本發(fā)明涉及冶金技術領域，具體涉及一種處理鋅浸渣的系統(tǒng)和方法。

背景技術：

目前，鋅浸渣的處理方法主要包括高溫還原揮發(fā)法和水溶液浸出法。高溫還原揮發(fā)法是在鋅浸渣中配入焦粉作為還原劑，在回轉窯或者煙化爐中進行高溫焙燒或者熔煉，使有價金屬鉛、鋅、銀、銦等還原揮發(fā)。水溶液浸出法包括兩種：直接將鋅浸渣用酸或堿溶液進行浸出；鋅浸渣在500～700℃之間預焙解，得到的渣再采用酸或堿溶液浸出其中的金屬。

高溫還原揮發(fā)法的優(yōu)勢是可以同時回收鋅浸渣中的鉛、鋅、銦等，能夠將這些元素全部收集至氧化鋅煙塵中，但能耗高，且產出的含鐵渣由于在揮發(fā)鋅過程中呈熔體狀態(tài)，熔體中混入大量硅酸鹽，導致含鐵渣中鐵的收率較低。水溶液浸出法的優(yōu)勢是經浸出后的含鐵渣中鐵的含量達到55wt％(wt％為質量百分數(shù))左右，但渣中鋅含量較高，普遍在1wt％以上，且主要以鐵酸鋅形式存在，用作煉鐵原料使用時，鋅會對煉鐵過程造成不利影響。

在利用濕法冶煉處理鋅浸渣時，按浸出液除鐵工藝的不同，可分為針鐵礦法、赤鐵礦法和黃鉀鐵礬法等。其中，黃鉀鐵礬法具有易沉淀析出、溶解度低、過濾性好、試劑消耗少、生產成本低的優(yōu)點，應用廣泛。黃鉀鐵礬法是使鋅浸出液中的鐵元素選擇性地形成沉淀，從而達到鐵、鋅分離的目的。同時，還有一部分的鋅、鉛、銀等有價金屬以硅酸鹽和硫酸鹽的形式進入鐵礬渣。目前，我國堆存鐵礬渣的量超過3000萬噸，而且以每年100萬噸的速度增長，對環(huán)境產生巨大的潛在污染。并且，有價金屬損失大，如果鐵礬渣按平均含鋅5wt％計算，則積存的鋅金屬量超過150萬噸，利用價值很高。因此，對鋅浸渣進行深入研究具有重大意義。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種處理鋅浸渣的系統(tǒng)和方法，本發(fā)明能夠在較低的溫度下實現(xiàn)鋅浸渣中鐵與其它有色金屬的分離，縮短工藝流程，降低生產成本。

本發(fā)明提供了一種處理鋅浸渣的系統(tǒng)，包括混料裝置、壓球裝置、氯化焙燒裝置。

所述混料裝置具有鋅浸渣入口、氯化劑入口、還原劑入口、粘結劑入口、混合料出口。

所述壓球裝置具有混合料入口、生球出口；所述混合料入口與所述混料裝置的混合料出口連接。

所述氯化焙燒裝置依次包括預熱段、氯化反應段、鐵還原段，所述預熱段具有生球入口，所述氯化反應段設置有煙道，所述鐵還原段具有金屬化球團出口，所述生球入口與所述壓球裝置的生球出口連接。

所述預熱段和氯化反應段之間由擋板隔開，所述氯化反應段與鐵還原段之間由擋板隔開，使得所述預熱段、氯化反應段、鐵還原段分別形成封閉空間。所述擋板下方設置有傳送裝置，所述傳送裝置包括控制器，控制所述擋板下端打開或閉合。

進一步的，還包括冷卻裝置和磨礦磁選裝置；所述冷卻裝置具有金屬化球團入口、冷卻金屬化球團出口，所述金屬化球團入口與所述氯化焙燒裝置的金屬化球團出口連接；所述磨礦磁選裝置具有冷卻金屬化球團入口、鐵出口，所述冷卻金屬化球團入口與所述冷卻裝置的冷卻金屬化球團出口連接。

優(yōu)選的，所述傳送裝置的一端與所述壓球裝置的生球出口連接，接收由所述生球出口排出的生球并通過所述生球入口送入所述氯化焙燒裝置中，所述傳送裝置的另一端與所述金屬化球團出口連接，輸出金屬化球團。

