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CN111457735A - 一体化火法冶炼炉和处理锌浸出渣的方法 - Google Patents

一体化火法冶炼炉和处理锌浸出渣的方法 Download PDF

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CN111457735A
CN111457735A CN202010294658.3A CN202010294658A CN111457735A CN 111457735 A CN111457735 A CN 111457735A CN 202010294658 A CN202010294658 A CN 202010294658A CN 111457735 A CN111457735 A CN 111457735A
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slag
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黎敏
许良
吴卫国
宋言
陈学刚
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China ENFI Engineering Corp
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Abstract

本发明公开了一体化火法冶炼炉和处理锌浸出渣的方法，其中，一体化火法冶炼炉包括冶炼炉本体，所述冶炼炉本体内限定出熔炼区和电热还原区，所述熔炼区和所述电热还原区之间设有隔墙，并且所述熔炼区和所述电热还原区底部连通；熔炼区上设有物料入口、含氧气体喷枪和熔炼烟气出口，电热还原区上设有电极、还原剂喷枪、含锌蒸汽出口、排渣口和金属熔体出口。由此，采用该一体化火法冶炼炉可以实现锌浸出渣的短流程和低能耗处理，并且铅、铁、银、铟、锗等有价金属均得到综合回收，而且锌元素具有较高的直收率。

Description

一体化火法冶炼炉和处理锌浸出渣的方法
技术领域
本发明属于冶金领域，具体涉及一种一体化火法冶炼炉和处理锌浸出渣的方法。
背景技术
锌是国民经济建设中重要的基础金属原材料。从市场需求看，过去10年，我国市场对锌的需求量大幅增长。为了满足国民经济建设的需要，我国每年需要大量进口锌精矿，未来我国锌精矿进口水平将达到200万吨左右，并继续增长。但我国处理利用锌浸出渣等二次含锌物料生产再生锌的水平较低，市场潜力巨大。
锌浸出渣是湿法炼锌过程中产生的固体废渣，成分复杂，含有锌、铅、铜、铟、银等多种有价金属。但由于这些有价金属元素含量较低，受目前的经济、技术限制，很难对其进行充分的回收利用，从而导致锌浸出渣大量堆存。而锌浸出渣属于危险废物，其处置必须严格执行《危险废物贮存污染控制标准》(GB18597－2001)，处理处置费用昂贵，极大增加了企业负担。
湿法炼锌浸出渣处理处置一直是有色冶炼过程中的一个难题，不同的工艺流程产出的渣成分各异，渣的性质不同，处理的方法也各不相同。目前，锌浸出渣综合回收的方法主要有火法和湿法两种。火法主要包括回转窑工艺、顶吹炉工艺及烟化炉工艺等，其中回转窑处理锌浸出渣，其工艺操作简单，技术比较成熟，但是存在能耗较高、银回收率低等问题；烟化炉处理浸出渣冷料存在能耗较高、床能率低，投资较高等缺点；顶吹炉处理浸出渣技术引进费用过高，建设投资大，目前仅个别企业使用该技术。湿法工艺目前尚处在实验室研究阶段，尚无法大规模应用，并且在锌浸出渣湿法(酸液或碱液)处理过程中会产生废酸或废碱液，处理最终形成的渣中会残留浸出剂(酸或碱)，使渣中的脉石成分变成二次渣，不仅不能加以利用，而且会造成二次污染。
