CN103834818B - 一种用于反应器除铁的氧气加入系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于湿法冶金技术领域，具体涉及一种用于反应器除铁的氧气加入系统和方法。该系统包括设有至少一个搅拌装置（7）的反应器（6），还包括氧气加入管（2）、蒸汽加入管（8）和多个混合气体加入管（11）；所述氧气加入管（2）上设有多个氧气分管（9），所述蒸汽加入管（8）上设有多个蒸汽分管（10），其中任意一个氧气分管（9）与一个蒸汽分管（10）两两连通后，再与任意一个混合气体加入管（11）相连通。该方法将氧气和高压蒸汽先混合后再多点加入反应器内，可以实现氧气的均匀加入，更有利于除铁反应的进行，同时解决了现有技术中氧气加入管堵塞的问题。

Description

一种用于反应器除铁的氧气加入系统和方法

技术领域

本发明属于湿法冶金技术领域，具体涉及一种用于反应器除铁的氧气加入系统和方法。

背景技术

除铁是湿法锌冶炼的重要课题，湿法锌冶炼中焙烧、浸出、净化、电积及熔铸基本相同，唯一区别是采用不同的除铁方法而产生了各种湿法锌冶炼工艺流程。湿法锌冶炼除铁工艺可以归纳为二大类：一类是以常规法为代表的火法处理浸出渣工艺，该法特点只产一种弃渣（含铁），以火法固化渣排去，弃渣便于堆存及销售，但存在锌浸出率低、能耗大，低浓度SO₂烟气需处理等问题，另一类以高温高酸法为代表的湿法处理浸出渣工艺（黄钾铁矾法、针铁矿法、赤铁矿法），该法特点是产二种弃渣，一种是从浸出底流产出高浸渣，另一种是从上清液中除铁产出铁渣，由于是湿法渣需特殊渣场堆存，对环保不利。

高温高酸法中的赤铁矿法具有高效除铁特点，所产铁渣可销售给钢铁厂及水泥厂作为资源综合利用，目前世界唯一采用赤铁矿法除铁工艺的锌厂是日本Iijima冶炼厂，该厂锌精矿经焙烧，采用中性浸出及低酸浸出，中浸上清液送净化、电积及熔铸生产锌锭，低酸渣经SO₂加压浸出，产出浸出渣作为回收铅、银、铜的原料，浸出上清液经二段石灰石中和后，在高温高压条件下，将浸出溶液中二价铁离子氧化形成赤铁矿而除铁。在赤铁矿除铁过程中，氧气是致关重要的因素，但在反应器高温高压条件下（温度200℃，压力1800KPa），所需氧分压较低约200～300KPa，因此往反应器加入氧气的方法决定了赤铁矿除铁过程能否连续稳定生产，在高温高压反应器中直接加入氧气，由于氧分压低，所需要的氧气量小，经常导致氧气管口被生成的赤铁矿渣堵塞，反应器被迫停止生产检修清理结垢，日本Iijima冶炼厂为此在反应器的前端，专门设置了两个小体积的立式反应器加入氧气（见图2），其中一个备用，当一个立式反应器氧气管口堵塞后，转换到备用立式反应器以维持正常生产，这种采用检修维护反应器的方法虽然能维持生产过程，但没有解决氧气管口堵塞的根本问题，反应器检修维护清垢工作量大，生产成本高，生产效率低。

发明内容

针对现有技术中氧气管口堵塞，且氧气加入不均匀的问题，本发明旨在提供用于反应器除铁的氧气加入系统和方法，该系统和方法可以有效解决以上技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种用于反应器除铁的氧气加入系统，包括设有至少一个搅拌装置的反应器、连接在反应器的一端的除铁前液加入管和连接在反应器的另一端的除铁后液流出管，其特征是，还包括氧气加入管、蒸汽加入管和多个混合气体加入管；所述多个混合气体加入管均匀设置在反应器的顶部，所述混合气体加入管的上端位于反应器外部，混合气体加入管的下端位于反应器内部，且位于液面以上位置；所述氧气加入管上设有多个氧气分管，所述蒸汽加入管上设有多个蒸汽分管，其中任意一个氧气分管与一个蒸汽分管两两连通后，再与任意一个混合气体加入管相连通。

