圆形 一个炉料喷嘴 设有焦滤层 没有电热区 炉渣进入电热前床 开过几次 据说指标很好 但是没有继续生产 2008年和2009年江铜和株冶分别引进国外基夫赛特炉直接炼铅技术建厂 现在正在建设过程中 预计今年年底或明年年初可建成投产 国内两个基夫赛特炼铅厂的差异两个厂规模不一样 江铜10万吨 年 株冶12万吨 年 原料不同 铅精矿品位比江铜高 江铜搭配的是锌浸出渣 株冶搭配的硫尾矿渣和硫热滤渣 株冶放铅采用虹吸放铅进脱铜锅 放铅在炉子端部 放渣口在炉子侧面 采用开孔机放渣进烟化炉 江铜为侧面开孔放铅进连续脱铜炉 端部人工放渣进烟化炉 江铜烟化炉烟气采用湿法收尘 氧化锌烟尘浆液采用泵输送 株冶采用布袋收尘 气力输送至氧化锌浸出 粗铅脱铜采用熔铅锅脱铜 江铜采用连续脱铜炉 2 3基夫赛特炉炉体结构简述炉子分为3个区域 反应塔 竖炉 电热区 电炉 上升烟道 反应塔顶部设有4个炉料烧嘴 1个辅助烧嘴 四周由铜水套构成 电热区熔池由铜水套构成 熔池上方和炉顶为耐火材料 炉顶为吊挂拱顶 插入3根直径电极 所有铜水套内壁开有燕尾槽 燕尾槽内镶嵌耐火材料 用于挂渣保护铜水套 并减少热损失 上升烟道由铜水套构成 上方接余热锅炉上升段 炉底为耐火材料反拱结构 炉底下面通风道 由风机强制鼓风冷却 渣线以下炉墙全部采用铜水套 反应塔炉墙及炉顶 上升烟道全部采用铜水套 反应塔与电热区的隔墙 反应塔与上升烟道隔墙 牛鼻子 采用铜水套 隔墙插入熔体深度200 250mm 牛鼻子距离熔体表面 900mm 最高铅液面 900mm 最高渣液面 1700mm 焦滤层厚度100 150mm 图1 炉体结构示意图 图2 基夫赛特炉示意图 图3 烧嘴个数对焦滤层分布的影响 图4 烧嘴个数对加料量的影响 2 4闪速炼铅 kivcet 工艺流程原料准备及配料 原料库设有铅精矿仓 焦炭仓 煤粉仓 石英石仓 石灰石仓 铁剂仓 浸出渣仓 将含水25 30 的浸出渣预干燥至10 水分 除焦炭外的物料用抓斗吊车抓入配料仓 采用电子皮带秤计量配料 配比由计算机进行控制 干燥 球磨 配料后物料送入干燥机将水分干燥至1 以下 干燥后的物料进行球磨筛分 保证粒度达到1mm以下 干燥 球磨后的物料通过气力输送到达两个的炉顶料仓和1个的中间大储仓 焦炭筛分 干燥与输送 焦炭经过筛分 粒度5 15mm 干燥至水分1 以下 用皮带运输机送入炉顶 4个焦炭仓 反应塔 个和电炉 个 炉顶加料系统 炉顶料仓设有条形阀 螺旋给料机和皮带计量秤 计量秤与多个系统进行联锁控制 计量后的炉料与皮带秤计量后焦炭 螺旋秤计量后返尘一起送入双螺旋混料机混合均匀 然后送入炉料烧嘴 加料系统分为a b两条线 每条线供应2个烧嘴 用分料器和液压阀控制 熔炼系统 炉料和工业纯氧在烧嘴内混合 通过4个烧嘴喷入反应塔顶部 迅速氧化 温度达到1300 1400 左右 金属氧化物液滴落入下方炽热的焦滤层 90 左右的氧化铅通过焦滤层还原成金属铅 渣和铅的混合物通过隔墙下方潜流至电热区 电炉区 进一步还原和分离 粗铅从端部虹吸口或放铅口直接放入熔铅锅脱铜或连续脱铜炉 炉渣从尾部或侧面直接放入烟化炉吹炼 烟气处理系统 