综上所述，如何综合高效处置利用锌浸出渣，回收其中的锌及其他有价金属，对减轻企业负担、提高企业效益、增加我国锌产量、降低我国精矿对外依存度、提高我国固体危废工业化处理水平等具有重要的价值与战略意义。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种一体化火法冶炼炉和处理锌浸出渣的方法，采用该一体化火法冶炼炉可以实现锌浸出渣的短流程和低能耗处理，并且铅、铁、银、铟、锗等有价金属均得到综合回收，而且锌元素具有较高的直收率。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种一体化火法冶炼炉。根据本发明的实施例，所述冶炼炉包括：
冶炼炉本体，所述冶炼炉本体内限定出熔炼区和电热还原区，所述熔炼区和所述电热还原区之间设有隔墙，并且所述熔炼区和所述电热还原区底部连通；
物料入口，所述物料入口设在所述熔炼区顶部；
含氧气体喷枪，所述含氧气体喷枪设在所述熔炼区侧壁；
熔炼烟气出口，所述熔炼烟气出口设在所述熔炼区；
电极，所述电极从所述电热还原区顶部伸入到所述电热还原区内；
还原剂喷枪，所述还原剂喷枪设在所述电热还原区；
含锌蒸汽出口，所述含锌蒸汽出口设在所述电热还原区；
排渣口，所述排渣口设在所述电热还原区底部；
金属熔体出口，所述金属熔体出口设在所述电热还原区底部。
根据本发明实施例的一体化火法冶炼炉，通过在冶炼炉本体内设置隔墙，该隔墙将冶炼炉本体内间隔为熔炼区和电热还原区，并且熔炼区和电热还原区底部连通，同时在熔炼区设置含氧气体喷枪且控制熔炼区内弱还原气氛，在电热还原区设置电极、还原剂喷枪和含锌蒸汽出口，将锌浸出渣与含锌氧化矿和熔剂混合后的混合料供给至一体化火法冶炼炉中的熔炼区，混合料发生脱硫反应，同时混合料熔化且部分还原，熔化阶段混合料中的F、Cl、As可开路一部分至烟气中，得到含硫熔炼烟气，而混合料中的SiO2参与造渣，形成的熔融高锌渣直接进入电热还原区进行还原，得到含锌蒸汽和含铁铅的金属熔体。由此，本申请将高效的侧吹熔炼炉与电热还原炉进行一体化设计，不仅占地面积小，减少了配置高差，降低了冶炼炉本身和厂房的建设投资，而且减少了熔体排放和加入的操作，提高了生产作业率，可减少操作人员和相应的工器具消耗；同时熔炼和还原在一个炉子内完成，电热还原区也可利用熔炼区的高温维持一定的温度，减少了单独进行还原作业时电能的消耗；另外熔池兼顾熔炼和还原作业，炉内储存熔体量相对较大，能够增加储液时间，有利于提高单炉处理能力并提高锌的回收率，还可同时回收铅、铁、铟、锗等并保证较高的回收率。具体的，本申请的单台一体化火法冶炼炉的锌浸出渣处理能力满足1～30万吨等各种规模。
另外，根据本发明上述实施例的一体化火法冶炼炉还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述熔炼区为竖式炉体。
在本发明的一些实施例中，在所述熔炼区到所述电热还原区的方向上，所述熔炼区的底部和所述电热还原区的底部呈阶梯逐渐降低。由此，熔炼区得到熔融态的高锌渣可以直接自流进入电热还原区，减少了熔体排放和加入的操作，提高了生产作业率。
在本发明的一些实施例中，所述还原剂喷枪设在所述电热还原区顶部和/或侧壁。
在本发明的一些实施例中，上述一体化火法冶炼炉包括多个所述含氧气体喷枪，多个所述含氧气体喷枪在熔炼区的侧壁上对称布置。
在本发明的一些实施例中，上述一体化火法冶炼炉包括多个所述电极，所述多个电极在电热还原区均匀分布。由此，可以保证电热还原区内温度均匀。
在本发明的一些实施例中，上述冶炼炉进一步包括：碳质燃料喷枪，所述碳质燃料喷枪设在所述熔炼区。由此，可以提高熔炼区熔炼效率。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种处理锌浸出渣的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：
(1)将锌浸出渣、含锌氧化矿和熔剂进行混合；
(2)将焦炭或煤和步骤(1)得到的混合料通过物料入口供给至到冶炼炉的熔炼区，使得混合料在所述熔炼区与含氧气体在弱还原性气氛下进行熔炼，得到含硫熔炼烟气和高锌渣，将所述高锌渣供给至所述冶炼炉的电热还原区与还原剂接触进行还原处理，以便得到含锌蒸汽、含铁铅熔体和炉渣，其中，所述冶炼炉为上述一体化火法冶炼炉。
