CN111411230A - 悬浮熔炼电热还原炉和冶炼锌精矿的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了悬浮熔炼电热还原炉和冶炼锌精矿的方法，其中，悬浮熔炼电热还原炉包括悬浮熔炼电热还原炉本体，所述悬浮熔炼电热还原炉本体内限定出悬浮熔炼区和电热还原区，所述悬浮熔炼区和所述电热还原区之间设有隔墙，并且所述悬浮熔炼区和所述电热还原区底部连通；熔炼区上设有辅助燃烧器、物料喷嘴、含氧气体喷枪和熔炼烟气出口，电热还原区上设有电极、还原剂喷枪、含锌蒸汽出口、排渣口和金属熔体出口。由此，采用该悬浮熔炼电热还原炉可以实现锌精矿的短流程和低能耗处理，并且铅、铁、银、铟、锗等有价金属均得到综合回收，而且锌元素具有较高的直收率，同时得到的炉渣产率低，可作为一般固废直接外售。

Description

悬浮熔炼电热还原炉和冶炼锌精矿的方法
技术领域
本发明属于冶金领域，具体涉及一种悬浮熔炼电热还原炉和冶炼锌精矿的方法。
背景技术
金属锌是工业和农业重要的原材料。随着社会的进步和人类的发展，世界对锌资源的需求快速提高，锌原料消耗巨大。目前，锌冶炼以湿法流程为主，锌精矿经焙烧或其他手段处理后进行浸出，得到硫酸锌溶液经净液、电解沉积得到阴极锌片，经锌熔铸得到Zn99.995锌锭。该流程工序较多、过程复杂、投资巨大、能耗偏高，单电积工序的吨锌直流电耗就达到3000kWh。最重要的是，湿法过程产生大量的浸出渣、铁渣等，其产出率超过50％，这些渣均属于危险废物，需进行无害化处理，又造成了大量的能源消耗并带来了新的污染。
鼓风炉、竖罐和电炉是目前仅存的火法炼锌工艺，能耗普遍较高。鼓风炉、竖罐对原料成分要求较高、备料过程复杂；电炉需控制炉内气氛和温度，防止铁的大量还原；三种火法炼锌工艺锌直收率均较低，鼓风炉、电炉渣含锌高，锌总回收率低。目前，除单台鼓风炉的产能可达10万吨锌/年以上，竖罐和电炉的单系列产能仅为几千吨/年，完全无法满足现代化大工业生产的要求。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种悬浮熔炼电热还原炉和冶炼锌精矿的方法，采用该悬浮熔炼电热还原炉可以实现锌精矿的短流程和低能耗处理，并且铅、铁、银、铟、锗等有价金属均得到综合回收，而且锌元素具有较高的直收率，同时得到的炉渣产率低，可作为一般固废直接外售。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种悬浮熔炼电热还原炉。根据本发明的实施例，所述悬浮熔炼电热还原炉包括：
悬浮熔炼电热还原炉本体，所述悬浮熔炼电热还原炉本体内限定出悬浮熔炼区和电热还原区，所述悬浮熔炼区和所述电热还原区之间设有隔墙，并且所述悬浮熔炼区和所述电热还原区底部连通；
辅助燃烧器，所述辅助燃烧器设在所述悬浮熔炼区顶部；
物料喷嘴，所述物料喷嘴设在所述悬浮熔炼区顶部；
含氧气体喷嘴，所述含氧气体喷嘴设在所述悬浮熔炼区；
熔炼烟气出口，所述熔炼烟气出口设在所述悬浮熔炼区上；
电极，所述电极从所述电热还原区顶部伸入到所述电热还原区内；
还原剂喷枪，所述还原剂喷枪设在所述电热还原区顶部；
含锌蒸汽出口，所述含锌蒸汽出口设在所述电热还原区；
排渣口，所述排渣口设在所述电热还原区底部；
金属熔体出口，所述金属熔体出口设在所述电热还原区底部。
根据本发明实施例的悬浮熔炼电热还原炉，通过在悬浮熔炼电热还原炉本体内设置隔墙，该隔墙将悬浮熔炼电热还原炉本体内间隔为悬浮熔炼区和电热还原区，并且悬浮熔炼区和电热还原区底部连通，同时在悬浮熔炼区顶部设置含氧气体喷枪和辅助燃烧器，在电热还原区设置电极、还原剂喷枪和含锌蒸汽出口，将锌精矿与锌渣和熔剂混合后的混合料供给至悬浮熔炼电热还原炉中的悬浮熔炼区，通过含氧气体喷枪仅向悬浮熔炼区喷吹含氧气体，使得含氧气体与锌精矿燃烧供热进行氧化熔炼，混合料发生高效氧化脱硫，得到含硫的熔炼烟气，而混合料中的SiO2参与造渣，形成的熔融高锌渣直接进入电热还原区进行还原，得到含锌蒸汽和金属熔体。