反应塔和电炉均设有余热锅炉 两台锅炉共用一个汽包和一套水循环系统 反应塔烟气1300 左右 通过牛鼻子进入余热锅炉上升段 上升段高度40m 冷却至750 左右进入下降段 冷却至550 左右进入对流段 对流段设有4组对流屏 预留2组 出口温度350 经过一个沉降室 进入电收尘 再经过高温风机送制酸系统制酸 尾气达标排放 电炉烟气1250 左右 经过复燃室燃烧 余热锅炉和省煤器冷却 布袋收尘后达标排放 图5 工艺流程图 kivcet炉工艺配置图 2 5主要技术经济指标 工业氧气消耗185 220m3 t炉料反应塔焦粉单耗32kg t炉料电热区电能单耗175kwh t炉料烟尘率5 8 基夫赛特炉硫进入烟气率97 与是否产冰铜有关 竖烟道区炉烟气so2浓度25 30 基夫赛特炉渣含pb 3 5 基夫赛特炉作业率 95 铅熔炼回收率97 9 烟化炉弃渣含pb 0 5 烟化炉弃渣含zn 1 0 2 6基夫赛特炼铅的基本冶金原理 经过配料 干燥 球磨后的炉料在炉顶与焦炭混合后经过炉料烧嘴进入反应塔同时经过烧嘴喷入氧气 硫化物在悬浮状态迅速氧化 燃烧 主要化学反应pbs o2 pbo so2 99 885kcal molzns o2 zno so2 105 669kcal molcus o2 cuo so2 96 647kcal molfes o2 feo so2 110 713kcal molfes2 o2 feo so2 164 429kcal molpbso4 pbo so2 96 515kcal molznso4 zno so2 kcal mol 1 硫化铅的氧化及硫酸铅的分解反应硫化铅氧化及硫酸铅的分解反应在气相中完成 炉料粒度小于1mm 水分小于1 氧化反应在工业纯氧 98 条件下在悬浮状态下迅速完成 pbs o2 pbo so2pbs pbo pb so2pb o2 pbo完成上述氧化反应只需5 6秒时间 硫化铅迅速生成氧化铅 硫化铅可能与氧化铅发生交互反应生成部分金属铅 但是强氧化气氛中金属铅会迅速氧化又生成氧化铅 如图6所示 随反应塔高度下降 pbs浓度迅速降低 到6m处时接近于零 pbo浓度迅速增加 到7m处时几乎全部氧化 同时在2m和6m之间出现一条金属铅的曲线 在3 5m处最高 到6m接近于零 图7表明随反应塔高度下降 所有硫化物的浓度迅速降低 到5m处接近于零 硫化铅 硫化锌 硫化铁几乎全部被氧化 同时氧气浓度迅速降低 充分保证焦滤层的还原性气氛 由于硫化铅的氧化迅速 硫化铅的氧化就比较完全 硫化铅挥发的机会较少 因此烟尘率相对较低 因为硫化铅沸点为1281 氧化铅为1472 金属铅为1525 在熔炼温度下硫化铅可以完全挥发 熔体中硫化铅含量越低 铅挥发的机率就越小 这就是闪速熔炼烟尘率较低的原因 图8 pb s o体系1000 和1300 优势区域图 说明硫化铅精矿的氧化反应必须在1300 以上的温度下进行 才能避免硫酸盐的生成 图6 pbs氧化和浸出渣分解 图7 反应塔内高度下降氧气及硫化物的浓度变化 图8 pb s o体系1000 和1300 优势区域图 2 氧化铅的还原氧化铅的还原主要在焦滤层进行 