專利名稱：一種多金屬提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬提取技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多金屬提取方法。
背景技術(shù)：
金屬是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的重要材料。金屬大多數(shù)是經(jīng)過一定的方法和設(shè)備從含 金屬礦物中提取。在現(xiàn)今的金屬冶煉方法中，較為常見的為利用還原劑，在一定的溫度經(jīng) 過一定的時(shí)間，對含金屬礦物進(jìn)行還原，得到金屬。但這種方法一般僅可得到一種還原金 屬，對于含多種金屬的礦物無法一次回收這些金屬，只能通過多次冶煉來回收，而多次冶煉 往往又帶來能耗、成本、污染過高的代價(jià)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種多金屬提取方法，在同一提取過程中能夠提取得到 多種金屬。 為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種多金屬提取方法，包括將包括 含金屬物料、還原劑、煙化劑、添加劑的混合物料成型，隨后，將成型后的混合物料依次經(jīng)過 煙化還原和熔融還原，得到還原金屬、可揮發(fā)的金屬化合物和尾渣。在此技術(shù)方案中加入 還原劑，可將含金屬物料中的高價(jià)態(tài)金屬還原為金屬單質(zhì)，達(dá)到冶煉金屬的目的；加入煙化 劑，與礦物中的金屬化合物反應(yīng)，生成低沸點(diǎn)的金屬化合物，在高溫下這些低沸點(diǎn)的金屬化 合物揮發(fā)呈氣態(tài)而與固態(tài)的混合物料分離；加入的添加劑，起催化、成型或吸收的作用，分 別為催化加速還原、煙化反應(yīng)的進(jìn)行；成型幫助粉狀物料的成型，防止成型后的球團(tuán)破 損；吸收幫助吸收反應(yīng)中生成的有害于反應(yīng)進(jìn)行或環(huán)境污染的產(chǎn)物。 其中，所述含金屬物料中所含金屬元素包括鐵、鎳、鎢中的至少一種及Ti、 Zn、 Cd、 Pb、Sb、Cu、Co、Ag、Au、Bi、 Sn、 In中的至少一種。 其中，在含金屬物料、還原劑、煙化劑、添加劑混合前先各自研磨成小粒徑顆粒。
其中，在混合前，含金屬物料、煙化劑、添加劑先研磨成平均粒徑5mm以下的顆粒。
其中，在混合前，還原劑被破碎成粒徑為lmm以上的顆粒。 其中，還原劑的添加量及煙化劑添加量，按重量計(jì)，均比理論摩爾值大5 % 300%。
其中，添加劑和煙化劑的重量比為i : 2 1 : 6。
其中，還原劑選自煤、焦炭、重油、石油焦和瀝青中的一種或多種。
其中，煙化劑選自含有至少一種下列元素的化合物0、C、S、C1。 其中，煙化劑選自6l^||、ZnS、Al2S3、CaS、FeS、FeS2、MgCl2、CaCl2、NaCl、FeCl3、K0H、
煙煤中的一種或多種。 其中，添加劑選自含有至少一種下列陽離子的化合物L(fēng)i+、Na+、K+、Al3+、Ca2+、Sr2+、 Si4+、Ba2+和Mg2+。其中，添加劑選自NaCl、 Si02、 Na2Si03、 KCl、 A1C13、 CaCl2、 NaF、 CaF2、 SrF2、 Na20、NaOH、 Al (OH) 3、 CaO、 A1203、 MgO、 NaHC03、 KHC03、 Ca(HC03)2、 CaS04、 BaS04、 MgS04、 Na2Si03、 Ca2Si04、 Na2C03、 K2C03、 Al2 (C03) 3、 CaC03中的一種或多種。 其中，混合物料成型為壓塊、造球、搓球、壓球、裝入容器中的任一種或多種。
其中，所述煙化還原為將成型后的混合物料送入煙化還原爐中加熱至預(yù)定煙化 還原溫度，保溫，經(jīng)過預(yù)定的煙化還原時(shí)間后，生成含可揮發(fā)金屬化合物的煙氣及已還原物 料；其中，所述預(yù)定的煙化還原溫度為50(TC或高于500°C。 其中，所述煙化還原爐窯選自燃煤爐、熱風(fēng)爐、沸騰爐、循環(huán)流化床爐、鏈條爐、隧
