CN111809058B - 一步挥发还原处理冶炼尾渣的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一步挥发还原处理冶炼尾渣的方法，该方法包括：将冶炼尾渣、还原剂、硫化剂和熔剂按照预定配比进行配料，以便得到混合物料；将所述混合物料输送至熔炼炉内并在强还原气氛下进行熔炼处理，以便得到铁单质、含有气态金属硫化物和气态金属的烟气及尾渣；使所述含有气态金属硫化物和气态金属的烟气发生二次燃烧，以便得到含有金属氧化物的烟气；将所述含有金属氧化物的烟气进行过滤处理，以便排出烟气得到金属氧化物烟尘。该方法能够最大限度地回收冶炼尾渣中所含的有价金属，减少尾渣的最终排放量，具有工艺流程短、设备投资少、处理效率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及金属冶炼领域，具体而言，本发明涉及一种一步挥发还原处理冶炼尾渣的 方法。
背景技术
金属冶炼过程中产生大量尾渣，这些尾渣中还含有丰富的铁资源和锡、锑、铅、锌、铋、锗、铟等金属元素中的一种或几种。由于这些尾渣中有价金属含量相对较低、回收成 本高等原因，大量的尾渣被作为工业固体废弃物处置，其中的资源未得到充分挖掘和利用。
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步挥发还原处理冶炼尾渣的方法，该方法具有工艺流程短、设备投资 少、处理效率高的优点。
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种一步挥发还原处理冶炼尾渣的方法，根据 本发明的实施例，该方法包括：
将冶炼尾渣、还原剂、硫化剂和熔剂按照预定配比进行配料，以便得到混合物料；
将所述混合物料输送至熔炼炉内并在强还原气氛下进行熔炼处理，以便得到铁单质、 尾渣和含有气态金属硫化物和气态金属的烟气；
使所述含有气态金属硫化物和气态金属的烟气发生二次燃烧，以便得到含有金属氧化 物的烟尘；
将所述含有金属氧化物的烟尘进行过滤处理，以便排出烟气得到金属氧化物烟尘。
由此，本发明实施例的处理冶炼尾渣的方法是将冶炼尾渣在一台熔炼炉内同时完成铁 的还原和其他金属元素的挥发分离，进而有效地实现了冶炼尾渣中有价金属的回收利用。 该方法能够最大限度地回收冶炼尾渣中所含的有价金属，并显著减少尾渣的最终排放量。 因此，该方法具有工艺流程短、设备投资少、处理效率高的优点。
另外，根据本发明上述实施例的一步挥发还原处理冶炼尾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，所述冶炼尾渣中含有20-70wt％的铁以及选自锡、锑、铅、 中的至少一种，且所述锡的含量为0.3～10wt％、所述锑的含量为0.3～10wt％、所述铅的含 量为1～5wt％。
在本发明的一些实施例中，所述还原剂为选自煤、焦炭、天然气和重油中的至少一种； 所述硫化剂为硫铁矿或者硫磺，所述熔剂为选自石英石、石灰石和生石灰中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，所述冶炼尾渣、所述还原剂、所述硫化剂和所述熔剂按照 100：(5-20)：(0.1-5)：(0.1-10)的质量比进行混合。
在本发明的一些实施例中，所述熔炼炉内的强还原气氛中CO浓度大于40体积％。
在本发明的一些实施例中，所述熔炼处理的温度为1300-1600摄氏度。
在本发明的一些实施例中，上述实施例的一步挥发还原处理冶炼尾渣的方法进一步包 括：向所述熔炼炉内熔池渣层鼓入富氧空气。
在本发明的一些实施例中，上述实施例的一步挥发还原处理冶炼尾渣的方法进一步包 括：向所述熔炼炉的中部鼓入富氧空气。
在本发明的一些实施例中，上述实施例的一步挥发还原处理冶炼尾渣的方法进一步包 括：向所述熔炼炉的上部鼓入富氧空气，以便使得所述烟气发生所述二次燃烧，并使得产 生的热量通过热辐射对熔池内的熔炼处理进行补热。
在本发明的一些实施例中，上述实施例的一步挥发还原处理冶炼尾渣的方法进一步包 括：使所述含有气态金属硫化物和气态金属的烟气在所述熔炼炉外的二次燃烧室内或者辐 射锅炉内进行所述二次燃烧。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的一步挥发还原处理冶炼尾渣的方法的流程图。
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。
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种一步挥发还原处理冶炼尾渣的方法，根据 本发明的实施例，该方法包括：
