锌精矿制粒沸腾焙烧.pdf

第5 9 卷第1 期 20 07 年2 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e t a l S V 0 1 ．5 9 ．N o ．1 F e b r u a r y 2007 锌精矿制粒沸腾焙烧 李芳，张建彬，张起梅，刘伟 葫芦岛有色金属集团有限公司，辽宁葫芦岛12 5 0 0 3 摘要研究锌精矿制粒沸腾焙烧的制粒和焙烧过程。结果表明，选用圆筒制粒机为制粒设备，成球率可通过配料水份、制 粒机倾角和转速来控制，硫酸加返回物为合适的粘合剂。制粒沸腾焙烧提高了炉子的处理能力。床处理能力达到3 0 ．4 t ／m 2 d 。炉 温控制得当，风量均匀，焙砂质量可以达到P b 1 ．O ％，C d 0 ．0 5 ％。S 1 ％的控制要求。沸腾炉操作温度可控制在1 1 4 0 ～ 1 1 8 0 ℃，比现有粉状物料焙烧操作温度提高6 0 ～8 0 ℃。 关键词冶金技术；锌精矿；沸腾焙烧；制粒；粘合剂 中图分类号T F S l 3 ；T F 8 0 2 ．6 6 ；T F 8 0 2 ．6 7 文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 7 0 1 0 0 8 5 0 3 现代炼锌方法分为火法和湿法两大类。世界上 大部分的锌都是从硫化锌精矿中提取出来的，无论 火法还是湿法，一般都需预先焙烧或烧结，脱除大部 分硫和其他杂质，以满足下道工序的要求。 目前，在国内应用较成熟的焙烧技术是硫化锌 精矿的粉状沸腾焙烧取代多层机械焙烧。粉状沸腾 焙烧优点在于生产能力大；炉顶S 0 2 浓度高、温度 分布均匀，焙砂质量较好；设备结构简单、易于实现 自动化控制。然而，经过多年工业生产实际应用，粉 状沸腾焙烧显示出了许多不足单位床能力不高，如 国内某锌业股份有限公司，其高温氧化焙烧床能力 为6 ．5 ～7 ．2t ／m 2 d ，低温硫酸化焙烧床能力为5 ．4 ～6 ．0t ／m 2 d ；烟尘率较高，高温氧化焙烧达到1 8 ％ - - 2 4 ％，低温硫酸化焙烧高达4 0 ％～6 0 ％，给后部 收尘系统及二次加工增加了负担；对锌精矿成分 P b ，F e ，S i 0 2 及熔点要求严格，限制部分锌精矿的 使用。 随着原料供应日趋紧张、精矿质量下降，发展沸 腾焙烧技术，提高金属回收率具有重要的意义。为 此，进行了锌精矿制粒焙烧的试验研究，重点是制粒 粘合剂的选择和制粒焙砂质量分析。 1实验方法 1 ．1 试验设备 参考国内外经验，结合某锌业股份有限公司具 体情况，采用试验设备参数为圆筒制粒机 乒1 5 0 c m 收稿日期2 0 0 6 0 4 1 9 作者简介李芳 1 9 7 1 一 。女，上海市人，工程师，主要从事锌冶 炼及烟气制酸污水处理等方面的技术工作。 7 0 0c m ，角度0 ～1 2 。调整，转速8 ～1 4 0r ／m i n 调 整；干燥窑币内2 0 0 c m 9 0 0 e m ；沸腾焙烧炉床面积 0 ．3 5 2 5 m 2 。 1 ．2 试验方案 对于制粒粘合剂的要求是混合均匀，不对锌金 属的冶炼产生不良影响；使用量不宜过大，经济成本 不宜过高；制粒后的成粒锌精矿颗粒均匀，符合强度 要求，有较高的成品率。 根据上述原则，结合实际情况，试验时选择纸浆 废液、N a 2 S 0 4 、Z n S 0 4 及返回物加硫酸四种原料做 粘合剂做对比试验，试验流程如图1 所示。 匝圃一匾[ 圈一固一匦[ 刃一匣堕鲴一囹 ● 圃 图1 试验流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fe x p e r i m e n t 2 试验结果与分析 2 ．1 制粒效果及影响因素 1 纸浆废液做为粘合剂，制粒效果较为理想。 试验平均成球率7 3 ％ 粒度0 ．5 ～4 ．7 r a m 冷态 ，转 鼓强度4 6 ．5 ％～8 3 ．3 5 ％。然而纸浆来源困难，价 格较贵，焙烧后产出C O 和C 0 2 稀释S 0 2 浓度，对烟 气制酸不利，故不能在实际生产中应用。 2 N a 2 S 0 4 做为粘合剂，成球率较高，平均 6 0 ％～7 3 ．2 ％，但转鼓强度低，仅为0 ．5 ％～ 6 ．1 7 ％，制粒矿易碎，加入干燥窑易粘窑，且不易清 除，故N a 2 S 0 4 不宜做为粘合剂使用。 3 Z n S 0 4 做为粘合剂。当配料水分在9 ％～ 1 0 ％之间，Z n S 0 4 加入量在1 ．0 ％～5 ．0 ％变化时，7 万方数据 有色金属第5 9 卷 次代表性试验数据表明，成球率8 1 ．1 2 ％～ 9 5 ．