一种微波复合焙烧硫化锌精矿的方法技术

本发明专利技术公开了一种微波复合焙烧硫化锌精矿的方法，该方法由混合搅拌流程、传送流程和微波复合焙烧流程三部分组成，具体为将硫化锌精矿干燥后球磨，然后与添加剂过氧化钠混合，搅拌至完全均匀，再将混合物输送至焙烧腔体，最后经微波复合焙烧流程将硫化锌精矿氧化成锌焙砂，其中过氧化钠添加量为硫化锌精矿和过氧化钠总质量的30～60%；该方法利用微波内部加热强化技术和选择性高效分离技术对硫化锌精矿和过氧化钠的混合物进行焙烧，能够高效地提升锌焙砂的质量，有利于锌的浸出，提高锌的综合回收率，还避免二氧化硫烟气的生成，减小环境污染。

【技术实现步骤摘要】
一种微波复合焙烧硫化锌精矿的方法
本专利技术属于微波冶金领域，涉及锌冶金过程中的预处理工序，具体涉及一种微波复合焙烧硫化锌精矿的方法。
技术介绍
锌是第三大有色金属，也是防腐材料、能源材料和磁性材料的重要原料，广泛用于建筑、通讯、电力、交通运输、农业、轻工、家电、汽车等行业。2002年以来，我国锌产量和消费量均居世界第一位；随着国民经济加速发展，我国对锌的需求呈逐年增加的趋势。炼锌的主要原料是硫化锌，炼锌过程大部分采用焙烧、浸出、净化和电解四个工序，氧化锌则较易还原，因此硫化锌精矿首先需要焙烧成氧化锌。传统的焙烧方法是在通入空气或氧气的条件下加热硫化锌精矿，经沸腾焙烧生成含杂质的锌焙砂和含二氧化硫的烟气，锌焙砂检测合格后进入浸出工序，含二氧化硫的烟气经造酸流程最终生成硫酸。硫化锌精矿传统焙烧方法存在的问题：（1）由于硫化锌精矿原料和生产工艺的差异，焙烧后的锌焙砂中会有铁酸锌、硅酸锌和硫酸锌，甚至少量未被氧化的硫化锌，尤其是铁酸锌，它在溶出过程中会降低锌的浸出率；（2）大量的二氧化硫烟气恶化生产劳动条件，污染环境；（3）造酸流程会增加设备投入，生产的硫酸需要储存和运输，增加企业成本。微波冶金将微波能作为一种热源应用到冶金过程中多个环节，它是一种绿色冶金新方法，具有快速加热、整体加热、能量原位转化、易自动化控制、节能等优点，还有化学催化作用，可缩短反应时间、降低反应温度等。综上所述，将微波冶金方法高效应用到硫化锌精矿焙烧工序中，既关系到解决当下面临的锌矿资源短缺问题，又涉及锌矿资源清洁利用，推动锌冶金技术的进一步发展。
技术实现思路
我们对硫化锌精矿焙烧进行大量的文献调研和实验研究后发现，通过提高焙烧温度、强化生产过程、加速硫化锌氧化反应速度等方式可以有效降低锌焙砂中的杂质、提高锌焙砂的质量。本专利技术利用微波内部加热强化技术和选择性高效分离技术对硫化锌精矿进行快速高效地焙烧，可以获得高质量的锌焙砂。本专利技术微波复合焙烧硫化锌精矿的方法由混合搅拌流程、传送流程和微波复合焙烧流程三部分组成，具体为将硫化锌精矿干燥后球磨，然后与添加剂过氧化钠混合，搅拌至完全均匀，再将混合物输送至焙烧腔体，最后经微波复合焙烧流程将硫化锌精矿氧化成锌焙砂，其中过氧化钠添加量为硫化锌精矿和过氧化钠总质量的30～60%。所述的硫化锌成分为：锌45%～60%、铁5%～15%、硫30%～33%，以上三者占总重的90%左右，其中硫和锌占锌精矿的80%左右。所述硫化锌精矿球磨至200～400目。所述硫化锌精矿是一种非极性物质，低温下不易吸收微波能量而不能被加热，因此需要加入添加剂进行辅助焙烧，添加剂为过氧化钠，添加剂的作用是既要促进硫化锌精矿的矿相转化，又具有良好的微波介电特性，促进微波能量快速转化为热能。所述的混合搅拌流程是在硫化锌精矿中添加过氧化钠，过氧化钠添加量为硫化锌精矿和过氧化钠总质量的30～60%，搅拌至完全均匀。所述的传送流程是将完全均匀的混合物输送至焙烧腔体。所述混合搅拌流程和传送流程消耗的总时间为10～30分钟，过氧化钠容易吸收空气中的水分并与之发生反应，控制搅拌流程和传送流程的时间有利于微波快速加热。所述微波复合焙烧流程由电阻炉预热、微波炉焙烧和电阻炉焙烧组成，这是由硫化锌精矿和过氧化钠混合物料的介电特性和吸波特点所决定的，复合焙烧是为了节能降耗。具体为硫化锌精矿和过氧化钠的混合物先用电阻炉在3分钟内预热到50℃～80℃，然后用微波炉在2分钟内由50℃～80℃焙烧到550℃～750℃，最后用电阻炉在8分钟内由550℃～750℃焙烧到800℃～1100℃；所述的微波炉焙烧是复合焙烧流程最关键的环节。所述的电阻炉预热的温度为50℃～80℃，混合物料温度达到该区间值时，硫化锌精矿和过氧化钠的混合物料具有极大的温升特性。所述的微波炉焙烧的最高温度为550℃～750℃，当硫化锌精矿和过氧化钠的混合物料的温度超出此温度区间，它们的吸波能力减弱，温度上升速率变小。所述微波炉采用频率为2.45GHz的多源耦合微波炉，，微波单一波源的功率受限，多源耦合微波装备可获得更大的功率的输出，这有利于增加混合物料的升温速率。