CN113652557A - 含锌固废处理方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有色金属冶炼技术领域，具体涉及一种含锌固废处理方法及***，所述处理方法包括如下步骤，将含锌固废、熔剂及还原剂进行干燥，将干燥后的含锌固废、熔剂及还原剂进行熔化，以便得到第一熔渣和第一烟气，在还原气氛下对第一熔渣进行还原熔炼，以便得到第二熔渣和含锌烟气，或金属合金和含锌烟气，或锍和含锌烟气，对含锌烟气进行降温或氧化处理，以便得到含锌产物，包括锌粉、锌液或氧化锌中任意一种。本发明的含锌固废处理方法，工艺流程简短，相关配套少，占地少和投资成本，减少还原剂和燃料的使用，减少碳排放和环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属冶炼技术领域，具体涉及一种含锌固废处理方法及***。
背景技术
目前，有色冶炼行业和钢铁行业产出的含锌固废，除价值高的部分固废可以在铅、铜等行业协同利用以外。大多数的铁钒渣、针铁矿渣、硫渣、铅银渣等，都采用堆存的形式处理，然而长期堆存会污染地下水源。
相关技术中对含锌固废大多采用湿法处理或火法处理，然而湿法处理的工艺存在流程比较长、试剂消耗较大、杂质氯影响生产、回收率不高。而火法处理存在能耗高、劳动强度大，作业率低、烟气量大、碳排放量大等问题。挥发窑工艺不仅需要消耗碎焦，成本高，而且窑渣一般不能直接应用到其他行业，还需要堆存或进一步回收碳和铁。
目前，国家加快实施钢铁、石化、化工、有色、建材、纺织、造纸、皮革等行业绿色化改造。推行产品绿色设计，建设绿色制造体系。建设资源综合利用基地，促进工业固体废物综合利用。全方位全过程推行绿色规划、绿色设计、绿色投资、绿色建设、绿色生产、绿色流通、绿色生活、绿色消费，使发展建立在高效利用资源、严格保护生态环境、有效控制温室气体排放的基础上，统筹推进高质量发展和高水平保护，建立健全绿色低碳循环发展的经济体系，确保实现碳达峰、碳中和目标，推动我国绿色发展迈上新台阶。
发明内容
本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
相关技术中，提出了采用氧气底吹炉高比例协同处理锌浸出渣，该方法不需要增加额外的设备，基本可以利用铅冶炼***协同处理。本申请的发明人研究发现，该相关技术对物料的成分和数量有严格的要求，只能处理有价金属高的固废。
相关技术中，提出了采用一种富氧侧吹炉处理锌浸出渣的冶炼方法。利用碎煤作为还原剂，与锌浸出渣计量配比后加入到富氧侧吹炉中进行熔炼和烟化，最终获得烟尘、和含银粗铅或含银冰铜。本申请的发明人研究发现该相关技术，烟气量和烟气成分的波动都较大，除了混合搭配处理意外，单独的烟气处理***较为复杂，熔炼需要特定的渣型，熔剂率较高。
相关技术中，提出一种钢厂脱锌炉共处理含锌浸出渣的方法,利用钢厂的粉尘处理的转底炉、回转窑等设备，共处理含锌浸出渣，解决了有色、化工等行业产生的含锌浸出渣或含锌电镀污泥等二次污染难题。但由于新浸出渣和钢厂粉尘成分和性质差别较大，为了不影响钢厂生产要求，含锌浸出渣配入量占钢厂粉尘质量仅0.5％～2％。实际生产过程中面临生产指标不稳定的困难。
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，本发明的实施例提出一种含锌固废处理方法，配套设备投入少，降低设备投入成本和占地面积，还可对多种类型的含锌固废进行处理。
本发明实施例还提出了一种含锌固废处理***。
根据本发明实施例的含锌固废处理方法，包括以下步骤：将含锌固废、熔剂及还原剂进行干燥；将干燥后的含锌固废、熔剂及还原剂进行熔化，以便得到第一熔渣和第一烟气；在还原气氛下对第一熔渣进行还原熔炼，以便得到第二熔渣和含锌烟气，或第二熔渣、金属合金和含锌烟气，或第二熔渣、锍和含锌烟气；对含锌烟气进行降温或氧化处理，以便得到含锌产物，包括锌粉、锌液或氧化锌中任意一种。
根据本发明实施例的含锌固废处理方法，工艺流程简短，相关配套少，占地少和投资成本，减少还原剂和燃料的使用，减少碳排放和环境污染。
在一些实施例中，所述干燥后的含锌固废、熔剂及还原剂的含水率小于5％。
在一些实施例中，所述熔化阶段的含锌固废、熔剂及还原剂的质量比为100:(0～10):(1～10)。
