一种锌精矿沸腾焙烧炉和降低铁酸锌的工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种锌精矿沸腾焙烧炉和降低铁酸锌的工艺方法，沸腾焙烧炉的炉床面积大于152m2。在锌精矿沸腾焙烧过程中，铁酸锌的生成主要发生在沸腾炉内壁向沸腾炉中心线方向延伸约300mm环形区域，即紊流沉积层。当炉床面积增加时，铁酸锌的紊流沉积区面积与炉床面积的占比减小，可以减少ZnO与Fe2O3生成铁酸锌的接触面积，从而减少铁酸锌的生成，解决了锌焙砂中铁酸锌过高造成吨锌成本增加的问题。砂中铁酸锌过高造成吨锌成本增加的问题。砂中铁酸锌过高造成吨锌成本增加的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种锌精矿沸腾焙烧炉和降低铁酸锌的工艺方法


[0001]本专利技术属于湿法冶金
，具体涉及一种锌精矿沸腾焙烧炉和降低铁酸锌的工艺方法。

技术介绍

[0002]在锌精矿中Zn、S、Fe三者的总量为90
‑
95％，除主成分硫化锌(ZnS)外，伴生矿物种类很多，如Fe7S8、FeS2等，焙烧过程中伴生矿物(Fe7S8、FeS2等)不仅像ZnS一样能单独发生不同程度的氧化反应，而且它们的衍生物还能进一步形成各种盐类，如焙烧温度在600℃以上时，硫化焙烧易发生固
‑
固反应生成铁酸锌：ZnO+Fe2O3＝ZnO
·
Fe2O3。但湿法浸出时，铁酸锌(ZnO
·
Fe2O3)不溶于稀硫酸，留在残渣中而造成锌的损失，影响锌的浸出效果，降低锌的直收率，增加生产企业的吨锌成本。即使采用高温高酸浸出及新型除铁工艺等措施，也将使工艺流程复杂，不可避免地造成锌的损失。
[0003]此外，焙烧过程中炉膛扩大段的焙砂沉积也将导致产生铁酸锌(ZnO
·
Fe2O3)，生产过程中未氧化而被烟气夹带的硫化物，也会造成焙砂中的残硫升高。工业上用于火法炼锌的锌精矿沸腾焙烧要求焙砂残硫低，一般为0.5％S，焙烧温度大于1100℃，称为氧化焙烧。用于湿法炼锌的锌精矿沸腾焙烧要求焙砂保留一定的残硫，以减少湿法浸出的酸耗，一般小于3％S，焙烧温度小于1000℃，称为酸化焙烧。目前，传统沸腾炉炉床面积有48m2、110m2和152m2三种炉型，锌焙砂中大约6
‑
9％的锌为铁酸锌，占总锌量的10
‑
13％左右。因此，锌精矿沸腾焙烧过程中铁酸锌的生成问题一直困扰着企业生产，也是冶金工作者亟待解决的难题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种锌精矿沸腾焙烧炉和降低铁酸锌的工艺方法，克服锌焙砂中铁酸锌过高造成吨锌成本增加的问题。
[0005]本申请采用的技术方案如下：
[0006]一种锌精矿沸腾焙烧炉，其结构特点是：沸腾焙烧炉的炉床面积大于152m2。
[0007]锌精矿沸腾焙烧炉的炉型为上部扩大型炉，即下部为直筒型，上部为扩大型。沸腾焙烧炉的炉床位于直筒型的底部，直筒半径为R，炉床的面积为πR2。在锌精矿沸腾焙烧过程中，铁酸锌的生成主要发生在沸腾炉下部内壁向沸腾炉中心线方向延伸约300mm环形区域，即紊流沉积层。分析原因是由于受沸腾炉外壁、冷却埋管、各种炉门和抛料口散热、漏风的影响，这个区域温度比炉膛偏低约50
‑
100℃，而且花板外圈的风帽离炉内壁有一定间距，沸腾层存在鼓风死角，在炉内贴壁的沸腾状况相对平缓。沸腾炉炉床的半径为R，生成铁酸锌的紊流沉积区的面积与沸腾炉炉床的面积之比为：的紊流沉积区的面积与沸腾炉炉床的面积之比为：从这个表达式可知，当炉床面积增加，即R值变大，铁酸锌的紊流沉积区面积与炉床面积的占比减小，可以减少ZnO与Fe2O3生成铁酸锌的接触面积，从而减少铁酸锌的生成。目前沸腾焙烧炉炉床面积最大为152m2，当沸腾焙烧炉的炉床面积大于152m2时，ZnO与Fe2O3相接触的
面积减小，可以减小铁酸锌的生成。
[0008]优选的，所述炉床面积为198m2。由于受沸腾焙烧炉结构、使用材质等原因的限制，目前炉床的面积最大可以增大到198m2。当沸腾炉炉床面积增大至198m2时，可使传统锌精矿沸腾焙烧过程中6
‑
9％的锌产生铁酸锌降低至3
‑
4％，降幅达50％。
[0009]进一步的，所述炉床上方的炉壁上沿圆周方向布置多组空间梯级冷却埋管装置，每组所述空间梯级冷却埋管装置包含两套可独立拆装的冷却循环管道，两套所述冷却循环管道沿沸腾焙烧炉高度方向上下布置。设置两套可独立拆装的冷却循环管道，可以分别进行控制，从而可以均匀化沸腾炉中沸腾层的温度场和流场，保证沸腾层的焙烧温度和沸腾层高度，避免由于一套冷却循环管道整体拆装造成沸腾层存在局部高温或低温，破解铁酸锌的生成条件。