电阻炉焙烧的最高焙烧温度为800℃～1100℃，提高焙烧温度，可降低副产物的生成量。所述微波复合焙烧流程中通入空气或氧气。所述的微波复合焙烧流程利用微波内部加热强化技术和选择性高效分离技术对硫化锌精矿和过氧化钠的混合物料进行焙烧，能快速提升混合物料的升温速率，强化生成过程，加速硫化锌氧化速度，减少铁酸锌的生成，硫化锌精矿被氧化成高质量的锌焙砂。所述的微波复合焙烧流程中无二氧化硫烟尘生成，硫化锌精矿中的硫转化为硫酸钠，避免传统焙烧流程中的造酸、硫酸的堆积和运输。本专利技术的有益效果：（1）将微波内部加热强化技术和选择性高效分离技术应用到硫化锌精矿焙烧工序中，强化化学反应过程，加快硫化锌氧化反应速度，减小铁酸锌的生成，获得高质量的锌焙砂；（2）基于硫化锌精矿和过氧化钠的微波介电特性，采用三段式微波复合焙烧流程，让物流依次进行电阻炉预热、微波炉焙烧和电阻炉焙烧，这既充分低发挥了微波的焙烧效果，又可以节能；（3）该方法是在硫化锌精矿中添加过氧化钠，焙烧过程中钠与硫能结合成硫酸钠，没有传统焙烧过程中二氧化硫烟气的生成，没有传统焙烧流程中的造酸，因此该方法能够简化生产流程，节约设备投资成本；因此，本专利技术所涉及的方法既可以提高硫化锌精矿的焙烧质量，又避免二氧化硫烟气的生成。达到提高锌的综合利用率，减少环境污染的有益效果。附图说明图1为微波复合焙烧硫化锌精矿方法的流程图；图2为硫化锌精矿和6wt%的过氧化钠混合后的介电损耗正切；图3为硫化锌精矿和6wt%的过氧化钠混合后的加热曲线。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术保护范围不局限于所述内容。图1为微波复合焙烧硫化锌精矿方法的流程图，具体包括：混合搅拌流程、传送流程和微波复合焙烧流程三个部分。在混合搅拌流程中：硫化锌精矿干燥后球磨至200～400目；硫化锌精矿在常温下是一种非极性物质，介电常数为3.23，属于微波透射体，很难吸收微波能量。实验研究表明：微波加热60分钟硫化锌精矿的温度从室温升到120℃左右。随着温度的增高，如达到450℃后，由于晶体缺陷、不均匀介质、构成成分复杂等因数引起大量电荷的热运动，微波能量可以通过电导损耗转化为热能，硫化锌精矿能够快速升温；实验研究表明微波26分钟可以将硫化锌精矿从450℃加热至800℃；这为微波复合焙烧硫化锌精矿提供了足够的理论支撑。所述的硫化锌精矿在低温条件下吸波能力较弱，因此需要加入添加剂进行辅助加热，该添加剂必须具有优良的介电性能，能够快速吸收和转化微波能量，还可以参与化学反应，促进矿相转化；添加剂为过氧化钠，它的介电常数大于78.36，是一种强极性物质，能够迅速地吸收微波能量转化为物质自身的热能，满足微波加热的条件。所述的硫化锌精矿和过氧化钠混合后微波介电特性如下：图2为硫化锌精矿和6wt%过氧化钠添加剂的介电损耗正切图，可以看出当过氧化钠的添加量达到硫化锌精矿和过氧化钠总质量的6%时，混合物料的介电损耗正切值基本上都大于0.03，这表明该混合物能够被微波快速加热。根据电介质介电特性混合法则，进一步增加过氧化钠的添加量，混合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波复合焙烧硫化锌精矿的方法，其特征在于：该方法由混合搅拌流程、传送流程和微波复合焙烧流程三部分组成，具体为将硫化锌精矿干燥后球磨，然后与添加剂过氧化钠混合，搅拌至完全均匀，再将混合物输送至焙烧腔体，最后经微波复合焙烧流程将硫化锌精矿氧化成锌焙砂，其中过氧化钠添加量为硫化锌精矿和过氧化钠总质量的30～60%。

【技术特征摘要】
1.一种微波复合焙烧硫化锌精矿的方法，其特征在于：该方法由混合搅拌流程、传送流程和微波复合焙烧流程三部分组成，具体为将硫化锌精矿干燥后球磨，然后与添加剂过氧化钠混合，搅拌至完全均匀，再将混合物输送至焙烧腔体，最后经微波复合焙烧流程将硫化锌精矿氧化成锌焙砂，其中过氧化钠添加量为硫化锌精矿和过氧化钠总质量的30～60%。2.根据权利要求1所述微波复合焙烧硫化锌精矿的方法，其特征在于：硫化锌精矿球磨至200～400目。3.根据权利要求1所述微波复合焙烧硫化锌精矿的方法，其特征在于：混合搅拌流程和传送流程消耗的总时间为10～30分钟。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：何广军，彭金辉，刘明，张利波，李世伟，刘晨辉，曲雯雯，杨坤，刘鹏，朱霏，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53