CN104862483A - 高富氧侧吹熔池熔炼结合制酸系统处理再生铅物料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高富氧侧吹熔池熔炼结合制酸系统处理再生铅物料的方法，将92～96w%的再生铅物料、4～8w%的煤送入高富氧侧吹熔池熔炼炉，并通入体积比为1:0.3～1的高富氧空气和燃气，其中高富氧空气中氧气的体积含量为70～99%。高富氧侧吹熔池熔炼炉内再生铅物料与煤发生分解、还原反应，产出含有高浓度SO2的烟气、粗铅和还原渣；粗铅进入精炼系统进行精炼，含高浓度SO2的烟气进入制酸系统制取硫酸。该方法减少了脱硫费用，由燃气提供热量，大大减少了辅料的加入，明显降低了生产成本；SO2送入制酸系统通过两转两吸方式制取硫酸，硫资源变废为宝，得到循环利用，减少了环境污染。
Description
技术领域
本发明属于再生铅回收再利用领域，具体涉及高富氧侧吹熔池熔炼结合制酸系统处理再生铅物料的方法。
背景技术
随着经济社会发展，人们生活水平提升，大量的铅蓄电池用于日常生产与生活中，随之而来的就是铅蓄电池的大量淘汰，铅蓄电池产生铅膏的典型成分如下：Pb：75.16%，ZnO：1.83%，SiO2：2.38%，FeO：0.74%，SO4 2-：19.17%，As：0.3%，Sb：0.42%，这其中有大量对环境影响较大的重金属，如果不能对废铅蓄电池进行有效处理的话，不仅造成大量的资源浪费，而且会造成严重的环境污染。
目前处理废旧蓄电池再生铅物料的工艺主要有：预脱硫→低温熔炼法以及高温熔炼→尾气脱硫法。这些工艺中的脱硫产物硫酸钠或硫酸钙均因含有害重金属等品质问题难以处理或再利用，成为危险固废，且消耗脱硫剂（纯碱或熟石灰）的成本过高，占再生铅总处理成本的一半以上。
CN103451444A公开了一种采用底吹熔池熔炼处理再生铅物料产出粗铅的装置及其工艺。用底吹炉处理该物料时只能产出少部分粗铅，还需要再经过还原炉冶炼；特别是处理含硫低（2～10%）的铅膏及有色金属废杂料时，必须再经还原炉进行冶炼才能产出粗铅。其氧气是通过炉子底部送入炉内，氧气从炉体底部进入后先与铅反应，形成氧化铅，氧化铅再与物料反应，延长了工艺流程，而且氧枪消耗大、炉子寿命短、劳动强度大，成本高。
发明内容
本发明提供了一种高富氧侧吹熔池熔炼结合制酸系统处理再生铅物料的方法，该方法具有辅料少，废渣少，保护氧枪，炉子寿命长，自动化水平高，金属直收率高；有效解决了含铅物料熔炼回收过程中能耗高、环保效果差的问题。
该工艺将高富氧气体及燃气由炉身两侧的喷枪喷入炉体渣层，提高了氧浓度（氧浓度大于70%），使SO2含量为3～9%，达到了制酸条件。减少了脱硫成本，使硫资源变废为宝，实现了资源利用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高富氧侧吹熔池熔炼结合制酸系统处理再生铅物料的方法，包括以下步骤：
步骤（1）：取92～96w%的再生铅物料、4～8w%的煤，经计量后由输送皮带输送至侧吹炉加料口并投入高富氧侧吹熔池熔炼炉内；同时采用气体喷枪从高富氧侧吹熔池熔炼炉侧部按体积比为1:0.3～1的比例向炉内吹入高富氧空气与燃气，与混合物料进行反应，并对物料进行搅拌，控制侧吹炉内的加热温度为1100～1300℃；再生铅物料与加入的煤发生分解、还原反应，产出含有高浓度SO2的烟气、粗铅和还原渣；
步骤（2）：步骤（1）中得到的含有高浓度SO2的烟气，经烟道进入余热锅炉，然后经过表冷器进一步降温之后由连接管道进入收尘器除尘；粗铅进入精炼系统进行精炼；还原渣收集，能够作为水泥原料；
步骤（3）：步骤（2）所述的经过收尘之后的含有高浓度SO2烟气，经过风机输送到制酸系统，制取硫酸；
步骤（4）：经过步骤（3）制酸系统处理之后，残留烟经过脱硫装置后标排放。
