利用搭配氧化鋅礦粉沸騰焙燒生產(chǎn)鋅焙燒礦操作實(shí)踐

譙 寧，張 冬，曾春燕

（四川會(huì)理鑫沙鋅業(yè)有限責(zé)任公司，四川 會(huì)理 615105 ）

目前，生產(chǎn)鋅錠產(chǎn)品分濕法和火法工藝，以濕法煉鋅為主，占鋅錠總產(chǎn)量的80%以上[1]。四川某濕法煉鋅企業(yè)為了尋求發(fā)展，開(kāi)源節(jié)流，采購(gòu)中低品位氧化鋅礦粉搭配硫磺渣、鋅精礦通過(guò)沸騰焙燒脫除雜質(zhì)，分解碳酸鹽，產(chǎn)出鋅焙燒礦進(jìn)行電鋅生產(chǎn)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 原料性質(zhì)

（1）氧化鋅礦粉。試驗(yàn)用氧化鋅礦粉來(lái)自云南施甸、蘭坪等多個(gè)礦山，未經(jīng)任何處理，粒度不均勻，100目以下占10%左右，且有很少一部分大顆粒，含水8%～12%，顏色為黃褐色，個(gè)別產(chǎn)地有泥化現(xiàn)象。這種氧化鋅礦物為菱鋅礦，主要化學(xué)成分為ZnCO3，溶于酸并產(chǎn)生大量氣泡。用于本次生產(chǎn)試驗(yàn)的氧化鋅礦粉主要元素化學(xué)成分見(jiàn)下表：

表1 氧化鋅礦粉主要化學(xué)成分(wb%)

可見(jiàn)，由于產(chǎn)地不同，主品位鋅及雜質(zhì)含量波動(dòng)也較大，需要進(jìn)行合理配礦后才能入爐使用。該企業(yè)利用外協(xié)加工的辦法把粗顆粒氧化鋅礦粉處理成適宜沸騰焙燒的粒度后再進(jìn)行配礦。

（2）硫磺渣。硫磺渣來(lái)自煉石油后產(chǎn)生的尾渣，含S90-95%，疏松塊狀，淡黃色，有特殊臭味。熔點(diǎn)119℃，閃點(diǎn)207℃，沸點(diǎn)445℃，相對(duì)密度為2.0[2]。需碾壓成細(xì)顆粒或細(xì)粉狀后再進(jìn)行配礦。

（3）鋅精礦。本次生產(chǎn)試驗(yàn)所用鋅精礦主要化學(xué)成分(wb%)：Zn51.0、Cd1.5、Fe1.1、Pb1.2、S29.0、F0.09、Cl0.36、Si020.8。

2 生產(chǎn)試驗(yàn)

2.1 焙燒目的及原理

氧化鋅礦粉如果直接用于酸浸回收其有價(jià)金屬，會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳?xì)馀荻股a(chǎn)無(wú)法進(jìn)行，同時(shí)有害雜質(zhì)也被大量浸出來(lái)，給ZnSO4溶液凈化除雜工序帶來(lái)麻煩，同時(shí)增加生產(chǎn)成本，因此需要焙燒后才能在常規(guī)濕法煉鋅工藝中使用。焙燒的目的是根據(jù)濕法煉鋅的工藝原理，使鋅精礦中ZnS和氧化鋅礦粉中的ZnCO3絕大部分轉(zhuǎn)化為ZnO，少部分轉(zhuǎn)化為ZnSO4，S氧化為SO2用于制酸，同時(shí)盡可能完全地除去As、Sb、Ge、F、Cl等雜質(zhì)。

碳酸鋅在350℃～400℃時(shí)分解成ZnO和CO2，碳酸鋅極易溶解于稀硫酸，生成硫酸鋅和CO2，碳酸鋅的分解屬于吸熱反應(yīng)[3]。為了保證碳酸鹽的分解較徹底，同時(shí)兼顧鋅精礦的分解，焙燒溫度宜控制在850℃～900℃。

硫磺的燃燒為碳酸鹽的分解提供部分熱量，產(chǎn)出硫酸供鋅焙燒礦浸出及攀西地區(qū)的鈦白粉廠和磷肥廠使用。

2.2 原料準(zhǔn)備

（1）配礦目的及原則。為了保證下游電鋅工序溶液含鋅和雜質(zhì)在正常波動(dòng)范圍內(nèi)，需要把不同品質(zhì)的氧化鋅礦粉與硫磺渣和鋅精礦進(jìn)行合理配礦。首先要確保沸騰爐的正常運(yùn)行，因此，入爐料要按照S、Pb、Co、Fe的順序進(jìn)行配礦。