由此，本申请将高效的悬浮熔炼炉与电热还原炉进行一体化设计，不仅占地面积小，减少了配置高差，降低了冶炼炉本身和厂房的建设投资，而且减少了熔体排放和加入的操作，提高了生产作业率，可减少操作人员和相应的工器具消耗；同时熔炼和还原在一个炉子内完成，电热还原区也可利用熔炼区的高温维持一定的温度，减少了单独进行还原作业时电能的消耗；另外熔池兼顾熔炼和还原作业，炉内储存熔体量相对较大，能够增加储液时间，有利于提高单炉处理能力并提高锌的回收率，还可同时回收铅、铁、铟、锗等并保证较高的回收率。具体的，本申请的单台悬浮熔炼电热还原炉的锌精矿处理能力满足1～30万吨/年等各种规模，并且得到电热还原区得到的炉渣中锌含量降至0.5～1wt％，同时得到的炉渣产率低，可作为一般固废直接外售。
另外，根据本发明上述实施例的悬浮熔炼电热还原炉还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述悬浮熔炼区为竖式炉体。
在本发明的一些实施例中，在所述悬浮熔炼区到所述电热还原区的方向上，所述悬浮熔炼区的底部和所述电热还原区的底部呈阶梯逐渐降低。由此，悬浮熔炼区得到熔融态的高锌渣可以直接自流进入电热还原区，减少了熔体排放和加入的操作，提高了生产作业率。
在本发明的一些实施例中，上述悬浮熔炼电热还原炉进一步包括：碳质燃料喷枪，所述碳质燃料喷枪设在所述悬浮熔炼区。由此，可以提高悬浮熔炼区熔炼效率。
在本发明的一些实施例中，上述悬浮熔炼电热还原炉进一步包括多个所述含氧气体喷枪，多个所述含氧气体喷枪在所述悬浮熔炼区顶部均匀布置。
在本发明的一些实施例中，上述悬浮熔炼电热还原炉进一步包括多个所述电极，所述多个电极在所述电热还原区均匀分布。由此，可以保证电热还原区内温度均匀。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种冶炼锌精矿的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：
(1)将锌精矿、锌渣和熔剂进行混合；
(2)将步骤(1)得到的混合料通过物料喷嘴喷入到悬浮熔炼电热还原炉的悬浮熔炼区，使得混合料在所述悬浮熔炼区与含氧气体进行氧化熔炼，得到熔炼烟气和高锌渣，将所述高锌渣供给至悬浮熔炼电热还原炉的电热还原区与还原剂接触进行还原处理，以便得到含锌蒸汽、金属熔体和炉渣，其中，所述悬浮熔炼电热还原炉为上述所述的悬浮熔炼电热还原炉。
根据本发明实施例的冶炼锌精矿的方法，将锌精矿与锌渣和熔剂混合后的混合料供给至上述悬浮熔炼电热还原炉中的悬浮熔炼区，通过含氧气体喷枪仅向悬浮熔炼区喷吹含氧气体，使得含氧气体与锌精矿燃烧供热进行氧化熔炼，混合料发生高效氧化脱硫，得到含硫的熔炼烟气，而混合料中的SiO2参与造渣，形成的熔融高锌渣直接进入电热还原区进行还原，得到含锌蒸汽和金属熔体。由此，本申请采用上述悬浮熔炼电热还原炉对锌精矿进行冶炼，不仅占地面积小，减少了配置高差，降低了冶炼炉本身和厂房的建设投资，而且减少了熔体排放和加入的操作，提高了生产作业率，可减少操作人员和相应的工器具消耗；同时熔炼和还原在一个炉子内完成，电热还原区也可利用熔炼区的高温维持一定的温度，减少了单独进行还原作业时电能的消耗；另外熔池兼顾熔炼和还原作业，炉内储存熔体量相对较大，能够增加储液时间，有利于提高单炉处理能力并提高锌的回收率，还可同时回收铅、铁、铟、锗等并保证较高的回收率。