所述的高富氧侧吹熔池熔炼结合制酸系统处理再生铅物料的方法，步骤（1）所述的再生铅物料为废旧铅酸蓄电池拆解后除外壳外的再生铅物料，其主要成分为：Pb：74.5～80 w%；ZnO：0.1～2.4 w%；SiO2：1～6.8 w%；FeO：0.5～2.6 w%； SO4 2-：10.2～18w%；As：0.1～1.7w%；Sb：0.3～1.8 w%。
所述的高富氧侧吹熔池熔炼结合制酸系统处理再生铅物料的方法，步骤（1）所述的高富氧空气中氧气含量（体积分数）为70～99%。
所述的高富氧侧吹熔池熔炼结合制酸系统处理再生铅物料的方法，步骤（1）所述的燃气为煤气或者天然气。
所述的高富氧侧吹熔池熔炼结合制酸系统处理再生铅物料的方法，步骤（1）所述的高富氧空气的通入压力为0.4～0.6MPa，燃气的通入压力为0.1～0.3MPa；所述高富氧空气的通入流量为220～290Nm3/h，所述燃气的通入流量为40～130 Nm3/h。
所述的高富氧侧吹熔池熔炼结合制酸系统处理再生铅物料的方法，所述含有高浓度SO2的烟气中，SO2含量（体积分数）为3～9%。
步骤（2）所述的高富氧侧吹熔池熔炼结合制酸系统处理再生铅物料的方法，步骤（2）所述的含有高浓度SO2的烟气进入余热锅炉的温度为900～1200℃，出余热锅炉的温度为300～450℃；经表冷器降温至150～200℃。
所述的高富氧侧吹熔池熔炼结合制酸系统处理再生铅物料的方法，所述的含高浓度SO2的烟气进入制酸系统之后，硫酸的回收率为95%以上，残留气体基本上达到了排放标准；残留气体及生产过程中出现的事故烟气，经过制酸系统之后的脱硫装置处理后达标排放，常用氢氧化钠作为脱硫剂。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
（1）本发明利用富氧侧吹炉对再生铅物料进行处理时，运用辅料少，目前处理物料的过程中运用的辅料有石英石、石灰石、铁矿石、煤，本发明的辅料只有煤，明显减少废渣产生量，降低了生产成本，综合能耗低，节能效果好，原料适应能力强；通入燃气提供大部分热量，效率高、产生废渣少。
（2）本发明通过高富氧侧吹熔池熔炼炉及两转两吸制酸方式两种工艺相结合，直接对再生铅物料进行熔炼，无需进行脱硫，减少了脱硫成本，达到了一步炼铅和硫同时回收利用的目的，有效解决了含硫物料回收过程中能耗高、成本高、环保效果差的问题。
（3）本发明使用的富氧侧吹炉密闭性强，热利用率高，富氧浓度高，连续下料，操作方便，自动化程度高，适合大型生产，劳动强度低，炉子寿命长，金属直收率高，渣含铅2%以下，铅的回收率达到98%以上。
（4）本发明利用富氧侧吹熔炼熔炉处理得到的烟气中的SO2，经过两转两吸制酸方式制取浓硫酸，硫资源变废为宝，得到循环利用，减少了资源浪费及环境污染。
（5）本发明高富氧侧吹熔池熔炼工艺中，是将浓度大于70%的高富氧空气以及燃气由炉身两侧的喷枪共同喷入熔体渣层，因使用高富氧侧吹炉产生炉气少，减少了热量损失；而且炉体密封性好，使得熔炼烟气中含SO2浓度高、稳定、连续，有利于制酸；该系统无废渣产生。
（6）本发明在富氧侧吹熔炼炉内处理再生铅物料时，温度较高，熔炼强度高，有效抑制了二噁英的产生，解决了生产中产生氮氧化合物的问题。
（7）本发明在制酸系统中，有专门的后续脱硫工段来处理转化之后的制酸尾气，脱硫剂使用量极少，可保证尾气完全达标排放。
（8）本发明在处理再生铅物料过程中，加入的辅料少且不存在预脱硫过程；经制酸系统之后的烟气能够达标排放，减少了脱硫剂的使用。因此本方法大大降低了生产成本，具有较好的经济效益；如表1所示，本发明的生产成本明显低于其他生产工艺的生产成本。
具体实施例
实施例1
高富氧侧吹熔池熔炼结合制酸系统处理再生铅物料所用的装置如下：从各料仓由计量皮带计量之后的再生铅物料、煤输送至富氧侧吹熔池熔炼炉加料口并加入到富氧侧吹炉内，同时采用气体喷枪从高富氧侧吹熔池熔炼炉侧部向炉内吹入高富氧空气和燃气；炉内反应完成后产生有含有高浓度SO2的烟气、粗铅、还原渣；粗铅经过设置在富氧侧吹炉底端侧部的出铅口排出，还原渣通过富氧侧吹炉底部的出渣口排出；含有高浓度SO2的烟气经过设置在进渣口旁边的出气口排出，经过烟道直接进入余热锅炉、然后通过连接管道进入表冷器、通入收尘器进行除尘，除尘之后的烟气通过风机进入洗涤塔、电除雾器、干燥塔、转化塔、吸收塔，最后的残留烟气基本达到直接排放指标，通过烟囱排放；不达标的烟气及生产过程中出现的事故烟气，通过脱硫装置进行处理。