道窯、回轉(zhuǎn)窯、轉(zhuǎn)底爐、電熱爐、電阻爐中的任一種。 其中，所述預(yù)定的煙化還原時(shí)間為20分鐘 240分鐘。 其中，所述熔融還原反應(yīng)為將已還原物料再送入熔爐中，加熱至預(yù)定熔融還原溫 度，保溫，經(jīng)過預(yù)定的熔融還原時(shí)間后，得到單質(zhì)金屬和尾渣；其中，所述預(yù)定的熔融還原溫 度為50(TC或大于50(TC。 其中，所述熔爐為電弧爐、轉(zhuǎn)爐、中頻爐、轉(zhuǎn)底爐、礦熱爐、高爐、電熱爐、電阻爐、燃 煤爐、燃?xì)鉅t、平爐中的任一種。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過在含金屬物料中加入還原劑、煙化劑、添加劑，從而 使得含金屬物料中的高價(jià)態(tài)金屬元素被直接還原，部分金屬元素通過煙化劑提取得到低沸 點(diǎn)的、高溫下可揮發(fā)的金屬化合物，從而在同一提取過程中，從含金屬物料中提取出多種金 屬，具有金屬還原率高、金屬提取率高、能源利用率高、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。
圖1是本發(fā)明多金屬提取方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的基本構(gòu)思是，將含金屬物料與還原劑、煙化劑、添加劑混合、成形，隨后， 將成型后的混合物料依次經(jīng)過煙化還原和熔融還原，得到還原金屬、可揮發(fā)的金屬化合物 和尾渣。 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步描述。 參見圖l，本發(fā)明的多金屬提取方法包括如下步驟將小顆粒的含金屬物料與還 原劑、煙化劑、添加劑混合，攪拌均勻后得到混合物料，將混合物料成型后送入煙化還原爐 中加熱，達(dá)到預(yù)定的煙化還原溫度后，保持此溫度，混合物料進(jìn)行煙化還原反應(yīng)， 一段時(shí)間 后，混合物料中的部分金屬與煙化劑生成低沸點(diǎn)的金屬化合物，此種低沸點(diǎn)的金屬化合物 在煙化還原爐的高溫環(huán)境下?lián)]發(fā)形成煙氣，將此煙氣回收后得到可揮發(fā)金屬化合物；隨后 將煙化還原反應(yīng)后的已還原物料送入熔爐中，加熱至預(yù)定熔融還原溫度后，保持此溫度，反 應(yīng)一段時(shí)間后，得到還原金屬及尾渣。
以下通過具體的實(shí)施例對本發(fā)明的多金屬提取方法進(jìn)行說明。
實(shí)施例1 1)含錫鐵礦(錫含量為1. 23%，鐵含量為54. 85% )，將平均粒徑為0. 178mm的 含錫鐵礦與處理好的粒徑為lmm 4mm的煤顆粒(還原劑)以及平均粒徑為0. 074的煙 化劑、添加劑混合，攪拌均勻，然后以造球機(jī)造球；其中，煙化劑為MgCl2及CaCl2，添加劑中，NaCl作為催化劑，Na^i(U乍為成型劑，CaC(U乍為吸收劑。含錫鐵礦與煤顆粒、煙化劑、添 加劑的重量比為5 :1:1:1。其中，此步驟所用的煤顆粒，其粒徑可以為lmm 4mm中 的任意值，如lmm丄5mm、2mm、2. 5mm、3mm、4mm等。 2)成品礦球由布料機(jī)均勻布置在煙化臺車上，送入煙化還原爐內(nèi)進(jìn)行加熱，加熱 至100(TC，保持此溫度，礦球中錫等有色金屬元素與煙化劑進(jìn)行煙化反應(yīng)，反應(yīng)60分鐘后， 生成低沸點(diǎn)的氯化亞錫，揮發(fā)進(jìn)入煙氣中，經(jīng)煙氣收塵系統(tǒng)處理后，得到高含量的煙化錫精 礦產(chǎn)品；本實(shí)施例中，煙化還原爐選用隧道窯。 3)礦球中的鐵氧化物在煙化還原爐內(nèi)逐步加熱至120(TC，保持此溫度，在此溫度 下，與還原劑一煤發(fā)生還原反應(yīng)，鐵被還原，礦球逐步金屬化，成為高金屬化率的含鐵球團(tuán)； 高金屬化率的含鐵球團(tuán)裝入電弧爐內(nèi)，含鐵球團(tuán)熔化后渣、鐵分離，鐵液經(jīng)鑄鐵機(jī)鑄成鐵 塊。 本實(shí)施例中，錫的回收率為65. 78%、鐵的還原率為71. 25%。
