氧化鉛鋅礦粒度對回轉窯還原揮發效果的影響

許冬云

（新疆和田廣匯鋅業有限公司，新疆 和田 848000）

氧化鉛鋅礦粒度對回轉窯還原揮發效果的影響

許冬云

（新疆和田廣匯鋅業有限公司，新疆 和田 848000）

氧化鉛鋅礦是一類重要的含鉛鋅礦物。大部分氧化鉛鋅礦品位較低，需經火法富集后產出含鋅煙塵，再進一步冶煉產出金屬鋅。本文針對氧化鉛鋅礦的還原揮發過程進行了研究，通過試驗確定了氧化鉛鋅礦粒度對鉛鋅揮發效果的影響規律，研究發現小的礦石粒度有利于鉛鋅的揮發，當礦石破碎粒度小于10 mm時，鉛鋅揮發率均在98%以上。

氧化鉛鋅礦；還原揮發；回轉窯

氧化鉛鋅礦是硫化鉛鋅礦的風化產物，大都出現在常水層以上至地表附近，是一類重要的含鉛鋅礦物。鉛鋅主要以碳酸鹽、硅酸鹽等形態存在，并伴生有鐵、銅、鎘等雜質金屬[1]。大部分氧化鉛鋅礦品位較低，需經火法富集后產出含鋅煙塵再進一步冶煉產出金屬鋅。

回轉窯還原揮發法由于其成熟可靠、易于實現自動化控制、原料適應性強而被應用于氧化鉛鋅礦的火法富集工藝中[2]。回轉窯還原揮發法是將氧化鉛鋅礦與焦粒、煤或溶劑混合后，加入回轉窯，在高溫下用煤燃燒加熱和碳還原氧化鋅礦的金屬氧化物，被還原出來的金屬揮發物進入氣相，并被重新氧化，在收塵系統收集。在回轉窯還原揮發工藝中，氧化鉛鋅礦粒度是影響鉛鋅揮發效果和破碎成本的重要指標，本研究旨在探明某礦山礦石粒度與鉛鋅揮發效果的關系。

1 試驗

1.1 原料性質

本研究將氧化鉛鋅礦破碎后，分為5種粒級，各粒級的主要化學成分如表1所示。各粒級鉛鋅含量相差不多，鉛為0.3%～0.4%，鋅在37%左右。無煙煤作為還原揮發試驗的還原劑和燃料，在回轉窯還原揮發過程中具有關鍵作用，其工業成分如表2所示，固定碳含量為74.82%。

表1 氧化鉛鋅礦各粒級主要成分分析結果

表2 無煙煤工業成分分析結果（%）

1.2 試驗方法

試驗在Φ105×1 600 mm的回轉窯中進行，按比例稱取一定量的氧化鉛鋅礦和無煙煤，混合均勻，置于回轉窯中。回轉窯兩端配有堵頭，堵頭長度分別為750 mm和450 mm，物料被限定在窯內高溫區，高溫區長度為400 mm。試驗中為保證回轉窯內較強的還原性氣氛，試驗開始后在回轉窯一端通入氮氣，氮氣流量控制0.8 L/min。物料在高溫段保溫1.5 h后隨爐降至室溫，稱重并取樣分析。

圖1 還原揮發試驗裝置

2 結果與討論

將氧化鉛鋅礦破碎后，進行篩分，得到不同粒級的物料，針對不同粒級進行了還原揮發試驗。每次試驗取氧化鉛鋅礦800 g，配入無煙煤160 g，在1 200℃條件下反應1.5 h，送樣分析。

由表3試驗結果可知，在回轉窯還原揮發中，粒度對鉛鋅揮發效果影響明顯，隨鉛鋅礦粒度減小，鉛鋅揮發率提高，二者的關系如圖2所示。當粒度在15～30 mm時，鉛鋅揮發率僅有11.03%和66.72%，渣含鋅仍有31.48%。這主要是由于較大的顆粒不利于氣體擴散，限制了礦物內部的氧化鋅與CO反應的進行。因此，在實際生產中應將該氧化鉛鋅礦破碎至15 mm以下。

圖2 鉛鋅揮發率與粒度的關系

為更接近生產實際，破碎后鉛鋅礦不進行篩分，通過調節破碎設備口徑，得到粒徑＜15 mm、粒徑＜10 mm和粒徑＜6 mm三種物料，并對其進行回轉窯還原揮發試驗，考察鉛鋅揮發效果，結果如表4所示。

從試驗結果來看，鉛鋅氧化礦粒徑控制在10 mm以下，鋅揮發率為98.22%，鉛揮發率達到98.63%，渣含鉛鋅為0.025%和3.05%。當粒徑在15mm以下時，鋅揮發率較差，僅有87.8%，渣含鋅為12.34%。由此可見，在冶煉廠建設氧化礦破碎系統時，綜合考慮節省投資及保證較高的鉛鋅回收率等因素，可將入窯氧化礦的磨礦粒度控制在10 mm以下。

3 結論

通過對氧化鉛鋅礦粒度對回轉窯還原揮發效果影響的試驗研究，筆者發現，礦石粒度對鉛鋅揮發效果影響明顯，隨鉛鋅礦粒度減小，鉛鋅揮發率提高，

表3 不同粒級還原揮發試驗結果

表4 不同粒度還原揮發試驗結果

當礦石粒度大于15 mm時，鉛鋅揮發率僅有11.03%和66.72%。為保證較高的鉛鋅回收率，綜合考慮破碎成本，可將入窯氧化礦的磨礦粒度控制在10 mm以下，此時鉛鋅揮發率為98.63%和98.22%，渣含鉛鋅為0.025%和3.05%。

1 賀山明，王吉坤.氧化鋅礦冶金處理的研究現狀[J].礦冶，2010，19（3）：58-64.

2 彭容秋.重金屬冶金學[M].長沙：中南大學出版社，2003.

Effect of Particle Size of Oxygenated lead-zinc mine on Processes of Reduction and Volatilization Using Rotary Kiln

Xu Dongyun
(Xinjiang Hetian Guanghui Zinc Co., Ltd., Hetian 848000, China)

Lead oxide ore is an important mineral containing lead and zinc. Most of the oxidized lead and zinc ores have low grade, so they need to be enriched by fire to produce zinc dust, and then to smelt metal zinc. This paper study on processes of reduction and volatilization of lead-zinc oxide ore. The experiment showed the effect tendency of ore particle size, smaller particale size was beneficial to volatilizations of lead and zinc. When particle size was smaller than 10 mm, volatilization rates of lead and zinc both were more than 98%.

Oxygenated lead-zinc mine; reduction and volatilization; rotary kiln

TD952

A

1008-9500(2017)06-0024-03

2017-04-12

許冬云（1971-），男，湖北當陽人，工程師，研究方向：有色冶煉。