CN101078052B - 从钢铁厂固废物中综合回收铁和有色金属的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种从钢铁厂固废物中综合回收铁和有色金属的方法，其步骤是：(1)在固废物中加入粉煤、熔剂，吹入富氧，用熔融还原炉进行还原熔炼得铁水、炉渣和烟气；(2)铁水用转炉进一步熔炼得钢胚产品，炉渣送制水泥；(3)烟气经收尘得二次尘，经脱氯和酸浸后溶液用来电积提取锌金属，残渣进行二次酸浸，浸出液用来提取铟，二次残渣提取铅和铋。二次尘两次酸浸所用浸出剂均为H₂SO₄。本发明的特点在于充分利用了固废物中所含的碳作为燃料和还原剂，最大限度地回收了铁和炭，并将其部分有色金属成分以氧化物形式挥发富集于烟气中，利用适当的有色金属提取手段综合回收，实现了钢铁厂固废物的资源化利用，变废为宝避免环境污染。

Description

从钢铁厂固废物中综合回收铁和有色金属的方法

技术领域  本发明属于一种从钢铁厂固废物中综合回收铁和有色金属的方法。

背景技术  现有钢铁企业中，由于生产流程长、环节多而产出大量的多种固体废弃物，如烧结尘、高炉炼铁的重力灰、瓦斯灰、电炉炼钢烟灰、转炉炼钢污泥等。由于这些固体废弃物含杂质元素高、含铁低、颗粒极细而难以处理利用，除部分高铁含量的可返回炼铁的烧结工序外，大都作为废弃物被弃之郊野，长期任风吹雨淋，污染环境。

中国是钢铁生产大国，2006年产量达4.2亿吨，按产率7％计算，这些废弃物一年的总产出量就有3000余万吨。在这些废弃物中含有许多有价元素，尽管其个别元素含量较低，但累计量却非常巨大，其中铁1200万吨，锌40万吨、铅6万吨、铋1万吨，稀散金属铟300吨、碳550万吨。相当于同时拥有一座大型铁矿山、几座大型有色金属和稀有金属矿山、一座大型煤矿山。因而可被称之为所谓的“城市矿山”，对于它的“采掘”，已不存在常规的地质勘探、采矿、选矿等作业，因此，它应属于一个十分重要的资源宝藏。然而，由于废弃物中有价元素含量低，综合回收难度大，至今尚无可行的技术可供应用，人们只能望宝兴叹。

发明内容本发明的目的是要提出一种经济上合算、技术上可行，对环境友好，实现固体废弃物资源化的技术方案——从钢铁厂固废物中综合回收铁和有色金属的方法，以解决现的技术问题。

本发明提出的这种从钢铁厂固废物中综合回收铁和有色金属的方法，其特征在于它有如下步骤：

(1)在固废物中加入粉煤、熔剂，吹入富氧，用熔融还原炉进行还原熔炼得铁水、炉渣和烟气；

(2)铁水用转炉进一步熔炼得钢胚产品，炉渣送制水泥；

(3)烟气经收尘得二次尘，经脱氯和酸浸后溶液用来电积提取锌金属，残渣进行二次酸浸，浸出液用来提取铟，二次残渣提取铅和铋。

熔融还原熔炼的高温烟气在收尘前先进入废热锅炉产生蒸汽供发电，降温后再进袋式收尘器收尘，既利用废热又利于收尘器保护。

二次尘的一次酸浸所用浸出剂为H₂SO₄，残渣的二次酸浸所用浸出剂亦为H₂SO₄。

本发明的技术关键是在还原熔炼产出生铁的同时，创造并控制必要的技术条件，使固废物中的有色金属成分还原挥发，呈富集数倍的金属氧化物在烟气处理系统收集下来(二次尘)，再利用有色冶金手段从中提取分离出金属锌、铅、铋、铟等有价金属。

还原熔炼的具体技术条件是：物料经制粒加入熔炼炉，往熔融还原炉连续吹入富氧空气和粉煤，加入碱性熔剂，维持熔池温度1400-1500℃，同时在熔池上方吹入富氧进行二次燃烧，以充分节能降耗。

本发明的特点在于充分利用了固废物中所含的碳作为燃料和还原剂，最大限度地回收了铁和炭，并将其部分有色金属成分以氧化物形式挥发富集于烟气中，利用适当的有色金属提取手段综合回收，实现了钢铁厂固废物的资源化利用，变废为宝，同时解决了固废物污染环境的问题。本发明构思独特，技术方案可行，技术条件容易控制，经济效益和社会效益显著，有利于大规模推广实施。

本发明还可应用于含高P、S杂质的劣质铁矿的非高炉熔融还原炼铁。

附图说明  附图为本发明的原则工艺流程图。

具体实施方式实例一用本发明处理钢铁厂固废物，年产10万吨优质铁水和10800t粗氧化锌粉。固废物及配加熔剂、燃煤的数量和成分如下：

以上成分物料经团盘制粒后，连续加入熔融还原炉，在熔池内进行粉煤(包括固废物中所含之炭)的一次燃烧和铁还原反应，在熔池上方进行炭粒和气流中CmHn的二次氧化燃烧，此时，相应所供的富氧空气含氧为55％和30％、氧气量为225t/d.，熔池作业温度维持在1400-1500℃。

由于形成剧烈运动，熔池熔炼反应进行得异常迅速、彻底、且连续排出产出物-铁水、炉渣和氧化锌富集粉，其成分、数量如下：

所产出的铁水用铁水包直接热运至钢铁厂的转炉炼钢，(炼钢炉渣返回至熔融还原炉作造渣熔剂；)铁水亦可铸锭出售；产出的炉渣出售给水泥厂制水泥；所产出的有色金属富集物-氧化锌尘供下一步用湿冶方法提取有色金属。