3 5 ％，转鼓强度0 ～4 9 ．1 ％。当Z n S O 。加入量为 3 ．5 ％时，配料水份在9 ．1 ％～1 0 ．19 6 之间变化时， 成球率在9 0 ．8 8 ％～9 5 ．7 ％之间变化，转鼓强度为 较小，对转鼓强度影响较大，故不宜用Z n S O a 做粘 合剂。 4 硫酸加返回物为粘合剂的试验结果如表1 所示。表l 结果令人满意，而且由于硫酸加返回物 2 6 ％～6 6 ．7 ％。可见粘合剂的加入量对成球率影响制粒减轻了焙烧负担，经济上更为合理。 表1以硫酸加返回物为粘合剂的试验结果 T a b l e1 E x p e r i m e n tr e s u l tw i t hs u l f u r i ca c i da n dr e t u r ns u b s t a n c ea sb o n d 注糟矿量2 0 0 0 9 ；成球粒度1 ．6 5 ～2 ．2 6 m m ；利粒时同5 m i n 。 成球率和粒子强度是锌精矿制粒沸腾焙烧时制 粒质量考核的重要指标。制粒后的强度大小直接影 响焙烧过程的烟尘率。在硫酸加返回物为粘合剂制 粒时，通过改变H 2 S O 。加入量，可以用转鼓强度及 焙烧烟尘率来考核粒子的强度，从而考核制粒的质 量。由表2 可以看出，H 2 S 0 4 加入量对转鼓强度影 响较大，但从烟尘率来看，当H 2 S 0 4 加入量在1 ．7 5 ～3 ．5k g ／1 0 0 k g 精矿范围内变化时，烟尘率变化不 大。因此，根据粘合剂与成球率及粒子强度关系来 看，混合时将H 2 s 0 4 的加入量控制在2 ～4k g ／ 1 0 0 k g 精矿范围内比较合理。 表2H 2 S 0 4 加入量与粒子强度 T a b l e 2 R e l a t i o n s h i pb e t w e e ns u l f u r i ca c i d d o s a g ea n dg r a n u l ei n t e n s i t y 。。。H 2 S 0 4 加量 转鼓焙烧烟尘率返回物量／％ 骊可 ／％ 精矿计强度／％ ／％ 精矿计 注成球粒度1 ．6 5 ～2 ．2 6 m m 。 2 ．2 沸腾焙烧试验部分 2 ．2 ．1 焙砂质量及影响因素。制粒焙烧的关键问 题是焙砂的质量，影响焙砂质量的因素主要有焙烧 温度、原料粒度、过剩空气系数和物料在炉内的停留 时间。 试验中，在原来生产基础上，焙烧温度可提高 3 0 ～4 0 ℃，通过调整加料量，沸腾层的温度在自热焙 烧条件下能够维持在1 0 8 0 ～1 1 8 0 ℃的范围内而不 烧结，固定条件为粒度0 ．5 ～4 ．0 m m ，过剩空气系数 为1 ．0 5 。获得的焙砂质量见表3 。 表3 温度对焙烧的影响 T a b l e3E f f e c to ft e m p e r a t u r eo nr o a s t i n gp r o c e s s 注停留时间3 2 m i n 。 从表3 看出，若按氧化焙烧生产要求P b 1 ．0 ％, C d 9 0 ％ ， 脱除率也较高，但焙砂中S 含量比较高，为5 ．3 9 ％， 没有达到生产指标。 2 ．2 ．2 脱硫效果。为了解决脱硫问题，一方面提高 过剩空气系数，另一方面减少加料量 目的是延长停 留时间 ，试验 固定条件粒度0 ．5 ～4 ．0 r a m ，过剩 空气系数为1 ．1 0 结果表明，通过适当减少加料量， 相应提高过剩空气系数，延长停留时间，P b 的脱除 有所降低，而S 脱除效果虽然明显提高，但仍未达到 氧化焙烧生产指标要求，见表4 。 经分析，沸腾炉存在着“短路”现象，为此在炉子 中间横向增加一道隔墙 高1 ．3 m ，距风帽8 0 0 m m 的 空间 。这样就再次提高了炉料在炉内停留时间，经 万方数据 第1 期李芳等锌精矿制粒沸腾焙烧 8 7 过试验，效果良好，C d 和S 都明显降低，结果如表5 所示。 表4 焙烧时间3 6 m i n 的脱硫效果 T a b l e 4R e s u l to fd e s u l f i c a t i o nb yr e t e n t i o n t i m ef o r3 6 m i n 可见，控制一定温度 1 0 8 0 ～1 1 8 0 ℃ 及适当的 过剩空气系数，制粒氧化焙砂质量能符合实际的锌 冶炼指标要求。 3结论 选用圆筒制粒机为制粒设备，成球率可通过配 参考文献 表5 焙烧时间4 8 r a i n 的脱硫效果 T a M e5R e s u l to fd e s u l f i e a t i o nb yr e t e n t i o n t i m ef o r4 8 r a i n 料水份、制粒机倾角和转速来控制，硫酸加返回物为 合适的粘合剂。