金属氧化物液滴落入下方炽热的焦滤层 90 左右的氧化铅还原 由于反应塔处于强氧化气氛中 交互反应得不到金属铅 金属铅的生成几乎全部是靠碳还原 由于焦炭颗粒为5 15mm 基本不参与氧化反应 预热后直接落入熔池 浮在熔体表面 形成焦炭过滤层 焦炭过滤层厚度控制在100 150mm 形成的氧化物是熔融的细小液滴 落到炽热焦炭过滤层时迅速进行选择性还原 铅优先得到还原 大约90 的氧化铅还原为金属铅 含有金属铅的熔体通过隔墙下方通道流入电热区 焦炭过滤层浮在熔体表面 被隔墙挡住 不会流入电热区 由于还原过程是吸热过程 所需热量主要来自反应塔硫化物燃烧产生热量和电热区电极所产生的热量 3 电炉还原及渣铅分离在电极的作用下进行渣 铅澄清分离和进一步还原 电热区需要加入少量焦炭作还原剂 焦炭加入量为每吨炉料1 5 3 8kg 还原过程中有部分锌挥发进入烟气 在烟气冷却及收尘系统得到氧化锌烟尘 冰铜的形成通过调整氧料比控制是否在电炉中产冰铜 产冰铜有利于虹吸放铅 但不利于渣铅分离 冰铜处于渣铅之间 容易形成一层隔膜阻碍金属铅液的沉降 导致渣含铅升高 如果原料含铜过高 含铅较低 cu pb大于0 015时 就会超过在铅液温度下的铜在粗铅中的溶解度 铜及其化合物就会析出造成虹吸放铅口堵塞 必须造冰铜 定期排放 粗铅排放温度600 700 估计炉内粗铅为600 900 越接近炉底温度越低 超过溶解度的cu或cu2s就会析出上升到粗铅表面 图9表明温度高于600 时 cu在铅液都有一定的溶解度 随温度的升高 溶解度增大 当cu pb大于0 02时 溶解温度应该高于750 超过放铅温度 虹吸放铅可能出现困难 如果开孔放铅不存在问题 因为开孔放铅位置比虹吸高得多 粗铅温度一般在750 850 cu pb可以大于0 02 同时表明冰铜的最高熔化温度为1150 在粗铅中的最低溶解温度为550 控制粗铅硫含量对冰铜的析出温度影响至关重要 图10为pv和tc cdf 的冰铜成分 分别为含cu2s30 和50 析出温度分别在700 和800 左右 图9 铜和硫在铅中互溶度 图9 pv和tc冰铜 2 7炉结的消除与抑制 由于原料搭配浸出渣有大量zn和其它杂质进入炉内使冶炼过程变得非常复杂 加拿大的kivcet炉由于搭配大量锌浸出渣 比意大利的难以操作 投产后两年才达到90 的作业率 其中一个主要问题是炉结严重 炉结的种类 炉渣炉结 粗铅炉结和余热锅炉内的烟尘炉结炉渣炉结是危害最大的炉结 主要产生在炉墙和隔墙的结合部位 影响熔体流动 靠侧墙的渣层与铅层之间部位 影响铅液的澄清分离 炉渣炉结一旦形成 消除非常困难 需要大量时间 增加能耗 主要防止炉结形成 加拿大防止炉结形成的方法是 控制炉料中zn不超过17 n fe 0 9 稳定炉料配比 保证炉料烧嘴的火焰强度和焦滤层的适当温度 保持炉料烧嘴的良好状态 保持较高的sio2 cao比 选择合理渣型 炉渣渣型sio2 fe 0 9 sio cao 1 6 保持较高稳定的铅液水平 尽量避免耐火材料 铬质材料 脱落进入熔体 搭配锌浸出渣使炉料含锌量增加 在熔炼过程中生成氧化锌进入炉渣 当炉渣中超过一定含量就会与铁 硅 