本發(fā)明屬于有色冶金固廢綜合利用領(lǐng)域，具體涉及一種鋅冶煉渣短流程回收的方法。

背景技術(shù)：

1、鋅冶煉工藝通常分為濕法工藝和火法工藝兩種，其中以濕法工藝為主，其產(chǎn)量約占鋅金屬總產(chǎn)量的85％以上。濕法工藝按照工藝過程的不同，主要分為焙燒+常規(guī)浸出、焙燒+高溫高酸浸出、加壓直接浸出等，因此濕法煉鋅過程產(chǎn)出的冶煉渣種類繁多，如常規(guī)浸出渣、沉鐵渣、氧壓浸出渣、硫精礦浮選尾渣等等，根據(jù)《國家危險廢物名錄(2021年版)》，濕法煉鋅渣被定義為危險廢物。2023年我國鋅金屬產(chǎn)量為715萬噸，冶煉渣產(chǎn)量約為金屬鋅產(chǎn)量的0.8-1.0倍，由此可知我國每年的鋅冶煉渣產(chǎn)量非常大，如不能妥善處置，將對環(huán)境產(chǎn)生威脅，同時渣中賦存大量的有價金屬，是寶貴的二次金屬資源，因此開發(fā)鋅冶煉渣低碳清潔回收技術(shù)是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

2、目前行業(yè)內(nèi)處置鋅冶煉渣的工藝分為火法和濕法兩類，由于鋅渣處理需要解決固廢無害化及全質(zhì)化利用的問題，因此一般都采用火法工藝，其中回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)法最為典型。該方法工藝簡單，處理能力大、原料適應(yīng)性強，但缺點也非常明顯，如熱量利用率低、能耗高、煙氣不能制酸、部分金屬揮發(fā)率低等。

3、富氧側(cè)吹法是近年來國內(nèi)自主研發(fā)的一種全新渣處理技術(shù)，通常采用一臺側(cè)吹熔煉爐配套一臺煙化爐的形式，該工藝具有處理能力大、原料適應(yīng)性強、能耗低、煙氣量小可制酸、爐體壽命長等優(yōu)勢，是未來鋅冶煉企業(yè)進行升級改造的一種優(yōu)選技術(shù)。但是，利用富氧側(cè)吹技術(shù)單獨處理鋅冶煉渣依然存在一些問題，例如鋅冶煉渣中需要優(yōu)先回收的金屬元素為zn、pb、ag等，而pb、ag的含量通常較低，有些企業(yè)利用基夫賽特等鉛冶煉工藝搭配處理鋅冶煉渣，可在熔煉階段利用粗鉛捕收pb、ag實現(xiàn)鉛鋅分離，而利用富氧側(cè)吹單獨處理鋅渣時由于pb含量偏低，難以生成金屬相。通常的設(shè)計思路是熔煉段只進行化料脫硫，將金屬元素富集于渣中，煙塵由于pb含量低(含量15-25％)需全部返回熔煉配料二次熔煉，在煙化段將渣中zn、pb、ag等揮發(fā)至次氧化鋅煙塵中進行濕法回收。由于鉛鋅未能分離，后續(xù)流程在煙塵浸出時又將產(chǎn)生新的鉛銀浸出渣，需再次轉(zhuǎn)運至鉛冶煉火法系統(tǒng)進行處置，大量鉛元素在過程中無效流轉(zhuǎn)，是目前亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明基于鉛鋅氧化物在揮發(fā)特性上的差異，提供一種鋅冶煉渣短流程回收的方法，目的在于在鋅渣火法處理工序中實現(xiàn)渣中pb、zn的分步提取，避免后續(xù)流程中pb元素的無效循環(huán)，提高系統(tǒng)的工作效率。

2、本發(fā)明這種鋅冶煉渣短流程回收的方法，包括以下步驟：

3、1)將第一鋅冶煉渣和第二鋅冶煉渣混合、干燥，然后造粒，得到混合造粒后的鋅冶煉渣；

4、2)將步驟1)得到的混合造粒后的鋅冶煉渣加入熔煉爐內(nèi)，鼓入富氧空氣及燃料，同時加入酸性熔劑，在氧化性氣氛下進行熔煉，熔煉結(jié)束后得到煙氣和高鋅渣；

5、3)將步驟2)得到的高鋅渣加入煙化爐內(nèi)，鼓入富氧空氣及燃料，在還原性氣氛下進行煙化吹煉，得到吹煉渣和含鋅煙塵。

6、在步驟2)的熔煉階段，鋅冶煉渣中的硫酸鹽分解及硫磺氧化產(chǎn)生的so2進入煙氣，鋅冶煉渣中的pb、ag等金屬元素在高溫條件下?lián)]發(fā)形成富鉛煙塵，zno由于難揮發(fā)，與其他雜質(zhì)元素及熔劑形成高鋅渣，從而使鋅冶煉渣中的pb、zn實現(xiàn)分離。

