本发明涉及金属冶金领域，具体而言，涉及一种含锌浸出渣的处理方法。
背景技术：
湿法炼锌是我国大多锌冶炼企业选择的冶炼工艺，而湿法炼锌中不管采用常规法和热酸除铁法，生产过程中均伴随产生大量含锌浸出渣。含锌浸出渣属于《国家危险废弃物名录》中的危废渣(代号331-004-48)，以前大多锌冶炼厂均建专门的渣场进行堆存，随着产能的加大，越来越多的锌浸出渣需要堆存，需找合适的渣场已经很难了，而原有的渣场又快满库了。因此，锌浸出的无害化处理，已经成为锌冶炼企业的发展瓶颈了。
目前已应用的锌浸出渣的处理火法工艺主要有回转窑挥发工艺和旋涡熔炼工艺。
回转窑挥发法，又称威尔滋法，是目前常用的锌浸出渣处理工艺。一般是将浸出渣配以50％～60％左右的焦粉，在1100～1200℃的温度下，实现渣中铅锌等元素的还原挥发。回转窑挥发法主要是提取其中的锌和铅，浸出渣中的铜、金、银等大部分进入窑渣无法利用，其中银的回收率一般只有15～25％左右。该工艺的缺点是烟气含硫浓度低、银的回收率低、炉衬寿命短、作业率低，设备占地面积大，需要价格需昂贵的焦炭，操作环境差等。另外，回转窑散热面积大，余热回收率低。
旋涡熔炼工艺主要应用了旋涡炉熔炼的强化冶金原理，在炉内创造了炉料快速进行热交换的条件，使炉内燃烧温度迅速达到1350℃以上，使浸出渣中的铁酸锌、硅酸锌、硫酸锌得到充分的分解和还原，配料中加入适量的焦粉和煤末作还原剂，在旋涡室内使锌、铅、银等有价金属同时还原挥发富集于烟尘中。该工艺的缺点为原料制备复杂，焦粉配料量大，烟气含硫浓度低、生产成本高、弃渣含碳量高等。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种含锌浸出渣的处理方法，以解决现有含锌浸出渣的处理方法中锌元素的回收率较低的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种含锌浸出渣的处理方法，处理方法包括：将含锌浸出渣、熔剂和燃料在富氧空气的作用下进行熔炼，得到熔渣和第一烟气，其中含锌浸出渣中包含元素锌、铅、银、铟及锗；及将熔渣进行吹炼，得到第二烟气和烟化炉炉渣。
进一步地，处理方法还包括对第一烟气中的第一烟尘进行收集的步骤。
进一步地，处理方法还包括在对第一烟气中的第一烟尘进行收集的步骤之前，对第一烟气进行余热回收的步骤。
进一步地，处理方法还包括对第二烟气中的第二烟尘进行收集的步骤。
进一步地，处理方法还包括在对第二烟气中的第二烟尘进行收集的步骤之前，先对第二烟气进行余热回收的步骤。
进一步地，处理方法还包括对收集的第一烟尘和/或第二烟尘中的金属元素进行提取的步骤。
进一步地，熔剂选自石灰石、铁屑和石英石中的一种或多种。
进一步地，燃料选自无烟煤、烟煤、褐煤焦粒和煤粉中的一种或多种。
进一步地，熔炼过程的温度为1150～1350℃。
进一步地，吹炼过程的温度为1200～1400℃。
应用本发明的技术方案，不仅有利于使含锌浸出渣彻底得到无害化的固渣，提高处理后固渣的利用率；同时还有利于提高含锌浸出渣中金属元素的回收率。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的一种典型的实施方式中使用的含锌浸出渣的处理设备的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、熔炼单元；110、熔炼装置；120、第一收尘装置；121、第一引风机；130、第一余热回收装置；140、第一烟尘储存装置；150、第一埋刮板机；160、熔池检测装置；101、熔渣输送管路；102、第一烟气输送管路；20、烟化单元；210、烟化装置；220、第二收尘装置；221、第二引风机；230、第二余热回收装置；240、第二烟尘储存装置；250、表面冷却器；260、第二埋刮板机；201、第二烟气输送管路；30、原料供应单元；40、富氧空气供应单元；50、金属提取单元；60、喷枪卷扬机；61、粒化池；62、水碎渣斗式提升机。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