實(shí)施例2 1)含鋅鐵礦(鋅含量為1.22%，鐵含量為54. 89% )，將平均粒徑為O. 52mm的 含鋅鐵礦與處理好的粒徑為lmm 3mm的煤顆粒(還原劑)以及平均粒徑為0. 076mm的煙 化劑、添加劑混合攪拌均勻，并以造球機(jī)造球；其中，煙化劑為CaCl2，添加劑中，Si02作為催 化劑，Na2Si04作為成型劑，CaF2作為吸收劑。含鋅鐵礦與煤顆粒、煙化劑、添加劑的重量比 為6 : 2 : 1 : 0.5。其中，此步驟所用的煤顆粒，其粒徑可以為lmm 3mm中的任意值，如 lmm、 1. 3mm、2mm、2. 6mm、3mm等。 2)送入煙化還原爐內(nèi)進(jìn)行加熱，加熱至95(TC，保持此溫度，礦球中鋅等有色金屬 元素與煙化劑進(jìn)行煙化反應(yīng)，反應(yīng)90分鐘后，生成低沸點(diǎn)的氯化鋅，揮發(fā)進(jìn)入煙氣中，經(jīng)煙 氣收塵系統(tǒng)處理后，得到高含量的煙化鋅精礦產(chǎn)品；本實(shí)施例中，煙化還原爐選用隧道窯。
3)礦球中的鐵氧化物在煙化還原爐內(nèi)逐步加熱至1300°C ，保持此溫度，在此溫度 下，與還原劑一煤發(fā)生還原反應(yīng)，鐵被還原，礦球逐步金屬化，成為高金屬化率的含鐵球團(tuán)； 高金屬化率的含鐵球團(tuán)裝入電弧爐內(nèi)，含鐵球團(tuán)熔化后渣、鐵分離，鐵液經(jīng)鑄鐵機(jī)鑄成鐵 塊。 本實(shí)施例中，鋅的回收率為94. 25%、鐵的還原率為72. 11%。
實(shí)施例3 1)含鉛鐵礦(鉛含量為0. 93%，鐵含量為57. 22% )，將平均粒徑為O. 35mm的含 鉛鐵礦與處理好的粒徑為2mm 4mm的煤顆粒(還原劑)以及平均粒徑為0. 083mm的煙化 劑、添加劑混合攪拌均勻，并以造球機(jī)造球；其中，煙化劑為MgCl2，添加劑中，NaCl作為催化 劑，Na2Si04作為成型劑，CaHC03作為吸收劑。含鉛鐵礦與煤顆粒、煙化劑、添加劑的重量比 為6 : 3 : 2 : 1。其中，此步驟所用的煤顆粒，其粒徑可以為2mm 4mm中的任意值，如 2mm、2. 3mm、2. 7mm、2. 8mm、3mm、3. 5mm、4mm等。 2)送入煙化還原爐內(nèi)進(jìn)行加熱，加熱至115(TC，保持此溫度，礦球中鉛等有色金 屬元素與煙化劑進(jìn)行煙化反應(yīng)，反應(yīng)45分鐘后，生成低沸點(diǎn)的氯化鉛，揮發(fā)進(jìn)入煙氣中，經(jīng) 煙氣收塵系統(tǒng)處理后，得到高含量的煙化鉛精礦產(chǎn)品；其中，本實(shí)施例中，煙化還原爐選用
隧道窯。 3)礦球中的鐵氧化物在煙化還原爐內(nèi)逐步加熱至135(TC，保持此溫度，在此溫度下，與還原劑一煤發(fā)生還原反應(yīng)，鐵被還原，礦球逐步金屬化，成為高金屬化率的含鐵球團(tuán)； 高金屬化率的含鐵球團(tuán)裝入電弧爐內(nèi)，含鐵球團(tuán)熔化后渣、鐵分離，鐵液經(jīng)鑄鐵機(jī)鑄成鐵 塊。 本實(shí)施例中，鉛的回收率為90. 87%、鐵的還原率為73. 46%。 從以上實(shí)施例中可以得出，本發(fā)明的多金屬提取方法，在同一提取過程中能夠 提取得到錫、鉛、鋅、鐵多種金屬，而且有色金屬的回收率最高可至約95%，鐵的還原率為 71. 11% 73. 46%，回收率及還原率高。 以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實(shí)施方式不應(yīng)視為對 本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對于本技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改 進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種多金屬提取方法，其特征在于，包括將包括含金屬物料、還原劑、煙化劑、添加劑的混合物料成型，隨后，將成型后的混合物料依次經(jīng)過煙化還原和熔融還原，得到還原金屬、可揮發(fā)的金屬化合物和尾渣。
2. 如權(quán)利要求1所述的多金屬提取方法，其特征在于，所述含金屬物料中所含金屬元素包括鐵、鎳、鎢中的至少一種及Ti、 Zn、 Cd、 Pb、 Sb、 Cu、 Co、 Ag、 Au、 Bi、 Sn、 In中的至少一 種。
3. 如權(quán)利要求1所述的多金屬提取方法，其特征在于，在含金屬物料、還原劑、煙化劑、 添加劑混合前先各自研磨成小粒徑顆粒。
