高锌高碱度铅烧结矿强化烧结过程的研究.docx
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高锌高碱度铅烧结矿强化烧结过程的研究
高锌高碱度铅烧结矿强化烧结过程的研究
作者论述了高锌高碱度铅烧结矿的强化娩结过程,其主要内容是在不
改变烧结料层高度、焙烧逞度、炉料粒度,温度、透气性等条件下,通过
改变烧结块的化学成分、测试锌烧结块的冶金性能、优化确定最佳烧结块
成分、采用高锌高碱度烧结矿,从而达列强化铝烧结过程的目的。
研究成
果于1991年3月开始应用于工业生产,实惠表明,铅烧结权利用系数由
4.97t/m“d提高到6.56t/m:
.d,乳化锌浸出连搭配量提高52.13%。
1前言
株洲冶炼厂是大型铅
锌冶炼厂。
铅系统电铅年
设计能力6万‘t,租铅5.5
万tl锌系统电锌设计能
力10万t,同时还产出含锌
20奴左右的氧化锌浸出渣1万t以上。
长期
以来,由汗铅侥结块宰较低,限制了氧化锌
浸出渣在铅系统的搭配置,致使大量氧化锌
浸出渣外运渣场堆积。
为了提高铅烧结机
利用系数,提高结决串和烧结块质量,同时
提高氧化锌浸出渣搭配置,株冶从H89年
11月开始,进行了高锌高碱度铅挠结矿强化
烧结过程的研究。
该研究在不改变锈结科层
高度,焙烧温度,炉料粒度,温度,透气性
的条件下,通过改变烧结块化学成分,测试
铅烧结块冶金性能,优化确定最佳的烧结决
成分,采用高锌高碱度烧结矿,从而达到了
强化铅烧结过程的目的。
在职得满意结果的
基如上,于1991牟3月起,研究成果推广应
于事业生产。
实践结果表明,沿烧结机利用
系曲由4.97t/m。
od提高到6.56t/m,ld,氧
化锌浸出渣搭配置提高52.13%。
2试验
2.1霸趁
高锋高碱度铅烧结矿强化烧结过程的研
究试验,在铅烧结生产现场进行,历时2个
多月。
通过冶金计算,计算出烧结混合料成
分。
烧结沪料中,锌量除铅精矿带入外,主
要通过湿法嫁锌的氧化锌浸出渣配入量的多
少宋调整;碱度则通过石灰石,河沙加入量
宋调整。
在进行冶金计算时,氧化锌浸出渣
搭入置,按大配科抓比,搭入10%,20%,
3096。
而碱度主要由造渣成分而定,通过调
整渣中造渣成分不同比例,得到不同的
Ca0/S20,。
试验中的氧化锌浸出渣及熔剂成分如表
1所示。
2,2王艺渍穆
沿烧结工艺流程见图。
2.8试疆9累及分09:
[门
对铅侥块不同的合锌量及碱度,进行冶
金性能测试,其数据见表2。
试、验研究表
明:
2.3.1提高了钙烧结块机械强度和结块率
铅侥结矿的机械强度影响沿烧结的结块
串与鼓风炉内的透气性。
因此,采用国际标
准化组织(ISo)转鼓检验装置来测定铅侥绍
矿的机械强度。
试样重3kB,粒皮范围为
20一的mm。
在转鼓中转200转后原科甸出
并分缓。
以l6.3mm重量百分数为转鼓指
数(Ty,—6.3mm重量百分数为耐磨指数
(A),
将5Id定的转鼓指数和结决串与祖铅产量
关系绘子图2。
由图l可知,随转鼓指数T
增加,.Q结的结块串增加。
而祖铅产量随结
块串和转鼓指数的增大重递增。
所以,增加
结块串和转鼓指数是增加铅产量的重要一
环。
根据圈试的结果,经计算机处理可得出转鼓
指数(T)与侥结块化学成分仍关系为:
T=54.999搔十0.030220[Pb3十0.82162[zE3
—0.010273[Cu3—0.174432[S]
—0.526937[Si0:
]—1.956621[Fe3
十3.155018[Ca0]
(1)
相关系数R=0.744S72
转鼓指数与烧结块铅物相(结果按Pb%
计)的关系为:
T=一31.40602十2.055453[Pb0]
一1.921062[Pb3十3.000330[Pb0.S5023
十0.750805[Fb0.Fe20:
]
十4.09813lLPbSI十0.469214tPb其它]
相关系数=0.7362682