正如背景技术所描述的，现有的含锌浸出渣的处理方法存在锌元素回收率较低的问题。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种含锌浸出渣的处理方法，该处理方法包括：将含锌浸出渣、熔剂和燃料在富氧空气的作用下进行熔炼，得到熔渣和第一烟气，其中含锌浸出渣中包含元素锌、铅、银、铟及锗；及将熔渣进行吹炼，得到第二烟气和烟化炉炉渣。
在富氧空气的作用下，含锌浸出渣与燃料及熔剂进行熔炼，在熔炼过程中含锌浸出渣逐步分解、熔解和造渣，得到熔渣和第一烟气。然后将熔渣进行吹炼，在吹炼过程中熔渣中的锌、铅、银、铟、锗等有价金属得到彻底的还原和挥发，最后得到烟化炉炉渣和第二烟气，从而有利于进一步回收含锌浸出渣中的金属元素。同时由于上述熔炼过程在富氧空气的作用下进行，因而第一烟气中硫的浓度较高，上述烟气经处理后可用于制备硫酸，提高上述处理设备的经济价值。综上所述，采用上述处理方法对含锌浸出渣进行处理有利于使含锌浸出渣彻底得到无害化的固渣，进而有利于提高处理后固渣的利用率；同时还有利于提高含锌浸出渣中金属元素的回收率。
采用上述处理方法不仅有利于提高含锌浸出渣中金属元素的回收率，还有利于使含锌浸出渣进行无害化处理进而提高其利用率。在一种优选的实施例中，处理方法还包括对第一烟气中的第一烟尘进行收集的步骤。对第一烟气中的第一烟尘进行回收有利于后续对烟尘中的金属元素进行回收，进而有利于提高含锌浸出渣中金属元素的回收率。优选地，处理方法还包括在对第一烟气中的第一烟尘进行收集的步骤之前，对第一烟气进行余热回收的步骤。在对第一烟气中的第一烟尘进行收集的步骤之前对第一烟气进行余热回收，有利于回收第一烟气中的热量，从而有利于降低热量的损失。
在一种优选的实施例中，处理方法还包括对第二烟气中的第二烟尘进行收集的步骤。对第二烟气中的烟尘回收后能够使第二烟气经收尘后得到的尾气直接进行脱硫后排放。
优选地，处理方法还包括在对第二烟气中的第二烟尘进行收集的步骤之前，先对第二烟气进行余热回收的步骤。在对第二烟气中的第二烟尘进行收集的步骤之前对第二烟气进行余热回收有利于回收第二烟气中的热量，从而有利于进一步降低热量的损失。
在一种优选的实施例中，处理方法还包括对收集的第一烟尘和/或第二烟尘中的金属元素进行提取的步骤。对第一烟尘和/或第二烟尘中的金属元素进行回收有利于提高金属元素的回收率，进而提高含锌浸出渣处理方法的经济价值。
上述处理方法中，熔炼过程使用的熔剂和燃料可以选择用本领域常用的熔剂和燃料。在一种优选的实施例中，熔剂包括但不限于石灰石、铁屑和石英石中的一种或多种；优选地，燃料包括但不限于无烟煤、烟煤、褐煤、焦粒和煤粉中的一种或多种。
上述处理过程中，本领域技术人员可以选择熔炼过程的温度。在一种优选的实施例中，熔炼过程的温度为1150～1350℃。熔炼过程的温度包括但不限于上述范围，而将熔炼温度限定在上述范围内有利于提高熔炼过程中的熔融速率和含锌浸出渣的熔融百分比，从而有利于提高上述处理方法中金属元素的回收率。
上述处理过程中，本领域技术人员可以选择吹炼过程的温度。在一种优选的实施例中，吹炼过程的温度为1200～1400℃。吹炼过程的温度包括但不限于上述范围，而将吹炼温度限定在上述范围内有利于使熔渣中的锌、铅、银、铟、锗等金属元素的还原和挥发地更加充分，从而有利于进一步提高上述处理方法中金属元素的回收率。
为了更好的实施上述方法，本发明还提供了一种含锌浸出渣的处理设备，如图1所示，该处理装置包括熔炼单元10、烟化单元20、原料供应单元30和富氧空气供应单元40。烟化单元20与熔炼单元10通过熔渣输送管路101相连；原料供应单元30与熔炼单元10通过原料输送管路相连；富氧空气供应单元40与熔炼单元10通过富氧空气输送管路相连。
在富氧空气的作用下，含锌浸出渣在熔炼单元10中与燃料及熔剂进行熔炼，在熔炼过程中含锌浸出渣逐步分解、熔解和造渣，最后得到熔渣和第一烟气。然后将熔渣通过熔渣输送管路输送至烟化单元20与燃料进行吹炼，在吹炼过程中熔渣中的锌、铅、银、铟、锗等有价金属得到还原和挥发，得到烟化炉炉渣和第二烟气，从而有利于进一步回收含锌浸出渣中的金属元素。同时由于上述熔炼过程在富氧空气的作用下进行，因而第一烟气中硫的浓度较高，上述烟气经处理后可用于制备硫酸，提高上述处理设备的经济价值。综上所述，采用熔炼单元10与烟化单元20相结合的处理设备对含锌浸出渣进行处理不仅有利于使含锌浸出渣转化为无害化的固渣，提高处理后固渣的利用率，还有利于提高含锌浸出渣中金属元素的回收率。
