CN104141043A - 一种重金属废石膏与铅玻璃协同处置的方法 - Google Patents

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Abstract

一种重金属废石膏与铅玻璃协同处置的方法，属于循环经济、环境保护、废物协同处置和高值化利用技术领域。以重金属废石膏和铅玻璃为原料，加入煤粉，经混合磨料、碳热转化、破碎、冶炼配料和铅冶炼等工序，最终得到粗铅和铅渣，实现铅玻璃和重金属废石膏的资源化。碳热转化和铅冶炼过程产生的烟气，进入相应的烟气处理系统，使得产生的含硫含重金属烟气得到处置。本发明将得到粗铅，实现了重金属废石膏和铅玻璃的协同处置及资源化。本发明工艺简单、生产过程稳定、环保。

Description

一种重金属废石膏与铅玻璃协同处置的方法
技术领域
本发明提供了重金属废石膏和铅玻璃协同处置的方法，以重金属废石膏和铅玻璃为原料，加入煤粉，经混合磨料、碳热转化、破碎、冶炼配料和铅冶炼等工序，最终得到粗铅和铅渣，实现铅玻璃和重金属废石膏的资源化。该技术属于循环经济、环境保护和废物高值化利用技术领域。
 
背景技术
随着现代工业的发展，排放出的副产物石膏堆存量与日俱增，以株洲清水塘工业区为例，截至2013年，重金属废石膏已经达到20多万吨，目前并没有得到有效的综合利用，占地堆存近百亩，造成湘江水体严重污染，资源极大浪费，迫切需要开发新的资源化处理及工业化技术。于是人们开始重视工业副产石膏的综合利用问题，一些专家提出了利用这些副产石膏取代天然石膏作为原料来生产硫酸的想法。
目前废石膏的综合再利用主要集中在以下三个方面：第一是在建筑领域的应用[砖瓦世界，2008，(2)：23-2]，主要是将废石膏作为粉刷石膏、石膏板、石膏砌块等进行直接利用；第二是在水泥领域中的应用[中国建材，1995，(7)：27-2；化学工业与工程技术，2003，(3)：18-20；水泥，2007，8：16-1；复合改磷石膏做水泥调凝剂的研究（学位论文），2007； Cement and Concrete Research，1989，19(3)：377-384]，主要是利用废石膏制备水泥和水泥缓凝剂。第三是在农业领域的应用[Plant and Soil，1997，192：37-48]，主要是利用废石膏作为土壤改良剂和肥料使用，其中土壤改良剂是利用废石膏对苏打盐碱地钠离子的交换作用，而肥料是利用废石膏与碳酸铵肥料作用增加硫营养成分。重金属废石膏在建筑领域的应用最关键且最困难的问题是重金属废石膏中含有一定量的重金属，直接将其作为建材原料或掺料使用时，没有针对其中重金属进行处置，将造成直接或者潜在的重金属污染，因此，制备建筑材料再利用方式无法满足重金属废石膏处置的要求。今年3月1日实施的《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》和《中华人民共和国国家标准水泥工业大气污染物排放标准》，对水泥窑协同处置固体废物提出了更高的要求，重金属废石膏在制硫酸联产水泥或水泥调凝剂方面将受到严格限制，因此，水泥方面应用方法也将无法满足重金属废石膏的处置要求。而在农业方面的应用，重金属废石膏的重金属将制约其推广应用。综上所述，目前废石膏综合再利用方法无法满足重金属废石膏的处置，重金属废石膏无害化处置方法的研究已经刻不容缓。
铅玻璃是除二氧化硅、三氧化二硼等玻璃形成物外，含有多量氧化铅的玻璃。其主要用于制造光学玻璃、电真空玻璃、低温封接玻璃、防辐射玻璃、铅晶质玻璃、火石类光学玻璃、低熔玻璃、延迟线玻璃、高折射微珠玻璃及艺术器皿玻璃等。
由于铅玻璃具有良好得电性能，使其广泛应用于生产CRT显示器玻壳。CTR显示器玻壳主要由管屏玻璃、管颈玻璃、管锥玻璃通过低熔点封接玻璃焊接而成。管屏玻璃含0%~4%氧化铅，管锥玻璃含22%~23%氧化铅，管颈玻璃含32%~35%氧化铅，而封接玻璃氧化铅含量达到78%。因此，CRT显示器玻壳中含有大量的铅玻璃，极具回收价值。同时，由于铅玻璃再利用技术困难，一直被视为环境污染的潜在危险固废源，目前只能通过有资质单位进行安全填埋处理。
重金属废石膏中的钙是炼铅造渣剂主要原料之一，而铅玻璃中富含大量二氧化硅成分，也是炼铅造渣剂原料之一，同时铅玻璃中的铅是炼铅原料的一种重要铅源，因此，重金属废石膏与铅玻璃的协同处置应用于铅冶炼，具有很好的经济价值及环境价值，达到以废治废的效果。
 