结块串(S)与烧结块化学成分的关系
S=52.06989十0.544389LPU
十0.765156Lzn]一7.123835[CuI
一2.308264[SI十1.753915LSi023
—6.129807tFeI一1.453259[Ca0]
相关系数=0.8277248
结块串(S)与烧结块铅物相的关系为:
S=一朋.24U5十1.17026lEPb0]
十2.838226[Pb3十0.092706EPb.Sios]
十2.826102LPb.Fe:
083
—8.994319[PbS]十U,阳430[Pb其它]
(4)
相关系数=0.8711916
根据
(1)一(4)式的回归方程,我们可
得出下述观点:
a.增加烧结块中铅的品位,即能增加
块的强度又能增加结块率。
铅的化台物
[Pb0,Pb0.Si0:
,Pb0.Fe:
0g等)因熔化温
度低,不但是块的有效粘结剂,并有增加块
强度的作用。
块中的金属铅可增加结块串。
但从铅锌厂原料综合利用考虑,铅品位提高
又受到一定的制约。
h.烧结块中锌的化合物如:
铁酸锌,
氧化锌等是强度高的粘结相矿物。
随块中锌
含量的增加,烧结的绍块串和块的转鼓指数
都明显提高。
c.烧绍块质量与碱度紧密相关。
图3
是CaO/S50:
为0,75—1.514时,碱度与转鼓指数和结块串的关系。
当Ca0/Si0:
比值
为0.9—1.02时,随着碱度的增加,玻璃体
数量会增加,块强度有上升趋势。
当碱度为
1.22时铁酸钙开始出现,结块率呈现较大
值。
碱度为1.25—1.44时会出现p一2Cs0.
Sios结晶,这时玻璃体的体积达到最大,
而烧绍矿的强度最低。
这可能是由于冷却时
从p型转变到Y型硅酸二钙所产生的体积膨
胀,使烧绍矿强度变坏和出现裂纹,在这区
间,结块串也出现最低值。
达到最低强度时
的碱度是随烧结矿的成分不同而变化的,因
此,图3仅表明碱度与结块率和转鼓指数关
系的变化趋势。
从该图看出,‘在中等碱度范
围,由于透明玻璃基体或含有硅酸二钙的玫
璃基体的影响,故在这区间,烧绍矿的强度
是很低的。
当碱度1.4以后,玻璃状的基体校硅酸
钙和铁酸钙所代替。
铁酸钙在500—700℃
时,在固相中开始形成,当温度低于1000℃
时,Cs0与Si0:
的反应速度大干Cs0与
Fe20。
的反应速度,即硅酸盐的化合物置大
于铁酸盐的化合物置。
当温度高于1000℃
时,Cs0与Fe20:
迅速作用生成大量的铁酸
钙系化合物,成为系统粘结相的重要组分。
所以图3显示出,当碱度1.4以后,结块串
迅速增加,当碱度为1。
48时,结块串呈现员大值。
因而,在挠结过程中应考虑减少玻璃
体和硅酸二钙的形成,促使结晶质铁酸钙的
形成。
为此,在配科中要减少外加S谢:
,
除控制碱度外还应控制CaO/Fe:
Oa或CaO/
?
?
。
为最佳疽,在备料时,要使石灰石,石
灰与精矿接触良好。
图4表明:
当CaO/
?
?
。
为1.03与1.08时,分别对应着结块串与
转赎指数的最高值。
2.3.2提高播浇结块的软化温度
软化温度的测试是采用荷星软化法。
即
将挠结块试样破碎至l一2.5mm,装入内径
为25mm的带孔谢锅。
样厚70。
m,荷重为
0.5k8/cm:
,在电炉中按规定程序升温‘用
于分表测量试样高度变化。
以试样收缩I96
为开始软化,收结8—16%为软化终了。
两
者温度区间为软化温度区间。
根据测试结果,可得到软化温度(t)与
侥结块化学成分的关系为:
t=一813.4458十5.032978[PU
十44.16732Ezn]十125.4506ECuI
一58.47463[S]十19.00676[Si0II
十72.40508[FeI十40.02991[Ca0]
·(5)
R=0.8921861
软化温度(t)与烧结块铅物相的关系为,
t=1772.635—13.61759[PbO]
十0.175526[PU一56.70578[PhO.