在一种优选的实施例中，如图1所示，熔炼单元10包括熔炼装置110及第一收尘装置120，熔炼装置110与烟化单元20通过熔渣输送管路101相连，且与原料供应单元30通过原料输送管路相连；第一收尘装置120与熔炼装置110相连通。
在熔炼单元10中设置相连的熔炼装置110和第一收尘装置120有利于对第一烟气中的烟尘进行回收，同时有利于对第一烟气中的烟尘与含硫气体进行分离，进而对含硫气体进行回收提高处理设备的经济价值。如前文所述，熔炼单元10的熔炼过程在富氧条件下进行，这导致第一烟气中的硫浓度较高，因而优选将第一烟气经收尘处理后得到的含硫尾气直接进行吸收用于制备硫酸。第一收尘装置120优选电收尘装置。
在一种优选方案中，如图1所示，优选在第一收尘装置120的出口端设置第一引风机121，这有利于提高第一烟气的收尘效率。
在另一种优选方案中，如图1所示，在熔炼装置110位置设置熔池检测装置160有利于实时监测熔炼过程的液面高度以便于随时进行调节进料和化料速度。优选地富氧空气通过压缩空气和氧气混合得到，经富氧空气输送管路输送至熔炼装置110。富氧空气输送管路的出口端为喷枪，其通过喷枪卷扬机60调节喷枪在熔炼装置110中的高度。
在一种优选的实施例中，如图1所示，熔炼单元10还包括第一余热回收装置130，第一余热回收装置130设置于第一烟气输送管路102上。在第一烟气输送管路102上设置第一余热回收装置130有利于回收第一烟气中的热量，从而有利于降低热量的损失。
在另一种优选的实施例中，如图1所示，熔炼单元10还包括第一烟尘储存装置140，第一烟尘储存装置140与第一收尘装置120相连通。将第一收尘装置120与第一烟尘储存装置140相连有利于将回收的烟尘进行储存，从而有利于后续对烟尘中的金属元素进行回收。
因为在设备运行过程中第一余热回收装置130中难免会收集一部分烟尘，为了避免其在第一余热回收装置130中聚集导致装置堵塞，优选将其排至第一烟尘储存装置140。同时为了加快烟尘转移至第一烟尘储存装置140的速度，如图1所示，优选将第一收尘装置120中收集的烟尘以及第一余热回收装置130中收集的烟尘借助于第一埋刮板机150输送至第一烟尘储存装置140中。
在又一种优选的实施例中，如图1所示，烟化单元20包括烟化装置210及第二收尘装置220，烟化装置210与熔炼装置110通过熔渣输送管路101相连；第二收尘装置220与烟化装置210通过第二烟气输送管路201相连。
在烟化单元20中设置相连的烟化装置210和第二收尘装置220有利于对第二烟气中的烟尘进行回收，同时第二烟气经收尘后得到的尾气可以直接进行脱硫后排放。由于熔炼装置110和烟化装置210的烟气成份、含尘量以及烟尘性质存在不同，需要选择不同的收尘装置。第二收尘装置220优选布袋收尘装置。
在一种优选的方案中，如图1所示，优选在第二收尘装置220的出口端设置第二引风机221，这有利于提高第二烟气的收尘效率。
此外，进一步优选如图1所示，烟化单元20还包括第二余热回收装置230，第二余热回收装置230设置于第二烟气输送管路201上。在第二烟气输送管路201上设置第二余热回收装置230有利于回收第二烟气中的热量，从而有利于进一步降低热量的损失。第一余热回收装置130和/或第二余热回收装置230优选余热锅炉。
进一步地，优选如图1所示，在第二余热回收装置230与第二收尘装置220之间设置表面冷却器250有利于进一步回收第二烟气中的热量。
在一种优选的实施例中，如图1所示，烟化单元20还包括第二烟尘储存装置240，第二烟尘储存装置240与第二收尘装置220相连通。将第二收尘装置220与第二烟尘储存装置240相连有利于将回收的烟尘进行储存，从而有利于后续对烟尘中的金属元素进行回收。