将冶炼尾渣、还原剂、硫化剂和熔剂按照预定配比进行配料，以便得到混合物料；
将所述混合物料输送至熔炼炉内并在强还原气氛下进行熔炼处理，以便得到铁单质、 尾渣和含有气态金属硫化物和气态金属的烟气；
使所述含有气态金属硫化物和气态金属的烟气发生二次燃烧，以便得到含有金属氧化 物的烟尘；
将所述含有金属氧化物的烟尘进行过滤处理，以便排出烟气得到金属氧化物烟尘。
由此，本发明实施例的处理冶炼尾渣的方法是将冶炼尾渣在一台熔炼炉内同时完成铁 的还原和其他金属元素的挥发分离，进而有效地实现了冶炼尾渣中有价金属的回收利用。 该方法能够最大限度地回收冶炼尾渣中所含的有价金属，并显著减少尾渣的最终排放量。 因此，该方法具有工艺流程短、设备投资少、处理效率高的优点。
下面详细描述本发明上述实施例的一步挥发还原处理冶炼尾渣的方法。
步骤(1)：首先，将冶炼尾渣、还原剂、硫化剂和熔剂按照预定配比进行配料，以便得到混合物料。由此，通过向冶炼尾渣中加还原剂可以有效地对冶炼尾渣中铁氧化物进行还原，而硫化剂的加入可以使得冶炼尾渣中含有的锡、锑或铅等金属被硫化生成气态的硫化物挥发至烟气中，加入适量熔剂进行造渣提高铁水的分离效率。
根据本发明的具体实施例，待处理的冶炼尾渣中含有20-70wt％的铁以及选自锡、锑和 铅中的至少一种，锡的含量为0.3～10wt％、锑的含量为0.3～10wt％、铅的含量为1～5wt％。 采用本发明实施例的处理方法可以同时对冶炼尾渣中铁和选自锡、锑、铅中的至少一种金 属同时进行还原和挥发，进而可以显著节省能耗、提高处理效率。
根据本发明的具体实施例，采用的还原剂可以为选自煤、天然气和重油中的至少一种， 由此可以有效地对冶炼尾渣中的铁氧化物进行还原，而且采用上述还原剂还可以使得冶炼 炉内形成较高的还原气氛。
根据本发明的具体实施例，采用的硫化剂可以为硫铁矿或者硫磺，通过加入上述硫化 剂可以有效地对冶炼尾渣中含有的锡、锑、铅等金属反应生成气态的硫化物挥发至烟气中。 具体地，硫化剂的加入量可以根据锡、锑、铅等金属量及尾渣含硫量确定。
另外，熔剂可以是选自石英石、石灰石和生石灰中的至少一种。进而可以达到有效造 渣的目的。
根据本发明的具体实施例，所述冶炼尾渣、所述还原剂、所述硫化剂和所述熔剂按照 100：(5-20)：(0.1-5)：(0.1-10)的质量比进行混合。本发明采用的上述质量比是根据上述 待处理的冶炼尾渣的具体成分确定的，进而可以显著提高各配料的利用率，避免资源浪费， 同时降低能耗。因此，通过采用本发明上述实施例的质量比可以进一步提高冶炼尾渣中铁 以及锡、锑、铅等金属的回收率。并且发明人发现，若硫化剂的添加量过大，会形成锍相， 降低金属的挥发速率和挥发率；而使用过多的熔剂，反而会使炉渣熔点升高、黏度增大， 影响传热传质，降低硫化挥发速率。
根据本发明的具体实施例，针对上述成分的待处理冶炼尾渣，还原剂、硫化剂和熔剂 的添加量可以优选按照冶炼尾渣：还原剂：硫化剂：熔剂为100：(5-20)：(0.1-5)：(0.1-10) 的质量比。由此可以显著提高能源利用率，同时保证冶炼尾渣铁以及锡、锑、铅等金属的 较高回收率。
步骤(2)：其次，将上述混合物料输送至熔炼炉内并在强还原气氛下进行熔炼处理， 以便得到铁单质、含有气态金属硫化物和气态金属的烟气和尾渣。具体地，在熔炼处理过 程中，熔炼炉内熔池反应区形成强还原气氛，烟气中有大量CO。熔炼处理的温度可达到1300-1600摄氏度；强还原气氛中CO浓度大于40体积％。在该条件下，冶炼尾渣中的铁 氧化物在强还原气氛下被还原成铁水进入熔池的最下层，而冶炼尾渣中的锡、锑、铅等金 属则在还原气氛下与硫化剂反应生成气态硫化物或还原成金属并挥发至烟气中。由此，本 发明的上述方法在同一台冶炼炉内同时实现了铁以及锡、锑、铅等金属的回收处理。进而 有效缩短了工艺流程，提高了处理效率。
根据本发明的具体实施例，上述处理冶炼尾渣的方法中还进一步包括：在冶炼处理的 过程中向|熔炼炉内熔池渣层鼓入富氧空气。由此，可以向熔炼炉内提供燃烧所需的氧气， 维持熔炼炉内熔炼处理的温度；同时通过向熔池渣层鼓入富氧空气可以达到搅动渣层，加 强传热和传质，优化硫化挥发的动力学，提高金属氧化物的还原效率，进而提高回收率。
根据本发明的具体实施例，上述处理冶炼尾渣的方法中还进一步包括：在冶炼处理的 过程中向熔炼炉的中部鼓入富氧空气。在熔炼炉内熔池的上部含有大量的CO，通过鼓入富 氧空气可以燃烧部分CO，燃烧产生的部分热量通过热辐射对熔池进行补热，以便进一步维 持熔池中熔炼处理的温度，保证生产顺利进行。
根据本发明的实施例，冶炼尾渣中的锡、锑、铅等金属被硫化生成了气态的金属硫化 物或还原为气态金属进入烟气中，需要进一步氧化回收各金属。具体地：
