氧化鋅火法冶金技術
發(fā)布時間：2021-11-25
一、金屬浴熔融還原法
金屬浴熔融還原法是近10年蓬勃發(fā)展起來的冶金新技術，其中含碳球團鐵浴熔融還原法是非高爐煉鐵中的主要研究工藝之一。金屬浴熔融還原法，除具有氧化物(或含碳氧化物球團)快速還原，能量利用好等特點外，金屬浴本身自帶的大量顯熱，以及其良好的熱傳遞能力，能快速補充氧化物還原所消耗的熱量，促進氧化物的還原反應，這也是其特點之一。國外20世紀80年代末開展了利用鐵或鐵浴來還原揮發(fā)氧化鋅的研究。日本伊藤聰、澳大利亞Rankin和加拿大Donald作了這方面的研究，這些都為金屬浴熔融還原法處理氧化鋅礦提供了依據(jù)和參考。由于氧化鋅礦中都伴隨著一定量的鉛，當采用鐵浴或鐵熔點以上的溫度處理時，這些鉛基本全部揮發(fā)，使收集物產(chǎn)品質量大為降低，所以實現(xiàn)氧化鋅礦中的鋅、鉛分離是得到高品位氧化鋅粉的關鍵。采用鐵浴熔融還原法對含鉛量高的含鋅鉛粉塵處理后證實，收集物中ZnO含量僅70%，沒有達到處理的效果，后采用廢鋁形成鋁浴替代鐵浴，實現(xiàn)氧化鋅的熔融還原，收集物中ZnO含量達92.523%，初步實現(xiàn)了鋅鉛分離及粉塵處理。鋁浴熔融還原法的特點：鋁的熔化溫度很低(660℃)，其傳熱能力很強，可在較低溫度下選擇還原溫度，既達到氧化鋅快速還原，而Pb又不揮發(fā)的目的。
（一）鐵浴熔融還原法(下面簡稱“鐵浴法”)
鐵浴法處理氧化鋅礦的原理類似鐵氧化物鐵浴還原的機理。鐵浴法中氧化鋅的還原方式多于其它火法工藝，而且氧化鋅的還原是耗熱過程，鐵浴法的溫度高，傳熱方式主要是傳導傳熱，熱傳遞速度快，并充分利用鐵水的顯熱，所以鐵浴法中氧化鋅還原反應速度很快。鐵浴法中氧化鋅會發(fā)生以下反應：
(ZnO)+Cs＝Zn(g)+CO (1)
(ZnO)十CO＝Zn(g)+CO2 (2)
C+CO2＝2CO (3)
(ZnO)+[C]＝Zn(g)+CO (4)
C＝[C] (5)
(ZnO)+Fe＝Zn(g)+(FeO) (6)
式中Zn－代表熔渣中的氧化鋅；
Cs－代表固體碳；
[C]－代表鐵浴中飽和碳。
（二）鋁浴熔融還原法(簡稱“鋁浴法”)
鋁浴法中氧化鋅主要是以含碳球團的方式進行還原。對鋁浴中純氧化鋅球團以及含碳氧化鋅球團還原的研究結果表明：鋁浴在1000～1250℃溫度范圍內基本不參與氧化鋅的還原，有鋁浴存在時含碳球團的還原速度快于無鋁浴存在。由于氧化鋅還原時強吸熱反映，提高溫度有利于還原，但提高溫度也會提高鉛的蒸汽壓，加大船的揮發(fā)，導致鉛及其氧化物進入收集物中，鋁浴法就是針對這一特點，利用鋁熔點低、傳熱能力強的特點，是氧化鋅在低溫下也能獲得足夠熱量，從而既能達到快速還原，又能降低鉛揮發(fā)的目的。
二、電爐法
電爐法是采用電爐冶煉，在電爐中還原氧化鋅。電爐法要求氧化鋅礦的鋅品位很高，鉛含量及其它雜質要非常低，入爐料為粉料，還原要求冶金焦，電爐處理法的原料條件要求嚴格，目前我國大部分氧化鋅礦低品位難選氧化礦，這種原料條件很難再眾多廠家實現(xiàn)。
三、韋氏爐法和回轉窯法
韋氏爐法和回轉窯法主要處理低品位難選礦物，原料條件不限，但由于經(jīng)濟效益的緣故，也要求原料中Zn含量大于15%。韋氏爐法和回轉窯法的爐料在還原過程中基本保持原有形狀，不能發(fā)生軟化或熔化；冶煉溫度低，反映多是氣－固相反應，冶煉周期較長；冶煉的熱量均來自煤燃燒，傳熱方式主要是對流傳熱，能力利用率低。電爐處理法的冶煉溫度高，原料為粉料并快速熔化；反映有氣－固相反應和液－氣相反應等；冶煉的熱量來自電能轉化，傳熱方式主要是輻射傳熱，故要求反應封閉體內進行，能力利用率高。
