CN102492855A

CN102492855A - 一种从含锌固体废料中回收有价金属的方法

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Publication number: CN102492855A
Application number: CN2011104449285A
Authority: CN
Inventors: 唐锡中
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2012-06-13

Abstract

本发明涉及一种从含锌固体废料中回收有价金属的方法，该方法包括以下步骤：由煤、含锌废料与瓦斯泥或瓦斯灰按照重量比为0-20∶40-50∶30-55组成的原料，混合均匀，输入回转窑中。该方法以固体废料处理固体废料，在不增加设备能力的同时，增大固体废料的处理量。同时，废物重新利用，使之资源化、无害化、减量化，既保护了环境，又变废为宝。

Description

一种从含锌固体废料中回收有价金属的方法

技术领域

本发明涉及废料资源回收利用的方法，具体涉及一种从含锌废料中回收有价金属的方法。

背景技术

我国是一个资源匮乏的国家，资源综合回收利用是我国的基本国策，部分企业只能使用品位较高有利用价值的固体废料，而将品味低的、含重金属的固体废料到处倾倒、填埋，不但浪费了资源，且严重污染了环境。

含锌废渣是指冶炼、化工、钢铁等工业企业在生产过程中产生的废料和水处理污泥。富含锌、铅、铟、银、镉等重金属，已经被列为《国家危险废物名录》，含大量可溶性锌、铅、镉类盐的冶炼渣更是属于一类污染物，需要进行减量化、资源化和无害化处理。

含锌废料的传统处理方式有以下几种：回转窑烟化法、热酸浸出-沉铁法、氯化烟化法，其中回转窑挥发法为常用方法，该法在含锌废料中加入大量的焦粉或煤粉后，于回转窑中经高温1200-1300℃或更高温度条件下焙烧，十七中的绝大部分锌、铅、镉、铟以及少部分锗挥发进入烟尘，对烟尘进行处理可回收各种有价金属，但是该法的缺点是经过回转窑高温区时，渣料转化为熔融或半熔融状态，物料之间相互粘结，没有挥发的Ag、Au和大部分的镓、锗相互之间生成合金或以硅酸盐化合物的形态存在，各物相之间紧密嵌布，用常规物理化学方法难以进行经济有效地分离、富集，有价金属，特别是稀贵金属资源损失严重。

因此，近年来提出了多种对该回转窑法进行改进的方法，如：

中国专利申请01128600.8(公开号为CN1405338A)公开的方法为：浸锌渣成形，还原焙烧、还原培焙烧渣的破碎、磨矿、此选分离等，该方法有明显的缺点：作业率低，窑衬寿命短、综合耗能高、处理量小，投资大，焦炭消耗率大，尾渣含锌、炭高等。

中国专利申请200480028246.4(公开号为CN1878879A)描述了一种处理锌残渣的方法，在一定程度上克服了传统回转窑挥发法的部分缺点，但是，融化和氧化还原在一个反映容器内进行，无法实现连续作业，因此作业率低，渣处理量受到限制，而且弃渣中的有价金属含量仍然较高。

中国专利申请200610037320.X(公开号为CN 1974791A)公开了一种利用含锌铁铅废灰渣、含锌铁铅矿提炼氧化锌和生铁的生产方法，其特征在于：先用回转窑把废渣中的锌金属提炼出来，维持焙烧氧化反应过程，利用冷却分离系统和收集器，使系统能长期处于低阻力状态，排气筒烟尘排放浓度低于50mg/m³，达标排放；提炼锌金属的同时烧结铁，形成含铁烧结料，经投料系统进入高炉高温冶炼，生成产品生铁和水渣。

中国专利申请200810218625.X(CN 101392324A)公开了一种利用回转窑与熔炼炉连续冶炼多种金属物料的工艺方法，包括以下步骤：1)配料：将铁矿石或者含锌、铁等其他有价金属物料与辅助物料一通配料；2)是物料加温至可挥发，令其物料中的锌、铅等有价金属以气体形式挥发处理，再利用产品收集系统使其气体降温冷却形成粉末状产品回收氧化锌、氧化铅等有价金属，没有以气体形式挥发出来的金属滚动到回转窑的出料口直接进入熔炼炉进行提炼生铁，冶炼过程中加入少量焦炭和辅助料，使得炉内物料可持续升温。

