氧化鉛鋅礦粒度對(duì)回轉(zhuǎn)窯還原揮發(fā)效果的影響

許冬云

（新疆和田廣匯鋅業(yè)有限公司，新疆 和田 848000）

氧化鉛鋅礦粒度對(duì)回轉(zhuǎn)窯還原揮發(fā)效果的影響

許冬云

（新疆和田廣匯鋅業(yè)有限公司，新疆 和田 848000）

氧化鉛鋅礦是一類重要的含鉛鋅礦物。大部分氧化鉛鋅礦品位較低，需經(jīng)火法富集后產(chǎn)出含鋅煙塵，再進(jìn)一步冶煉產(chǎn)出金屬鋅。本文針對(duì)氧化鉛鋅礦的還原揮發(fā)過程進(jìn)行了研究，通過試驗(yàn)確定了氧化鉛鋅礦粒度對(duì)鉛鋅揮發(fā)效果的影響規(guī)律，研究發(fā)現(xiàn)小的礦石粒度有利于鉛鋅的揮發(fā)，當(dāng)?shù)V石破碎粒度小于10 mm時(shí)，鉛鋅揮發(fā)率均在98%以上。

氧化鉛鋅礦；還原揮發(fā)；回轉(zhuǎn)窯

氧化鉛鋅礦是硫化鉛鋅礦的風(fēng)化產(chǎn)物，大都出現(xiàn)在常水層以上至地表附近，是一類重要的含鉛鋅礦物。鉛鋅主要以碳酸鹽、硅酸鹽等形態(tài)存在，并伴生有鐵、銅、鎘等雜質(zhì)金屬[1]。大部分氧化鉛鋅礦品位較低，需經(jīng)火法富集后產(chǎn)出含鋅煙塵再進(jìn)一步冶煉產(chǎn)出金屬鋅。

回轉(zhuǎn)窯還原揮發(fā)法由于其成熟可靠、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制、原料適應(yīng)性強(qiáng)而被應(yīng)用于氧化鉛鋅礦的火法富集工藝中[2]?；剞D(zhuǎn)窯還原揮發(fā)法是將氧化鉛鋅礦與焦粒、煤或溶劑混合后，加入回轉(zhuǎn)窯，在高溫下用煤燃燒加熱和碳還原氧化鋅礦的金屬氧化物，被還原出來的金屬揮發(fā)物進(jìn)入氣相，并被重新氧化，在收塵系統(tǒng)收集。在回轉(zhuǎn)窯還原揮發(fā)工藝中，氧化鉛鋅礦粒度是影響鉛鋅揮發(fā)效果和破碎成本的重要指標(biāo)，本研究旨在探明某礦山礦石粒度與鉛鋅揮發(fā)效果的關(guān)系。

1 試驗(yàn)

1.1 原料性質(zhì)

本研究將氧化鉛鋅礦破碎后，分為5種粒級(jí)，各粒級(jí)的主要化學(xué)成分如表1所示。各粒級(jí)鉛鋅含量相差不多，鉛為0.3%～0.4%，鋅在37%左右。無煙煤作為還原揮發(fā)試驗(yàn)的還原劑和燃料，在回轉(zhuǎn)窯還原揮發(fā)過程中具有關(guān)鍵作用，其工業(yè)成分如表2所示，固定碳含量為74.82%。

表1 氧化鉛鋅礦各粒級(jí)主要成分分析結(jié)果

表2 無煙煤工業(yè)成分分析結(jié)果（%）

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在Φ105×1 600 mm的回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行，按比例稱取一定量的氧化鉛鋅礦和無煙煤，混合均勻，置于回轉(zhuǎn)窯中。回轉(zhuǎn)窯兩端配有堵頭，堵頭長度分別為750 mm和450 mm，物料被限定在窯內(nèi)高溫區(qū)，高溫區(qū)長度為400 mm。試驗(yàn)中為保證回轉(zhuǎn)窯內(nèi)較強(qiáng)的還原性氣氛，試驗(yàn)開始后在回轉(zhuǎn)窯一端通入氮?dú)?，氮?dú)饬髁靠刂?.8 L/min。物料在高溫段保溫1.5 h后隨爐降至室溫，稱重并取樣分析。