另外，根据本发明上述实施例的冶炼锌精矿的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述锌精矿为选自硫化锌精矿和铅锌复合矿中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述熔剂为硅质熔剂、钙质熔剂和铁质熔剂中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述锌精矿、所述锌渣和所述熔剂混合后混合料中铁硅质量比为1.0～1.5或钙硅质量比为0.3～0.5。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述氧化熔炼的温度为1200～1400℃。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述含氧气体中氧气体积浓度不低于80％。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述还原剂为选自焦炭和/或天然气。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述还原处理的温度为1200～1600℃。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，采用碳质燃料喷枪向所述悬浮熔炼区供给碳质燃料进行补热。由此，通过向悬浮熔炼区供给碳质燃料为悬浮熔炼区补热，提高熔炼区熔炼效率。
在本发明的一些实施例中，上述冶炼锌精矿的方法进一步包括：(3)将所述熔炼烟气经余热回收和除尘后进行制酸。由此，实现锌精矿的资源化利用。
在本发明的一些实施例中，上述冶炼锌精矿的方法进一步包括：(4)将所述含锌蒸汽进行冷凝，以便得到粗锌、粗铅和烟气；(5)将所述烟气进行净化，以便得到煤气，并将所述煤气供给至所述悬浮熔炼区作为所述碳质燃料使用。由此，实现锌精矿的资源化利用。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的悬浮熔炼电热还原炉的纵截面结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的悬浮熔炼电热还原炉的B-B图；
图3是根据本发明一个实施例的悬浮熔炼电热还原炉的A-A图；
图4是根据本发明一个实施例的冶炼锌精矿的方法流程示意图；
图5是根据本发明再一个实施例的冶炼锌精矿的方法流程示意图；
图6是根据本发明又一个实施例的冶炼锌精矿的方法流程示意图；
图7是根据本发明又一个实施例的冶炼锌精矿的方法流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种悬浮熔炼电热还原炉。根据本发明的实施例，参考图1-3，该悬浮熔炼电热还原炉包括悬浮熔炼电热还原炉本体100，该悬浮熔炼电热还原炉本体100内限定出悬浮熔炼区11和电热还原区12，熔炼区11和电热还原区12之间设有隔墙13，并且悬浮熔炼区11和电热还原区12底部连通。具体的，悬浮熔炼区11和电热还原区12之间通过隔墙13阻隔未反应完全的生料，同时，保证悬浮熔炼区11产生烟气和电热还原区12产生的含锌蒸汽彻底分开，悬浮熔炼区11和电热还原区12之间只有底部连通。
根据本发明的实施例，参考图1-2，悬浮熔炼区11设有辅助燃烧器111、物料喷嘴112、含氧气体喷嘴113和熔炼烟气出口114，优选的，辅助燃烧器111设在悬浮熔炼区11的顶部(辅助燃烧器111开炉烘炉和停炉保温时使用)，物料喷嘴112也设在悬浮熔炼区11的顶部，含氧气体喷枪113设在悬浮熔炼区11的顶部，熔炼烟气出口114设在悬浮熔炼区11的顶部和/侧壁。具体的，将锌精矿(锌精矿为选自硫化锌精矿和铅锌复合矿中的至少之一)、锌渣(锌渣为湿法锌浸出渣)和熔剂(熔剂为硅质熔剂、钙质熔剂和铁质熔剂中的至少之一)混合后的混合料经物料喷嘴112供给至悬浮熔炼电热还原炉中的悬浮熔炼区11，同时通过含氧气体喷枪113仅向悬浮熔炼区11喷吹含氧气体(含氧气体中氧气体积浓度不低于80％，维持悬浮熔炼区11温度为1200～1400℃)，使得含氧气体与锌精矿燃烧供热进行氧化熔炼，混合料发生高效氧化脱硫，得到含硫的熔炼烟气(熔炼烟气中二氧化硫体积浓度不低于10％)，而混合料中的SiO2参与造渣，形成的熔融高锌渣(高锌渣的渣型为ZnO-FeO-SiO2型、ZnO-FeO-SiO2-CaO型、ZnO-FeO-SiO2-CaO-ZnO型)直接进入电热还原区12。