[0010]具体的，所述空间梯级冷却埋管装置的组数为n，4≤n≤12。
[0011]具体的，所述冷却循环管道包括多段水平方向布置的冷却管段，所述冷却管段的直径为D，76mm≤D≤108mm；所述空间梯级冷却埋管装置中的每段冷却管段均处于不同的高度，且最下部的冷却管段的中心线与炉床的距离为L1，L1≤220mm。
[0012]具体的，所述空间梯级冷却埋管装置还包括检查门，所述检查门设置在沸腾焙烧炉的炉壁上，所述冷却循环管道均贯穿所述检查门。
[0013]进一步的，在沸腾焙烧炉扩大段的炉壁上设置布风装置，所述布风装置包括供气管道和多个布风风嘴，多个所述布风风嘴沿着沸腾炉扩大段圆周方向布置；所述布风风嘴一端与供气管道相连通，另一端贯穿沸腾焙烧炉的炉壁向炉内延伸。气源通过所述布风装置吹扫沸腾炉扩大段倾斜面，在沸腾炉扩大段锌精矿易自然沉积，在扩大段炉墙增加布风装置，吹扫沸腾炉扩大段倾斜面，延伸反应空间，扰动上部流场，为夹带烟尘中残硫提供有力的燃烧条件，同时减少在焙烧温度下ZnO与Fe2O3在炉子扩大段沉积的停留时间，可减少铁酸锌的生成。布风装置可选铸钢、陶瓷及金属与非金属相结合材质。
[0014]具体的，所述布风风嘴贯穿沸腾焙烧炉的炉壁且向炉内延伸的距离为L2，20mm≤L2≤25mm。
[0015]具体的，多个所述布风风嘴均匀布置在沸腾焙烧炉扩大段圆周上，相邻两个布风风嘴的圆心夹角为α，α＜25
°
；所述布风风嘴的端部设有多个出风点，所述出风点的个数大于3。
[0016]基于同一专利技术构思，本专利技术还提出了一种降低铁酸锌的工艺方法，采用上述锌精矿沸腾焙烧炉，控制沸腾焙烧炉内沸腾层焙烧温度为950℃～980℃；所述布风装置的气源为压缩空气或富氧空气，富氧浓度＜30％，压力P＝10kpa～20kpa，布风风嘴端部的出风速度小于20m/s。当沸腾炉内沸腾层焙烧温度达到950℃～980℃，沸腾层高度可达到900mm～1000mm。当沸腾炉炉床面积大于152m2时，可减少易产生铁酸锌的紊流沉积区面积占比，同时沸腾焙烧最高温度能达到980℃，可提高沸腾炉聚热稳温的效果，使单系列湿法炼锌系统产能达到20万t/a电锌。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018]1、本专利技术的锌精矿沸腾焙烧炉，采用增大沸腾炉炉床面积，可减小易产生铁酸锌的紊流沉积区面积占比，减少铁酸锌的生成，提高沸腾炉聚热稳温的效果，使单系列湿法炼锌系统产能达到20万t/a电锌。
[0019]2、本专利技术的锌精矿沸腾焙烧炉，采用增加布风装置，可使有效延伸炉内反应空间，以减少铁酸锌的生成和烟尘中的残硫。
[0020]3、本专利技术的锌精矿沸腾焙烧炉，采用空间梯级冷却埋管装置，解决了沸腾层存在局部高温或低温的问题，使沸腾层的温度场和流场进一步均匀化，保证了沸腾层的焙烧温度950～980℃和沸腾层高度900～1000mm。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锌精矿沸腾焙烧炉，其特征在于：沸腾焙烧炉的炉床(3)面积大于152m2。2.根据权利要求1所述的锌精矿沸腾焙烧炉，其特征在于：所述炉床(3)面积为198m2。3.根据权利要求1所述的锌精矿沸腾焙烧炉，其特征在于：所述炉床(3)上方的炉壁上沿圆周方向布置多组空间梯级冷却埋管装置(2)，每组所述空间梯级冷却埋管装置(2)包含两套可独立拆装的冷却循环管道(21)，两套所述冷却循环管道(21)沿沸腾炉高度方向上下布置。4.根据权利要求3所述的锌精矿沸腾焙烧炉，其特征在于：所述空间梯级冷却埋管装置(2)的组数为n，4≤n≤12。5.根据权利要求3所述的锌精矿沸腾焙烧炉，其特征在于：所述冷却循环管道(21)包括多段水平方向布置的冷却管段(211)，所述冷却管段(211)的直径为D，76mm≤D≤108mm；所述空间梯级冷却埋管装置(2)中的每段冷却管段(211)均处于不同的高度，且最下部的冷却管段(211)的中心线与沸腾炉炉床(3)的距离为L1，L1≤220mm。6.根据权利要求3所述的锌精矿沸腾焙烧炉，其特征在于：所述空间梯级冷却埋管装置还包括检查门(22)，所述检查门(22)设置在沸腾焙烧炉的炉壁上，所述冷却循环管道(21)均贯穿所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艳梅，汤凯乐，严浩，郭徽，刘自亮，王恒辉，张岭，吴晓松，黄文虎，宋守恒，胡东华，
申请(专利权)人：长沙有色冶金设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：