发明内容
本发明的目的是利用重金属废石膏与煤粉在保护气氛下，低温生成硫化钙，然后硫化钙能与铅玻璃中的氧化铅生成比较稳定的硫化铅，钙与硅酸盐将形成硅酸钙。硫化铅是铅冶炼的主要原料，而形成的硅酸钙等硅钙化合物为铅冶炼造渣剂的主要成分，因此，重金属废石膏中得钙、铅玻璃中的氧化铅和硅酸盐都将得到高值化再利用，同时避免再利用过程中的重金属污染问题。本发明的技术可与现有的铅冶炼企业进行很好的集合，在铅冶炼现有技术和装备基础上实现重金属废石膏和铅玻璃的协同处置，达到以废治废的效果。本发明中碳热转化和铅冶炼过程中产生的烟气，将进入相应的烟气处理系统，对重金属粉尘和含硫烟气进行处置。
本发明以重金属废石膏和铅玻璃为原料，加入煤粉，经混合磨料、碳热转化、破碎、冶炼配料和铅冶炼等工序，最终得到粗铅和铅渣，碳热转化和铅冶炼过程产生的烟气，进入相应的烟气处理系统，具体包括以下步骤：
（1）混合磨料：将干燥后的重金属废石膏与铅玻璃和煤粉进行混合磨料，混合磨料过程中，重金属废石膏质量含量为70%~75%，铅玻璃质量含量为20%~25%，煤粉质量含量为2%~6%，且三者质量含量之和为100%，磨料后进行分级得到混合料，混合料粒度为-100目；
（2）碳热转化：将步骤（1）得到的混合料置于热处理系统中进行碳热转化，碳热转化温度为750℃~950℃，热处理时间为1h~2h，碳热转化过程中采用保护气体，保护气体为氮气、氩气中的一种或者两者的混合气体，得到转化料；
（3）破碎：将步骤（2）中得到的转化料进行破碎并分级得到炼铅辅料，炼铅辅料粒度为-100目；
（4）冶炼配料和铅冶炼：将步骤（3）得到的冶炼辅料与炼铅原料和冶炼溶剂进行混合配料，加入到炼铅炉中进行铅冶炼，得到粗铅和炼铅渣。
附图说明
图1为一种重金属废石膏与铅玻璃协同处置的方法工艺流程图。
 
具体实施方式
实施例1
将干燥后的重金属废石膏与铅玻璃和煤粉进行混合磨料，混合磨料过程中，重金属废石膏质量含量为70%，铅玻璃质量含量为25%，煤粉质量含量为5%，磨料后进行分级得到混合料，混合料粒度为-100目；将混合料置于热处理系统中进行碳热转化，碳热转化温度为750℃，热处理时间为1h，碳热转化过程中采用氮气作为保护气体，得到转化料；将转化料进行破碎并分级得到炼铅辅料，炼铅辅料粒度为-100目；将冶炼辅料与炼铅原料和冶炼溶剂进行混合配料，加入到炼铅炉中进行铅冶炼，得到粗铅和炼铅渣。
实施例2
将干燥后的重金属废石膏与铅玻璃和煤粉进行混合磨料，混合磨料过程中，重金属废石膏质量含量为75%，铅玻璃质量含量为20%，煤粉质量含量为5%，磨料后进行分级得到混合料，混合料粒度为-100目；将混合料置于热处理系统中进行碳热转化，碳热转化温度为950℃，热处理时间为2h，碳热转化过程中采用氩气作为保护气体，得到转化料；将转化料进行破碎并分级得到炼铅辅料，炼铅辅料粒度为-100目；将冶炼辅料与炼铅原料和冶炼溶剂进行混合配料，加入到炼铅炉中进行铅冶炼，得到粗铅和炼铅渣。
 