进一步地，本领域技术人员可以根据实际需要对悬浮熔炼区11的炉型进行选择，优选悬浮熔炼区11采用竖式炉体。同时，可以根据实际需要在悬浮熔炼区11上设置碳质燃料喷枪(未示出)向悬浮熔炼区11喷吹碳质燃料参与燃烧为悬浮熔炼区11补热，优选的碳质燃料可以是天然气、粉煤和高热值煤气中的至少之一，并且本领域技术人员可以根据实际需要对碳质燃料喷枪的具体布置位置进行选择，例如设置在悬浮熔炼区11的顶部，同时在悬浮熔炼区11顶部上可以设置多个含氧气体喷枪113，并且多个含氧气体喷枪112在悬浮熔炼区11的顶部对称布置。优选的，物料喷嘴112和含氧气体喷枪113连通，即利用含氧气体为载气将物料喷吹至悬浮熔炼区11内。
根据本发明的实施例，参考图1和3，电热还原区12上设有电极121、还原剂喷枪122、含锌蒸汽出口123、排渣口124和金属熔体出口125。优选的，电极121从电热还原区12顶部伸入到电热还原区12内，还原剂喷枪122设在电热还原区12的顶部；含锌蒸汽出口123设在电热还原区12的顶部；排渣口124设在电热还原区12底部；金属熔体出口125设在电热还原区12底部。具体的，电热还原区12在电极121的加热下维持温度为1200～1600℃，并且通过还原剂喷枪122向电热还原区12内喷吹还原剂(焦炭和/或天然气)，同时悬浮熔炼区11内形成的熔融高锌渣直接进入电热还原区12与还原剂接触进行还原，高锌渣中大部分铟、锗等随锌蒸汽挥发得到富集。得到的含锌蒸汽由设在电热还原区12的含锌蒸汽出口123排出后进入冷凝***生产粗锌，同时在电热还原区12可将高锌渣中的铁、铅等还原得到含铁铅的金属熔体，而剩余炉渣(炉渣含锌0.5～1wt％)由位于电热还原区12底部的排渣口124排出，水碎后外卖给建材企业生产水泥等建筑材料，而金属熔体从设在电热还原区12底部的金属熔体出口125排出。需要说明的是，本申请电热还原区的12排渣口124和金属熔体出口125可以是同一个口或单独两个口，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，此处不再赘述。
进一步地，在熔悬浮炼区11到电热还原区12的方向上，悬浮熔炼区11的底部和电热还原区12的底部呈阶梯逐渐降低，由此，悬浮熔炼区11得到熔融态的高锌渣可以直接自流进入电热还原区12，减少了高锌渣排放和加入的操作，提高了生产作业率。同时，本领域技术人员可以根据实际需要对悬浮熔炼区11与电热还原区12之间的炉底阶梯高度进行设置。另外，电热还原区12上设有多个电极121，并且多个电极121在电热还原区12上均匀分布。由此，可以保证电热还原区内温度均匀。并且电热还原区12上根据锌挥发的工艺特点，设计良好的炉体密封结构，而悬浮熔炼区11和电热还原区12各部位根据需要采用不同的冷却方式，同时，采用整体弹性骨架炉型，以保证炉体寿命。
根据本发明实施例的悬浮熔炼电热还原炉，通过在悬浮熔炼电热还原炉本体内设置隔墙，该隔墙将悬浮熔炼电热还原炉本体内间隔为悬浮熔炼区和电热还原区，并且悬浮熔炼区和电热还原区底部连通，同时在悬浮熔炼区顶部设置含氧气体喷枪和辅助燃烧器，在电热还原区设置电极、还原剂喷枪和含锌蒸汽出口，将锌精矿与锌渣和熔剂混合后的混合料供给至悬浮熔炼电热还原炉中的悬浮熔炼区，通过含氧气体喷枪仅向悬浮熔炼区喷吹含氧气体，使得含氧气体与锌精矿燃烧供热进行氧化熔炼，混合料发生高效氧化脱硫，得到含硫的熔炼烟气，而混合料中的SiO2参与造渣，形成的熔融高锌渣直接进入电热还原区进行还原，得到含锌蒸汽和金属熔体。由此，本申请将高效的悬浮熔炼炉与电热还原炉进行一体化设计，不仅占地面积小，减少了配置高差，降低了冶炼炉本身和厂房的建设投资，而且减少了熔体排放和加入的操作，提高了生产作业率，可减少操作人员和相应的工器具消耗；同时熔炼和还原在一个炉子内完成，电热还原区也可利用熔炼区的高温维持一定的温度，减少了单独进行还原作业时电能的消耗；另外熔池兼顾熔炼和还原作业，炉内储存熔体量相对较大，能够增加储液时间，有利于提高单炉处理能力并提高锌的回收率，还可同时回收铅、铁、铟、锗等并保证较高的回收率。