在一些实施例中，所述熔化和还原均在1100～1500℃下进行，且熔化和还原的时间均为1～6h。
在一些实施例中，所述还原剂为焦炭、兰炭、石油焦、无烟煤中的一种或多种。
在一些实施例中，所述还原熔炼阶段的第一熔渣及还原剂的质量比为100:(1～10)。
在一些实施例中，所述含锌固废为常规锌浸出渣、铁矾渣、铅银渣、针铁矿渣、石膏渣、鼓风炉渣或钢厂烟灰中任意一种或多种。
根据本发明实施例的含锌固废处理***，包括：干燥装置，所述干燥装置用于干燥含锌固废，且具有固废进料口和固废出料口；电熔化炉，所述电熔化炉具有进料口和熔体出口，所述进料口与所述固废出料口相连；还原炉，所述还原炉具有熔体进口、出渣口、金属出口和第一烟气出口，所述熔体进口与所述熔体出口相连；烟气处理装置，所述烟气处理装置用于回收还原炉产生的烟气中的有价金属，且所述烟气处理装置具有烟气进口和出料口，所述烟气进口与所述第二烟气出口相连。
根据本发明实施例的含锌固废处理***，配套设备投入少，降低设备投入成本和占地面积，还可对多种类型的含锌固废进行处理。
在一些实施例中，所述电熔化炉为感应电炉、交流矿热电炉、直流矿热电炉中的一种，所述还原炉为感应电炉、交流矿热电炉、直流矿热电炉中的一种。
在一些实施例中，所述烟气处理装置为锌粉冷凝器、锌雨冷凝器、铅雨冷凝器或烟道燃烧器。
在一些实施例中，所述烟气处理装置上还具有尾气出口，所述含锌固废处理***还包括用于回收尾气中粉尘的收尘装置，所述收尘装置具有收尘进口，所述收尘进口与所述尾气出口相连。
在一些实施例中，所述含锌固废为为常规锌浸出渣、铁矾渣、铅银渣、针铁矿渣、石膏渣、鼓风炉渣或钢厂烟灰中任意一种或多种。
附图说明
图1是本发明实施例的含锌固废处理***的结构示意图。
图2是本发明实施例的含锌固废处理方法的流程示意图。
附图标记：
1、干燥装置；101、固废进料口；102、固废出料口；
2、电熔化炉；201、进料口；202、熔体出口；
3、还原炉；301、熔体进口；302、出渣口；303、金属出口；304、第二烟气出口；
4、烟气处理装置；401、烟气进口；402、尾气出口；403、出料口；
5、收尘装置；501、收尘进口。
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。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。
如图1所示，根据本发明实施例的含锌固废处理***，包括干燥装置1、电熔化炉2、还原炉3和烟气处理装置4。
干燥装置1用于干燥含锌固废且具有固废进料口101和固废出料口102。
需要说明的是，在对含锌固废进行干燥时，还可将熔剂和还原剂连同含锌固废一同放入干燥装置1内进行干燥。
电熔化炉2具有进料口201、熔体出口202和第一烟气出口，进料口201与固废出料口102相连。
需要说明的是，电熔化炉2的电熔化温度可以为1100℃～1500℃。具体地，电熔化炉2的电熔化温度可以为1100℃、1200℃、1250℃、1300℃、1400℃、1450℃或1500℃。可以理解的是，在实际生产的过程中可根据含锌固废的种类进行温度的选择和调整。第一烟气出口适于连通电熔化炉2与外界。
还原炉3具有熔体进口301、出渣口302、金属出口303和第二烟气出口304，熔体进口301与熔体出口202相连。
烟气处理装置4用于回收烟气中的金属且具有烟气进口401、尾气出口402和出料口403，烟气进口401与第二烟气出口304相连。
根据本发明实施例的含锌固废处理***，电熔化炉2的熔炼温度可高可低，对原料的适应性强，处理一般含锌固废，也能处理高铁、高卤素等含锌固废，电熔化炉2的温度更高，有效避免积铁，部分的铁以铁合金的形式产出，附加值高；锌金属的还原过程更加彻底，提高了锌金属的回收率，电熔化炉2无需配套鼓风，配套设备投入少，降低设备投入成本和占地面积，还可减小烟气带走的热量，提高热效率，通过还原炉3和烟气处理装置4，能够回收铁合金和锌，还可对多种类型的含锌固废进行处理。
需要说明的是，本申请实施例的含锌固废处理***还无需配备废水处理装置，进一步降低了设备投入成本。
在一些实施例中，电熔化炉2为感应电炉或矿热炉，还原炉3为感应电炉或矿热炉。可以理解的是，电熔化炉2和还原炉3的种类并不限于此，例如还原炉3的种类还可以是烟化炉。
