CN101906540A - 锡渣侧吹熔池熔炼炉冷料直炼烟化挥发法 - Google Patents

锡渣侧吹熔池熔炼炉冷料直炼烟化挥发法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种侧吹熔池熔炼物料冷料烟化挥发直炼的方法，属于有色冶金冶炼技术领域。本发明的工艺步骤是：①将破碎的含金属渣料与熔剂按完全反应的炉渣硅酸度计算值配料，搅拌混匀成炉料；②对侧吹熔池熔炼炉点火开炉，在熔池中产出200～500mm深度的熔体；③炉料的投料速度与熔化速度相一致，控制风压、风量、给煤粉量和熔炼温度，进行还原熔炼，熔融层高度为800～1300mm时，停止进料，进一步强化还原熔炼；④按计算量分次加入硫化剂，控制风压、风量和给煤粉量，进行硫化挥发，排放弃渣，留下200～500mm深度的底料熔体，进行下一***作。本发明其投资少，热利用率高，熔炼快速，能耗低，占地面积少，生产周期短，便于大规模生产。

Description

锡渣侧吹熔池熔炼炉冷料直炼烟化挥发法
技术领域
本发明涉及一种侧吹熔池熔炼物料冷料烟化挥发直炼的方法，属于有色冶金冶炼技术领域。
背景技术
目前国内含金属渣物料烟化挥发技术工艺为：首先要将金属渣料与熔剂配制好混合物料，压砖块风干20天左右，然后才能入炉进行烟化挥发熔炼，简称“三炉一体”的熔炼烟化挥发工艺。该工艺是通过三座冶金炉方式形成三种冶炼工艺，熔炼挥发过程得通过三道工艺分段处理同一品种同一批次的物料，整个过程缺一不可。“三炉”即：(1)鼓风炉工艺，它是对物料进行初次熔化作用；(2)电炉工艺，它是对鼓风炉熔化的液渣进行保温和等待液渣积累，当达到够一炉吹炼的高温熔体液料时，供给吹炼炉——烟化炉；(3)烟化炉工艺，它是对前两道工艺熔炼的液渣进行最后的吹炼，完成最后的硫化挥发。
“三炉一体”有其弊端：①工艺流程庞大，复杂，每一座炉子都配套有燃烧降尘，表冷降尘，收尘***和污水净化，同时辅助***煤、电、水工系配套，三座炉子就有三套工艺流程，三套辅助配套***；②操作复杂多样每套工艺流程是一个连续的冶炼作业体，不能有一个工艺出问题，否则必须停止运行；③燃料、能源、材料消耗巨大，造成了生产成本增大；④投资巨大；⑤庞大的工艺***环保条件差给治理带来困难。⑥鼓风炉属于国家指定淘汰冶金炉。因此，上述工艺规模庞大，投资巨大，能耗高，环保效果差等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属渣物料冷料直炼烟化挥发技术法，其投资少，热利用率高，熔炼快速，能耗低，节能减排，环保效果好，工艺简单，便于布置，占地面积少，生产周期短，便于大规模生产。
本发明的目的可以通过如下技术方案来实现：
①将粒度＜25mm的含锡渣料与熔剂按完全反应的炉渣硅酸度计算值配料，搅拌混匀成炉料；②对侧吹熔池熔炼炉点火开炉，在熔池中产出200～500mm深度的熔体；③炉料的投料速度与熔化速度相一致，风压控制为0.5～0.8Mpa，控制风量为1500～2100Nm3/m2.d，给煤粉量5～12kg/m2.min，熔炼温度控制为900～1100℃，当炉料的熔融层高度为800～1300mm时，进料停止，将给煤量增加至7～16kg/m2.min，风压为0.9～1.3Mpa，风量1800～2700Nm3/m2.d，熔体温度为1100～1350℃，进行强化还原熔炼；④炉膛中按计算量在整个硫化挥发过程分次加入硫化剂，控制风压为1.0～1.3Mpa，风量为1800～2700Nm3/m2.d，煤粉供给量10～16kg/m2.min，挥发完成后，及时放掉弃渣，留下200～500mm深度底料熔体，进行下一***作。
本发明的技术方案还包括：
炉料的投料速度按20～40kg/m2.min匀速投入；含锡渣料为含锡重量百分比1～7％的冶炼弃渣，选矿弃渣或湿法弃渣；熔剂采用石英石、石灰石的一种或二种，且含石英石量应≥40wt％，含石灰石量应≥50％；硫化剂采用黄铁矿，且含铁量Fe≥35wt％，每次加入硫化剂的间隔时间是3～7分钟；侧吹熔池熔炼炉的炉床能力为16～21吨/m2.d，每炉次物料重量7～11吨，煤氧混合式喷枪的喷枪口直径26～35mm。