具体的，本申请的单台悬浮熔炼电热还原炉的锌精矿处理能力满足1～30万吨/年等各种规模，并且得到电热还原区得到的炉渣中锌含量降至0.5～1wt％，同时得到的炉渣产率低，可作为一般固废直接外售。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种冶炼锌精矿的方法。根据本发明的实施例，参考图4，该方法包括：
S100：将锌精矿、锌渣和熔剂进行混合
该步骤中，将锌精矿与锌渣和熔剂按照混合后的混合料中铁硅质量比为1.0～1.5或钙硅质量比为0.3～0.5进行混合。具体的，熔剂采用硅质熔剂、钙质熔剂和铁质熔剂中的至少之一，例如所述的硅质熔剂为石英石，所述的钙质熔剂为石灰石，所述的铁质熔剂为氧化亚铁，锌精矿为选自硫化锌精矿和铅锌复合矿中的至少之一，锌渣为湿法锌浸出渣。
S200：将步骤S100得到的混合料通过物料喷嘴供给至悬浮熔炼电热还原炉的悬浮熔炼区，使得混合料在悬浮熔炼区和电热还原区依次进行熔炼和还原
该步骤中，将上述步骤S100得到的混合料通过物料喷嘴112供给至上述的悬浮熔炼电热还原炉的悬浮熔炼区11，同时通过含氧气体喷枪113仅向悬浮熔炼区11喷吹含氧气体(维持熔炼区11温度为1200～1400℃)，并且控制含氧气体(含氧气体中氧气体积浓度不低于80％)，使得含氧气体与锌精矿燃烧供热进行氧化熔炼，混合料发生高效氧化脱硫，得到含硫的熔炼烟气(熔炼烟气中二氧化硫体积浓度不低于10％)，而混合料中的SiO2参与造渣，形成的熔融高锌渣(高锌渣的渣型为ZnO-FeO-SiO2型、ZnO-FeO-SiO2-CaO型、ZnO-FeO-SiO2-CaO-ZnO型)直接进入电热还原区12，电热还原区12在电极121的加热下维持温度为1200～1600℃(在温度为1200～1400℃，铅在电热还原区12还原得到粗铅，大部分铟、锗等随锌蒸汽挥发得到富集，而将作业温度提高至约1450～1600℃，可由炉内放出生铁，并且电热还原区作业温度的增加，有利于锌、铟、锗等更高效和彻底的还原挥发)，并且通过还原剂喷枪123向电热还原区12内喷吹还原剂(焦炭和/或天然气)，同时悬浮熔炼区11内形成的熔融高锌渣直接进入电热还原区12与还原剂接触进行还原，高锌渣中大部分铟、锗等随锌蒸汽挥发得到富集。得到的含锌蒸汽由设在电热还原区的含锌蒸汽出口123排出后进入冷凝***生产粗锌，同时在电热还原区12可将高锌渣中的铁、铅等还原得到金属熔体，而剩余炉渣(炉渣含锌0.5～1wt％)由位于电热还原区12底部的排渣口124排出，水碎后外卖给建材企业生产水泥等建筑材料，而含铁铅的金属熔体从设在电热还原区12底部的金属熔体出口125排出。
进一步地，可以根据实际需要通过设置在悬浮熔炼区11上的碳质燃料喷枪向悬浮熔炼区11喷吹碳质燃料参与燃烧为悬浮熔炼区11补热，优选的碳质燃料可以是天然气、粉煤和高热值煤气中的至少之一。
根据本发明实施例的冶炼锌精矿的方法，将锌精矿与锌渣和熔剂混合后的混合料供给至上述悬浮熔炼电热还原炉中的悬浮熔炼区，通过含氧气体喷枪仅向悬浮熔炼区喷吹含氧气体，使得含氧气体与锌精矿燃烧供热进行氧化熔炼，混合料发生高效氧化脱硫，得到含硫的熔炼烟气，而混合料中的SiO2参与造渣，形成的熔融高锌渣直接进入电热还原区进行还原，得到含锌蒸汽和金属熔体。由此，本申请采用上述悬浮熔炼电热还原炉对锌精矿进行冶炼，不仅占地面积小，减少了配置高差，降低了冶炼炉本身和厂房的建设投资，而且减少了熔体排放和加入的操作，提高了生产作业率，可减少操作人员和相应的工器具消耗；同时熔炼和还原在一个炉子内完成，电热还原区也可利用熔炼区的高温维持一定的温度，减少了单独进行还原作业时电能的消耗；另外熔池兼顾熔炼和还原作业，炉内储存熔体量相对较大，能够增加储液时间，有利于提高单炉处理能力并提高锌的回收率，还可同时回收铅、铁、铟、锗等并保证较高的回收率。