根据本发明实施例的处理锌浸出渣的方法，将锌浸出渣与含锌氧化矿和熔剂混合后的混合料供给至上述的一体化火法冶炼炉中的熔炼区，混合料发生脱硫反应，同时混合料熔化且部分还原，熔化阶段混合料中的F、Cl、As可开路一部分至烟气中，得到含硫熔炼烟气，而混合料中的SiO2参与造渣，形成的熔融高锌渣直接进入电热还原区进行还原，得到含锌蒸汽和含铁铅的金属熔体。由此，本申请采用上述的熔炼炉与电热还原炉一体化设计的火法冶炼炉，不仅占地面积小，减少了配置高差，降低了冶炼炉本身和厂房的建设投资，而且减少了熔体排放和加入的操作，提高了生产作业率，可减少操作人员和相应的工器具消耗；同时熔炼和还原在一个炉子内完成，电热还原区也可利用熔炼区的高温维持一定的温度，减少了单独进行还原作业时电能的消耗；另外熔池兼顾熔熔炼和还原作业，炉内储存熔体量相对较大，能够增加储液时间，有利于提高单炉处理能力并提高锌的回收率，还可同时回收铅、铁、铟、锗等并保证较高的回收率。
另外，根据本发明上述实施例的处理锌浸出渣的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述锌浸出渣为湿法锌浸出渣。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述熔剂为硅质熔剂。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述锌浸出渣、所述含锌氧化矿和所述熔剂的质量比为(30～60)：(20～50)：(2～10)。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述熔炼的温度为1250～1450℃。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述含氧气体中氧气体积浓度为30％～75％。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述还原剂为焦炭。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述还原处理的温度为1250～1650℃。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，采用碳质燃料喷枪向所述熔炼区供给碳质燃料进行补热。由此，通过向熔炼区供给碳质燃料为熔炼区补热，提高熔炼区熔炼效率。
在本发明的一些实施例中，上述方法进一步包括：(3)将所述含硫熔炼烟气经余热回收和除尘后进行制酸。由此，实现锌浸出渣的资源化利用。
在本发明的一些实施例中，上述方法进一步包括(4)将所述含锌蒸汽进行冷凝，以便得到粗锌、粗铅和烟气；(5)将所述烟气进行净化，以便得到煤气，并将所述煤气供给至所述熔炼区作为所述碳质燃料使用。由此，实现锌浸出渣的资源化利用。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的一体化火法冶炼炉的纵截面结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的一体化火法冶炼炉的熔炼区的纵截面结构图；
图3是根据本发明一个实施例的一体化火法冶炼炉的电热还原区的纵截面结构图；
图4是根据本发明一个实施例的处理锌浸出渣的方法流程示意图；
图5是根据本发明再一个实施例的处理锌浸出渣的方法流程示意图；
图6是根据本发明又一个实施例的处理锌浸出渣的方法流程示意图；
