一种多金属烟尘中铅锌锡的同步回收方法技术

本发明专利技术公开了一种多金属烟尘中铅锌锡的同步回收方法，属于资源综合利用领域。本发明专利技术将烟尘与添加剂混合均匀后，采用圆盘制粒机对混合后的物料进行制粒；然后将造渣剂石灰、石英石、含铁物料以及还原剂焦炭进行破碎和筛分，将上述物料进行称量配料，混合均匀后得到混合料。对混合料进行干燥后，加入反应炉中进行碳热还原，分别得到炉渣和金属蒸气，金属蒸气进行多级冷凝，最后分别得到粗锌和铅锡合金。最后将反应炉中剩余部分的铅液通过放铅口排出，得到另一种铅锡合金。本发明专利技术解决了现有湿法方法处理多金属氧化物烟尘时存在工艺流程长、成本高等难题，实现了多金属烟尘中有价金属铅锌锡等的同步高效回收，具有工艺流程短、金属回收率高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种多金属烟尘中铅锌锡的同步回收方法
本专利技术属于资源综合利用领域，具体涉及一种多金属烟尘中铅锌锡的同步回收方法。
技术介绍
烟尘是冶炼行业常见的中间产物，通常含有铅、锌、锡、铟、锗等多种有价金属，同时还含有一定量的硫、砷、氟、氯等杂质元素，是一种宝贵的二次资源。含有铅锌锡等多种金属的烟尘通常包括铅冶炼系统产出的氧化铅锌烟尘、转底炉处理各类冶金渣尘所得的烟尘和回转窑处理各类冶炼渣产出的氧化锌烟尘。烟尘中有价金属与杂质的分离与有价金属的高效回收是实现该二次资源综合利用的关键与难点。目前，铅系统氧化铅锌烟尘的处理方法通常是返回熔炼过程配料，该方法存在的问题是锌的循环富集而导致熔炼炉炉渣含锌高，炉渣恶化情况越来越重，使炉渣性能变差。因此，铅系统烟尘开路、单独处理是行业的必然选择和发展趋势。转底炉处理各种冶金渣尘时产出的烟尘，由于成分复杂、含有多种有价金属，其处理工艺目前尚未见报道。回转窑烟尘通常采用湿法处理工艺。处理含铅锌锡等多种有价金属的烟尘时，需要依据烟尘的物化性质来选择合适的工艺路线。当烟尘中锌含量高而其它有价金属含量低的情况下，通常采用湿法处理。如湿法炼锌过程产出的次氧化锌粉的湿法处理工艺，得到的浸出液进行返回湿法炼锌主系统或者单独处理，浸出渣(铅渣)则返回铅系统或外售。该工艺对高品质氧化锌烟尘具有较好的适应性，具有工艺成熟可靠、回收率高的优点。然而，当烟尘中铅、锡、砷、氟、氯含量较高的情况下，采用湿法工艺难以处理此类烟尘，存在工艺流程长、成本高、部分有价金属难以回收等问题。主要体现在以下几点：(1)烟尘中含铅高将抑制锌浸出回收率。采用湿法处理时酸耗较高，且酸浸过程中生成的大量硫酸铅对锌物相形成包裹，降低锌的浸出回收率。(2)增加制酸成本和降低制酸能力。由于烟尘含铅高，在湿法浸出烟尘过程中，铅将生产硫酸铅，形成硫酸铅渣，该硫酸铅渣中的硫酸根是在浸出锌的过程中重新添加硫酸后形成的。这一部分硫，将在该硫酸铅渣返回还原熔炼过程中生成二氧化硫，生成的二氧化硫被再次的进入硫酸制备系统，制备成品硫酸。这样一个硫酸(浸出)-硫酸铅渣-熔炼处理-二氧化硫制酸的过程增加了硫在多个系统的循环，增加了制酸成本和降低制酸能力。(3)难以控制浸出过程中砷在物相间的分配平衡及砷化氢的产生。烟尘通常是在还原条件下产生的，含有低价的金属氧化物或者其它具有还原性质的化合物等，这些还原性化合物的存在将使得酸浸过程不可避免产生大量有毒有害的砷化氢气体，同时大量砷进入溶液，难以控制砷的分散问题；进入溶液中的砷也将加重后续含锌溶液净化负担，给湿法炼锌主系统带来诸多不确定性因素。(4)难以实现铅锌的同步回收及锡的高效提取。湿法处理工艺得到的含锌溶液和铅渣需分别返回锌、铅冶炼系统或者建立单独的处理系统，工艺流程长，不能实现铅锌的同步回收；而且烟尘中的锡将在浸出过程进入铅渣，进而转入铅冶炼系统，难以回收。