7、在步驟3)的煙化吹煉階段，高鋅渣中的zno在還原性氣氛下還原為zn單質(zhì)，從渣中揮發(fā)至煙氣中形成含鋅煙氣，含鋅煙氣中的zn單質(zhì)后二次氧化形成次氧化鋅煙塵。吹煉渣后經(jīng)水淬處理，形成玻璃態(tài)一般固廢，可作為建材制備的活性材料。

8、步驟1)中，將第一鋅冶煉渣和第二鋅冶煉渣混合、干燥，然后造粒，以減少入爐時煙塵的產(chǎn)生。干燥后的爐料中會有部分粉料，重量較輕，若直接入爐，會被熔煉爐中的煙氣流直接帶入煙道中，導(dǎo)致煙塵量增大。

9、優(yōu)選的，步驟1)中，所述第一鋅冶煉渣為焙砂浸出渣。焙砂浸出渣中s元素多以硫酸鹽形態(tài)存在。所述第二鋅冶煉渣為直接浸出渣。直接浸出渣中s元素多以硫磺等可燃硫的形態(tài)存在。

10、進一步優(yōu)選的，所述焙砂浸出渣包括常規(guī)浸出渣、沉鐵渣等中的至少一種；所述直接浸出渣包括氧壓浸出渣、硫精礦浮選尾渣等中的至少一種。

11、優(yōu)選的，步驟1)中，第一鋅冶煉渣和第二鋅冶煉渣的質(zhì)量比可以為任意比。優(yōu)選的，從工藝的適用性來說，第一鋅冶煉渣和第二鋅冶煉渣的質(zhì)量比可以為0～100:100～0。

12、優(yōu)選的，步驟1)中，混合造粒后的鋅冶煉渣含h2o?10％及以下，含fe20-25％，sio210-15％，zn?10-15％，pb?3-5％，s15-20％。

13、單獨處理焙砂浸出渣時，渣中s元素多以硫酸鹽形態(tài)存在，化學反應(yīng)過程中吸收熱量，導(dǎo)致渣處理能耗偏高。單獨處理直接浸出渣時，渣中s元素多以硫磺等形態(tài)存在，容易出現(xiàn)硫大量揮發(fā)至上部煙道及余熱鍋爐中不完全燃燒的情況，使得熱量難以充分傳遞給熔池。本發(fā)明采用焙砂浸出渣+直接浸出渣搭配處理的方式，具體地，將常規(guī)浸出渣、沉鐵渣、氧壓浸出渣、硫精礦浮選尾渣等中的幾種混合，一方面利用氧壓浸出渣、硫精礦浮選尾渣等中可燃硫磺的化學燃燒熱降低煤耗，另一方面利用常規(guī)浸出渣、沉鐵渣與氧壓浸出渣、硫精礦浮選尾渣等造粒時相互包裹，降低熔煉過程中硫磺揮發(fā)率。

14、步驟2)中，熔煉的工藝條件包括：熔煉氣氛為弱氧化性氣氛，氧氣過剩系數(shù)為1.05-1.10，富氧空氣濃度為75-85％，煤率為10-13％，熔劑率為4％-5％，熔煉溫度保持在1350-1450℃，熔煉時間為1.5-2h。這里的煤率＝燃料質(zhì)量/鋅冶煉渣總質(zhì)量×100％；熔劑率＝熔劑質(zhì)量/鋅冶煉渣總質(zhì)量×100％。

15、在該熔煉條件下，鋅冶煉渣中的硫酸鹽分解及硫磺氧化產(chǎn)生的so2進入煙氣，再經(jīng)余熱回收、收塵、凈化后進入制酸工藝；鋅冶煉渣中的pb、ag等金屬元素在該熔煉溫度下?lián)]發(fā)形成富鉛煙塵，可直接送入鉛冶煉系統(tǒng)進行綜合回收；zno由于難揮發(fā)，與其他雜質(zhì)元素及熔劑形成高鋅渣。熔煉完成后爐渣由渣口放出，經(jīng)溜槽流入煙化爐加料口進行煙化吹煉處理。

16、具體的，步驟2)中，所述燃料為粉煤、天然氣等中的至少一種。

17、具體的，步驟2)中，所述酸性熔劑為硅石。酸性熔劑硅石的加入，使得高鋅渣的渣型為zno-fexo-sio2三元系熔煉渣，渣中feo/sio2控制在1.8-2.0。