本发明所述的侧吹熔池熔炼炉的参数条件为：炉床面积为2.7～4.8m2，炉高6.5～8.7m，处理能力17～21吨/m2.d，喷枪数量8～20支，喷枪下斜角0°～1°，喷枪中心距250～330mm。
本发明还原过程的主要化学反应为：
第一步为：SnO2+C＝Sn+CO2
          SnO2+2CO＝Sn+2CO2
          SnO2+2CO＝Sn+2CO2
第二步为：3SnO2+4FeS＝4FeO+3SnS+SO2
          SnO+SO2+3CO＝SnS+3CO2
          SnS+2O2＝SnO2+SO2
本发明与已有技术相比，由于采用一步法侧吹熔池熔炼有色金属废渣物料，所以投资少，综合能耗低，物料适应性强，减排效果好，弃渣含量＜0.2％，综合回收率高，机械化程度高，易于操作。主要优势有：
1、投资少
本发明集约优化，把过去三座冶金炉，三套流程完成，简化为仅用一座单体炉一套侧吹熔池熔炼炉的流程，占地少，设施少，设备少。
2、生产周期快
本发明省去了已有技术金属渣料与熔剂压砖块风干和进入鼓风炉堆码所需的大量时间，从物料的配制到熔炼可以当天完成，同比提高生产周期率20倍。
3、热功利用率高
本发明集约优化技术，且把多种熔炼技术集于一套，将热能功率直接对熔体产生最直接、最强烈的燃烧熔炼，翻腾效果好，熔化速度快，热功效果100％，利用热功率同比高十几倍。
4、物料熔炼的适应性强
本冷料直熔烟化挥发技术，它不仅针对一种金属渣品种物料的处理，只要对熔炼不同物料的硅酸度加以控制，按不同物料特性，配制不同硅酸度比例物料，都能进行正常熔炼，可实现一炉多炼。
5、节能降耗优势
本发明工艺流程与已有技术对比同比少了2倍(套)；本发明热功率利用率可达100％，因此，能源原材料消耗大幅下降，同比降耗达30～40％。
6、综合回收率高，回收率高达99.8％。
7、推广价值巨大，冷料直炼烟化挥发技术，形成了独到的工艺技术与设备，推广潜力巨大。
8、效益显著，本发明综合指标均好于同类技术，从生产的产品看，成本低，附加值高，供不应求，经济效益好。
9、为再生资源的利用回收提供了新的技术和途径。
综上所述，在有色金属废渣物料处理方面，冷料直炼烟化挥发技术，省去了鼓风炉、电炉工艺，而将不同类型的设备和冶炼工艺和冶炼技术融为一体，集约优化，一炉多用，一次性完成了熔炼烟化挥发的全过程。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实例一：含锡渣冷料直炼烟化挥发
1、侧吹熔池熔炼炉设计参数：炉床面积2.7m2，炉体高度6.5m，处理量16吨/m2.d，喷枪口直径35mm，喷枪8支，喷枪倾角为零度，喷枪中心距离330mm，喷枪燃烧率560～1136kg/h，燃料为烟煤粉。
2、物料的制备准备
将含锡火法冶炼渣物料和湿法冶炼、低品级、难处理的物料以及其它的含锡物料，含锡量为1～3％，熔剂采用石英石含量20～30％，石灰石含量为30～40％，按照入炉熔炼物料要求的硅酸度0.9～1.2确定配料的比例，使用机械将物料进行充分混合搅拌，直至观察物料达到均匀，炉料炼前制备已完毕。
3、开炉(简称点火)
在全流程设备、工艺试车正常后，打开炉体工作门，将木材堆放于炉膛内，有序放置，木材数量一次为1～1.5吨，然后在木材的表面浇洒上重油100～200kg/h.炉次，之后关闭工作门，点火开始，风压量为0.03Mpa～0.5Mpa，风量为1500～1800Nm3/h，从投料孔投入焦炭1～1.5吨/h，干渣或粒状物料2～3吨/h，待投入物熔化形成200～500mm深度的熔体，点火阶段工作完成，可以进入熔炼还原挥发阶段。
4、熔炼操作分步进行
第一步，进行还原熔炼。将配制完成的混合炉料，经皮带运输和直接送入侧吹熔炼炉内，依据温度情况，连续匀速地将物料投入，保持投入与熔化量相等。风压控制在0.5～0.8Mpa，风量控制1800～2220Nm3/h，给煤量控制6～9kg/m2.min，熔炼温度控制900～1000℃，随温度的强化，炉料不断地加速熔化，便产生还原反应，通过调控空气量、给煤量和速度，从而降低炉内熔渣中锡含量，当炉料的熔融层高度为800～1300mm时，进料停止。