在一些实施例中，烟气处理装置4为锌粉冷凝器、锌雨冷凝器、铅雨冷凝器、余热锅炉或烟道燃烧器。可以理解的是，烟气处理装置4的种类并不限于此。
在一些实施例中，烟气处理装置4上还具有尾气出口402，含锌固废处理***还包括用于回收烟气中粉尘的收尘装置5，收尘装置5上具有收尘进口501，收尘进口501与尾气出口402相连。
在一些实施例中，含锌固废处理***还可包括烟气余热回收装置，烟气余热回收装置设在电熔化炉2与收尘装置5之间用于回收电熔化炉2产生的炉气的余热，提高热量的利用率，降低能耗。
需要说明的是，烟气余热回收装置还可与干燥装置1相连用于对含锌固废的干燥，进一步提高了能量的利用率。
在一些实施例中，含锌固废为为常规锌浸出渣、铁矾渣、铅银渣、针铁矿渣、石膏渣、鼓风炉渣或钢厂烟灰中任意一种或多种。
如图2所示，根据本发明实施例的含锌固废处理方法，包括以下步骤：将含锌固废、熔剂及还原剂进行干燥。
将干燥后的含锌固废、熔剂及还原剂进行熔炼，以便得到第一炉渣第一炉渣和第一烟气。
在该步骤中，第一炉渣的温度在1200℃～1400℃，例如第一炉渣的温度可以为1200℃、1300℃或1400℃。第一烟气与烟气余热回收装置相连，对第一烟气热量进行回收。
需要说明的是，在该步骤中，含锌固废中的Fe与SiO2的质量比为0.5～2，CaO与SiO2的质量比为0.5～2。
例如，含锌固废中的Fe与SiO2的质量比可以为0.5、1、1.5或2，含锌固废中的CaO与SiO2的质量比可以为0.5、0.8、1、1.5或2
本申请实施例的含锌固废处理方法，对含锌固废进行较高温度的熔炼，能够有效避免在电熔化炉2的炉底发生积铁，含硫烟气可用于制酸，不仅能够减小环境污染，还可充分利用资源。
在还原气氛下对第一炉渣进行还原熔炼处理，以便得到第二熔渣和含锌烟气，或金属合金和含锌烟气，或锍和含锌烟气。
该步骤中，第一炉渣在加热电极的加热作用和还原剂的还原作用下进行电热还原，可以得到含锌烟气、炉渣和金属合金或者锍。炉渣由出渣口302定期排放出还原炉3，金属合金或锍通过金属出口303排出并进行铸锭。
对含锌烟气进行处理，以便得到锌粉、锌液或氧化锌中任意一种。
该步骤中，含锌烟气经过烟气处理装置4的处理后可以得到锌粉、锌液或氧化锌中的任意一种，还可得到煤气。
根据本发明实施例的含锌固废处理方法，工艺流程简短，相关配套少，占地少和投资成本，减少还原剂和燃料的使用，减少碳排放和环境污染。
在一些实施例中，干燥后的含锌固废、熔剂及还原剂的含水率小于5％。
需要说明的是，干燥后的含锌固废、熔剂及还原剂的含水率可以为1％、3％、3.5％、4％或4.5％。
在一些实施例中，含锌固废、熔剂及还原剂的质量比为100:(0～5):(1～10)。
需要说明的是，含锌固废、熔剂及还原剂的质量比可以为100:0:1，在该质量比下，熔剂的含量为0，也就是说，无需添加熔剂，本申请实施例的含锌固废处理方法也可对含锌固废进行处理。
含锌固废、熔剂及还原剂的质量比可以为100:5:10，相对于含锌固废，本申请实施例中的还原剂所占质量比较小，从而减小了还原剂的使用，减小了碳排放和环境污染。
可以理解的是，熔剂的质量份还可以为1、2、2.5、3、4或4.5，还原剂的质量份可以为2、2.5、3、3.5、4、5、8或9。
在一些实施例中，还原熔炼在1100～1500℃下进行，且还原熔炼的时间为1～4h。
需要说明的是，还原熔炼的温度可以为1100℃、1150℃、1200℃、1300℃1400℃或1500℃，还原熔炼的时间为1h、2h、2.5h、3h或4h。
在一些实施例中，还原剂为焦炭或无烟煤。可以理解的是，还原剂的种类还可以为碎煤。
在一些实施例中，还原气氛下含锌固废、熔剂及还原剂的质量比为100:(0～5):(1～10)。
需要说明的是，还原气氛下熔剂的质量份可以为0、1、2、2.5、3、4或4.5，还原剂的质量份可以为1、2、2.5、3、3.5、4、5、8或9。
在一些实施例中，含锌固废为常规锌浸出渣、铁矾渣、铅银渣、针铁矿渣、石膏渣、鼓风炉渣或钢厂烟灰中任意一种或多种。
下面参照图2描述本发明一些具体实例的含锌固废处理方法。
实施例1：
含锌固废的类型为常规锌浸出渣，含锌固废、熔剂和还原剂的质量比为100:0:2。