熔融还原炉连续产出的烟气量为41，000Nm³/h，烟气温度高达1700℃，引入余热锅炉，产出蒸气供汽轮机-发电机组发电，发电能力达11000KW，自用有余，尚可外售。从余热锅炉导出的烟气经冷却而进入袋式收尘器捕集氧化锌后，达标排放入大气。

对高氯氧化锌尘进行碱洗脱氯，工艺控制条件为加入适当NaOH，控制洗液PH＞10，温度95℃，反复洗涤多次至Cl＜0.05％。

用锌电解溶液(Zn50g/L，H₂SO₄150g/L)对脱氯后锌氧粉进行中性浸出，控制浸出终点pH5.2-5.4，使＞95％的锌被溶浸进入溶液，而让In、Pb残留于中性渣中。

含锌浸出液用常规的氧化除Fe、加锌粉置换除Cd、Ni、Co等而得净液，再用常规的锌电积方法产出锌片，熔铸得锌锭，同时产出废电解液返供中性浸出。

对中性浸出渣进行高温、高酸二次溶浸、控制工艺条件为始酸H₂SO₄3-4N，温度95℃，时间6h，让中性浸出渣中的In和Zn尽可能溶浸进入溶液，Pb则残留于酸性残渣中。

对含In～500mg/L，Zn～80g/L，H₂SO₄～2N的溶浸液进行Fe³⁺→Fe²⁺的还原，在水平箱式混合澄清槽中加入30％P₂₀₄+煤油进行多级萃取，用8NHCI多级反萃取，并控制萃取和反萃取的相比，得到含In25～50g/L的高铟液。

用碱调整高铟反萃液的pH至2.5，加入铝片进行置换反应而产出粗铟。

对粗铟压团-熔铸而产出含In＞99.5％之粗铟。

将粗铟通过真空蒸馏去除杂质后，按常规工艺进行电解精炼，产出含In99.993-99.999％之高纯铟。

提铟后的酸性残渣之主成分为PbSO₄，含Pb＞35％，可作铅原料外售给炼铅厂。

实例二对与实例一相同的固废物料，补配入如下成分的烧结灰，％：Fe52、C5、Zn0.2、SiO₂6.0、CaO8，配入熔剂，进行熔融还原，所得结果及产物的处理与实例一基本相似。

Claims (9)

1.一种从钢铁厂固废物中综合回收铁和有色金属的方法，其特征在于它有如下步骤：

(1)在固废物中加入粉煤、熔剂，吹入富氧，用熔融还原炉进行还原熔炼得铁水、炉渣和烟气，还原熔炼的具体技术条件是：物料经制粒加入熔炼炉，往熔融还原炉连续吹入富氧空气和粉煤，加入碱性熔剂，维持熔池温度1400-1500℃，同时在熔池上方吹入富氧进行二次燃烧；

(2)铁水用转炉进一步熔炼得钢胚产品，炉渣送制水泥；

(3)烟气经收尘得二次尘，经脱氯和酸浸后，溶液用来电积提取锌金属，残渣进行二次酸浸，浸出液用来提取铟，二次残渣提取铅和铋。

2.根据权利要求1所述的从钢铁厂固废物中综合回收铁和有色金属的方法，其特征在于熔融还原熔炼的高温烟气在收尘前先进入废热锅炉产生蒸汽供发电，降温后再进袋式收尘器收尘。

3.根据权利要求1所述的从钢铁厂固废物中综合回收铁和有色金属的方法，其特征在于二次尘的一次酸浸所用浸出剂为H₂SO₄，残渣的二次酸浸所用浸出剂亦为H₂SO₄。

4.根据权利要求1所述的从钢铁厂固废物中综合回收铁和有色金属的方法，其特征在于对高氯氧化锌尘进行碱洗脱氯，工艺控制条件为加入适当NaOH，控制洗液pH＞10，温度95℃，反复洗涤多次至Cl＜0.05％。

5.根据权利要求1所述的从钢铁厂固废物中综合回收铁和有色金属的方法，其特征在于用锌电解溶液对脱氯后锌氧粉进行中性浸出，控制浸出终点pH5.2-5.4，使＞95％的锌被溶浸进入溶液，而让In、Pb残留于中性渣中。

6.根据权利要求1所述的从钢铁厂固废物中综合回收铁和有色金属的方法，其特征在于锌电解溶液成分为Zn50g/L，H₂SO₄150g/L。

7.根据权利要求1所述的从钢铁厂固废物中综合回收铁和有色金属的方法，其特征在于含锌浸出液用常规的氧化除Fe、加锌粉置换除Cd、Ni、Co而得净液，电积产出锌片。

8.根据权利要求1所述的从钢铁厂固废物中综合回收铁和有色金属的方法，其特征在于对中性浸出渣进行高温、高酸二次溶浸、控制工艺条件为始酸H₂SO₄3-4N，温度95℃，时间6h，让中性浸出渣中的In和Zn溶浸进入溶液，Pb则残留于酸性残渣中。

9.根据权利要求1所述的从钢铁厂固废物中综合回收铁和有色金属的方法，其特征在于对含In500mg/L，Zn80g/L，H₂SO₄2N的溶浸液进行Fe³⁺→Fe²⁺的还原，在水平箱式混合澄清槽中加入30％P₂₀₄+煤油进行多级萃取，用8NHCl多级反萃取，并控制萃取和反萃取的相比，得到含In25～50g/L的高铟液，用碱调整高铟反萃液的pH至2.5，加入铝片进行置换反应而产出粗铟，对粗铟压团-熔铸而产出含In＞99.5％之粗铟，将粗铟通过真空蒸馏去除杂质后进行电解精炼，产出含In99.993-99.999％之高纯铟。