钙酸盐形成难熔的物质 导致产生炉结机率增加 炉结消除困难 加拿大的消除方法是 在炉料中适当增加煤粉 提高焦滤层温度 加大电炉电极功率 提高电炉温度 增加电极插入深度 插入至距离铅液界面50 100mm 加入fesi或铁球熔化炉结 精心操作电炉 增加电炉焦炭加入量 使其均匀分布 图10 zno对炉渣液相线的影响 图11 锌在熔体中的影响 粗铅炉结主要是冰铜和黄渣的影响 生长在虹吸放铅口 阻塞虹吸放铅 为防止粗铅炉结的形成 适当控制炉料中铜 砷 锑的含量 提高脱硫率 若原料含铜过高 采用造冰铜生产 定期从基夫赛特炉排出冰铜 降低粗铅中的含铜量 烟尘炉结主要生长在余热锅炉上升段与下降段的顶部 主要是硫酸盐形成的 为此 需要将烟气进入下降段的温度降至750 以下 防止硫酸盐的形成 2 8闪速炼铅工艺的技术特点 能适应低品位原料的冶炼 特别能够处理锌浸出渣 消除锌浸出渣单独处理的高能耗和低浓度so2的污染问题 但是浸出渣的加入 将大量锌带入冶炼过程 使冰铜及渣的熔点升高 如图8 产生炉结机率增加 闪速熔炼 在气相中完成氧化反应 反应速度快 冶炼强度高 冶炼能力大 反应机理与熔池熔炼不同 金属铅主要靠碳还原 不是硫化铅与氧化铅的交互反应 在熔炼阶段由于pbs pbo和pbso4之间的反应形成了一些金属铅 但是 大多数形成的金属铅在氧气充足的条件下可在火焰中氧化 设有焦滤层 80 90 的氧化铅能够在氧化区还原成金属铅 烟尘率较低 相对炉料的7 8 不超过10 3 熔池熔炼炼铅技术 3 1我国熔池熔炼炼铅技术的进展我国熔池熔炼炼铅技术应用非常广泛 有qsl炉 卡尔多炉 ausmelt炉 isa炉 水口山炉 侧吹炉 用得最多的是水口山炉 富氧底吹炉 熔炼过程主要是氧化脱硫 产出部分粗铅和富铅渣 富铅渣铸成渣块 加入鼓风炉还原熔炼 富氧底吹炉取代了烧结机 提高了烟气so2浓度 有利于制酸 近年来 又开发了液态高铅渣的底吹炉或侧吹炉还原技术 取得了比较理想的技术经济指标 这些都是熔池熔炼炼铅技术的重大进步 3 2富氧底吹炉热渣直接还原技术该技术由豫光金铅公司率先研究开发成功 2008年应用于工业化生产 液态高铅渣从富氧底吹熔炼炉定期排出 直接加入底吹还原炉 用煤作还原剂 天然气作燃料 还原温度1150 1200 反应时间30 70分钟 终渣含铅可以降至3 左右 与原来的铸渣冷却 渣块加入鼓风炉还原相比 流程缩短 占地面积减小 反应速度快 传质传热效果更好 能耗降低 更有利于环保和清洁生产 3 3富氧侧吹炉热渣还原技术该技术在万洋冶炼集团公司等企业得到工业化应用 生产运行稳定 取得了理想的技术经济指标 由于富氧底吹熔炼炉周期性作业 作业周期120分钟 还原炉也只能相同的周期进行作业 分为三个阶段 即进料 还原和放渣保温 其中进料升温30 40分钟 还原40 50分钟 放渣保温30 40分钟 用煤作燃料和还原剂 渣含铅可以降至2 以下 其特点是不需要气体燃料 煤既作燃料又作还原剂 配置更为简单 能耗更低 冶炼强度更高 反应时间更短 占地面积更小 3 4闪速熔炼与熔池熔炼的差别 1 反应机理的差别闪速熔炼氧化反应在气相中进行 氧化脱硫反应速度很快 