图7是根据本发明又一个实施例的处理锌浸出渣的方法流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种一体化火法冶炼炉。根据本发明的实施例，参考图1-3，该一体化火法冶炼炉包括冶炼炉本体100，该冶炼炉本体100内限定出熔炼区11和电热还原区12，熔炼区11和电热还原区12之间设有隔墙13，并且熔炼区11和电热还原区12底部连通。具体的，熔炼区11和电热还原区12之间通过隔墙13阻隔未反应完全的生料，同时，保证熔炼区11产生烟气和电热电热区12产生的含锌蒸汽彻底分开，熔炼区11和电热还原区12之间只有底部连通。
根据本发明的实施例，参考图1-2，熔炼区11设有物料入口111、含氧气体喷枪112和熔炼烟气出口113，优选的，物料入口111设在熔炼区的顶部，含氧气体喷枪112设在熔炼区的侧壁，熔炼烟气出口113设在熔炼区11的顶部和/侧壁。具体的，将锌浸出渣与含锌氧化矿和熔剂(硅质熔剂)混合后的混合料和焦炭或煤(焦炭或煤占比0.5％～3wt％以保证熔炼区弱还原性气氛)经物料入口111供给至一体化火法冶炼炉中的熔炼区11，同时通过含氧气体喷枪112向熔炼区11喷吹含氧气体和燃料燃烧供热(维持熔炼区11温度为1250～1450℃)，并且控制含氧气体(含氧气体中氧气体积浓度为30％～75％)和燃料的混合比例，使得熔炼区11内为弱还原性气氛，混合料发生脱硫反应，同时进行熔化且部分还原，熔化阶段混合料中的F、Cl、As可开路一部分至烟气中，得到含硫熔炼烟气，而混合料中的SiO2参与造渣，形成的熔融高锌渣(高锌渣的渣型为ZnO-FeO-SiO2型、ZnO-FeO-SiO2-CaO型、ZnO-FeO-SiO2-CaO-ZnO型)直接进入电热还原区12。
进一步地，本领域技术人员可以根据实际需要对熔炼区11的炉型进行选择，优选熔炼区11采用竖式炉体。同时，可以根据实际需要在熔炼区11上设置碳质燃料喷枪(未示出)向熔炼区11喷吹碳质燃料参与燃烧为熔炼区11补热，优选的碳质燃料可以是天然气、粉煤和高热值煤气中的至少之一，并且本领域技术人员可以根据实际需要对碳质燃料喷枪的具体布置位置进行选择，例如设置在熔炼区11的顶部和/或侧壁，同时在熔炼区11侧壁上可以设置多个含氧气体喷枪112，并且多个含氧气体喷枪112在熔炼区11的侧壁上对称布置。
根据本发明的实施例，参考图1和3，电热还原区12上设有电极121、还原剂喷枪122、含锌蒸汽出口123、排渣口124和金属熔体出口125。优选的，电极121从电热还原区12顶部伸入到电热还原区12内，还原剂喷枪122设在电热还原区12的顶部和/或侧壁；含锌蒸汽出口123设在电热还原区12的顶部；排渣口124设在电热还原区12底部；金属熔体出口125设在电热还原区12底部。具体的，电热还原区12在电极121的加热下维持温度为1250～1650℃，并且通过还原剂喷枪122向电热还原区12内喷吹还原剂(焦炭)，同时熔炼区11内形成的熔融高锌渣直接进入电热还原区12与还原剂接触进行还原，高锌渣中大部分铟、锗等随锌蒸汽发挥得到富集得到含锌蒸汽，该含锌蒸汽从设在电热还原区的含锌蒸汽出口123排出后进入冷凝系统生产粗锌，同时在电热还原区可将高锌渣中的铁、铅等还原得到含铁铅的金属熔体，而剩余炉渣(炉渣含锌0.1～0.5wt％)由位于电热还原区12底部的排渣口124排出，水碎后外卖给建材企业生产水泥等建筑材料，而含铁铅的金属熔体从设在电热还原区12底部的金属熔体出口125排出。需要说明的是，本申请电热还原区的12排渣口124和金属熔体出口125可以是同一个口或单独两个口，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，此处不再赘述。
进一步地，在熔炼区11到电热还原区12的方向上，熔炼区11的底部和电热还原区12的底部呈阶梯逐渐降低，由此，熔炼区得到熔融态的高锌渣可以直接自流进入电热还原区，减少了熔体排放和加入的操作，提高了生产作业率。同时，本领域技术人员可以根据实际需要对熔炼区11与电热换热区12之间的炉底阶梯高度进行设置。另外，电热还原区12上设有多个电极121，并且多个电极121在电热还原区12上均匀分布。由此，可以保证电热还原区内温度均匀。并且电热还原区12上根据锌挥发的工艺特点，设计良好的炉体密封结构，而熔炼区11和电热还原区12各部位根据需要采用不同的冷却方式，同时，采用整体弹性骨架炉型，以保证炉体寿命。
