本发明专利技术涉及一种从含Ｚｎ的残渣，特别是由制锌工业产生的残渣中分离和回收有色金属的方法。该方法包括以下步骤：将残渣进行闪速或搅拌槽烟化步骤，从而产生含Ｆｅ的炉渣和含Ｚｎ与Ｐｂ的烟；以及，提取含Ｚｎ和Ｐｂ的烟，并回收Ｚｎ和Ｐｂ；其特征在于，在烟化步骤之前或之中添加ＣａＯ、ＳｉＯ↓［２］和ＭｇＯ作为熔剂，以得到最终炉渣组合物，其组成参见式（Ⅰ），所有的浓度均以ｗｔ％表示。本发明专利技术还涉及用于Ｚｎ烟化的单室反应器，其配有作为热源和气体源的一个或多个浸入式等离子炬。［Ｆｅ］／［ＳｉＯ↓［２］］＋［ＣａＯ］／［ＳｉＯ↓［２］］＋［ＭｇＯ］／３＞３．５；０．１＜［ＣａＯ］／ＳｉＯ↓［２］＜１．３；和６＜［ＳｉＯ↓［２］］＜２２。（Ⅰ）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从含锌残渣、特别是由制锌工业产生的残渣中回收有色金属。闪锌矿是不纯的ZnS矿石，是生产Zn的主要原材料。典型的工业实践包括氧化焙烧步骤，产生ZnO以及硫酸盐或氧化物杂质。在随后的步骤中，在中性或弱酸性条件下，通过浸出使焙烧闪锌矿中的ZnO进入溶液中，从而产生贫锌残渣，在本文中分别称为中性浸出残渣和弱酸性浸出残渣。然而，在焙烧过程中，部分Zn与Fe反应，Fe是在闪锌矿中存在的典型杂质，由此形成相对不溶的铁酸锌。因此，除了硫酸铅、硫酸钙和其他杂质外，浸出残渣还包含相当大部分的铁酸盐形式的锌。根据目前的实践，从铁酸盐中回收Zn需要专门的湿法冶金残渣处理，其使用50至200g/L硫酸的高酸浓度。这种酸性处理的缺点在于，除了Zn之外，几乎所有的Fe以及其他杂质如As、Cu、Cd、Ni、Co、Tl、Sb也被溶解了。因为即使低浓度的这些元素也会干扰随后Zn的电解提取，所以必须将它们从硫酸锌溶液中除去。尽管通过添加Zn粉可使Cu、Cd、Co、Ni和Tl沉淀出来，但是Fe典型地通过水解作为赤铁矿、黄钾铁矾或针铁矿被抛弃。由于冲洗重金属的危险性，这些含Fe残渣必须以充分控制的填埋法进行处理。然而，这种残渣的填埋已经面临严重的环境压力，使该方法的可维持性受到怀疑。上述处理方法的另一个缺点是，在含Fe残渣中损失了金属如In、Ge、Ag和Zn。在一些工厂中使用含铁酸盐残渣的替代处理方法，其使用沃尔兹法烟化回转窑(Waelz kiln)，产生炉渣与含Zn和Pb的烟。类似地，Dorschel型回转火焰喷射(flame-fired)炉可以以分批法使用。在还一种方法中，在半轴高炉中，使用焦炭作为燃料来处理浸出残渣，产生含Zn和Pb的烟、冰铜和炉渣。这些火法冶金处理通常得到优良的Zn和Pb回收率，对于其中的一些处理方法，可得到有效的Ag、Ge和In回收率。然而，这些方法对于现代炼锌炉是不适合的，因为它们不能按比例放大到很大的单反应器操作。由于这一原因，对于现今的炼锌炉，它们不是成本有效的解决方案。在美国专利US 2,932,566中，将氧化的含锌材料与焦炭在高炉中熔炼，从炉气中回收Zn。在一个实施例中，添加熔剂以得到如下最终炉渣，其包含61％ FeO、16％ SiO2、11.5％ CaO和3％ Al2O3。在美国专利US 4,072,503中，含Zn、Fe、Pb的残渣在直流电弧炉中烟化，在一个实施例中获得如下最终炉渣，其包含43％ FeO、24％ SiO2、13％CaO、6％ MgO和5％ Al2O3。在上述现有技术文献中的熔炼方法在填充床或静置槽构造中进行，而不是在温度为1300℃左右的搅拌槽或闪速熔炼炉中进行。最近的文献提到，在高温下处理含Zn的Fe基二次残渣，如电弧炉(EAF)尘埃。确实需要这些温度以保证在一次单独操作中高的Zn烟化速率，使炉渣的含Zn量降至很低。在已知的熔池或闪速熔炼方法中，在冶金操作过程中，迄今常用的铁橄榄石型炉渣(2FeO.SiO2)被加热到大大高于其熔点(约1100℃)。炉渣的这种强烈过热明显缩短了转炉耐火衬里的寿命。使用水冷的衬里抵消了这种作用，但是付出了极大增加热损失的代价。因此，在这些熔炼炉中的分批操作有意地在低温下进行，以保护熔池衬里并限制能耗；然而，这导致不连续和缓慢的烟化。本专利技术的主要目的是提供一种用于高速Zn烟化的方法，避免转炉衬里的腐蚀，并将热损失限制到合理值。为此，描述了如下方法，其组合了强制搅拌与特别配制的冷冻加衬(freeze-lining)炉渣。应理解，无论是在气相或液相中，通过搅拌，用超出自然对流的手段使反应化合物强烈混合，例如用喷枪、风口、等离子炬或其他高动量的喷吹技术。