硫化铅在炉内停留时间很短 熔池熔炼在液相中进行 传质传热速度比气相缓慢 反应速度也相对较慢 硫化铅的停留时间相对较长 硫化铅挥发的机率较高 导致烟尘率较高 闪速熔炼有硫化铅与氧化铅交互反应发生 但是生成的金属铅很快又被氧化成氧化铅 不能象熔池熔炼那样产出一次粗铅 见图3中线2 熔池熔炼的一次粗铅主要来自硫化铅与氧化铅的交互反应 闪速熔炼还原反应在气 液两相中进行 全部金属铅来自氧化铅的碳还原 主要依靠焦滤层的液相反应和co的气相反应 熔池熔炼主要在液相中进行 金属铅部分来自硫化铅与氧化铅的交互反应 部分来自氧化铅的碳还原 闪速熔炼的原料适应性较强 能够搭配处理大量锌浸出渣 对于铅锌联合企业比较适合 熔池熔炼对原料要求相对较高 闪速熔炼炉 基夫赛特炉 相对比较复杂 控制水平比较高 与熔池熔炼 底吹炉或侧吹炉 相比投资偏高 炉料烧嘴阀门与许多因素进行联锁控制 只有满足这些条件阀门才能开启 这些条件之一不能满足 烧嘴将自动关闭 4 大极板铅电解技术 4 1传统铅电解技术我国的铅精炼几乎全部采用电解精炼 但是过去几十年的技术装备非常落后 主要表现在以下几个方面 小极板电解 阳极板规格100 140kg 残极率42 45 阳极寿命一般3 4d 阴极周期2 3d 一般采用不同周期电解 装备水平落后 出装槽人工排距 人工吊装 与同类型的铜电解装备水平差距非常大 劳动生产率低 劳动强度大 环境污染严重 尤其是粗铅的火法精炼 产业集中度低 4 2大极板铅电解技术简介 极板规格 铅阳极板 重量300 370kg 厚度27mm 有效面积 0 95m2 阴极片 有效尺寸为1240x840mm 厚度0 9cm 大极板铅电解的技术参数如下 电流密度 140 160a m2电解液成分 pb2 100 140g l sif6 120 150g l h 50 60g l电解液循环量 40 60l min温度 40 2 同极间距 110mm电解周期 同周期 7 8天 不同周期电解 阴极4d 阳极8d 4 3立模铸造铅阳极板由于铸造方式 冷却方式和脱模方式的改善 立模铸造的阳极板质量优于平模铸造的阳极板质量 铸造方式 直立 对开的水冷模具 浇铸时耳子在下 耳子最先浇注 冷却时间最长 因而饱满 强度好 在电解槽内长周期电解不易断脱 阳极板几乎没有掉槽现象 冷却方式 平模浇注一般是自然冷却 立模浇注模具中通冷却水强制冷却 平模浇注底面与上表面冷却速度不同 上表面固化快 且全部暴露在空气中 容易发生氧化和产生浮渣 立模浇注只有阳极顶部与空气有接触 接触面少 产生浮渣现象少 脱模方式 平模浇注的极板脱模为顶升式 容易造成极板弯曲 立模浇注的极板脱模方式为液压开模 模具开启 铅阳极板自动脱模 脱模时没有外力作用于极板 立模极板相比平模极板 表观质量好 尺寸偏差小 厚薄均匀 国内平模铸造铅阳极板及立模铸造的阳极板外观 4 4阴极制造 与传统小极板阴极制造工艺不同的是 大阴极板制造是先采用铅卷机制铅卷 铅卷再与导电铜棒一起送阴极制造机组制造阴极 阴极制造过程主要有切片 整平 装棒 卷边 压纹 点焊 矫正等工序 制成的铅阴极能满足7 8天长周期电解不断极的强度要求 