一种高富氧侧吹熔池熔炼结合制酸系统处理再生铅物料的方法，包括以下步骤：
步骤（1）：取92w%的再生铅物料、8w%的煤由各个料仓通过相应的计量皮带计量后，输送至侧吹炉加料口并投入高富氧侧吹熔池熔炼炉内；采用高富氧侧吹熔池熔炼炉两侧的气体喷枪，向高富氧侧吹炉内吹入体积比为1：0.3的高富氧空气与天然气，与混合物料进行反应，其中高富氧空气中氧气含量为70%。并对物料进行搅拌，控制侧吹炉内的加热温度为1100℃；再生铅物料与加入的煤发生分解、还原反应，产出含有高浓度SO2的烟气、粗铅和还原渣，烟气中SO2含量为3%；
通入高富氧空气的压力为0.4～0.6MPa，通入流量为220～290Nm3/h；通入天然气的压力为0.1～0.15MPa，通入流量为40～90 Nm3/h。
步骤（2）：步骤（1）中得到的含有SO2的烟气，经烟道进入到余热锅炉，SO2进入余热锅炉时的温度为900～1200℃，出炉时的温度为300～450℃，然后经过表冷器进一步降温至150～200℃，然后由连接管道进入收尘器除尘；粗铅进入精炼系统进行精炼；得到的还原渣收集能够作为水泥原料；
步骤（3）：步骤（2）所述的经过收尘之后的含有高浓度SO2烟气，经过风机输送到常规制酸系统，制取硫酸。
步骤（4）：经过步骤（3）制酸系统处理之后，残留的烟气达标排放。
其中，再生铅物料是由拆解废旧蓄电池得到的，主要成分为：Pb：74.5w%；ZnO：2.4w%；SiO2：6.8w%；FeO：2.6w%；SO4 2-：10.2 w%；As：1.7w%；Sb：1.8w%。合成硫酸的收率为：95%。
实施例2
与实施例1相同部分不再重述，不同之处在于：向高富氧侧吹炉中送入再生铅物料的含量为93w%，煤的含量为7w%；向高富氧侧出炉内通入的高富氧空气中，氧气含量为77%；炉内的加热温度为1150℃，得到含高浓度SO2烟气中SO2含量为4.5%。
其中，再生铅物料成分为：Pb：75.8w%；ZnO：1.8w%；SiO2：5.4w%；FeO：2.1w%；SO4 2-：12.2w%；As：1.3w%；Sb：1.4w%。合成硫酸的收率为：96.5%。
实施例3
与实施例1相同部分不再重述，不同之处在于：向高富氧侧吹炉中送入再生铅物料的含量为94w%，煤的含量为6w%；向高富氧侧吹炉内通入的高富氧空气中，氧气含量为84%；炉内的加热温度为1200℃，得到含高浓度SO2烟气中SO2含量为6%。
其中，再生铅物料成分为：Pb：77.2w%；ZnO：1.2w%；SiO2：3.9w%；FeO：1.6w%；SO4 2-：14.1w%；As：0.9w%；Sb：1.1w%。合成硫酸的收率为：98%。
实施例4
与实施例1相同之处不再重述，不同之处在于：用喷枪向高富氧侧吹炉内吹入体积比为1：0.5的高富氧空气与天然气。
实施例5
与实施例2相同之处不再重述，不同之处在于：用喷枪向高富氧侧吹炉内吹入体积比为1：0.5的高富氧空气与天然气。
实施例6
与实施例3相同之处不再重述，不同之处在于：用喷枪向高富氧侧吹炉内吹入体积比为1：0.5的高富氧空气与天然气。
实施例7
与实施例1相同部分不再重述，不同之处在于：向高富氧侧吹炉中送入再生铅物料的含量为95w%，煤的含量为5w%；用喷枪向高富氧侧吹炉内通入体积比为1：0.6的高富氧空气和煤气，高富氧空气中，氧气含量为91%；炉内的加热温度为1250℃，得到含SO2烟气中SO2含量为7.5%。
通入高富氧空气的压力为0.4～0.6MPa，通入流量为220～290Nm3/h；通入煤气的压力为0.15～0.3MPa，通入流量为90～130 Nm3/h。
