提高锌浸出渣挥发率的基本原理和实践

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1、第八届全国铅锌冶金生产技术及产品应用学术年会论文集提高锌浸出渣挥发率的基本原理和实践株洲冶炼厂欧阳智武摘要本文从理论和实践两个方面叙述了提高锌授出渡挥发串的途径，并在现有的生产水平上.提出改进设备，进一步提高挥发率的探索.关键词挥发窑挥发串填娜反应气1前言目前我国湿法炼锌厂，大都采用威尔兹法处理锌浸出渣.挥发窑就是应用威尔滋法处理锌浸出渣，回收Zn,Pb,In,Ge,Ga等有价金属的回转窑，挥发窑由窑体(内砌衬砖)和机械部分组成。窑体根据浸出渣和焦粉在窑内的状况，从窑尾至窑头依次划分为干燥带、预热带、反应带和冷却带。表1株冶挥发窑的尺寸及生产

2、能力窑号项目钡日1#2M3#405A有效内径毛m2.752.402903.60窑长度:m26.74544445259石肠﹃砂有效长径比16275275275230内衬厚度:而2751931翔261有效容积:时261154326459生产能力t/h11.74株洲冶炼厂(下称株冶)自1968年锌系统投产以来，一直采用挥发窑处理锌浸出渣.为满足250kt/a电锌生产能力，先后建成五台大小不同的挥发窑。其尺寸及生产能力如表1所示。就生产能力而言，株冶挥发窑生产虽然取得很大的进步，基本上实现了满负荷运行，解决了浸出渣处理难的问题。但是，在生产实践中，挥

3、发窑渣含锌率偏高，挥发率偏低的现象仍时常存在。这既造成锌、锢等有价贵重金属大量流失，又严重影响了挥发窑的经济运行。2提高挥发率的基本理论2.1挥发窑冶炼原理及工艺流程挥发窑处理锌浸出渣工艺是在含锌200/o-24%的浸出渣中，配入500/o-60%的焦粉，在1100^13000C高温下，浸出渣中的锌、铅、锢等有价金属被还原成气态单质金属，进入烟气，在烟气中氧化生成金属氧化物。随烟气离开挥发窑被收集在收尘器内。其主要化学反应方程式如下:料层内:C+仇=C02(1)C+C02=2CO(2)Me,Oy+yCO=xMe+YC02(3)料层上空:2xM

4、e+y02=2Me,0y(4)Me:Zn,In,Pb等有价金属挥发率就是指挥发容产物中所含的M。与参加反应浸出渣中的me的比值。实质上也就是还原率。挥提高锌浸出渣挥发率的荃本原理和实践—欧阳智武发窑生产工艺流程如图1所示。2.2锌等金属氛化物还原反应机理_一丝钾红遭竿1++从挥发窑冶炼原理可知，浸出渣中锌等有价I1混合料仓!金属氧化物主要从co作还原剂，这类反应的过I程主要包括五个环节:(如图2所示)}①co穿过边界层向外扩散;}oco穿过生成物层(Me)的内扩散;I③在反应物和生成物界面(Me-MeO)的结晶匕-化;表面冷却器④反应气体产物

5、CO:穿过Me层的内扩散;(余热锅炉)Oco:穿过边界层的外扩散。在一定的还原反应时间内，还原反应速度越快，还原率就高，挥发率也就越高:在挥发窑的冶炼条件中，还原反应外扩散速度主要是由反应带温度、窑内汽流流速和物料的流动性决定的。布袋收尘器而还原反应内扩散速度和结晶化反应速度则受窑(电收尘)内气氛和填充率的影响。2.3反应带温度夔血卜工一反应带温度是决定挥发率高低的关键因素，.去从金属的氧化物还原图可知:ZnO还原成Zn(t>﹂真，空泵一排一月‘-机的平衡温度为926C，当反应带温度大于955C一.一一一一一-~l!es1时，浸出渣中In,O

6、，可以直接还原成In2q气)’而亨f，烟咖放空zno仓库要提高Ge的挥发率，操作温度必须高于917C<总之，反应带温度必须高于还原反应的平衡温图1工艺流程图度，而且反应带温度愈高，还原反应的外扩散度就愈快，挥发率随之增加。同时，反应带温度对窑内气氛也有一定的影响:因为在一个大气压下碳的气化反应在400-1000℃范围内十分敏感，温度高于1000C时，就几乎全部生成CO，还原气氛就强;若温度低于4001C,就全部转变成COz，还原气氛就弱。但是，如果系统中反应带温度偏高，还原气氛强，浸出渣中的铁就会被还原成金属铁相，稼、锗都因易被这种产物捕获而

7、大大降低挥发率。株冶曾以本厂锌浸出渣干燥窑所产出干燥后锌浸出渣为原料，用焦炭作还原剂(两者均过5mm筛网，筛下物用于试验)。并用尺寸为0100XIOOOmm,斜度为30的挥发窑;采用与生产实践中相同的收尘系统，作提高锌浸出渣挥发率的实验。在条件实验中，重点考察反应带温度、鼓风蛋、焦比对挥发率的影响，其中温度对挥发率影响如图3所示.2.4窑内料层上空气流流速和物料的流动性图2叙化还原反应机理图挥发窑内气流和物料流动的方向是相逆的，窑内气流在压缩风驱动下，依次经过冷却带、反应带、预热带、干燥带。至窑尾经负压抽走去收尘系统收尘，而窑内物料流动则是从

8、窑尾开始依次经过干燥带~预热带~反应带一冷却带，至窑头外排。挥发窑内气流速度主要由窑头压缩风风压以及窑尾负压来决定.压缩风压力高，窑尾负压大，则窑内汽流速度快，窑内