根据本发明实施例的一体化火法冶炼炉，通过在冶炼炉本体内设置隔墙，该隔墙将冶炼炉本体内间隔为熔炼区和电热还原区，并且熔炼区和电热还原区底部连通，同时在熔炼区设置含氧气体喷枪且控制熔炼区内弱还原气氛，在电热还原区设置电极、还原剂喷枪和含锌蒸汽出口，将锌浸出渣与含锌氧化矿和熔剂混合后的混合料供给至一体化火法冶炼炉中的熔炼区，混合料进行脱硫反应，同时混合料熔化且部分还原，熔化阶段混合料中的F、Cl、As可开路一部分至烟气中，得到含硫熔炼烟气，而混合料中的SiO2参与造渣，形成的熔融高锌渣直接进入电热还原区进行还原，得到含锌蒸汽和含铁铅的金属熔体。由此，本申请将高效的侧吹熔炼炉与电热还原炉进行一体化设计，不仅占地面积小，减少了配置高差，降低了冶炼炉本身和厂房的建设投资，而且减少了熔体排放和加入的操作，提高了生产作业率，可减少操作人员和相应的工器具消耗；同时熔炼和还原在一个炉子内完成，电热还原区也可利用熔炼区的高温维持一定的温度，减少了单独进行还原作业时电能的消耗；另外熔池兼顾熔熔炼和还原作业，炉内储存熔体量相对较大，能够增加储液时间，有利于提高单炉处理能力并提高锌的回收率，还可同时回收铅、铁、铟、锗等并保证较高的回收率。具体的，本申请的单台一体化火法冶炼炉的锌浸出渣处理能力满足1～30万吨等各种规模。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种处理锌浸出渣的方法。根据本发明的实施例，参考图4，该方法包括：
S100：将锌浸出渣、含锌氧化矿和熔剂进行混合
该步骤中，锌浸出渣是湿法炼锌过程中产生的固体废渣，成分复杂，含有锌、铅、铜、铟、银等多种有价金属，将锌浸出渣与含锌氧化矿和熔剂按照质量比为(30～60)：(20～50)：(2～10)进行混合。发明人发现，若锌浸出渣的质量占比过高，或含锌氧化矿占比过大，会导致造渣过程中CaO占比升高，过高的CaO含量会导致渣的黏度升高，降低渣的流动性，增加能耗；而若锌浸出渣的质量占比过低则达不到生产要求，从而降低生产效率，增加生产成本。具体的，熔剂采用硅质熔剂，例如石英石，含锌氧化矿为含有CaO及SiO2等的含锌氧化矿，通过加入该含锌氧化矿可以降低硅质熔剂的加入量，同时起到调整渣型的作用。
S200：将步骤S100得到的混合料通过物料入口供给至到冶炼炉的熔炼区，使得混合料在熔炼区和电热还原区依次进行熔炼和还原
该步骤中，将上述步骤S100得到的混合料和焦炭或煤(焦炭或煤占比0.5％～3wt％以保证熔炼区弱还原性气氛)供给至上述的一体化火法冶炼炉的熔炼区11，同时通过含氧气体喷枪112向熔炼区11喷吹含氧气体和燃料燃烧供热(维持熔炼区11温度为1250～1450℃)，并且控制含氧气体(含氧气体中氧气体积浓度为30％～75％)和燃料的混合比例，使得熔炼区11内为弱还原性气氛，混合料发生脱硫反应，同时混合料进行熔化且部分还原，熔化阶段浸出渣中的F、Cl、As可开路一部分至烟气中，得到含硫熔炼烟气，而锌浸出渣中的SiO2参与造渣，形成的熔融高锌渣(高锌渣的渣型为ZnO-FeO-SiO2型、ZnO-FeO-SiO2-CaO型、ZnO-FeO-SiO2-CaO-ZnO型)直接进入电热还原区12，电热还原区12在电极121的加热下维持温度为1250～1650℃(在温度为1250～1350℃，铅在电热还原区还原得到粗铅，大部分铟、锗等随锌蒸汽挥发得到富集，而将作业温度提高至约1550～1650℃，可将炉内产生的生铁熔化，并且电热还原区作业温度的增加，有利于锌、铟、锗等更高效的还原挥发)，并且通过还原剂喷枪123向电热还原区12内喷吹还原剂(焦炭)，同时熔炼区11内形成的熔融高锌渣直接进入电热还原区12与还原剂接触进行还原，高锌渣中大部分铟、锗等随锌蒸汽发挥得到富集得到含锌蒸汽，该含锌蒸汽从设在电热还原区的含锌蒸汽出口123排出后进入冷凝系统生产粗锌，同时在电热还原区可将高锌渣中的铁、铅等还原得到含铁铅的金属熔体，而剩余炉渣(炉渣含锌0.1～0.5wt％)由位于电热还原区12底部的排渣口124排出，水碎后外卖给建材企业生产水泥等建筑材料，而含铁铅的金属熔体从设在电热还原区12底部的金属熔体出口125排出。