第二步，进行硫化吹炼挥发。为了将还原后的熔体炉渣含锡进一步的降低和贫化，控制风压0.6～0.8Mpa，风量1800～2100Nm3/d，粉煤量为8～10kg/m2.min，熔炼温度为1100～1200℃。同时分批次加入硫化剂(即黄铁矿)200～300kg/炉次，加入硫化剂的间隔时间是3～7分钟，黄铁矿中S与炉渣中Sn之比为0.3～0.8，使炉渣中含有的SnO和Sn以SnS形态挥发。SnS很快又被空气氧化，形成SnO2经过收尘***回收。硫化挥发过程操作，可以从三次风眼观察烟气的反应变化，如烟气变得清透明亮，可取样分析，当渣含锡百分比＜0.2％时，说明吹炼的硫化挥发全过程已经结束，可以放去弃渣，至炉中熔体剩200～500mm深度时，停止放渣。此后，下一炉熔炼还原过程即可开始。
本实施例的指标：锡直收率≥65％，烟尘率≤13％，弃渣含锡≤0.2％。
在本实例上述全过程中，除了物料的制备和开炉之外，整个熔炼还原、挥发回收过程所需时间为3～4小时/炉次。
实例二：
1、侧吹熔池熔炼炉设计参数：炉床面积3.6m2，炉体高度7.6m，处理量为18.5吨/m2.d，喷枪口直径30mm，喷枪16支，喷枪倾角为0.5度，喷枪中心距离300mm，喷枪燃烧率1120～2272kg/h，燃料为烟煤粉。
2、物料的制备准备
将含锡火法冶炼渣物料和湿法冶炼低品级、难处理的物料以及其它的含锡物料，含锡量为3～5％，熔剂采用石英石，含量30～40％，石灰石，含量为40～50％按入炉熔炼物料要求的硅酸度0.9～1.2确定配料的比例，使用机械将物料进行充分混合搅拌，直至观察物料达到均匀，炉料炼前制备已完毕。
3、开炉(简简点火)
在全流程设备、工艺试车正常后，打开炉体工作前，将木材堆放于炉膛内，有序放置，木材数量一次为1～1.5吨，然后在木材的表面浇洒上重油100～200kg/h炉次，之后关闭工作站，占火开始，风压量为0.03mpa～0.5mpa，风量为1500～1800Nm3/h，从投料孔投入焦炭1～1.5吨/h，干渣或粒状物料2～3吨/h，待投入物熔化形成200～500mm浓度的熔体，点火阶段工作完成，可以进入熔炼还原挥发阶段。
4、熔炼操作分步进行
第一步，进行还原熔炼。将配制好的混合炉料，经皮带运输和直接送入侧吹熔炼炉内，依据温度情况，连续匀速地将物料投入，保持投入与熔化量相等。风压控制在0.8～1.0mpa，风量控制1800～2100Nm3/h，给煤量控制8～10kg/m2.min，熔炼温度控制1000～1050℃，随温度的强化，炉料不断地加速熔化，便生产还原反应，通过调控空气量，给煤量和速度，从而降低炉内熔烧中的含锡量，当炉料的熔融层高度为900～1300mm时，进料停止。
第二步，进行硫化吹炼挥发。为了将还原后的熔体炉渣含锡进一步的降低和贫化，控制风压0.9～1.15mpa，风量2100～2400Nm3/d，粉煤量为10～13kg/m2.min，熔温度为1150～1250℃。同时分批次加入硫化剂(即黄铁矿)300～400kg/炉次，加入硫剂的间隔时间3～7分钟，黄铁矿中S与炉渣中Sn之比为0.3～0.6，使炉渣中含有的SnO和SnS形态挥发。SnS很快又被空气氧化，形成SnO2经过收尘***回收。硫化挥发过程可以从三次风眼观察烟气的反应变化，如烟气变得清透明亮呆以取样分析，当渣含锡百分比＜0.2％时，说明吹炼的硫化挥发全过程已经结束，可以放光弃渣，至炉中熔体剩200～500mm深度时，停止放渣。此后，下一炉溶炼炉还原过程即可开始。
本实施例的指标：锡直收率≥70％，烟尘率≤11％，弃渣含锡≤0.2％。
在本实例上述合过程中，除了物料制备和开炉之外，整个熔炼还原，挥发回收过程所需时间为3.5～4.5小时/炉次。
实例三：
1、侧吹熔池熔炼炉设计参数：炉床面积4.8m2，炉体高度8.7m，处理量21吨/m2.d，喷枪口直径26mm，喷枪20支，喷枪倾角为1.0度，喷枪中心距离250mm，喷枪燃烧率1400～2840kg/h，燃料为烟煤粉。
2、物料的制备准备