4 5铅电解槽 槽间距及槽间导电棒铅电解槽 就材质而言 有三种 分别是 钢框架内衬整体成型pe槽 钢筋混凝土内衬整体成型pe槽 钢筋混凝土内衬玻璃钢 铅电解槽规格 长度4500mm 6000mm 宽度和深度基本一致 槽内放置极板数 槽内放置的阳极板数38块 50块 阴极为39 51片 槽间距 为保证铅电解槽的整体强度 不同类型或放置的极板数不同 其电解槽壁厚也不相同 因此相邻两槽的中心间距也相应不同 目前有1160mm 1260mm 1300mm三种 槽间导电棒 槽间导电棒的型式取决于槽间距 相邻两槽电的传导方式 出装槽作业的横电方式等 导电棒的断面形式也是多样化的 目前断面形式有屋型 矩形及板型 选择和设计槽间导电棒原则 确保相邻两槽的阴 阳极板搭接良好 出装槽横电时通过的电流强度必须控制在铜棒的许用范围内 否则铜棒发热 损毁槽间导电棒下方的绝缘板 近几年间铅电解装备水平已经得到了显著提升 尽管就行业整体而言 与铜电解精炼水平还有一段距离 大极板的采用已经奠定了我国铅电解设备大型化 机械化和自动化的基础 我院正在设计几条铅电解生产线 每一条生产线 都不是前面生产线的翻版 自行研发或与相关厂家合作研发了多条联动线 使铅电解装备水平 机械化和自动化程度得到显著提升 归纳起来 铅电解装备除上述阳极板铸造 铅卷制造机及阴极制造设备外 其他引进配套或国内自主研发的先进装备有 引进了阴阳极自动排距机 使阴 阳极板同时装槽成为可能 极板间距严格可控 大大降低了阴 阳极短路现象的发生 引进了阴极铜棒研磨机 使铜棒的研磨更简单和便利 研发了可在驾驶室操控的极板吊具 实现了铅电解出 装槽的机械化和自动化 研发了全自动单片残极洗涤机组 对残极进行2段洗涤 残极洗刷效果好 研发了全自动阴极洗涤及抽棒机组 对析出铅片进行洗涤 抽取阴极铜棒和自动堆垛铅片 劳动生产率显著提高 研发了铅电解多功能吊车 已经试制成功 并应用于年底将投产的项目中 该吊车的成功运用 将使铅电解车间出 装槽作业迈上新台阶 彻底改变我国以往铅电解装备水平大大落后铜电解装配水平的局面 研发了大极板残极自动加入装置 使残极自动 逐块加入到铅锅中 彻底改观现有生产中残极入锅时现场环境糟糕的局面 研发了析出铅片机械化入铅锅的生产线 将大大降低操作工人的劳动强度 同时减少因铅片装锅作业导致铅蒸汽外泄对环境的污染 研发了铅极板移栽小车 其重大意义在于可以解决粗铅厂房与电铅厂房分开布置铅阳极板的运输问题 5 锌精矿直接浸出技术 5 1锌精矿加压氧气浸出20世纪90年代 云南冶金集团对硫化锌精矿特别是高铁硫化锌精矿进行了系统试验 与2004年在永昌公司建成1万吨 年加压氧气浸出示范厂 工艺参数为浸出压力0 8 1 2mpa 浸出温度140 160 采用工业纯氧 2007年云南冶金集团在澜沧公司建设年产2万吨的处理高铁硫化锌精矿的两段加压氧气浸出厂 经过工业试验 2008年建成投产 我国第一座10万吨 年加压氧气浸出工厂是中金岭南的丹霞冶炼厂 针对凡口铅锌矿生产的高镓 锗 银锌精矿 为了提高有价金属的综合回收率 选择了加压氧气浸出直接炼锌工艺 委托加拿大谢里特公司对精矿进行试验 