優(yōu)選的，所述擋板與垂直方向的夾角為0～15°。

優(yōu)選的，所述煙道位于所述氯化反應段的頂端，并靠近所述鐵還原段。

本發(fā)明還提出了一種利用上述系統(tǒng)處理鋅浸渣的方法，包括步驟：

將鋅浸渣、氯化劑、還原劑、粘結劑按照質量配比為100：(15～20)：(10～15)：(5～10)送入所述混料裝置中混合均勻，得到混合料。

將所述混合料送入所述壓球裝置中壓制得到生球。

將含水量為8～20wt％的所述生球送入所述氯化焙燒裝置中，并置于所述傳送裝置上，所述生球依次經過所述預熱段、氯化反應段、鐵還原段進行預熱、氯化反應、鐵還原反應，得到金屬氯化物和金屬化球團，所述金屬氯化物輸送至所述煙道中收集。

進一步的，將所述金屬化球團送入所述磨礦磁選裝置中，經磨礦磁選處理回收鐵。

優(yōu)選的，所述鋅浸渣的粒度≤3mm。所述氯化劑選用氯化鈉、氯化鈣、氯化鉀中的一種或幾種的混合物，所述氯化劑的粒度≤200目。所述還原劑選用無煙煤，所述還原劑的粒度≤3mm。所述粘結劑選用無機粘結劑。

優(yōu)選的，所述生球的含水量為10～15wt％。

優(yōu)選的，所述預熱過程的溫度≤500℃，時間為3～5min。所述氯化反應溫度為700～800℃，時間為15～20min。所述鐵還原反應溫度為1000～1200℃，時間為20～25min。

本發(fā)明采用氯化焙燒的方法處理含有鋅浸渣的生球，并且嚴格控制反應各階段的溫度和時間，可以在較低的溫度下實現(xiàn)鋅浸渣中有色金屬與鐵的分離，降低反應能耗。

本發(fā)明的方法中，在原料中加入氯化劑，可實現(xiàn)多種金屬的綜合回收，使得鋅浸渣中的銅也能生成氯化銅煙塵揮發(fā)進入煙道，從而能夠實現(xiàn)鐵與鉛、鋅、銦、銅的分離，得到純度較高的鐵粉，而傳統(tǒng)的碳質還原反應是難以實現(xiàn)銅與鐵的有效分離的。并且，氯化劑的加入能夠降低還原劑煤粉的用量，而煤粉的還原作用又有助于氯化反應的進行。同時，氯化反應的溫度降低，實現(xiàn)了節(jié)能降耗的目的。

并且，本發(fā)明采用將合格的含水生球直接送入氯化焙燒裝置中進行氯化焙燒處理鋅浸渣，在技術上是一種突破，可以通過嚴格控制氯化焙燒各階段的溫度和時間達到本發(fā)明分離有價金屬的目的，與傳統(tǒng)的干球入爐焙燒相比省去了烘干裝置，從而縮短了工藝流程，降低了生產成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中處理鋅浸渣的系統(tǒng)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例中處理鋅浸渣的方法流程示意圖。

附圖中的附圖標記如下：

100-混料裝置；

200-壓球裝置；

300-氯化焙燒裝置、301-預熱段、302-氯化反應段、303-鐵還原段、304-煙道、305-擋板、306-傳送裝置；

400-磨礦磁選裝置。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。

由圖1，本發(fā)明提出的處理鋅浸渣的系統(tǒng)，包括混料裝置100、壓球裝置200、氯化焙燒裝置300。

混料裝置100用于混合原料，得到混合料，其具有鋅浸渣入口、氯化劑入口、還原劑入口、粘結劑入口、混合料出口。

壓球裝置200用于將混合料壓制成型，其具有混合料入口、生球出口。其中，混合料入口與混料裝置100的混合料出口連接。

氯化焙燒裝置300包括依次連接的預熱段301、氯化反應段302、鐵還原段303，用于接收由壓球裝置200輸出的生球并對生球進行氯化焙燒處理。并且，預熱段301和氯化反應段302之間設置有擋板305，氯化反應段302與鐵還原段303之間設置有擋板305。本發(fā)明中，擋板305的設置使得預熱段301、氯化反應段302、鐵還原段303三個區(qū)域之間分別形成封閉空間。