优选，所述氧气分管上设有氧气调节阀，所述蒸汽分管上设有蒸汽调节阀，所述混合气体加入管上设有气体止回阀。

优选，所述除铁前液加入管上设有液体止回阀。

进一步优选，所述除铁前液加入管上设有进料阀，所述除铁后液流出管上设有排料阀，所述混合气体加入管上设有进气阀，且所述进气阀位于气体止回阀的下端。

一种用于反应器除铁的氧气加入方法，使用上述氧气加入系统，具体步骤为：

1) 先打开排料阀，再打开进料阀，将除铁前液通过除铁前液加入管泵入反应器；

2) 打开氧气调节阀，打开蒸汽调节阀，通入浓度98%以上的氧气，同时通入高压蒸汽，蒸汽与氧气充分混合后进入反应器，控制反应器内温度为190℃-210℃，总压为1800KPa，其中氧分压为200 KPa～300KPa；

3) 除铁前液进入反应器后，在步骤2的条件下，铁以赤铁矿沉淀进入渣中，除铁后液通过除铁后液流出管流出。

    下面对本发明做进一步的解释和说明：

赤铁矿除铁工艺要求反应器高温高压条件，但所需要的氧分压低，氧气量小，同时工艺要求能在反应器内各个单室多点加入氧气，使氧气与溶液充分混合以达到除铁效果，本发明不采用检修维护反应器的方法，而是采用防止氧气管口堵塞的方法，根据赤铁矿除铁工艺特点，本发明技术方案如下：

1) 取消直接加入反应器的氧气管；

2) 将氧气管与蒸汽管在反应器外部联接后，并成一根管道进入反应器；

3) 将合并的氧气及蒸汽管，从反应器上部向下进入反应器；

4) 氧气流量及蒸汽流量在反应器外部用调节阀控制，调节流量进行混合。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1) 由于氧分压低及氧气量小，且集中在管口，氧气管口极易被反应器中生成的赤铁矿渣堵塞，取消直接加入反应器的氧气管，消除了反应器氧气管口堵塞的根源。

2) 利用蒸汽量大，氧气量小的特点，在反应器外部将蒸汽管与氧气管合并成一根管道进入反应器，利用大流量的蒸汽夹带小流量的氧气进入反应器，由于管口有大流量的蒸汽，相当于降低管口氧浓，反应器中管口不宜生成赤铁矿渣，同时蒸汽量大且温度高，可以将管口的赤铁矿渣冲刷干净，可以解决反应器加入氧气堵塞管口的问题。

3) 在反应器外部单独控制调节氧气及蒸汽流量，调节方便，混合充分均匀。

4) 本发明方案可以实现在反应器中各个单室多点均匀加入氧气的要求，以达到最佳除铁效果。

5) 本发明方案不采用停产检修维护清垢反应器的方法，可以保证反应器的连续稳定生产。

附图说明

图1 是本申请的用于反应器除铁的氧气加入系统连接关系示意图。

图2是现有技术中日本Iijima冶炼厂的设备连接关系示意图。

其中，1是除铁前液加入管，2是氧气加入管，3是立式反应器，4是反应器入料管，5是除铁后液流出管，6是反应器，7是搅拌装置，8是蒸汽加入管，9是氧气分管，10是蒸汽分管，11是混合气体加入管； F1是排料阀，F2是进料阀，F3是进气阀，F4是氧气调节阀，F5是蒸汽调节阀，Z1是气体止回阀，Z2是液体止回阀。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

一种用于反应器除铁的氧气加入系统，包括设有至少一个搅拌装置7的反应器6、连接在反应器6的一端的除铁前液加入管1和连接在反应器6的另一端的除铁后液流出管5；还包括氧气加入管2、蒸汽加入管8和多个混合气体加入管11；所述多个混合气体加入管11均匀设置在反应器6的顶部，所述混合气体加入管11的上端位于反应器6外部，混合气体加入管11的下端位于反应器6内部，且位于液面以上位置；所述氧气加入管2上设有多个氧气分管9，所述蒸汽加入管8上设有多个蒸汽分管10，其中任意一个氧气分管9与一个蒸汽分管10两两连通后，再与任意一个混合气体加入管11相连通。