中国专利申请200910167132.2(CN 101845551A)公开了一种从含锌渣中回收有价金属的工艺，包括：向熔化炉中加入含锌渣，从熔化炉的顶部和侧部向熔化炉的炉膛内喷入含氧气体和煤粉，将熔化炉内的熔融渣排放到烟化炉内；向烟化炉内的熔融渣上方送入含氧气体，对熔化炉内和烟化炉内的烟气进行收尘，和将烟化炉内的弃渣排除。

上述方法入炉料发热值都要求高、国内目前大部分企业入炉料发热值在2000大卡/千克以上，能耗高，特别是对处置利用低品位物料时在经济上可行性差。

发明内容

针对含锌固体废料综合利用时出现的上述问题，经过大量的实验，发明人提出了含锌固体废料重新利用的技术。

本发明提供了一种从含锌固体废料的回收有价金属的方法，该方法包括以下步骤：原料由煤、含锌固体废料与瓦斯泥或瓦斯灰按照重量比为0-20∶40-50∶30-55组成，按照上述配比混合均匀，输入回转窑中，鼓风加温，其中鼓风达到8000Hz，引风控制在40-50Hz，窑速控制在30-45Hz，高温区温度控制在1300℃左右，窑尾温度控制在500-600℃以下，表冷管和脉冲收尘，即得次氧化锌。

优选地，原料中煤与含锌固体废料与瓦斯泥或瓦斯灰的重量比为0-10∶40-45∶50-55。

进一步优选，含锌固体废料与瓦斯泥或瓦斯灰的重量比为40-45∶50-55。

更进一步优选，含锌固体废料与瓦斯泥或瓦斯灰的重量比为45∶55。

进一步优选，煤、含锌固体废料与瓦斯泥或瓦斯灰的重量比为10∶40∶50。

进一步优选，煤、含锌固体废料与瓦斯泥或瓦斯灰的重量比为5∶40∶55。

其中：

混合料输入回转窑的方式为皮带运输输入；

控制鼓风和引风时，需要调节鼓风位置，延长回转窑预热区，将回转窑高温区移至窑头。

所述煤优选为白煤，白煤为无烟煤(anthracite)的俗称，也称为红煤，是煤化程度最大的煤，无烟煤固定碳含量高，挥发分产率低，密度大，硬度大，燃点高，燃烧时不冒烟。

瓦斯泥或瓦斯灰为钢铁企业的高炉收集的烟尘和高炉烟尘水洗泥，主要成份为碳，同时含少量如锌、铅、铟等的有价金属。含锌固体废料为冶炼、化工企业产生的废渣，主要成份为锌、铅、铁等。

本发明从含锌废料中回收有价金属的方法的原理是：

1、重金属固体废料中各种金属是以氧化物或硫酸盐的形式存在，在高温煅烧后还原为单质金属，各种有用金属的熔点及沸点见表1：

当回转窑高温区达到某金属的沸点，该金属就会形成金属蒸汽，在鼓风的条件下，金属蒸汽与空气中的氧气发生氧化反应得到金属氧化物，经表冷管和脉冲收尘成为产品，以达到富含有价金属的目的。

2、主要反应式为：

2C+O₂＝2CO，C+O₂＝CO₂，CO₂+C＝2CO，ZnO+CO＝Zn+CO₂，ZnO·SiO₂+ZnO·FeO+CO＝Zn+SiO₂·FeO+CO₂，Zn+O₂+CO₂＝ZnCO₃，ZnCO₃＝ZnO+CO₂。

3、工艺流程图，见附图1。

4、将回转窑窑尾控制在550℃以下，是为了减少热能损失。

本发明提供的从含锌废料中回收有价金属的方法，具有以下优点：

1)以固体废料处理固体废料，在不增加设备能力的同时，增大固体废料的处理量；

2)废物重新利用，使之资源化、无害化、减量化，既保护了环境，又变废为宝；

3)在该方法中，仅添加少数煤，或者不需要添加煤，节约了白煤的成本；也因为使用少量煤或不使用煤，减少了二氧化硫的排放，煤含1.5％硫按照脱硫率为95％计算，可减少二氧化硫少排放90吨；

4)在后期的产物中铁的含量由25％提高到35％以上，减少后序选铁成本和提高铁粉质量。

总体来说，本发明提供的方法具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。

附图说明

图1：从含锌废料中回收有价金属的工艺流程图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

所述白煤为无烟煤(anthracite)的俗称，也称为红煤，是煤化程度最大的煤，无烟煤固定碳含量高，挥发分产率低，密度大，硬度大，燃点高，燃烧时不冒烟。

瓦斯泥或瓦斯灰为钢铁企业的高炉收集的烟尘和高炉烟尘水洗泥，主要成份为碳、同时含少量有价金属如锌、铅、铟等。采用湘潭钢铁集团的瓦斯泥，主要成分含量如下：铟0.0118％、铅1.51％、银0.016％、锌6.53％、发热量2029.03大卡/千克。