擋板305的下方設置有傳送裝置306，用于放置并傳送物料。其中，擋板305的上端固定在氯化焙燒裝置300頂部的內壁上，擋板305的下端與傳送裝置306連接。作為本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，擋板305與垂直方向的夾角為0～15°。傳送裝置306上設置有控制器，用于控制擋板305的下端打開或閉合。

當生球由預熱段301進入氯化反應段302中時，擋板305打開，生球進入氯化反應段302，通過完畢后擋板閉合，該過程由傳送裝置306上的控制器實現(xiàn)自動控制。氯化反應過后得到的球團進入鐵還原段303的過程如上。

預熱段301設置有生球入口，該生球入口與壓球裝置200的生球出口連接，用于接收由壓球裝置200輸出的生球。氯化反應段302設置有煙道304。作為本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，煙道設置在氯化反應段302的頂端，并且，在靠近鐵還原段303的位置，便于回收氯化反應過程得到的金屬氯化物煙塵。鐵還原段303上設置有金屬化球團出口，用于輸出生球經氯化焙燒處理后得到的金屬化球團。

作為本發(fā)明優(yōu)選的實施例，傳送裝置306的一端與壓球裝置200的生球出口連接，生球出口排出的生球置于傳送裝置306上，通過傳送裝置306向前傳送，將生球經由生球入口送入氯化焙燒裝置300中，進行生球的氯化焙燒處理。并且，傳送裝置306的另一端與金屬化球團出口連接，用于輸出金屬化球團。即，在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，傳送裝置306位于擋板下端并貫穿于氯化焙燒裝置300之中，用于在預熱段301、氯化反應段302、鐵還原段303之間傳送物料，并且不影響各個區(qū)域形成獨立且封閉的空間。

在本發(fā)明的不同實施例中，該系統(tǒng)還包括冷卻裝置(選用常規(guī)冷卻裝置，圖中未示出)和磨礦磁選裝置400，冷卻裝置用于接收金屬化球團進行冷卻，然后送入磨礦磁選裝置400中磨礦磁選獲得金屬鐵。其中，冷卻裝置具有金屬化球團入口、冷卻金屬化球團出口，金屬化球團入口與氯化焙燒裝置300的金屬化球團出口連接。磨礦磁選裝置400具有冷卻金屬化球團入口、鐵出口，冷卻金屬化球團入口與冷卻裝置的冷卻金屬化球團出口連接。

本發(fā)明中，不限制預熱段301、氯化反應段302、鐵還原段303、煙道304、擋板305、傳送裝置306的數(shù)量，以能實現(xiàn)本發(fā)明的目的為準。

本發(fā)明還提出了一種處理鋅浸渣的方法，如圖2所示，為本發(fā)明其中一個實施例的流程示意圖，包括步驟：

(1)原料混合

將鋅浸渣、氯化劑、還原劑、粘結劑按照質量配比為100：(15～20)：(10～15)：(5～10)送入混料裝置100中混合均勻，得到混合料。優(yōu)選的，還包括步驟：將鋅浸渣烘干、破碎、篩分至粒度≤3mm。優(yōu)選的，選用的鋅浸渣粒度為325目～200目，使得鋅浸渣中含有的鉛、鋅、銅、銦等有色金屬與氯化劑充分接觸，促進后續(xù)氯化反應的進行。

本發(fā)明中，鋅浸渣的組成為：全鐵含量為28～35.5wt％，鋅含量為16～18wt％，鉛含量為1.0～3.5wt％，銅含量為0.5～1.5wt％，銦含量為0.15～0.28wt％。

本發(fā)明中，氯化劑需破碎至粒度≤200目。其中，氯化劑優(yōu)選氯化鈉(熔點801℃)、氯化鈣(熔點782℃)或氯化鉀(熔點771℃)中的一種或幾種的混合物。