（2）配礦及備料操作。為了保證配礦的均勻性需進(jìn)行二次翻礦經(jīng)化驗(yàn)分析硫、鋅等元素符合入爐要求后再抓到配礦斗，經(jīng)圓盤(pán)給料機(jī)、皮帶輸送機(jī)、破碎機(jī)后到達(dá)爐前料斗。配好的混合礦不能通過(guò)干燥窯脫水，否則會(huì)有少部分硫磺燃燒，產(chǎn)生的二氧化硫污染環(huán)境，因此，配礦時(shí)水份應(yīng)控制在6%～9%。

2.3 生產(chǎn)操作

本次試驗(yàn)在21平方沸騰制酸系統(tǒng)進(jìn)行，取得的工藝控制條件及經(jīng)驗(yàn)再用于54平方系統(tǒng)的擴(kuò)大性生產(chǎn)。

（1）用純鋅精礦開(kāi)爐。首先用純鋅精礦在21平方系統(tǒng)開(kāi)爐，沸騰焙燒溫度900℃～920℃，礦況及煙氣制酸系統(tǒng)均正常，尾氣達(dá)標(biāo)排放。

（2）搭配不同比例鋅精礦、氧化鋅礦粉及硫磺渣試生產(chǎn)。鋅精礦、氧化鋅礦粉比例依次分別為5：5、3：7、1∶9、0：10。每種比例所配混合礦穩(wěn)定生產(chǎn)一段時(shí)間后再用下一比例混合礦入爐焙燒。詳細(xì)記錄每種配礦比例的操作控制條件，及時(shí)處理出現(xiàn)的問(wèn)題。

3 試生產(chǎn)結(jié)果及對(duì)54平方沸騰制酸系統(tǒng)生產(chǎn)的啟示

21平方系統(tǒng)的生產(chǎn)屬于試驗(yàn)性質(zhì)，搭配氧化鋅礦粉和硫磺經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的試生產(chǎn)來(lái)看是完全可行的，碳酸鹽的分解及雜質(zhì)的脫除效果都很理想，產(chǎn)出了合格的鋅焙燒礦，為54平方系統(tǒng)的順利生產(chǎn)積累了寶貴的工藝操作條件及經(jīng)驗(yàn)。

（1）入爐混合礦要求。入爐混合礦礦的粒度應(yīng)維持在100目左右；含硫控制在24%左右；Pb含量＜3.0%；水分控制在6%～9%。為了保證下游生產(chǎn)的順利穩(wěn)定進(jìn)行，所產(chǎn)焙燒礦的鋅含量應(yīng)不小于40%，因此，入爐料中的氧化鋅礦粉搭配比例應(yīng)不超過(guò)50%。

（2）焙燒溫度?？刂圃?50℃～900℃，碳酸鹽的分解及雜質(zhì)的脫除效果能滿(mǎn)足下游生產(chǎn)使用。

（3）沸騰焙燒爐內(nèi)氧氣含量。爐內(nèi)氧氣含量需控制在8%～12%，以保證硫磺能充分平穩(wěn)燃燒，以穩(wěn)定爐溫和SO2氣濃。

（4）增設(shè)二次補(bǔ)風(fēng)管以控制升華硫的產(chǎn)生。為了控制升華硫的產(chǎn)生，在沸騰爐出口至余熱鍋爐進(jìn)口的煙道上增設(shè)二次補(bǔ)風(fēng)管，以使產(chǎn)生的升華硫完全燃燒。

4 結(jié)論

使用鋅精礦搭配適當(dāng)比例氧化鋅礦粉及硫磺進(jìn)行沸騰焙燒，產(chǎn)出了滿(mǎn)足電鋅生產(chǎn)的鋅焙燒礦工藝是可行的。沸騰焙燒控制條件為：入爐混合礦含S24%左右，氧化鋅礦粉搭配比例不應(yīng)超過(guò)50%，沸騰爐溫度控制在850℃～900℃，產(chǎn)出的鋅焙燒礦不溶硫含量低于1.2%，Zn含量大于40%，碳酸鹽分解及雜質(zhì)脫除效果好，下游電鋅生產(chǎn)正常，產(chǎn)出了合格的鋅錠產(chǎn)品。