将含锡火法冶炼渣物料和湿法冶炼，低品级、难处理的物料以及其它的含锡物料，含锡量为5～7％，熔剂采用石英石含量40～50％，石灰石含量为50～60％，按入炉熔炼物料要求的硅酸度0.9～1.2确定配料比例，使用机械将物料进行充分混合搅拌，直至观察物料达到均匀，炉料炼前制备已完毕。
3、开炉(简称点火)
在全流程设备、工艺试车正常后，打开炉体工作门，将木材堆放于炉膛内，加序放置，木材数量一次为1～1.5吨，然后在木材表面浇洒上重油100～200kg/h炉次，之后关闭工作门，点火开始，风压量为0.3Mpa～0.5mpa，风量为1500～1800Nm3/h，从投料孔投入焦炭1～1.5吨/h，干渣或粒状物料2～3吨/h，待投入物熔化形成200～500mm深度的熔体，点火阶段工作完成，可以进入熔炼还原挥发阶段。
4、熔炼操作分步进行
第一步，进行还原熔炼。将配制完成的混合炉料，经皮带动输和直接选入侧吹熔炼炉内，依据温度情况，连续匀速地将物料投入，保持投入量与熔化量相等。风压控制在0.9～1.1Mpa，风量控制1800～2100Nm3/h，给煤量控制10～12kg/m2.min，熔炼温度1050～1100℃，随温度的强化，炉料不断地加速熔化，使产生还原反应，通过调控空气量，给煤量和速度，从而降低炉内熔渣中含锡量，当炉料的熔融层高度为800～1300mm时，进料停止。
第二步，进行硫化吹炼挥发。为了将还原后的熔体炉渣进一步降低和贫化，控制风压1～1.3Mpa/风量2400～2700Nm3/d，粉煤量为13～16kg/炉次，加入硫化剂的间隔时间3～7分钟，黄铁矿中S与炉渣中Sn之比为0.3～0.4，使炉渣中含有的SnO和Sn以SnS形态挥发。SnS很快又被空气氧化，形成成SnO2经过收尘***回收。硫化挥发过程操作，可以从三次风眼观察烟气的反应变化，如烟气变得清透明亮，可以取样分析，当渣含锡百分比＜0.2％时，说明吹炼的硫化挥发全过程已经结束，可以放去弃渣，至炉中熔体剩200～500mm深度时，停止放渣。此后，下一炉熔炼还原过程即可开始。
本实施例的指标：锡直收率75％，烟尘率＜10％，弃渣含锡＜0.2％。
在本实例上述全过程中，除了物料的制备和开炉之外，整个熔炼还原、挥发回收过程所需时间为4～5小时/炉次。

Claims (3)

1.一种锡渣侧吹熔池熔炼炉冷料直炼烟化挥发法，其特征在于按以下步骤完成：①将粒度＜25mm的含锡渣料与熔剂按完全反应的炉渣硅酸度计算值配料，搅拌混匀成炉料；②对侧吹熔池熔炼炉点火开炉，在熔池中产出200～500mm深度的熔体；③炉料的投料速度与熔化速度相一致，风压控制为0.5～0.8Mpa，控制风量为1500～2100Nm3/m2.d，给煤粉量5～12kg/m2.min，熔炼温度控制为900～1100℃，当炉料的熔融层高度为800～1300mm时，进料停止，将给煤量增加至7～16kg/m2.min，风压为0.9～1.3Mpa，风量1800～2700Nm3/m2.d，熔体温度为1100～1350℃，进行强化还原熔炼；④炉膛中按计算量在整个硫化挥发过程分次加入硫化剂，控制风压为1.0～1.3Mpa，风量为1800～2700Nm3/m2.d，煤粉供给量10～16kg/m2.min，挥发完成后，及时放掉弃渣，留下200～500mm深度底料熔体，进行下一***作。
2.按权利要求1所述的锡渣侧吹熔池熔炼炉冷料直炼烟化挥发法，其特征是：炉料的投料速度按20～40kg/m2.min匀速投入；含锡渣料为含锡重量百分比1～7％的冶炼弃渣，选矿弃渣或湿法弃渣；熔剂采用石英石、石灰石的一种或二种，且含石英石量应≥40wt％，含石灰石量应≥50％；硫化剂采用黄铁矿，且含铁量Fe≥35wt％，每次加入硫化剂的间隔时间是3～7分钟；侧吹熔池熔炼炉的炉床能力为16～21吨/m2.d，每炉次物料重量7～11吨，煤氧混合式喷枪的喷枪口直径26～35mm。
3.按权利要求2所述的锡渣侧吹熔池熔炼炉冷料直炼烟化挥发法，其特征是：侧吹熔池熔炼炉的炉床面积为2.7～4.8m2，炉高6.5～8.7m，处理能力17～21吨/m2.d，喷枪数量8～20支，喷枪下斜角0°～1°，喷枪中心距250～330mm。
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