进一步地，参考图5，上述冶炼锌精矿的方法还包括：
S300：将熔炼烟气经余热回收和除尘后进行制酸
该步骤中，将上述悬浮熔炼区11得到的含硫熔炼烟气进行余热回收和除尘，例如余热回收可以采用余热锅炉，除尘过程采用电除尘，使得熔炼烟气余热得以回收利用，而剩余气体进入到制酸体系进行制酸，从而实现熔炼烟气的资源化利用。需要说明的是，该制酸过程为现有技术中的常规操作，此处不再赘述。
进一步地，参考图6，上述冶炼锌精矿的方法还包括：
S400：将含锌蒸汽进行冷凝
该步骤中，将上述电热还原区12得到的含锌蒸汽进行冷凝，以便得到粗锌、粗铅和烟气。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对冷凝过程的具体操作条件进行选择，只要能够实现锌和铅的分离即可，此处不再赘述。
S500：将烟气进行净化，并将煤气供给至悬浮熔炼区
该步骤中，将上述冷凝后得到的烟气进行净化，得到煤气，并将该煤气供给至悬浮熔炼区11作为碳质燃料使用。由此，实现烟气的资源化利用。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对烟气净化过程的具体操作进行选择，此处不再赘述。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
参考图7，锌精矿(含Zn：50.1wt％)、溶剂(FeO、SiO2和CaO)和锌渣(含Zn：19.7wt％)按照质量比为7:1:2配料后干燥筛分，得到的混合料与工业纯氧一起由悬浮熔炼电热还原炉的悬浮熔炼区顶部的物料喷嘴喷入悬浮熔炼区，然后使锌精矿与富氧空气接触进行氧化熔炼(熔炼温度为1200℃)，得到含硫熔炼烟气和高锌渣，悬浮熔炼电热还原炉的悬浮熔炼区烟气经余热锅炉降温、电除尘器收尘后送烟气制酸，得到的高锌渣的渣型为ZnO-FeO-SiO2型、ZnO-FeO-SiO2-CaO型、ZnO-FeO-SiO2-CaO-ZnO型，将上述高锌渣通过隔墙与炉体底壁之间的连通通道放入悬浮熔炼电热还原炉的电热还原区，同时在加热电极的加热作用及还原剂焦炭的还原作用下进行电热还原(电热还原区温度为1200℃)，得到含锌蒸汽和炉渣，含锌蒸汽包括锌蒸汽、铅蒸汽和CO，该含锌蒸汽进行余热回收和电除尘得到粗锌、粗铅和煤气。
实施例2
与实施例1的区别在于：悬浮熔炼电热还原炉的电热还原区熔炼温度为1300℃。
实施例3
与实施例1的区别在于：悬浮熔炼电热还原炉的电热还原区熔炼温度为1450℃，悬浮熔炼电热还原炉的电热还原区得到含锌蒸汽、炉渣、含铅铁熔体。
实施例4
与实施例3的区别在于：悬浮熔炼电热还原炉的电热还原区熔炼温度为1550℃。
实施例5
与实施例3的区别在于：悬浮熔炼电热还原炉的电热还原区熔炼温度为1600℃。
实施例6
与实施例1的区别在于：锌精矿改为铅锌复合矿(含Zn：27.9wt％，含Pb：23.1wt％)。悬浮熔炼电热还原炉的电热还原区得到含锌蒸汽、炉渣和含铅金属熔体。
实施例7
与实施例6的区别在于：悬浮熔炼电热还原炉的电热还原区熔炼温度1300℃。
实施例8
与实施例6的区别在于：悬浮熔炼电热还原炉的电热还原区熔炼温度1450℃，悬浮熔炼电热还原炉的电热还原区得到含锌蒸汽、炉渣、含铅铁熔体。
实施例9
与实施例8的区别在于：悬浮熔炼电热还原炉的电热还原区熔炼温度1550℃。
实施例10
与实施例8的区别在于：悬浮熔炼电热还原炉的电热还原区熔炼温度1600℃。
实施例1至5中锌精矿的熔炼方法中锌元素和铁元素的回收率见表1。
表1
Figure BDA0002451272020000101
比较实施例1-5可知，将电热还原区的温度限定在本申请范围内有利于进一步提高金属锌和铁的回收率。
实施例6-10铅锌复合矿的熔炼方法中锌元素、铅元素和铁元素的回收率见表2。