還原劑需破碎至粒度≤3mm。本發(fā)明中，還原劑優(yōu)選無煙煤。粘結劑選用無機粘結劑。其中，粘結劑優(yōu)選膨潤土。

(2)制備生球

將上述步驟得到的混合料送入壓球裝置200中進行壓制，得到生球。該生球為含有氯化劑和還原劑的含水生球。

(3)生球進行氯化焙燒處理

含水量合格的生球不經過烘干處理直接送入氯化焙燒裝置300中進行氯化焙燒處理。將生球置于傳送裝置306上，依次被傳送至預熱段301、氯化反應段302、鐵還原段303中，分別進行預熱、氯化反應、鐵還原反應，得到金屬氯化物和金屬化球團。其中，金屬氯化物呈煙塵狀揮發(fā)，在煙道304中進行收集。金屬化球團經冷卻后送入磨礦磁選裝置400中進行磨礦磁選處理，分離得到金屬鐵和尾渣。即，實現(xiàn)了鋅浸渣中鐵與其它有色金屬的分離。

該步驟中，控制生球的含水量為8～20wt％。優(yōu)選的，控制生球的含水量為10～15wt％。將含水量符合要求的生球直接送入氯化焙燒裝置300中進行氯化焙燒，需要嚴格控制生球在氯化反應段302停留的時間和溫度。一方面，控制氯化反應段302的溫度不宜過高，防止生球爆裂；另一方面，控制生球中的水分緩慢進行蒸發(fā)形成濕氣氛，使得氯化劑與濕氣氛中的水蒸氣反應生成氯化氫氣體，保證了氯化反應氯源的供應，氯化氫氣體比氯氣更容易與金屬氧化物發(fā)生反應，從而促進有色金屬氯化反應的進行。氯化反應過程中，鋅浸渣中含有的鋅、鉛、銦、銅等金屬形成相應的氯化物煙塵進行揮發(fā)，并在煙道304中進行收集，從而實現(xiàn)有色金屬與金屬鐵的分離。

在本發(fā)明的實施例中，控制生球進入氯化焙燒裝置300的溫度不高于500℃，即預熱段301的溫度≤500℃，可防止含水生球發(fā)生爆裂。并且，控制生球在預熱段301的停留時間為3～5min。

氯化反應過程中，控制氯化反應段302的溫度為700～800℃，停留時間為15～20min。在該溫度范圍內，生球中的固體氯化劑達到熔點后揮發(fā)，與生球加熱蒸發(fā)產生的水蒸氣反應生成氯化氫氣體。由于生球中的水分不斷進行蒸發(fā)，新生成的氯化氫氣體不斷與鋅浸渣中的鉛、鋅、銅、銦等的氧化物發(fā)生氯化反應，生成相應的氯化物煙塵，揮發(fā)進入煙道304進行收集。同時，鋅浸渣中的鐵存在于固體球團中，從而實現(xiàn)鐵與其它金屬的分離。

本發(fā)明中，控制鐵還原段303的溫度為1000～1200℃，停留時間為20～25min，保證鐵氧化物的充分還原。

經過上述氯化焙燒處理過程，含水生球中鉛的揮發(fā)率≥97.24％，鋅的揮發(fā)率≥98.38％，銅的揮發(fā)率≥81.52％，銦的揮發(fā)率≥96.28％。得到的金屬化球團中，全鐵品位＞35％，金屬化率≥76％。金屬化球團經磨礦磁選回收的鐵品位＞96.25％，鐵回收率＞96.85％。

實施例1

本實施例選用的鋅浸渣的組成為：全鐵含量為32.52wt％，鋅含量為16.02wt％，鉛含量為3.30wt％，銦含量為0.20wt％，銅含量為0.80wt％。鋅浸渣的粒度≤3mm。氯化劑選用氯化鈣，粒度破碎至≤200目。還原劑選用寧夏煤(固定碳82.56wt％、揮發(fā)分6.49wt％、灰分10.02wt％、水分0.93wt％、硫0.51wt％)，粒度破碎至≤3mm。粘結劑選用膨潤土。將鋅浸渣、氯化鈣、寧夏煤、膨潤土按照100：15：10：5的比例充分混勻后進行壓球，得到含水量為10％的生球。將生球送入氯化焙燒爐中，入爐溫度為480℃，預熱段停留時間為3min，氯化反應段溫度為780℃，停留時間為15min。氯化反應段中，在該溫度下氯化鈣受熱揮發(fā)，與生球蒸發(fā)產生的水蒸氣反應生成氯化氫氣體，鋅浸渣中鉛、鋅、銦、銅等的氧化物與氯化氫氣體發(fā)生氯化反應生成金屬氯化物煙塵，揮發(fā)進入煙道，實現(xiàn)了與鐵的分離。其中，鉛的揮發(fā)率為97.28％，鋅的揮發(fā)率為98.38％，銅的揮發(fā)率為81.52％，銦的揮發(fā)率為96.30％。生球經氯化反應后得到球團，并進入鐵還原段，溫度控制在1100℃，還原時間為20min，鐵氧化物被還原，得到金屬化球團。金屬化球團經冷卻后進行磨礦磁選得到全鐵品位為96.56％，鐵回收率為97.85％的金屬鐵。