(5)烟尘中氟、氯含量高时须增加单独的脱氟氯工序。若烟尘中氟、氯含量较高，在酸浸过程中大量氟氯离子进入溶液，由于较高浓度的氟氯离子将对后续锌电积过程产生不利影响。因此，在烟尘湿法处理工艺之前，通常需要增加一个脱氟氯工序，使得工艺流程变长。综上所述，传统湿法工艺难以处理含铅、锡、砷、氟、氯较高的多金属烟尘，如何实现该类资源的清洁高效利用是行业急需解决的难题。为了克服上述问题，本专利技术提供一种多金属烟尘中铅锌锡的同步回收方法，以解决传统湿法处理工艺存在工艺流程长、环保压力大、金属回收率低等问题，是一条短流程、高效、清洁的工艺路线。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的问题，提供一种多金属烟尘中铅锌锡的同步回收方法。通过烟尘制粒、、破碎筛分、称量配料、干燥后，采用碳热还原的方法将烟尘中铅锌锡等多种有价金属的氧化物转变为金属蒸气，然后通过金属蒸气的多级冷凝，最后分别得到粗锌和铅锡合金。由于金属铅的饱和蒸气压较低(挥发性较低)，因此，除部分铅将以铅蒸气形式进入冷凝系统外，剩余的铅将留在熔池中形成铅液，铅液放出后，将再次以铅锡合金形式得以回收。本专利技术实现了多金属烟尘中铅锌锡等多种有价金属的同步回收与分离，具有工艺流程短(可在一个操作单元中实现多种有价金属的分离和回收)、金属回收率高、生产成本低、投资低等优点。首先将烟尘与添加剂混合均匀后，进行制粒。当烟尘中硫含量较低(S<1％)时，可直接用水作添加剂；而当硫含量较高时，用水和石灰两种物料作添加剂。水的作用是使烟尘在制粒过程中具有一定的成球性能。加入石灰的目的有两个，一是为了提高制粒时的成球性，二是提高金属回收率。由于烟尘中含有一定的硫，这部分的硫主要以金属硫酸盐形式存在。在高温条件及还原气氛下，金属硫酸盐易于与CO和C发生还原反应，从而形成金属硫化物(如ZnS、PbS、SnS等)，这些金属硫化物挥发而进入烟灰(锌灰或蓝粉)中，不能以金属单质的形式回收，从而降低有价金属回收率。为此，本专利技术在制粒过程中，通过加入一定的石灰(氧化钙)混合均匀后制粒，在干燥和熔炼过程中金属硫酸盐被还原后产生的金属硫化物(MeS)将与石灰(CaO)发生如下反应MeS+CaO＝MeO+CaS，或者金属硫酸盐直接与CaO反应MeSO4+CaO＝MeO+CaSO4，从而实现硫的脱除及有价金属的有效释放。反应产生的MeO将与CO或C反应，形成金属蒸气，金属蒸气通过冷凝系统得以回收，从而提高有价金属回收率。烟尘与添加剂混合均匀后，通过圆盘制粒机进行制粒，制备得到3～12mm的烟尘颗粒。制粒的目的是为了提高后续碳热还原过程的透气性，提高气-固(MeO(s)+CO(g)＝Me(g)+CO2(g))反应速率。然后，将造渣剂石灰、石英石和含铁物料以及还原剂焦炭进行破碎筛分，满足一定粒度要求后，用于后续的干燥工序；控制一定粒度要求是为了增加气体在物料中的透气性，提高反应速率。将制粒后的烟尘颗粒、造渣剂(石灰、石英石和含铁物料)、还原剂(焦炭)进行干燥，控制物料中水分含量<1.0％。碳热还原过程中必须将物料中的水分控制在较低的水平。这是由于当物料中水分较高时，在碳热还原的高温条件下，这些水分能够将金属蒸气再次氧化为金属氧化物，降低金属回收率。干燥后的物料输送至反应炉内，进行碳热还原，将烟尘中的金属氧化物还原为金属，形成金属蒸气，通过多级冷凝后，分别得到粗锌和铅锡合金。通过上述处理后，在一个操作单元内(碳热还原)实现了多种有价金属的同步回收与分离；碳热还原产出的炉渣可作为水泥原料对外销售，产出的烟气通过处理后达标排放。