在此基础上确定了两段逆流加压氧气浸出流程 浸出采用3台高压釜 两用一备 高压釜容积为280m2 台 由国内设计制造 丹霞冶炼厂在冶炼工艺 设备及材料国产化方面做了大量探索性工作 2009年建成投产 各项技术经济指标很快达到设计水平 两段浸出后的锌浸出率达到98 99 镓浸出率达到90 锗浸出率达95 左右 生产连续性好 系统投产时产出的硫精矿未生产硫磺 2011年硫磺生产投入正常运行 目前西部矿业10万吨电锌采用加压氧气浸出项目已进入实施阶段 该项目已由加拿大谢里特公司完成连续性试验 其工艺流程是锌精矿送湿式球磨机球磨 球磨矿浆经旋流器分级后 底流返回再磨 溢流进入高效浓密机 浓密底流含固量为70 泵入压力浸出釜 加入浸出添加剂 进行第一段氧压浸出 浓密上清返回球磨 球磨工序要求锌精矿粒度98 以上达到45 m 浸出添加剂的加入能使熔融硫呈疏散球状 防止熔融硫包裹硫化锌精矿而阻碍锌的进一步浸出 球磨后的矿浆 废电解液泵入第一段压力釜 同时通入浓度98 以上的氧气 使硫化锌中硫被氧化成元素硫 锌成为可溶硫酸锌 浸出矿浆先经闪蒸槽降压降温至120 使元素硫呈熔融状态 同时回收闪蒸槽中蒸汽供生产使用 然后经调节槽控制调温到90 100 使熔融状态的硫冷却呈固体 调节后的矿浆送一段浓密机分离 上清液即浸出硫酸锌溶液 送沉铟工序 底流送第二段压力釜进一步浸出 第一段氧压浸出后送来的底流泵入第二段压力釜浸出 同时加入废电解液 通入浓度98 以上的氧气 浸出矿浆先经闪蒸槽降压降温至120 使元素硫呈熔融状态 同时回收闪蒸槽中蒸汽供生产使用 然后经调节槽控制调温到90 100 使熔融状态的硫冷却呈斜方晶形 便于浮选回收硫 调节后的矿浆送二段浓密机分离 上清液含酸约50 80g l 送一段氧压浸出 底流经压滤后送硫回收 硫回收工序是将第二段浓密底流压滤后的渣进行浮选回收硫精矿 浮选尾矿即铅渣 经水洗后送渣场堆存 含硫精矿送入粗硫池熔融 再通过加热过滤 从未浸出的硫化物中分离出熔融元素硫 然后将熔融硫送入精硫池产出含硫大于99 8 的元素硫 加热过滤所产的过滤渣即硫化物滤渣 可送西部矿业锌冶炼沸腾焙烧系统回收其中的硫 主要技术经济指标 锌冶炼总回收率96 铟回收率81 锌直接浸出率 98 铟直接浸出率 90 加拿大特雷尔冶炼厂氧气浸出高压釜 哈萨克斯坦巴尔喀什冶炼厂加压氧浸流程图 5 2锌精矿常压氧气浸出株冶集团采用锌精矿常压氧气浸出技术建设一套年产13万吨电锌的生产系统 于2008年投产 现已进入正常运行 5 3锌精矿直接浸出技术的特点能将锌精矿中的硫转化为元素硫 通过浮选和热滤等工序生产硫磺 硫磺比硫酸便于储存和运输 因此该工艺对于硫酸销售和运输困难的地区具有明显优势 由于该工艺不需要焙烧 不产生so2烟气 减少了有害气体排放 更有利于环境保护 锌及稀散金属的浸出率更高 有利于提高锌的回收率和资源的综合利用水平 株冶氧气直接浸出流程图 6 大极板锌电积及自动剥锌技术 近几年来引进大极板锌电积及自动剥锌生产线 该工艺具有车间占地面积少 土建投资费用低 阴阳极一次性投入少 生产过程阴阳极消耗低 车间劳动定员少 生产成本低 全自动机械化操作 