實施例2

本實施例選用的鋅浸渣的組成為：全鐵含量為35.08wt％，鋅含量為16.28wt％，鉛含量為2.20wt％，銦含量為0.25wt％，銅含量為1.20wt％。鋅浸渣的粒度≤3mm。氯化劑選用氯化鈣，粒度破碎至≤200目。還原劑選用寧夏煤(固定碳82.56wt％、揮發(fā)分6.49wt％、灰分10.02wt％、水分0.93wt％、硫0.51wt％)，粒度破碎至≤3mm。粘結劑選用膨潤土。將鋅浸渣、氯化鈣、寧夏煤、膨潤土按照100：15：10：5的比例充分混勻后進行壓球，得到含水量為12％的生球。將生球送入氯化焙燒爐中，入爐溫度為500℃，預熱段停留時間為5min，氯化反應段溫度為800℃，停留時間為20min。氯化反應段中，在該溫度下氯化鈣受熱揮發(fā)，與生球蒸發(fā)產生的水蒸氣反應生成氯化氫氣體，鋅浸渣中鉛、鋅、銦、銅等的氧化物與氯化氫氣體發(fā)生氯化反應生成金屬氯化物煙塵，揮發(fā)進入煙道，實現(xiàn)了與鐵的分離。其中，鉛的揮發(fā)率為98.02％，鋅的揮發(fā)率為98.62％，銅的揮發(fā)率為81.76％，銦的揮發(fā)率為96.66％。生球經氯化反應后得到球團，并進入鐵還原段，溫度控制在1100℃，還原時間為20min，鐵氧化物被還原，得到金屬化球團。金屬化球團經冷卻后進行磨礦磁選得到全鐵品位為97.28％，鐵回收率為98.08％的金屬鐵。

實施例3

本實施例選用的鋅浸渣的組成為：全鐵含量為30.76wt％，鋅含量為17.86wt％，鉛含量為3.54wt％，銦含量為0.23wt％，銅含量為1.09wt％。鋅浸渣的粒度≤3mm。氯化劑選用氯化鉀，粒度破碎至≤200目。還原劑選用寧夏煤(固定碳82.56wt％、揮發(fā)分6.49wt％、灰分10.02wt％、水分0.93wt％、硫0.51wt％)，粒度破碎至≤3mm。粘結劑選用膨潤土。將鋅浸渣、氯化鈣、寧夏煤、膨潤土按照100：20：15：10的比例充分混勻后進行壓球，得到含水量為15wt％的生球。將生球送入氯化焙燒爐中，入爐溫度為490℃，預熱段停留時間為5min，氯化反應段溫度為770℃，停留時間為20min。氯化反應段中，在該溫度下氯化鉀受熱揮發(fā)，與生球蒸發(fā)產生的水蒸氣反應生成氯化氫氣體，鋅浸渣中鉛、鋅、銦、銅等的氧化物與氯化氫氣體發(fā)生氯化反應生成金屬氯化物煙塵，揮發(fā)進入煙道，實現(xiàn)了與鐵的分離。其中，鉛的揮發(fā)率為97.98％，鋅的揮發(fā)率為98.56％，銅的揮發(fā)率為81.66％，銦的揮發(fā)率為96.72％。生球經氯化反應后得到球團，并進入鐵還原段，溫度控制在1000℃，還原時間為25min，鐵氧化物被還原，得到金屬化球團。金屬化球團經冷卻后進行磨礦磁選得到全鐵品位為96.30％，鐵回收率為97.02％的金屬鐵。

最后應說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。