进一步地，可以根据实际需要通过设置在熔炼区11上的碳质燃料喷枪向熔炼区11喷吹碳质燃料参与燃烧为熔炼区11补热，优选的碳质燃料可以是天然气、粉煤和高热值煤气中的至少之一。
根据本发明实施例的处理锌浸出渣的方法，将锌浸出渣与含锌氧化矿和熔剂混合后的混合料供给至上述的一体化火法冶炼炉中的熔炼区，混合料发生脱硫反应，同时混合料熔化且部分还原，熔化阶段混合料中的F、Cl、As可开路一部分至烟气中，得到含有氟氯砷硫熔炼烟气，而混合料中的SiO2参与造渣，形成的熔融高锌渣直接进入电热还原区进行还原，得到含锌蒸汽和含铁铅的金属熔体。由此，本申请采用上述的熔炼炉与电热还原炉一体化设计的火法冶炼炉，不仅占地面积小，减少了配置高差，降低了冶炼炉本身和厂房的建设投资，而且减少了熔体排放和加入的操作，提高了生产作业率，可减少操作人员和相应的工器具消耗；同时熔炼和还原在一个炉子内完成，电热还原区也可利用熔炼区的高温维持一定的温度，减少了单独进行还原作业时电能的消耗；另外熔池兼顾熔熔炼和还原作业，炉内储存熔体量相对较大，能够增加储液时间，有利于提高单炉处理能力并提高锌的回收率，还可同时回收铅、铁、铟、锗等并保证较高的回收率。
进一步地，参考图5，上述处理锌浸出渣的方法还包括：
S300：将含硫熔炼烟气经余热回收和除尘后进行制酸
该步骤中，将上述熔炼区11得到的含硫熔炼烟气进行余热回收和除尘，例如余热回收可以采用余热锅炉，除尘过程采用电除尘，使得熔炼烟气余热得以回收利用，而剩余气体经脱除氟氯砷后的得到的三氧化硫气体进入到制酸体系进行制酸，从而实现熔炼烟气的资源化利用。需要说明的是，该脱氟氯砷过程以及制酸过程为现有技术中的常规操作，此处不再赘述。
进一步地，参考图6，上述处理锌浸出渣的方法还包括：
S400：将含锌蒸汽进行冷凝
该步骤中，将上述电热还原区12得到的含锌蒸汽进行冷凝，以便得到粗锌、粗铅和烟气。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对冷凝过程的具体操作条件进行选择，只要能够实现锌和铅的分离即可，此处不再赘述。
S500：将烟气进行净化，并将煤气供给至熔炼区
该步骤中，将上述冷凝后得到的烟气进行净化，得到煤气，并将该煤气供给至熔炼区11作为碳质燃料使用。由此，实现烟气的资源化利用。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对烟气净化过程的具体操作进行选择，此处不再赘述。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
参考图7，将55wt％的锌浸出渣(含Zn：18wt％)、40wt％的含锌氧化矿(含Zn：17.8wt％)和5wt％的硅质熔剂石英石进行混合，得到的混合料由冶炼炉熔炼区设置的物料入口直接加入，同时富氧空气(富氧空气中氧气浓度50％)和天然气从熔炼区的侧部喷入，维持熔炼区为弱还原性气氛且温度保持1250℃，进行锌浸出渣的熔炼，得到含硫熔炼烟气和高锌渣(高锌渣的渣型为ZnO-FeO-SiO2型、ZnO-FeO-SiO2-CaO型、ZnO-FeO-SiO2-CaO-ZnO型)，含硫熔炼烟气经熔炼区上的熔炼烟气出口排出后经余热锅炉余热回收和电除尘器收尘后再脱除氟氯砷后送烟气制酸；将熔炼区得到的高锌渣通过熔炼区和电热还原区之间的连通通道放入电热还原区，同时在加热电极的加热作用(维持电热还原区温度为1250℃)及还原剂焦炭的还原作用下进行电热还原，得到含锌蒸汽、含铅金属熔体和炉渣，含锌蒸汽中包括锌蒸气、铅蒸汽和CO，该含锌蒸汽进行冷凝得到粗锌、粗铅和煤气，而炉渣经水淬后出售。
实施例2
与实施例1的区别在于：电热还原区熔炼温度为1350℃。
实施例3