因为在设备运行第二余热回收装置230中难免也会收集一部分烟尘，为了避免其在第二余热回收装置230中聚集导致装置堵塞，优选将其排至第二烟尘储存装置240。同时为了加快烟尘转移至第二烟尘储存装置240的速度，如图1所示，优选将第二收尘装置220中收集的烟尘以及第二余热回收装置230中收集的烟尘借助于第二埋刮板机260输送至第二烟尘储存装置240中。
在一种优选的实施例中，如图1所示，上述处理设备还包括金属提取单元50，金属提取单元50与第一烟尘储存装置140和第二烟尘储存装置240相连。
上述处理设备中设置金属提取单元50有利于回收第一烟尘储存装置140和第二烟尘储存装置240中烟尘里所含的金属元素。优选采用湿法浸出的方法回收烟尘中的金属元素。
在实际处理过程中，优选将烟化装置210收集的第二烟尘与熔炼装置110收集的第一烟尘共同采用湿法浸出法回收金属元素。这有利于提高金属元素的回收率，经处理后烟化炉炉渣含锌在2wt％以下，含铅在0.1wt％以下，含银可控制在30g/t以下，并能够较好地回收铟、锗等高附加值元素。上述炉渣可以在粒化池61中进行水碎后经水碎渣斗式提升机62捞出外售。
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。
实施例1至4中及对比例1至2中采用如图1所示的处理设备对含锌浸出渣进行处理。
实施例1
以18t/h的进料速率向熔炼装置110中加入锌浸出渣，其中上述含锌浸出渣中含Zn14.73wt％，Pb3.20wt％，In310g/t，Ag240g/t。然后向熔炼装置110中的含锌浸出渣中配入石灰石0.6t/h，还原煤6.0t/h和煤粉5.8t/h，并在富氧浓度为33wt％，温度为1250℃的条件下进行熔炼得到熔渣和第一烟尘，该熔渣包含Zn3.6wt％，Pb0.15wt％，In60g/t，Ag65g/t，第一烟尘中包含Zn50.2wt％，Pb8.93wt％，Ag0.28wt％，In0.24wt％。
将上述熔渣在烟化装置210中进行吹炼，吹炼温度1350℃，得到烟化炉渣和第二烟尘，其中该烟化炉渣中含Zn1.65wt％，Pb0.05wt％，In25g/t，Ag22g/t，第二烟尘中包含Zn58wt％，Pb15.02wt％，Ag0.22wt％，In0.18wt％。
第一烟尘和第二烟尘混合后得到的混合烟尘中含Zn51.76wt％，Pb10.14wt％，Ag0.27wt％，In0.23wt％。将上述混合烟尘进行碱洗后提取锌元素，其中元素锌的浸出率为90.1wt％。整个工艺中含锌浸出渣中锌元素的挥发回收率为92.03wt％。
实施例2
以18t/h的进料速率向熔炼装置110中加入锌浸出渣，其中上述含锌浸出渣中含Zn14.73wt％，Pb3.20wt％，In310g/t，Ag240g/t。然后向熔炼装置110中的含锌浸出渣中配入石灰石0.6t/h，还原煤6.0t/h和煤粉5.8t/h，并在富氧浓度为33wt％，温度为1150℃的条件下进行熔炼得到熔渣和第一烟尘，该熔渣包含Zn3.6wt％，Pb0.18wt％，In65g/t，Ag72g/t，第一烟尘中包含Zn48.5wt％，Pb8.23wt％，Ag0.25wt％，In0.22wt％。
将上述熔渣在烟化装置210中进行吹炼，吹炼温度1400℃，得到烟化炉渣和第二烟尘，其中该烟化炉渣中含Zn1.50wt％，Pb0.04wt％，In23g/t，Ag0.25g/t，第二烟尘中包含Zn59.01wt％，Pb16.02wt％，Ag0.26wt％，In0.22wt％。
第一烟尘和第二烟尘混合后得到的混合烟尘中含Zn51.65wt％，Pb10.57％，Ag0.25wt％，In0.22wt％。将上述混合烟尘进行碱洗后提取锌元素，其中元素锌的浸出率为89.8wt％。整个工艺中含锌浸出渣中锌元素的挥发回收率为91.56wt％。
实施例3
以18t/h的进料速率向熔炼装置110中加入锌浸出渣，其中上述含锌浸出渣中含Zn14.73wt％，Pb3.20wt％，In310g/t，Ag240g/t。然后向熔炼装置110中的含锌浸出渣中配入石灰石0.6t/h，还原煤6.0t/h和煤粉5.8t/h，并在富氧浓度为33wt％，温度为1350℃的条件下进行熔炼得到熔渣和第一烟尘，该熔渣包含Zn2.89wt％，Pb0.08wt％，In35g/t，Ag32g/t，第一烟尘中包含Zn52.31wt％，Pb12.03wt％，Ag32wt％，In0.26wt％。