制粒沸腾焙烧提高了炉子的处理能 力，床处理能力达到3 0 ．4 t ／m 2 d 。炉温控制得当， 风量均匀，焙砂质量可以达到P b 1 ．0 ％，C d 0 ．0 5 ％，S 1 ％的控制要求。沸腾炉操作温度可控 制在1 1 4 0 ～1 1 8 0 ℃，比现有粉状物料焙烧操作温度 提高6 0 ～8 0 ℃。 [ 1 ] 谢纲朴．锌精矿制粒沸腾焙烧工艺的探讨[ J ] ．有色金属，1 9 9 9 ，5 1 3 1 4 1 5 ． [ 2 ] 靳澍清，刘丽珍，吉正元．锌精矿造粒焙烧试验研究[ J ] ．云南环境科学，2 0 0 4 ，2 3 增刊1 4 5 4 7 ． [ 3 ] 周周光．锌冶金工艺学[ M ] ．北京中国有色金属工业总公司，1 9 8 6 2 2 6 ． F l u i d i z e dR o a s t i n go fP e l l e t i z e dZ i n cC o n c e n t r a t e L IF a n g ，Z H A N GJ i a n b i n ，Z H A N GQ i m e i ，L f 【，W e i H u l u d a oN o n f e r r o u sM e t a l sG r o u pC o ．L t d ，H u l u d a o1 2 5 0 0 3 ，L i a o n i n g ，C h i n a A b s t r a c t T h ep a l l e t i z i n ga n dr o a s t i n gp r o c e s s e si nf l u i d i z e dr o a s t i n go fp e l l e t i z e dz i n cc o n c e n t r a t ea r ei n v e s t i g a t e d ． T h er e s u l t ss h o wt h a tt h ey i e l do fg r a n u l ep r o d u c tc a nb ec o n t r o l l e db ya d j u s t m e n to ft h er a wm a t e r i a Im o i s t u r e ， p e l l e t i z e ri n c l i n a t i o na n dr o t a t i n gr a t e ．a n dt h em i x t u r eo fs u l f u r i ca c i da n dr e t u r nm a t e r i a l i St h ep r o p e rb o n da d d i t i v e ．T h ec a p a c i t yo ft h ef l u i d i z e dr o a s t i n gf u r n a c ei si n c r e a s e db yu s eo fg r a n u l em a t e r i a l ，u pt o3 0 ．4 t ／m z ‘d ． T h ec a l c i n eq u a l i t yr e q u i r e m e n t sf o rP b 1 ．0 ％，C d 0 ．0 5 ％a n dS 1 ％c a nb em e ti ft h eo p e r a t i o nt e m p e r a t u r ei sp r o p e r l yc o n t r o l l e d ，a n dt h eb l a s ti su n i f o r m ．T h eo p e r a t i n gt e m p e r a t u r eo ft h ef l u i d i z e dr o a s t i n gf u r n a c e i sa b l et ob ec o n t r o l l e di nt h er a n g eo f1 1 4 0 ～1 1 8 0 ℃，h i g h e rt h a nt h a tt h en o r m a ls i t u a t i o nb yaf a c t o ro f6 0 ～ 8 0 ℃． K e y w o r d s m e t a l l u r g i c a lt e c h n o l o g y ；z i n cc o n c e n t r a t e ；f l u i d i z e dr o a s t i n g ；p a l l e t i z i n g ；b o n d 万方数据