与实施例1的区别在于：电热还原区熔炼温度为1550℃，电热还原区得到的含铅金属熔体中含有金属铁。
实施例4
与实施例3的区别在于：电热还原区熔炼温度为1600℃。
实施例5
与实施例3的区别在于：电热还原区熔炼温度为1650℃。
实施例1至5中锌精矿的熔炼方法中锌元素和铁元素的回收率见表1。
表1
Figure BDA0002451727080000101
比较实施例2至5及对比实施例1可知，将电热还原区的温度限定在本申请范围内有利于进一步提高金属锌和铁的回收率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种一体化火法冶炼炉，其特征在于，包括：
冶炼炉本体，所述冶炼炉本体内限定出熔炼区和电热还原区，所述熔炼区和所述电热还原区之间设有隔墙，并且所述熔炼区和所述电热还原区底部连通；
物料入口，所述物料入口设在所述熔炼区顶部；
含氧气体喷枪，所述含氧气体喷枪设在所述熔炼区侧壁；
熔炼烟气出口，所述熔炼烟气出口设在所述熔炼区；
电极，所述电极从所述电热还原区顶部伸入到所述电热还原区内；
还原剂喷枪，所述还原剂喷枪设在所述电热还原区；
含锌蒸汽出口，所述含锌蒸汽出口设在所述电热还原区；
排渣口，所述排渣口设在所述电热还原区底部；
金属熔体出口，所述金属熔体出口设在所述电热还原区底部。
2.根据权利要求1所述的一体化火法冶炼炉，其特征在于，所述熔炼区为竖式炉体。
3.根据权利要求1所述的一体化火法冶炼炉，其特征在于，在所述熔炼区到所述电热还原区的方向上，所述熔炼区的底部和所述电热还原区的底部呈阶梯逐渐降低。
4.根据权利要求1所述的一体化火法冶炼炉，其特征在于，所述还原剂喷枪设在所述电热还原区顶部和/或侧壁；
任选地，包括多个所述含氧气体喷枪，多个所述含氧气体喷枪在所述熔炼区的侧壁上对称布置；
任选地，包括多个所述电极，所述多个电极在所述电热还原区均匀分布。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一体化火法冶炼炉，其特征在于，进一步包括：
碳质燃料喷枪，所述碳质燃料喷枪设在所述熔炼区。
6.一种处理锌浸出渣的方法，其特征在于，包括：
(1)将锌浸出渣、含锌氧化矿和熔剂进行混合；
(2)将焦炭或煤和步骤(1)得到的混合料通过物料入口供给至冶炼炉的熔炼区，使得混合料在所述熔炼区与含氧气体在弱还原性气氛下进行熔炼，得到熔炼烟气和高锌渣，将所述高锌渣供给至所述冶炼炉的电热还原区与还原剂接触进行还原处理，以便得到含锌蒸汽、含铁铅熔体和炉渣，其中，所述冶炼炉为权利要求1-5中任一项所述的一体化火法冶炼炉。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述锌浸出渣为湿法锌浸出渣；
任选的，在步骤(1)中，所述熔剂为硅质熔剂；
任选的，在步骤(1)中，所述锌浸出渣、所述含锌氧化矿和所述熔剂的质量比为(30～60)：(20～50)：(2～10)。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述熔炼的温度为1250～1450℃；
任选的，在步骤(2)中，所述含氧气体中氧气体积浓度为30％～75％；
任选的，在步骤(2)中，所述还原剂为焦炭；
任选的，在步骤(2)中，所述还原处理的温度为1250～1650℃；
任选的，在步骤(2)中，采用碳质燃料喷枪向所述熔炼区供给碳质燃料进行补热。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括：
(3)将所述熔炼烟气经余热回收和除尘后进行制酸。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括：
(4)将所述含锌蒸汽进行冷凝，以便得到粗锌、粗铅和烟气；
(5)将所述烟气进行净化，以便得到煤气，并将所述煤气供给至所述熔炼区作为所述碳质燃料使用。
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