所述氧气分管9上设有氧气调节阀F4，所述蒸汽分管10上设有蒸汽调节阀F5，所述混合气体加入管11上设有气体止回阀Z1。所述除铁前液加入管1上设有液体止回阀Z2。所述除铁前液加入管1上设有进料阀F2，所述除铁后液流出管5上设有排料阀F1，所述混合气体加入管11上设有进气阀F3，且所述进气阀F3位于气体止回阀Z2的下端。

实施例2

一种用于反应器除铁的氧气加入方法，使用实施例1所述氧气加入系统，具体步骤为：

1) 先打开排料阀F1，再打开进料阀F2，将除铁前液通过除铁前液加入管1泵入反应器6；

2) 打开氧气调节阀F4，打开蒸汽调节阀F5，通入浓度98%以上的氧气，同时通入高压蒸汽，蒸汽与氧气充分混合后进入反应器6，控制反应器内温度为190℃-210℃，总压为1800KPa，其中氧分压为200 KPa～300KPa；

3) 除铁前液进入反应器6后，在步骤2的条件下，铁以赤铁矿沉淀进入渣中，除铁后液通过除铁后液流出管5流出。除铁后液通过闪蒸槽降温降压后，送除铁浓密机分离，浓密上清液返回中性浸出，浓密底流经压滤洗涤为铁渣。

本发明方案除铁前液约含Fe25g/l，可得到除铁后液含Fe<2g/l，除铁效率高，除铁后液含铁低，可直接返回中性浸出，能稳定体系的正常生产工况。本发明方案铁渣含Zn<1%，锌损失小，锌回收率高。本发明方案铁渣含Fe50～60%，铁渣可直接外售钢铁厂或水泥厂，资源综合利用好，铁渣不需渣场堆存，满足日益严格的环保要求。

Claims (5)

1.一种用于反应器除铁的氧气加入系统，包括设有至少一个搅拌装置（7）的反应器（6）、连接在反应器（6）的一端的除铁前液加入管（1）和连接在反应器（6）的另一端的除铁后液流出管（5），其特征是，还包括氧气加入管（2）、蒸汽加入管（8）和多个混合气体加入管（11）；所述多个混合气体加入管（11）均匀设置在反应器（6）的顶部，所述混合气体加入管（11）的上端位于反应器（6）外部，混合气体加入管（11）的下端位于反应器（6）内部，且位于液面以上位置；所述氧气加入管（2）上设有多个氧气分管（9），所述蒸汽加入管（8）上设有多个蒸汽分管（10），其中任意一个氧气分管（9）与一个蒸汽分管（10）两两连通后，再与任意一个混合气体加入管（11）相连通。

2.根据权利要求1所述用于反应器除铁的氧气加入系统，其特征是，所述氧气分管（9）上设有氧气调节阀（F4），所述蒸汽分管（10）上设有蒸汽调节阀（F5），所述混合气体加入管（11）上设有气体止回阀（Z1）。

3.根据权利要求1或2所述用于反应器除铁的氧气加入系统，其特征是，所述除铁前液加入管（1）上设有液体止回阀（Z2）。

4.根据权利要求1或2所述用于反应器除铁的氧气加入系统，其特征是，所述除铁前液加入管（1）上设有进料阀（F2），所述除铁后液流出管（5）上设有排料阀（F1），所述混合气体加入管（11）上设有进气阀（F3），且所述进气阀（F3）位于气体止回阀（Z2）的下端。

5.一种用于反应器除铁的氧气加入方法，其特征是，使用权利要求1-4之一所述氧气加入系统，具体步骤为：

1) 先打开排料阀（F1），再打开进料阀（F2），将除铁前液通过除铁前液加入管（1）泵入反应器（6）；

2) 打开氧气调节阀（F4），打开蒸汽调节阀（F5），通入浓度98%以上的氧气，同时通入高压蒸汽，蒸汽与氧气充分混合后进入反应器（6），控制反应器内温度为190℃-210℃，总压为1800KPa，其中氧分压为200 KPa～300KPa；

3) 除铁前液进入反应器（6）后，在步骤（2）的条件下，铁以赤铁矿沉淀进入渣中，除铁后液通过除铁后液流出管（5）流出。