表2
Figure BDA0002451272020000102
比较实施例6-10可知，将电热还原区的温度限定在本申请范围内有利于进一步提高金属锌、铅和铁的回收率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种悬浮熔炼电热还原炉，其特征在于，包括：
悬浮熔炼电热还原炉本体，所述悬浮熔炼电热还原炉本体内限定出悬浮熔炼区和电热还原区，所述悬浮熔炼区和所述电热还原区之间设有隔墙，并且所述悬浮熔炼区和所述电热还原区底部连通；
辅助燃烧器，所述辅助燃烧器设在所述悬浮熔炼区顶部；
物料喷嘴，所述物料喷嘴设在所述悬浮熔炼区顶部；
含氧气体喷嘴，所述含氧气体喷嘴设在所述悬浮熔炼区；
熔炼烟气出口，所述熔炼烟气出口设在所述悬浮熔炼区上；
电极，所述电极从所述电热还原区顶部伸入到所述电热还原区内；
还原剂喷枪，所述还原剂喷枪设在所述电热还原区顶部；
含锌蒸汽出口，所述含锌蒸汽出口设在所述电热还原区；
排渣口，所述排渣口设在所述电热还原区底部；
金属熔体出口，所述金属熔体出口设在所述电热还原区底部。
2.根据权利要求1所述的悬浮熔炼电热还原炉，其特征在于，所述悬浮熔炼区为竖式炉体。
3.根据权利要求1所述的悬浮熔炼电热还原炉，其特征在于，在所述悬浮熔炼区到所述电热还原区的方向上，所述悬浮熔炼区的底部和所述电热还原区的底部呈阶梯逐渐降低。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的悬浮熔炼电热还原炉，其特征在于，进一步包括：碳质燃料喷枪，所述碳质燃料喷枪设在所述悬浮熔炼区；
任选地，包括多个所述含氧气体喷枪，多个所述含氧气体喷枪在所述悬浮熔炼区顶部均匀布置；
任选地，包括多个所述电极，所述多个电极在所述电热还原区均匀分布。
5.一种冶炼锌精矿的方法，其特征在于，包括：
(1)将锌精矿、锌渣和熔剂进行混合；
(2)将步骤(1)得到的混合料通过物料喷嘴喷入到悬浮熔炼电热还原炉的悬浮熔炼区，使得混合料在所述悬浮熔炼区与含氧气体进行氧化熔炼，得到熔炼烟气和高锌渣，将所述高锌渣供给至悬浮熔炼电热还原炉的电热还原区与还原剂接触进行还原处理，以便得到含锌蒸汽、金属熔体和炉渣，其中，所述悬浮熔炼电热还原炉为权利要求1-4中任一项所述的悬浮熔炼电热还原炉。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述锌精矿为选自硫化锌精矿和铅锌复合矿中的至少之一；
任选的，在步骤(1)中，所述熔剂为硅质熔剂、钙质熔剂和铁质熔剂中的至少之一。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述锌精矿、所述锌渣和所述熔剂混合后混合料中铁硅质量比为1.0～1.5或钙硅质量比为0.3～0.5混合。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述氧化熔炼的温度为1200-1400℃，
任选的，在步骤(2)中，所述含氧气体中氧气体积浓度不低于80％；
任选的，在步骤(2)中，所述还原剂为选自焦炭和/或天然气；
任选的，在步骤(2)中，所述还原处理的温度为1200～1600℃；
任选的，在步骤(2)中，采用碳质燃料喷枪向所述悬浮熔炼区供给碳质燃料进行补热。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括：
(3)将所述熔炼烟气经余热回收和除尘后进行制酸。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括：
(4)将所述含锌蒸汽进行冷凝，以便得到粗锌、粗铅和烟气；
(5)将所述烟气进行净化，以便得到煤气，并将所述煤气供给至所述悬浮熔炼区作为所述碳质燃料使用。
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