圖1 還原揮發(fā)試驗(yàn)裝置

2 結(jié)果與討論

將氧化鉛鋅礦破碎后，進(jìn)行篩分，得到不同粒級(jí)的物料，針對(duì)不同粒級(jí)進(jìn)行了還原揮發(fā)試驗(yàn)。每次試驗(yàn)取氧化鉛鋅礦800 g，配入無煙煤160 g，在1 200℃條件下反應(yīng)1.5 h，送樣分析。

由表3試驗(yàn)結(jié)果可知，在回轉(zhuǎn)窯還原揮發(fā)中，粒度對(duì)鉛鋅揮發(fā)效果影響明顯，隨鉛鋅礦粒度減小，鉛鋅揮發(fā)率提高，二者的關(guān)系如圖2所示。當(dāng)粒度在15～30 mm時(shí)，鉛鋅揮發(fā)率僅有11.03%和66.72%，渣含鋅仍有31.48%。這主要是由于較大的顆粒不利于氣體擴(kuò)散，限制了礦物內(nèi)部的氧化鋅與CO反應(yīng)的進(jìn)行。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)將該氧化鉛鋅礦破碎至15 mm以下。

圖2 鉛鋅揮發(fā)率與粒度的關(guān)系

為更接近生產(chǎn)實(shí)際，破碎后鉛鋅礦不進(jìn)行篩分，通過調(diào)節(jié)破碎設(shè)備口徑，得到粒徑＜15 mm、粒徑＜10 mm和粒徑＜6 mm三種物料，并對(duì)其進(jìn)行回轉(zhuǎn)窯還原揮發(fā)試驗(yàn)，考察鉛鋅揮發(fā)效果，結(jié)果如表4所示。

從試驗(yàn)結(jié)果來看，鉛鋅氧化礦粒徑控制在10 mm以下，鋅揮發(fā)率為98.22%，鉛揮發(fā)率達(dá)到98.63%，渣含鉛鋅為0.025%和3.05%。當(dāng)粒徑在15mm以下時(shí)，鋅揮發(fā)率較差，僅有87.8%，渣含鋅為12.34%。由此可見，在冶煉廠建設(shè)氧化礦破碎系統(tǒng)時(shí)，綜合考慮節(jié)省投資及保證較高的鉛鋅回收率等因素，可將入窯氧化礦的磨礦粒度控制在10 mm以下。

3 結(jié)論

通過對(duì)氧化鉛鋅礦粒度對(duì)回轉(zhuǎn)窯還原揮發(fā)效果影響的試驗(yàn)研究，筆者發(fā)現(xiàn)，礦石粒度對(duì)鉛鋅揮發(fā)效果影響明顯，隨鉛鋅礦粒度減小，鉛鋅揮發(fā)率提高，

表3 不同粒級(jí)還原揮發(fā)試驗(yàn)結(jié)果

表4 不同粒度還原揮發(fā)試驗(yàn)結(jié)果

當(dāng)?shù)V石粒度大于15 mm時(shí)，鉛鋅揮發(fā)率僅有11.03%和66.72%。為保證較高的鉛鋅回收率，綜合考慮破碎成本，可將入窯氧化礦的磨礦粒度控制在10 mm以下，此時(shí)鉛鋅揮發(fā)率為98.63%和98.22%，渣含鉛鋅為0.025%和3.05%。

1 賀山明，王吉坤.氧化鋅礦冶金處理的研究現(xiàn)狀[J].礦冶，2010，19（3）：58-64.

2 彭容秋.重金屬冶金學(xué)[M].長沙：中南大學(xué)出版社，2003.

Effect of Particle Size of Oxygenated lead-zinc mine on Processes of Reduction and Volatilization Using Rotary Kiln

Xu Dongyun
(Xinjiang Hetian Guanghui Zinc Co., Ltd., Hetian 848000, China)

Lead oxide ore is an important mineral containing lead and zinc. Most of the oxidized lead and zinc ores have low grade, so they need to be enriched by fire to produce zinc dust, and then to smelt metal zinc. This paper study on processes of reduction and volatilization of lead-zinc oxide ore. The experiment showed the effect tendency of ore particle size, smaller particale size was beneficial to volatilizations of lead and zinc. When particle size was smaller than 10 mm, volatilization rates of lead and zinc both were more than 98%.

Oxygenated lead-zinc mine; reduction and volatilization; rotary kiln

TD952

A

1008-9500(2017)06-0024-03

2017-04-12

許冬云（1971-），男，湖北當(dāng)陽人，工程師，研究方向：有色冶煉。