将上述熔渣在烟化装置210中进行吹炼，吹炼温度1200℃，得到烟化炉渣和第二烟尘，其中该烟化炉渣中含Zn1.7wt％，Pb0.05wt％，In25g/t，Ag26g/t，第二烟尘中包含Zn55.03wt％，Pb12.01wt％，Ag0.18wt％，In0.16wt％。
第一烟尘和第二烟尘混合后得到的混合烟尘中含Zn52.45wt％，Pb12.03wt％，Ag0.31wt％，In0.26wt％。将上述混合烟尘进行碱洗后提取锌元素，其中元素锌的浸出率为89.9wt％。整个工艺中含锌浸出渣中锌元素的挥发回收率为92.32wt％。
实施例4
以18t/h的进料速率向熔炼装置110中加入锌浸出渣，其中上述含锌浸出渣中含Zn14.73wt％，Pb3.20wt％，In310g/t，Ag240g/t。然后向熔炼装置110中的含锌浸出渣中配入石灰石0.6t/h，还原煤6.0t/h和煤粉5.8t/h，并在富氧浓度为33wt％，温度为1000℃的条件下进行熔炼得到熔渣和第一烟尘，该熔渣包含Zn5.20wt％，Pb0.2wt％，In89/t，Ag100g/t，第一烟尘中包含Zn48.5wt％，Pb13.25wt％，Ag0.12wt％，In0.11wt％。
将上述熔渣在烟化装置210中进行吹炼，吹炼温度1100℃，得到烟化炉渣和第二烟尘，其中该烟化炉渣中含Zn1.6wt％，Pb0.04wt％，In35g/t，Ag32g/t，第二烟尘中包含Zn52.03wt％，Pb11.11wt％，Ag0.22wt％，In0.23wt％。
第一烟尘和第二烟尘混合后得到的混合烟尘中含Zn51.30wt％，Pb11.45wt％，Ag0.20wt％，In0.21wt％。将上述混合烟尘进行碱洗后提取锌元素，其中元素锌的浸出率为89.7wt％。整个工艺中含锌浸出渣中锌元素的挥发回收率为91.20wt％
对比例1
以18t/h的进料速率向熔炼装置110中加入锌浸出渣，其中上述含锌浸出渣中含Zn14.73wt％，Pb3.20wt％，In310g/t，Ag240g/t。然后向熔炼装置110中的含锌浸出渣中配入石灰石0.6t/h，还原煤6.0t/h和煤粉5.8t/h，并在富氧浓度为33wt％，温度为1250℃的条件下进行熔炼得到熔渣和第一烟尘，该熔渣包含Zn3.6wt％，Pb0.15wt％，In60g/t，Ag65g/t，第一烟尘中包含Zn50.2wt％，Pb8.93wt％，Ag0.28wt％，In0.24wt％。
将上述第一烟尘进行碱洗后提取锌元素，其中元素锌的浸出率为89.7wt％。整个工艺中含锌浸出渣中锌元素的挥发回收率为90.5wt％。
对比例2
以22t/h的进料速率向熔炼装置110中加入锌浸出渣，其中上述含锌浸出渣中含Zn4.83wt％，Pb1.34wt％，In250g/t，Ag270g/t。然后向熔炼装置110中的含锌浸出渣中配入石灰石1t/h，还原煤7t/h和煤粉6.5t/h，并在富氧浓度为33％，温度为1250℃的条件下进行熔炼，得到熔渣和第一烟尘，该熔渣包含Zn2.66wt％，Pb0.089wt％，In27.8g/t，Ag28.3g/t，第一烟尘中包含Zn36.50wt％，Pb12wt％，Ag0.25wt％，In0.2wt％。将上述第一烟尘进行碱洗后提取锌元素，其中元素锌的浸出率为89.8wt％。整个工艺中含锌浸出渣中锌元素的挥发回收率为85.6wt％。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
通过实施例1至3与对比例1和2进行比较可知，采用本申请提供的熔炼和吹炼相结合的工艺有利于提高含锌浸出渣中锌元素的回收率；同时通过实施例1至3与实施例4进行比较可知将熔炼温度和吹炼温度限定在本申请所保护的范围内有利于提高含锌浸出渣中锌元素的回收率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。