18、優(yōu)選的，步驟2)中，所述熔煉爐為富氧側(cè)吹爐；所述富氧側(cè)吹爐包括爐本體，爐本體為矩形結(jié)構(gòu)，其頂部設(shè)置有固體爐料加料口和煙道，煙道后端連接煙氣處理系統(tǒng)；爐膛側(cè)壁的中間部位設(shè)置有若干浸沒式的側(cè)吹噴槍，噴槍由多層同心套管制作；爐膛側(cè)壁上部設(shè)置有二次風口；端墻中部設(shè)置有渣口，通過溜槽與揮發(fā)吹煉裝置進料口連接，底部設(shè)置有排空口。所述固體爐料加料口用于加入混合造粒后的鋅冶煉渣及熔劑、塊狀燃料等；所述煙氣處理系統(tǒng)可用于進行余熱回收及煙塵捕集；所述側(cè)吹噴槍可用于同時鼓入富氧空氣及燃料，通過調(diào)節(jié)氧氣與燃料的比例靈活控制爐內(nèi)氧分壓；所述二次風口用于點燃煙氣中的硫等可燃組分，抑制煙道結(jié)渣。

19、優(yōu)選的，步驟3)中，煙化吹煉為周期性操作，其工藝條件包括：每爐次控制煙化爐內(nèi)渣層高度為500-600mm，氧氣濃度21-25％，煤率15-20％，氧氣過剩系數(shù)控制在0.65-0.95之間，煙化吹煉溫度為1200-1300℃，吹煉時間為1-1.5h。這里的煤率是指燃料的質(zhì)量與入爐熱渣質(zhì)量的比值。在該煙化吹煉條件下，高鋅渣中的zno在還原氣氛下還原為zn單質(zhì)從渣中揮發(fā)至煙氣中，得到含鋅煙氣；zno-fexo-sio2三元系高鋅渣轉(zhuǎn)化為fexo-sio2二元系吹煉渣，吹煉渣中含zn＜1.5％，pb＜0.1％。含鋅煙氣后二次氧化形成次氧化鋅煙塵，煙氣經(jīng)余熱回收、收塵、凈化達標后外排；吹煉渣由煙化爐渣口放出后水淬處理，形成玻璃態(tài)一般固廢，可作為制備建材的活性材料。

20、優(yōu)選的，步驟3)中，所述煙化爐包括爐本體，所述爐本體為矩形結(jié)構(gòu)，其一側(cè)端墻上部設(shè)置有液態(tài)加料口，頂部設(shè)置有固體爐料加料口和煙道，煙道后端連接煙氣處理系統(tǒng)；爐膛側(cè)壁的下部設(shè)置有若干浸沒式的側(cè)吹噴槍，噴槍由多層同心套管制作；爐膛側(cè)壁上部設(shè)置有二次風口；爐體端墻底部設(shè)有放渣口和排空口；所述固體爐料加料口用于加入熔劑、塊狀燃料等；所述煙氣處理系統(tǒng)用于進行余熱回收及煙塵捕集；所述側(cè)吹噴槍用于同時鼓入富氧空氣及燃料；所述二次風口，用于點燃煙氣中的co等可燃組分。

21、具體的，步驟3)中，所述燃料為粉煤、天然氣等中的至少一種。

22、本發(fā)明的原理及有益效果：

23、1)將直接浸出渣與焙砂浸出渣等協(xié)同處理，充分利用了固廢中可燃硫的化學反應(yīng)熱替代部分燃料放熱，將鋅冶煉渣回收能耗降低至250-300kg/t，較傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯工藝有顯著降低。2)熔煉階段增強氣氛氧化性，將熔渣中含鉛物相轉(zhuǎn)化為pbo，通過提高熔煉溫度將pbo、ag物相揮發(fā)蒸氣壓均提高一個數(shù)量級，在煙塵中對pb、ag進行富集，zno由于難以揮發(fā)富集在熔煉渣中，從而在熔煉段實現(xiàn)了鉛鋅的分離，富鉛煙塵中pb含量提高至40％以上，可直接送入鉛冶煉系統(tǒng)進行綜合回收，無需作為返料回到熔煉配料環(huán)節(jié)，因此可減少渣處理環(huán)節(jié)5-8％的物料循環(huán)量，簡化了工藝流程。3)高鋅渣煙化揮發(fā)得到的次氧化鋅中鉛含量降低50％以上，后續(xù)濕法處理過程產(chǎn)生的浸出渣減量效果明顯，顯著降低了危險廢物在濕法-火法冶煉系統(tǒng)之間的無效循環(huán)，pb元素主要通過熔煉塵的形式直接進入鉛冶煉系統(tǒng)，縮短了現(xiàn)有工藝的鉛回收流程，提高了工作效率。