本专利技术一种多金属烟尘中铅锌锡的同步回收方法，具体步骤如下：(1)制粒。将烟尘与添加剂混合均匀后，采用圆盘制粒机进行制粒，制备得到3～12mm的烟尘颗粒。(2)破碎筛分。将造渣剂石灰、石英石、含铁物料以及还原剂焦炭进行破碎和筛分，以便得到粒度为3～8mm的颗粒。(3)称量配料。依据冶炼所需目标渣型的成分，对步骤(2)得到的烟尘颗粒、石灰、石英石、含铁物料和焦炭进行称量配料，计算上述物料的加入量，然后进行混合，以便得到辅料混合料；将步骤(1)得到的烟尘颗粒与辅料混合料混合均匀后得到混合料。(4)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多金属烟尘中铅锌锡的同步回收方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)制粒/n将烟尘与添加剂混合均匀后，采用圆盘制粒机进行制粒，制备得到3～12mm的烟尘颗粒；/n(2)破碎筛分/n将造渣剂石灰、石英石、含铁物料以及还原剂焦炭进行破碎和筛分，以便得到粒度为3～8mm的颗粒；/n(3)称量配料/n依据冶炼所需目标渣型的成分，对步骤(2)得到的烟尘颗粒、石灰、石英石、含铁物料和焦炭进行称量配料，计算上述物料的加入量，然后进行混合，以便得到辅料混合料；将步骤(1)得到的烟尘颗粒与辅料混合料混合均匀后得到混合料；/n(4)干燥/n将步骤(3)得到的混合料进行干燥，以便得到干燥料；/n(5)碳热还原/n将干燥料加入反应炉中进行碳热还原，分别得到炉渣、金属蒸气和液态铅液；/n(6)有价金属的冷凝回收/n对步骤(5)得到的金属蒸气进行多级冷凝，最后分别得到粗锌和1号铅锡合金；将反应炉中的液态铅液通过放铅口排出，冷凝后得到2号铅锡合金。/n

【技术特征摘要】
1.一种多金属烟尘中铅锌锡的同步回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制粒
将烟尘与添加剂混合均匀后，采用圆盘制粒机进行制粒，制备得到3～12mm的烟尘颗粒；
(2)破碎筛分
将造渣剂石灰、石英石、含铁物料以及还原剂焦炭进行破碎和筛分，以便得到粒度为3～8mm的颗粒；
(3)称量配料
依据冶炼所需目标渣型的成分，对步骤(2)得到的烟尘颗粒、石灰、石英石、含铁物料和焦炭进行称量配料，计算上述物料的加入量，然后进行混合，以便得到辅料混合料；将步骤(1)得到的烟尘颗粒与辅料混合料混合均匀后得到混合料；
(4)干燥
将步骤(3)得到的混合料进行干燥，以便得到干燥料；
(5)碳热还原
将干燥料加入反应炉中进行碳热还原，分别得到炉渣、金属蒸气和液态铅液；
(6)有价金属的冷凝回收
对步骤(5)得到的金属蒸气进行多级冷凝，最后分别得到粗锌和1号铅锡合金；将反应炉中的液态铅液通过放铅口排出，冷凝后得到2号铅锡合金。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的烟尘以质量百分比计包含下述组分：Zn30～55％、Pb15～35％、Sn0.5～5％、S0.5～6％、As0.5～5％。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的添加剂为水和水+石灰中的一种或两者的组合；用水作添加剂时，水的加入量为烟尘质量的5～15％；用水和石灰两种作添加剂时，水的加入量为烟尘质量的5～15％，石灰的...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏昶，李旻廷，邓志敢，李兴彬，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53