SiO:
]十280.748lEPbO.Fe:
02I
一39.89446EPbS]一7.087346EPb其它]
(6)
R=0.9900156
上两式表明,铅挠结块中znO,CaO,
Fe20:
量高可促使软化温度增高,这主要是
取决于侥结块的矿物结构。
柯克·克里克广
对侥结块的显微结构研究表明:
为了使挠结
抉具有好的高温强度,使之在通过反应平衡
区之前不致软化,烷结块应由难熔的结晶系
结在一起,也就是难熔晶体组成“骨谣”。
好的侥结块的“骨髓”是由长针状红锌扩
(Zn0)晶体和铁酸锌(ZnooFeIO:
)晶体或
者铁缺钙晶体构成。
这些烷结块的软化点在
U00℃以上。
从前述的回归方程
(1)一(6)和图3可
知,金民铅、铁缺铅、红锌矿、铁缺钙都可
作为块的瞄结相还可提高烧结块的软化温
度。
硅酸钙也可提高块的软化温度。
因此,
在保证块铅品位的前提下,综合利用锌渲,
适当提高原料中的锌和钙,并控制碱度与钙
铁比对改善铅挠结块的冶金性能是有益的。
再者,无意硫及其化合物会降低块的软化温
度。
将副试结果,用计算机绘制出碱度、钙
铁比与软化温度的关系,见图5,图6。
从图5可知,随碱度提高,烧结块的软
化温度增加,当碱皮在1.57时,软化温皮为
960℃。
从图(6)可知,软化温度还与
CaO/Tpc有关,当CaO/T?
。
为1.085时,软
化温度为945℃,当Ca0/T?
.为1.18时,软
化温度为1000℃。
2.3.3提高烧结块的扎隙度·
天然矿石的孔洞多数是开口的,而结矿
的宏观和微观气孔既有开口的也有闭口的
(它和外界隔绝,气体不能透入)。
显然,
有利于还原的是开口气孔,它愈多则愈有利
于还原。
本研究采用石蜡法测定烧结的开口
气孔,(并以气孔体积/侥结块表观体积)
x100%称其为有效气孔串G。
如果气可以进入到矿块的内部,则矿石
被还原性气体的还原速度可以增加,也就是
说,孔燎度越高,进行还原反应的内部表
面积愈大,则烧结块的还原速度愈高。
图
7表明,当有效气孔串由13%增至29、.6g6
时,粗沿的产量由5I53吨/小时增至9L7冈/
小时。
’,—:
:
·;
;但民如果按照挠结块原始孔窿皮进
行还原性好坏的分类,则是很不确切的。
因
为,5随孔隙度增加A指数的数值越高则耐磨
性能越差(如图8所示)。
‘
根据测试结果,可得出有效气孔串与化
学成分和铅物相的回归方程为:
有效气孔串(G),135●4229
—2.93221EPU—1.405894EznI
十19.723300[CDI十4.朋0756[S]
一0.2朋阶8ESiO:
]十0.809589[Fe3
十0.078590[Ca03(8)
R=0.8360719
有效气孔串(G)=22.98918
—0.29676IEPbO]十2.824952[PU
一0.658943[PbO.SiOs]十16.036590[PbO
.Fe:
O。
]十0.066967[Pb团
。
0.703356EPb其它](9)
R=0.7800635
由上二式可知,金属铅和铁藏铅、氧化
钙和铁藏盐等物有增加气孔串的作用,由图
(9)、(10)还知,气孔串与CaO/S:
O,
C。
O/Tpo有关,当CaO/SiO:
为1.既时有效
气孔串高达34.%,当C。
0/Tp,为1.3时,
有效气孔串达到29,2的较大值。
3结论
8.1采用高锌高碱度铅烧结矿,能提高铅
侥结块的机械强度与软化温皮,增加块的有
效孔隙度,是强化烷结过程的重要措施。
8.2对于中等碱度的烧结矿,控制CaO/
SiO:
为1.48,CaO/Tp。
为1.03可获得结决
审较高的烧绍块。
8.8综合利用氧化锌浸出渣,可显著提高
侥结块的强皮,婉化温度。
参.瘤费糟
1锡侥耀幌冶金性舶测试报告.李优越、遏汉6l张道
tt杨霸民刘量也
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- 高锌高 碱度 烧结 强化 过程 研究