工人劳动强度低的优点 每个电解槽设计为114片铝阴极 115片pb ag阳极 每片阴极有效面积为3 2m2 年产10万吨电锌只需84个电解槽 电解槽尺寸为11mx1 2mx2m 溶液会由于锌沉积过程中产生的电热效应而升温 为保证稳定的电积温度 必需设置溶液冷却设施 常用的冷却设施为玻璃钢冷却塔 冷却塔设置于电积车间屋顶 电解液的温度从38 降至32 阴极锌的吊运 剥片和洗刷为一个自动操作系统 一台自动吊车对应一系列电解槽 吊车带有自动吊架系统 剥锌机 阴极洗刷机设于厂房的一端 每天完成一整列电解槽的剥片 阴极电积周期为48h 当系列1 处于剥锌阶段 则1 吊车负责阴极在电解槽与剥锌机之间的吊运 2 吊车负责搬运剥离后的铝阴极片到刷洗机上 刷洗后的阴极由1 吊车重新吊入电解槽归位 吊车每次吊起一个电解槽的一半阴极 57片 每台剥锌机剥片效率达每小时200片 不含检修和停车时间 剥锌机自动剥取一片阴极 锌阴极被上提 由剥刀及凿子将锌片剥离 阴极锌片落入码垛机 并由辊道直接送往锌熔铸车间 阳极板清洗周期约为20d 阳极板由吊车送到清洗和拍平区 清洗的主要目的是清洗阳极表面的阳极泥 阳极板同时由拍平机拍平 含二氧化锰的泥浆送入阳极泥储槽 与加入的锰矿粉一起送往焙烧矿浸出及浓密车间的氧化槽 电解槽的掏槽周期约70d 7 富氧侧吹炉处理锌浸出渣技术 传统的锌浸出渣料一般采用回转窑进行挥发处理 用焦粒作为燃料和还原剂 由于回转窑是转动式的冶炼设备 密封性能差 漏风率高 烟气量大 烟气带走的热量多 回转窑处理浸出渣时 物料为半熔融状态 没有搅动 只有窑体缓慢转动 传质传热效果差 部分还原剂 焦粒 没有进行化学反应直接进入窑渣被排出 导致能耗很高 处理每吨渣料要消耗约0 5t焦粒 生产成本高 同时铅 金 银及铜等挥发性差的有价金属基本得不到回收 进入窑渣被丢弃 由于回转窑设备漏风率高 不便于采用富氧空气 导致烟气量大 so2浓度低 不能配入制硫酸系统回收其中的so2 直接排放又不能满足环保要求 必须进行脱硫处理处理 采用侧吹炉处理锌浸出渣具有如下优点 1 采用碎煤作燃料和还原剂 取代价格较高的焦粉和粉煤 生产成本降低 回转窑采用焦粉作燃料和还原剂 成本较高 2 冶炼过程在熔融状态下进行 喷入富氧空气形成强烈搅动 传质传热效果好 还原剂利用率高 与回转窑相比 折合标煤计算 燃料及还原剂用量可以节省50 以上 用回转窑处理浸出渣 配入的焦粉率为50 即每吨浸出渣需配入0 5t焦粉 这是因为回转窑处理浸出渣是在半熔融状态进行冶炼 传质传热效果很差 导致有一半以上的 还原剂根本没有参与反应直接进入窑渣 有的厂家对窑渣进行浮选 从窑渣可以选出20 焦粒 而富氧侧吹炉处理浸出渣配煤率仅25 30 3 氧气侧吹炉密封性好 漏风率低 采用氧气浓度45 85 的富氧空气 烟气量仅为回转窑的20 30 1台处理浸出渣40kt a的回转窑每小时烟气量50000 60000m3 h 1台处理浸出渣100kt a的富氧侧吹炉的烟气量为25000 30000m3 h 烟气量及烟气带走的热量大幅度减少 使冶炼过程的能耗大幅度降低 由于烟气量大幅度减少 so2浓度