步骤(3)：进一步地，使含有气态金属硫化物和气态金属的烟气发生二次燃烧，以便 得到含有金属氧化物的烟尘。由此，通过燃烧含有气态的金属硫化物和气态金属的烟气， 使得金属硫化物和金属被氧化成固态金属氧化物，进而从烟气中分离出来。
根据本发明的具体实施例，回收气态的金属硫化物和金属可以通过向熔炼炉的上部鼓 入富氧空气，使得烟气发生二次燃烧。而且燃烧产生的热量可以通过热辐射的方式对熔池 内的熔炼处理进行补热。
另外，根据本发明的具体实施例，还可以使上述含有气态金属硫化物和气态金属的烟 气在熔炼炉外的二次燃烧室内或者辐射锅炉内进行二次燃烧。由此可以对二次燃烧产生的 热量进行回收利用，提高能量利用率。
步骤(4)：最后，将经过二次燃烧产生的含有金属氧化物的烟尘进行过滤处理，以便 排出烟气回收金属氧化物烟尘。回收得到的金属氧化物烟尘可直接作为最终产品或中间产 品外售。
实施例
如图1所示，对铅冶炼的尾渣进行处理，铅冶炼尾渣中含铁约40wt％，并含有锡、锑、 铅金属。
将铅冶炼尾渣和还原剂、硫铁矿、熔剂按100：(12-18)：(0.1-2)：(1-5)质量比进行仓式配料后，混合物料通过胶带运输机上料至熔炼炉，从炉顶或炉侧加料口加入炉内。同时向熔池渣层鼓入富氧空气(富氧空气含氧40％-80％；鼓风压力为0.1-0.2MPa)，为熔池内的熔炼处理提供燃烧需要的氧气，同时搅动渣层，加强传热和传质。在熔炼炉内的高温强还原气氛下，铁被还原成金属，由于比重的差异，铁从渣层中进入相对静止的生铁层； 同时锡、锑、铅金属与原料中的S反应生成气态硫化物挥发至烟气中，再在烟气二次燃烧 过程中生成氧化物烟尘，通过烟气携带至后续烟气处理系统，通过烟气收尘步骤回收，形 成含有价金属的烟尘，烟尘通过过滤回收金属氧化物，最为最终产品或中间产品外售。剩 下的最终尾渣主要成分为氧化钙和二氧化硅，属于一般工业固体废物，可作为建筑材料出售。
熔池反应区为强还原气氛，烟气中CO含量＞40体积％；在熔炼过程中向熔炼炉的中 部鼓入富氧空气，燃烧部分CO，燃烧产生的部分热量通过热辐射对熔池进行补热，还在熔 炼炉的上部区域鼓入空气进行完全燃烧，完全消除烟气中的CO。
主要技术经济参数如下：
结论：本发明实施例的处理冶炼尾渣的方法采用一步挥发还原，即在一台熔炼炉内对 炉渣同时进行挥发和还原，铁被还原产出生铁，其他有价金属则挥发后从烟尘中得以回收， 最大限度回收了冶炼尾渣中所含的有价金属，并大大减少尾渣的最终排放量。该方法具有 流程短、所需设备少、投资节省、冶炼效率高等优点。
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 (6)
1.一种一步挥发还原处理冶炼尾渣的方法，其特征在于，包括：
将冶炼尾渣、还原剂、硫化剂和熔剂按照预定配比进行配料，以便得到混合物料；
将所述混合物料输送至熔炼炉内并在强还原气氛下进行熔炼处理，以便得到铁单质、尾渣和含有气态金属硫化物和气态金属的烟气；
使所述含有气态金属硫化物和气态金属的烟气发生二次燃烧，以便得到含有金属氧化物的烟气；
将所述含有金属氧化物的烟气进行过滤处理，以便排出烟气得到金属氧化物烟尘，
其中，所述冶炼尾渣中含有20-70wt％的铁以及选自锡、锑、铅中的至少一种，所述锡的含量为0.3～10wt％、所述锑的含量为0.3～10wt％、所述铅的含量为1～5wt％；
所述冶炼尾渣、所述还原剂、所述硫化剂和所述熔剂按照100：(5-20)：(0.1-5)：(0.1-10)的质量比进行混合；
所述熔炼处理的温度为1300-1600摄氏度，所述熔炼炉内的强还原气氛中CO浓度大于40v％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述还原剂为选自煤、焦炭、天然气和重油中的至少一种；所述硫化剂为硫铁矿或者硫磺，所述熔剂为选自石英石、石灰石和生石灰中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：向所述熔炼炉内熔池渣层鼓入富氧空气。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：向所述熔炼炉的中部鼓入富氧空气。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：向所述熔炼炉的上部鼓入富氧空气，以便使得所述烟气发生所述二次燃烧，并使得产生的热量通过热辐射对熔池内的熔炼处理进行补热。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：使所述含有气态金属硫化物和气态金属的烟气在所述熔炼炉外的二次燃烧室内或者辐射锅炉内进行所述二次燃烧。
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