4. 如權(quán)利要求3所述的多金屬提取方法，其特征在于，在混合前，含金屬物料、煙化劑、 添加劑先研磨成平均粒徑為5mm以下的顆粒。
5. 如權(quán)利要求3所述的多金屬提取方法，其特征在于，在混合前，還原劑被破碎成粒徑 為lmm以上的顆粒。
6. 如權(quán)利要求1所述的多金屬提取方法，其特征在于，還原劑的添加量及煙化劑添加 量，按重量計(jì)，均比理論摩爾值大5% 300%。
7. 如權(quán)利要求l所述的多金屬提取方法，其特征在于，添加劑和煙化劑的重量比為i : 2 i : 6。
8. 如權(quán)利要求i所述的多金屬提取方法，其特征在于，還原劑選自煤、焦炭、重油、石 油焦、瀝青中的一種或多種。
9. 如權(quán)利要求1所述的多金屬提取方法，其特征在于，煙化劑選自含有至少一種下列元素的化合物0、C、S、C1。
10. 如權(quán)利要求l所述的多金屬提取方法，其特征在于，煙化劑選自硫磺、ZnS、A1^3、 CaS、 FeS、 FeS2、 MgCl2、 CaCl2、 NaCl、 FeCl3、 K0H、煙煤中的一種或多種。
11. 如權(quán)利要求1所述的多金屬提取方法，其特征在于，添加劑選自含有至少一種下列 陽離子的化合物L(fēng)i+、 Na+、 K+、 Al3+、 Ca2+、 Sr2+、 Si4+、 Ba2+和Mg2+。
12. 如權(quán)利要求1所述的多金屬提取方法，其特征在于，添加劑選自NaCl、Si02、 Na2Si03、 KCl、 A1C13、 CaCl2、 NaF、 CaF2、 SrF2、 Na20、 NaOH、 Al (0H)3、 CaO、 A1203、 MgO、 NaHC03、 KHC03、 Ca (HC03) 2、 CaS04、 BaS04、 MgS04、 Na2Si03、 Ca2Si04、 Na2C03、 K2C03、 Al2 (C03) 3、 CaC03中的 一種或多種。
13. 如權(quán)利要求1所述的多金屬提取方法，其特征在于，混合物料成型為壓塊、造球、搓 球、壓球、裝入容器中的任一種或多種。
14. 如權(quán)利要求1所述的多金屬提取方法，其特征在于，所述煙化還原為將成型后的 混合物料送入煙化還原爐中加熱至預(yù)定煙化還原溫度，保溫，經(jīng)過預(yù)定的煙化還原時(shí)間后， 生成含可揮發(fā)金屬化合物的煙氣及已還原物料；其中，所述預(yù)定的煙化還原溫度為500°C 或高于500°C。
15. 如權(quán)利要求14所述的多金屬提取方法，其特征在于，所述煙化還原爐窯選自燃煤 爐、熱風(fēng)爐、沸騰爐、循環(huán)流化床爐、鏈條爐、隧道窯、回轉(zhuǎn)窯、轉(zhuǎn)底爐、電熱爐、電阻爐中的任一種。
16. 如權(quán)利要求14所述的多金屬提取方法，其特征在于，所述預(yù)定的煙化還原時(shí)間為 20分鐘 240分鐘。
17. 如權(quán)利要求14所述的多金屬提取方法，其特征在于，所述熔融還原反應(yīng)為將已還 原物料再送入熔爐中，加熱至預(yù)定熔融還原溫度，保溫，經(jīng)過預(yù)定的熔融還原時(shí)間后，得到 單質(zhì)金屬和尾渣；其中，所述預(yù)定的熔融還原溫度為50(TC或大于500°C。
18. 如權(quán)利要求17所述的多金屬提取方法，其特征在于，所述熔爐為電弧爐、轉(zhuǎn)爐、中 頻爐、轉(zhuǎn)底爐、礦熱爐、高爐、電熱爐、電阻爐、燃煤爐、燃?xì)鉅t、平爐中的任一種。
全文摘要
本發(fā)明公開一種多金屬提取方法，包括將包括含金屬物料、還原劑、煙化劑、添加劑的混合物料成型，隨后，將成型后的混合物料依次經(jīng)過煙化還原和熔融還原，得到還原金屬、可揮發(fā)的金屬化合物和尾渣。本發(fā)明通過在含金屬物料中加入還原劑、煙化劑、添加劑，從而使得含金屬物料中的部分金屬被直接還原，部分金屬通過與煙化劑反應(yīng)得到可揮發(fā)的金屬化合物，從而提取出多種金屬，具有金屬還原率高、金屬提取率高、能源利用率高、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C21B13/14GK101792859SQ201010150908
公開日2010年8月4日 申請日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者李柏榮 申請人:李柏榮