含锌固体废料为冶炼、化工企业产生的废渣，主要成份为锌、铅、铁等，采用湖南经仕集团实业有限公司生产硫酸锌的锰铁渣，其含量为：铟0.0046％、铅1.46％、锌60645，经仕集团铅业公司水淬渣：铟0.0165％、铅0.86％、锌6.86％、铁32.32％。

实施例1：从含锌废料中回收有价金属的方法(工艺流程图见附图1)

1、原料：将白煤、含锌废料与瓦斯灰(瓦斯泥)按照重量比为25∶45∶30混合，取混合料样送化验室化验，方法为：原子吸收法和滴定分析法，结果见表1：

2、制备方法：取混合料500吨经皮带运输均匀送入回转窑，将鼓风调至8000Hz、引风调至50Hz，窑速调至50Hz，高温区温度控制在1300℃左右，控制窑尾温度在800℃以下，布袋收尘得到次氧化锌产品。

3、检验：对得到次氧化锌产品的成份进行化验，方法同步骤1，结果见表1：

表1：混合料及产品成分表

元素名称	锌	铅	铟	镉	铁	水	发热量	窑渣铁
									混合料	6.54	0.98	10.5	22.8	2018
产品	47.8	10.6	0.0387	0.35	1.78	0.3		24.5

注：成分的单位为％，发热量的单位为大卡/千克。

表1结果显示：混合料发热值为2000大卡/千克以上，窑渣中含铁量为24.5％。

实施例2：从含锌废料中回收有价金属的方法

1、原料：将白煤、含锌废料与瓦斯灰(瓦斯泥)按照重量比为20∶50∶30混合，取混合料样送化验室化验，方法同实施例1，结果见表2：

2、方法：取混合料500吨经皮带运输均匀送入回转窑，将鼓风调至8000Hz，引风调至50Hz，窑速调至45Hz，高温区温度控制在1300℃左右，控制窑尾温度在750℃以下，得到的次氧化锌产品。

3、化验：对得到次氧化锌产品的成份进行化验，方法同实施例1，结果见表2。

表2：混合料及产品成分表

元素名称	锌	铅	铟	镉	铁	水	发热量	窑渣铁
									混合料	5.96	1.12	9.5	22.6	1810
产品	48.1	11.3	0.0462	0.48	1.69	0.42		28.5

注：成分的单位为％，发热量的单位为大卡/千克。

表2结果显示：白煤用量较实施例1少了5％，发热量为1810大卡/千克，较实施例1中窑渣中含铁量上升。

实施例3：从含锌废料中回收有价金属的方法

1、原料：将白煤、含锌废料与瓦斯灰(瓦斯泥)按照重量比为15∶50∶35混合，取混合料样送化验室化验，方法同实施例1，结果见表3：

2、方法：取混合料500吨经皮带运输均匀送入回转窑，将鼓风调至8000Hz，引风调至50Hz，控制窑尾温度在650℃以下，窑速调至40Hz，高温区温度控制在1300℃左右，调节鼓风位置，延长回转窑预热区，将回转窑高温区移至窑头，得到的次氧化锌产品。

3、对得到次氧化锌产品的成份进行化验，方法同实施例1，结果见表3。

表3：混合料及产品成分表

元素名称

锌

铅

铟

镉

铁

水

发热量

窑渣铁

混合料	5.23	1.05			11.5	20.7	1620
									产品	51.2	10.6	0.0512	0.57	2.56	0.42		29.8

注：成分的单位为％，发热量的单位为大卡/千克。

按照实施例1或2的方法，有短暂结窑现象，调整鼓风位置，减少了引风量后，结窑消失。

由表3结果显示：发热量为1620大卡/千克，各种成分对含量均有不同程度的增加。

实施例4：从含锌废料中回收有价金属的方法

按照实施例4的方法，出现的结窑现象比实施例3实验过程中出现的结窑现象还严重，调整鼓风位置，减少了引风量后，结窑消失，最终制备方法如下：

1、原料：将白煤、含锌废料与瓦斯灰(瓦斯泥)按照重量比为10∶50∶40混合，取混合料样送化验室化验，方法同实施例1，结果见表4：

2、方法：取混合料500吨经皮带运输均匀送入回转窑，将鼓风调至8000Hz，引风调至50Hz，控制窑尾温度在550℃以下，高温区温度控制在1300℃左右，窑速调至38Hz，调节鼓风位置，延长回转窑预热区，将回转窑高温区移至窑头，得到的次氧化锌产品。