实施例3
将干燥后的重金属废石膏与铅玻璃和煤粉进行混合磨料，混合磨料过程中，重金属废石膏质量含量为74%，铅玻璃质量含量为24%，煤粉质量含量为2%，磨料后进行分级得到混合料，混合料粒度为-100目；将混合料置于热处理系统中进行碳热转化，碳热转化温度为800℃，热处理时间为1.5h，碳热转化过程中采用氮气和氩气混合气体作为保护气体，得到转化料；将转化料进行破碎并分级得到炼铅辅料，炼铅辅料粒度为-100目；将冶炼辅料与炼铅原料和冶炼溶剂进行混合配料，加入到炼铅炉中进行铅冶炼，得到粗铅和炼铅渣。
 
实施例4
将干燥后的重金属废石膏与铅玻璃和煤粉进行混合磨料，混合磨料过程中，重金属废石膏质量含量为73%，铅玻璃质量含量为21%%，煤粉质量含量为6%，磨料后进行分级得到混合料，混合料粒度为-100目；将混合料置于热处理系统中进行碳热转化，碳热转化温度为850℃，热处理时间为1h，碳热转化过程中采用氮气作为保护气体，得到转化料；将转化料进行破碎并分级得到炼铅辅料，炼铅辅料粒度为-100目；将冶炼辅料与炼铅原料和冶炼溶剂进行混合配料，加入到炼铅炉中进行铅冶炼，得到粗铅和炼铅渣。
 
实施例5
将干燥后的重金属废石膏与铅玻璃和煤粉进行混合磨料，混合磨料过程中，重金属废石膏质量含量为73%，铅玻璃质量含量为23%，煤粉质量含量为4%，磨料后进行分级得到混合料，混合料粒度为-100目；将混合料置于热处理系统中进行碳热转化，碳热转化温度为900℃，热处理时间为1.8h，碳热转化过程中采用氮气保护气体，得到转化料；将转化料进行破碎并分级得到炼铅辅料，炼铅辅料粒度为-100目；将冶炼辅料与炼铅原料和冶炼溶剂进行混合配料，加入到炼铅炉中进行铅冶炼，得到粗铅和炼铅渣。
 
实施例6
将干燥后的重金属废石膏与铅玻璃和煤粉进行混合磨料，混合磨料过程中，重金属废石膏质量含量为72%，铅玻璃质量含量为25%，煤粉质量含量为3%，磨料后进行分级得到混合料，混合料粒度为-100目；将混合料置于热处理系统中进行碳热转化，碳热转化温度为850℃，热处理时间为1.2h，碳热转化过程中采用氩气作为保护气体，得到转化料；将转化料进行破碎并分级得到炼铅辅料，炼铅辅料粒度为-100目；将冶炼辅料与炼铅原料和冶炼溶剂进行混合配料，加入到炼铅炉中进行铅冶炼，得到粗铅和炼铅渣。 

Claims (4)

1.一种重金属废石膏与铅玻璃协同处置的方法，其特征在于：具体步骤如下：
以重金属废石膏和铅玻璃为原料，加入煤粉，经混合磨料、碳热转化、破碎、冶炼配料和铅冶炼工序，最终得到粗铅和铅渣，碳热转化和铅冶炼过程产生的烟气，进入相应的烟气处理系统，具体包括以下步骤：
（1）混合磨料：将干燥后的重金属废石膏与铅玻璃和煤粉进行混合磨料，磨料后进行分级得到混合料，混合料粒度为-100目；
（2）碳热转化：将步骤（1）得到的混合料置于热处理系统中进行碳热转化，得到转化料；
（3）破碎：将步骤（2）中得到的转化料进行破碎并分级得到炼铅辅料，炼铅辅料粒度为-100目；
（4）冶炼配料和铅冶炼：将步骤（3）得到的冶炼辅料与炼铅原料和冶炼溶剂进行混合配料，加入到炼铅炉中进行铅冶炼，得到粗铅和炼铅渣。
2.根据权利要求1所述一种重金属废石膏与铅玻璃协同处置的方法，其特征在于：混合磨料过程中，重金属废石膏质量含量为70%~75%，铅玻璃质量含量为20%~25%，煤粉质量含量为2%~6%，且三者质量含量之和为100%。
3.根据权利要求1所述一种重金属废石膏与铅玻璃协同处置的方法，其特征在于碳热转化温度为750℃~950℃，热处理时间为1h~2h。
4.根据权利要求1所述一种重金属废石膏与铅玻璃协同处置的方法，其特征在于：碳热转化过程中采用保护气体，保护气体为氮气、氩气中的一种或者两者的混合气体。
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