将含锌固废、熔剂及还原剂进行干燥，干燥后的含锌固废、熔剂及还原剂的含水率为1％，将干燥后的含锌固废、熔剂及还原剂进行熔炼，以便得到高温熔体，在还原炉3内加入焦炭对第一炉渣进行还原熔炼，还原熔炼的温度为1200℃，还原时间为2h，得到铁合金和含锌烟气，随后含锌烟气进入锌粉冷凝器得到锌粉。
实施例2：
实施例2与实施例1的方法相同，不同之处在于含锌固废、熔剂和还原剂的质量比为100:1:5。
含锌固废、熔剂及还原剂进行干燥，干燥后的含锌固废、熔剂及还原剂的含水率为1％，将干燥后的含锌固废、熔剂及还原剂进行熔炼，以便得到高温熔体，在还原炉3内加入无烟煤对第一炉渣进行还原熔炼，还原熔炼的温度为1300℃，还原时间为3h，得到铁合金和含锌烟气，随后含锌烟气进入锌雨冷凝器得到锌液。
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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
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，也可以是电连接或彼此可通讯；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。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等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)
1.一种含锌固废处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
将含锌固废、熔剂及还原剂进行干燥；
将干燥后的含锌固废、熔剂及还原剂进行熔化，以便得到第一熔渣和第一烟气；
在还原气氛下对第一熔渣进行还原熔炼，以便得到第二熔渣和含锌烟气，或第二熔渣、金属合金和含锌烟气，或第二熔渣、锍和含锌烟气；
对含锌烟气进行降温或氧化处理，以便得到含锌产物，包括锌粉、锌液或氧化锌中任意一种。
2.根据权利要求1中所述的含锌固废处理方法，其特征在于，所述干燥后的含锌固废、熔剂及还原剂的含水率小于5％。
3.根据权利要求1中所述的含锌固废处理方法，其特征在于，所述熔化阶段的含锌固废、熔剂及还原剂的质量比为100:(0～10):(1～10)。
4.根据权利要求1中所述的含锌固废处理方法，其特征在于，所述熔化和还原均在1100～1500℃下进行，且熔化和还原的时间为1～6h。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的含锌固废处理方法，其特征在于，所述还原剂为焦炭、兰炭、石油焦、无烟煤中的一种或多种。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的含锌固废处理方法，其特征在于，所述还原熔炼阶段的第一熔渣及还原剂的质量比为100:(1～10)。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的含锌固废处理方法，其特征在于，所述含锌固废为常规锌浸出渣、铁矾渣、铅银渣、针铁矿渣、石膏渣、鼓风炉渣或钢厂烟灰中任意一种或多种。
8.一种含锌固废处理***，其特征在于，包括：
干燥装置，所述干燥装置用于干燥含锌固废，且具有固废进料口和固废出料口；
电熔化炉，所述电熔化炉具有进料口、熔体出口和第一烟气出口，所述进料口与所述固废出料口相连；
还原炉，所述还原炉具有熔体进口、出渣口、金属出口和第二烟气出口，所述熔体进口与所述熔体出口相连；
烟气处理装置，所述烟气处理装置用于回收还原炉产生的烟气中的有价金属，且所述烟气处理装置具有烟气进口和出料口，所述烟气进口与所述第二烟气出口相连。
9.根据权利要求8所述的含锌固废处理***，其特征在于，所述电熔化炉为感应电炉、交流矿热电炉、直流矿热电炉中的一种，所述还原炉为感应电炉、交流矿热电炉、直流矿热电炉中的一种。
10.根据权利要求8所述的含锌固废处理***，其特征在于，所述烟气处理装置为锌粉冷凝器、锌雨冷凝器、铅雨冷凝器或烟道燃烧器。
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