3、对得到次氧化锌产品的成份进行化验，方法同实施例1，结果见表4。

表4：混合料及产品成分表

元素名称	锌	铅	铟	镉	铁	水	发热量	窑渣铁
									混合料	4.85	1.05	12.4	23.5	1440
产品	51.5	12.8	0.042	0.38	2.85	0.34		32.8

注：成分的单位为％，发热量的单位为大卡/千克。

由表4结果显示：发热量为1440大卡/千克，各种成分对含量均有不同程度的增加。

实施例5：从含锌废料中回收有价金属的方法

1、原料：将白煤、含锌废料与瓦斯灰(瓦斯泥)按照重量比为5∶55∶40混合，取混合料样送化验室化验，方法同实施例1，结果见表5：

2、方法：取混合料500吨经皮带运输均匀送入回转窑，将鼓风调至8000Hz，引风调至45Hz，控制窑尾温度在550℃以下，窑速调至36Hz，调节鼓风位置，延长回转窑预热区，将回转窑高温区移至窑头，得到的次氧化锌产品。

3、对得到次氧化锌产品的成份进行化验，方法同实施例1，结果见表5：

表5：混合料及产品成分表

元素名称	锌	铅	铟	镉	铁	水	发热量	窑渣铁
									混合料	4.65	1.28	10.5	22.1	1180
产品	52.4	10.5	0.0512	0.52	1.98	0.45		38.5

注：成分的单位为％，发热量的单位为大卡/千克。

按照实施例5的方法，出现的结窑现象比实施例4实验过程中出现的结窑现象还严重，调整鼓风位置，减少了引风量后，结窑消失。

由表5结果显示：发热量为1180大卡/千克，各种成分对含量均有不同程度的增加。

实施例6：从含锌废料中回收有价金属的方法

1、原料：将含锌废料与瓦斯灰(瓦斯泥)按照重量比为55∶45混合，取混合料样送化验室化验，方法同实施例1，结果见表6：

2、方法：取混合料500吨经皮带运输均匀送入回转窑，将鼓风调至8000Hz，引风调至40Hz，控制窑尾温度在500℃以下，窑速调至32Hz，调节鼓风位置，延长回转窑预热区，将回转窑高温区移至窑头，得到的次氧化锌产品。

3、对得到次氧化锌产品的成份进行化验，方法同实施例1，结果见表6：

表6：混合料及产品成分表

元素名称	锌	铅	铟	镉	铁	水	发热量	窑渣铁
									混合料	4.65	1.08	10.7	20.5	1050
产品	51.3	10.5	0.042	0.36	1.65	0.40		38

注：成分的单位为％，发热量的单位为大卡/千克。

按照实施例6的方法，出现的结窑现象比实施例5实验过程中出现的结窑现象还严重，调整鼓风位置，适当减少了引风量后，结窑消失。

由表6结果显示：发热量为1050大卡/千克，各种成分对含量均有不同程度的增加。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种从含锌固体废料中回收有价金属的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：原料由煤、含锌废料与瓦斯泥或瓦斯灰按照重量比为0-20∶40-50∶30-55组成。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，煤与含锌固体废料与瓦斯泥或瓦斯灰的重量比为0-10∶40-45∶50-55。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，含锌固体废料与瓦斯泥或瓦斯灰的重量比为40-45∶50-55。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，含锌固体废料与瓦斯泥或瓦斯灰的重量比为45∶55。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，煤与含锌固体废料与瓦斯泥或瓦斯灰的重量比为10∶40∶50。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，煤与含锌固体废料与瓦斯泥或瓦斯灰的重量比为5∶40∶55。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述瓦斯泥或瓦斯灰为钢铁企业的高炉收集的烟尘和高炉烟尘水洗泥，主要成份为碳，同时含少量有价金属；含锌固体废料为冶炼、化工企业产生的废渣，主要成份为锌、铅和铁。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：将原料按照配比混合均匀，然后输入到回转窑中，鼓风加温，其中鼓风达到8000Hz，引风控制在40-50Hz，高温区温度控制在1300℃左右，窑速控制在30-45Hz，窑尾温度控制在500-600℃以下，表冷管和脉冲收尘，即得次氧化锌。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，混合料输入回转窑的方式为皮带运输输入。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，控制鼓风和引风时，需要调节鼓风位置，延长回转窑预热区，将回转窑高温区移至窑头。