其中，再生铅物料成分为：Pb：78.6w%；ZnO：0.7w%；SiO2：2.4w%；FeO：1.0w%；SO4 2-：16.1w%；As：0.5w%；Sb：0.7w%。合成硫酸的收率为：99%。
实施例8
与实施例1相同部分不再重述，不同之处在于：向高富氧侧吹炉中送入再生铅物料的含量为96w%，煤的含量为4w%；用喷枪向高富氧侧吹炉内通入体积比为1：0.6的高富氧空气和煤气，高富氧空气中，氧气含量为99%；炉内的加热温度为1300℃，得到含SO2烟气中SO2含量为9%。
通入高富氧空气的压力为0.4～0.6MPa，通入流量为220～290Nm3/h；通入煤气的压力为0.15～0.3MPa，通入流量为90～130 Nm3/h。
其中，再生铅物料成分为：Pb：80.0w%；ZnO：0.1w%；SiO2：1.0w%；FeO：0.5w%；SO4 2-：18.0w%；As：0.1w%；Sb：0.3w%。合成硫酸的收率为：99.9%
实施例9
与实施例7相同部分不再重述，不同之处在于：用喷枪向高富氧侧吹炉内吹入体积比为1:1的高富氧空气与煤气。
实施例10
与实施例8相同部分不再重述，不同之处在于：用喷枪向高富氧侧吹炉内吹入体积比为1:1的高富氧空气与煤气。
Claims (7)
1.一种高富氧侧吹熔池熔炼结合制酸系统处理再生铅物料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤（1）：取92～96w%的再生铅物料、4～8w%的煤，经计量后输送至侧吹炉加料口并投入高富氧侧吹熔池熔炼炉内；同时采用高富氧侧吹熔池熔炼炉侧部的气体喷枪向高富氧侧吹熔池熔炼炉内吹入体积比为1：0.3～1的高富氧空气与燃气，与混合物料进行反应，并对物料进行搅拌，控制侧吹炉内的加热温度为1100～1300℃；再生铅物料与加入的煤发生分解、还原反应，产出含有高浓度SO2的烟气、粗铅和还原渣；
步骤（2）：步骤（1）中得到的含有高浓度SO2的烟气，经烟道进入余热锅炉，然后经过表冷器进一步降温之后由连接管道进入收尘器除尘；粗铅进入精炼系统进行精炼；还原渣进行收集，备用；
步骤（3）：步骤（2）所述的经过收尘之后的含有高浓度SO2烟气，经过风机输送到制酸系统，制取硫酸；
步骤（4）：经过步骤（3）制酸系统处理之后，残留气体通过脱硫装置后排放。
2.根据权利要求1所述的高富氧侧吹熔池熔炼结合制酸系统处理再生铅物料的方法，其特征在于，步骤（1）所述的再生铅物料为废旧铅酸蓄电池拆解后除外壳外得到的再生铅物料，其主要成分为：Pb：74.5～80 w%；ZnO：0.1～2.4 w%；SiO2：1～6.8 w%；FeO：0.5～2.6w%；SO2- 4：10.2～18w%；As：0.1～1.7w%；Sb：0.3～1.8 w%。
3.根据权利要求1所述的高富氧侧吹熔池熔炼结合制酸系统处理再生铅物料的方法，其特征在于：步骤（1）所述的高富氧空气中氧气含量为70～99%。
4.根据权利要求1所述的高富氧侧吹熔池熔炼结合制酸系统处理再生铅物料的方法，其特征在于：步骤（1）所述的燃气为煤气或者天然气。
5.根据权利要求1所述的高富氧侧吹熔池熔炼结合制酸系统处理再生铅物料的方法，其特征在于：步骤（1）所述的高富氧空气的通入压力为0.4～0.6MPa，燃气的通入压力为0.1～0.3MPa；所述高富氧空气的通入流量为220～290Nm3/h，所述燃气的通入流量为40～130 Nm3/h。
6.根据权利要求1所述的高富氧侧吹熔池熔炼结合制酸系统处理再生铅物料的方法，其特征在于：所述含有高浓度SO2的烟气中，SO2含量为3～9%。
7.根据权利要求1所述的高富氧侧吹熔池熔炼结合制酸系统处理再生铅物料的方法，其特征在于：步骤（2）所述含有高浓度SO2的烟气进入余热锅炉的温度为900～1200℃，出余热锅炉的温度为300～450℃；经表冷器降温至150～200℃。
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