论文部分内容阅读
在传统湿法冶锌工艺中,硫化锌精矿在氧化焙烧过程中不可避免地生成铁酸锌,铁酸锌在低温低酸中难以溶出,从而导致锌的浸出率不高,同时产生大量锌浸出渣,这不仅浪费了锌铁资源,而且对环境造成了严重的污染。本研究对锌焙砂采用闪速还原焙烧工艺,在闪速焙烧炉内,物料的传热方式由传统的堆积态气固传热转变为悬浮态气固传热,悬浮态下气-固接触的比表面积大大增大,这样物料在很短时间内获得高的能量,焙烧反应快速的完成,得到高可溶锌率且低亚铁含量的产物,为后续的浸出工艺实现选择性浸出从而达到铁锌分离提供保障。本课题在国家高新技术研究发展计划“863”重点项目(2011AA061001选-冶联合清洁炼锌技术)的支持下完成。本文在对锌焙砂还原焙烧热力学分析的基础上,对锌焙砂进行闪速还原焙烧工艺研究,得到以下结论：在1073K-1373K温度范围内,铁酸锌的还原反应可以在弱还原气氛下进行,当体系温度1223K,CO2含量为30%时,只需要0.023～1.5%的CO就可让铁酸锌发生还原反应生成Fe304。要实现铁酸锌的还原磁化焙烧、得到产物Fe3O4+ZnO,关键在于控制合适的还原气氛,即CO2/CO分压比,其范围约在20～1300之间。氧化锌的还原反应要在较强还原气氛下进行,1473K时CO/CO2分压比值为3.23,1373K时CO/CO2分压比值为9.77,1273K时CO/CO2分压比值35.48,在1173K时CO/CO2分压比值约为147.91,所需的还原气氛随温度升高而降低。气基还原剂有利于锌焙砂闪速还原焙烧,升高炉膛温度有利于铁酸锌还原分解,采用CO作为还原剂的主要气体,混合一定比例的N2,在反应塔温度1200℃,炉膛温度1050℃,顶部通入CO浓度为13%的CO+N2混合气体对锌焙砂进行闪速还原焙烧时,可使还原焙烧产物铁酸锌分解率达到81.3%。炉膛O2浓度越低越有利于锌焙砂的还原,在炉膛O2浓度为0.5%以下时,炉内只需要很低浓度的CO就可以使产物的可溶锌率达到95%以上,顶部通入一定含量的CO气体,可补充还原气氛,使锌焙砂更好的完成还原焙烧,其中当实验条件为反应塔温度1200℃,炉膛温度1000℃,顶部通入CO浓度为13%的CO+N2混合气体,焙烧产物的可溶锌率可高达99.45%。对还原焙烧产物可溶锌率影响最大的因素是炉膛温度,炉膛CO浓度和顶部通入CO浓度对产物可溶锌率的影响程度相当,反应塔温度对产物可溶锌率影响最小,炉膛温度对还原焙烧产物Fe2+含量的影响较大,炉膛温度由900℃提高到1000℃时,Fe2+含量明显上升。当在炉膛温度950℃,反应塔温度1000℃,炉膛CO浓度2500ppm,顶部物料输送气体CO浓度7%条件下,得到可溶锌率99.66%,Fe2+/TFe为0.316的还原焙烧产物。图28幅,表20个,参考文献95篇。