本专利技术的另一个目的涉及所谓的浸入式等离子炬炉，其特别适于实施本专利技术的Zn烟化法。本专利技术方法用于在含Zn、Fe和Pb的残渣中回收(valorisation)有价值金属(metal values)，包括以下步骤—将残渣进行闪速或搅拌槽烟化步骤，从而产生含Fe的炉渣以及含Zn和Pb的烟；和—提取含Zn和Pb的烟，并回收(valorising)Zn和Pb；其特征在于，在烟化步骤之前或之中添加CaO、SiO2和MgO作为熔剂，以获得最终炉渣组合物，其组成为++3>3.5;]]>0.1<<1.3;]]>和6＜＜22，所有的浓度以wt％表示。通过将搅拌槽或闪速熔炼方法的使用与被特别改变的冷冻加衬炉渣组合物组合，所述组合物在加工温度下不需要过热，由此得到了可连续运行的快速烟化方法。炉渣容易地在转炉的耐火衬里上形成保护壳，从而提供了充分的绝热性。并且，相对于现有技术的方法，本专利技术方法的收率极大地增加了。本方法特别适合于处理中性浸出残渣或弱酸性浸出残渣。将白云石和/或石灰石有利地用作熔剂的唯一来源。在最终炉渣中MgO的浓度优选小于5wt％。如果存在铜，在烟化步骤会产生冰铜或合金相，其包含有效部分的铜和有效部分的贵金属。在本文中，术语“有效”应理解为对应于至少30wt％的单独金属回收率。如果存在Ge，它的大部分会与Zn和Pb一起烟化。然后可以将它从烟中分离，如通过其与氢氧化铁的共沉淀或通过添加鞣酸来进行分离。其他有用的分离技术为溶剂萃取和使用离子交换树脂。烟化法可以在反应器如等离子闪速炉和浸入式喷枪炉中进行。单室浸入式等离子反应器包括一个或多个等离子风口作为热源、气源和动量源，布置所述风口使得在熔融炉渣相的表面下产生等离子体，该单室浸入式等离子反应器在Zn烟化领域内构成一个新的概念，且由于与少量生成气体相关的高能产生，该反应器特别适于实施本专利技术的方法。该反应器可配有水冷的周边壁，可以以连续方式操作。现在讨论本专利技术的详细内容。烟化步骤存在于残渣的还原熔炼过程中，其中添加还原剂如天然气、液化石油气(LPG)、煤或焦炭，可能添加熔剂如石灰石(CaCO3)、白云石(MgCO3、CaCO3)和二氧化硅(SiO2)，以产生具有高熔点的快速烟化炉渣。该高熔点对应于炉渣的有限过热。这非常有益于冷冻加衬，即在冷却转炉壁的内表面上形成渣壳。有限过热导致形成相对稳定和厚的渣壳，保证良好的绝热性，且有效地防止转炉衬里受腐蚀。因此，对于冷却壁的热损失显著减少了。此外，炉渣中相对低的二氧化硅含量看起来提高了烟化速率。炉渣熔点为至少1250℃，优选推荐为至少1300℃。附图说明图1说明了在三元CaO-FeO-SiO2相图上的炉渣组成。代表性的现有技术的铁橄榄石炉渣显示为附图标记1、2和3的区域。参见“锌烟化炉渣的相平衡和热力学(Phase Equilibria and Thermodynamics of ZincFuming Slags)”，E.Jak and P.Hayes，Canadian Metallurgical Quarterly，vol41，No2，pp163-174，2002。本专利技术的炉渣组成显示为附图标记4的区域(0wt％MgO)和附图标记4+5的区域(5wt.％MgO)。在大多数情况下，根据上述标准，仅使用石灰石和/或白云石可以熔化含Zn残渣。使二氧化硅的添加量减到最小，这导致具有所需的高熔点和快速烟化动力学的炉渣。MgO的作用是进一步提高炉渣的熔点。由于MgO的成本本文档来自技高网...
【技术保护点】
从含Ｚｎ、Ｆｅ和Ｐｂ的残渣中回收有价值金属的方法，包括以下步骤：－将残渣进行闪速或搅拌槽烟化步骤，从而产生含Ｆｅ的炉渣以及含Ｚｎ和Ｐｂ的烟；和－提取含Ｚｎ和Ｐｂ的烟，并回收Ｚｎ和Ｐｂ；其特征在于，在烟化步骤之前或之中 添加ＣａＯ、ＳｉＯ↓［２］和ＭｇＯ中的任一种或多种作为熔剂，以得到最终炉渣组合物，其组成为：［Ｆｅ］／［ＳｉＯ↓［２］］＋［ＣａＯ］／［ＳｉＯ↓［２］］＋［ＭｇＯ］／３＞３．５；０．１＜［ＣａＯ］／［ＳｉＯ↓［２］］＜１．３ ；和６＜［ＳｉＯ↓［２］］＜２２，所有的浓度以ｗｔ％表示。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛里茨范坎帕，乔纳森阿尔茨，贝内迪克特让森斯，斯文桑滕，
申请(专利权)人：尤米科尔公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]
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