[发明专利]一种铅锌冶炼渣与石膏渣协同硫化焙烧的方法

说明书

本发明公开了一种铅锌冶炼渣与石膏渣协同硫化焙烧的方法，该方法将铅锌冶炼渣、石膏渣、碳质还原剂混合，进行还原硫化焙烧，利用石膏渣作为硫化剂将与铅锌冶炼渣中的铅、锌等重金属定向转化成易于浮选分离的金属硫化物，二而石膏渣中钙与铅锌冶炼渣中的铁、硅的化合物反应生成铁酸钙和硅酸钙化合物，可以作为建材和水泥制造，石膏渣中的砷挥发富集在烟尘中回收。该方法具有能耗低，环境友好的优点，能够解决现有的石膏渣和铅锌冶炼渣处置所造成的环境污染的问题，具有很好的推广应用前景。

技术领域

本发明涉及一种铅锌冶炼渣与石膏渣协同处理方法，特别涉及一种采用石膏渣作为硫化剂通过还原硫化焙烧方法实现铅锌冶炼渣中铅、锌等重金属定向转化为易于浮选回收的金属硫化物的方法，属于有色金属选矿和冶金技术领域。

背景技术

我国是铅锌生产和消费大国，2015年我国铅锌金属产量分别为398.9万t和621.7万t，均占世界总产量的40％以上。目前我国85％的锌是采用“沸腾焙烧-两段浸出-净化除杂-电积”工艺，由于在沸腾焙烧过程中会生成的铁酸锌在浸出过程难以被溶出，因而会产出大量的含锌18％～25％，含铁35％～45％的铁酸锌渣；目前这类渣主要采用回转窑挥发，该法是将浸出渣与焦炭等还原剂混合，控制炉内炉气温度为1100℃～1300℃，使锌、铟、镓等易挥发的金属以蒸汽的形式挥发，并在收尘系统中二次氧化，富集回收，该方法锌的挥发率高达90-95％；目前世界上90％的铅产能是通过火法炼铅工艺获得，火法炼铅过程中产出大量的富含铅、锌、银等有价金属的水淬渣、粗炼浮渣、贵金属冶炼废渣，目前铅冶炼渣的处理方法主要有回转窑发、烟化法、奥斯迈特法、熔炼法等，火法工艺铅、锌、铟等有价金属挥发率高，但燃煤烟气中含有大量的低浓度SO2气体，烟气排放会对人体健康和环境产生较大的危害，且收尘作业压力大，能耗高、成本高，此外窑渣硬度大，处置困难。据估算，铅冶炼系统每生产1万t铅排放0.71万t废渣，每生产1万t锌排放0.96万t渣。根据铅锌金属产量折算，2015年我国产生铅冶炼废渣约283.23万t、锌冶炼废渣约596.86万t，总渣量高达880万t。然而，我国铅锌再生行业的发展远远落后于发达国家，尤其是再生锌处于起步阶段。国家统计局数据显示，2014年我国一般固废综合利用率不足63％，危险废弃物综合利用率不足57％。以此推算，目前我国历年铅锌冶炼产生的废弃物总堆存量已过数千万吨。铅锌冶炼工艺在烟气脱硫制酸阶段和电解净液工段会产生大量的酸性废水，通常采用石灰中和法处理这类酸性废水，因而会产出大量的石膏渣，该石膏渣主要成分是二水硫酸钙，此外还含有铅、锌、铬、砷等有毒有害成分，这类废渣属于典型的危险固废，目前主要采用堆存处置。

铅锌冶炼厂每年产出大量的铅锌冶炼渣和石膏渣，但目前尚未有经济绿色可行的铅锌冶炼渣与石膏渣协同处置的方案，因而开发出一种铅锌冶炼渣和石膏协同处置工艺对简化现有的铅锌回收工艺，解决石膏渣堆存和铅锌冶炼渣有价金属绿色经济回收具有重要意义，是实现铅锌冶炼工业绿色、清洁可持续发展的重要保障。

发明内容

为解决现有的铅锌冶炼渣火法处理工艺能耗高、环境污染严重、窑渣处置困难和石膏渣危险固废堆存的问题；本发明的目的是旨在提供一种清洁、高效的铅锌冶炼渣和石膏渣协同处置的方法，该方法采用石膏渣作为硫化剂，通过还原硫化焙烧将铅锌冶炼渣及石膏渣中的铅、锌等重金属氧化物选择性转化为易于通过浮选回收的硫化物，而将硅钙铁等转化成为铁酸钙和硅酸钙等低熔点化合物，砷挥发富集在烟尘中；铁酸钙和硅酸钙等富集在浮选尾矿中可作为水泥制造的原料和建筑材料；该工艺在还原硫化焙烧过程中石膏渣中的硫被转化成为了金属硫化物而被固定，避免了SO₂的释放；砷被挥发富集在烟尘中，从而实现了石膏渣的清洁处置和铅锌冶炼渣资源的综合回收。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种铅锌冶炼渣与石膏渣协同硫化焙烧的方法，该方法是将铅锌冶炼渣、石膏渣及碳质还原剂混合，置于保护气氛下及在650℃～1050℃温度下进行还原硫化焙烧，得到包含硫化铅、硫化锌、硅酸钙及铁酸钙的焙烧产物。