CN105441683A - 一种混合废渣的综合处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合废渣的综合处理方法，包括以下步骤：(1)将所述混合废渣与还原剂焦炭混合进行还原熔炼，得到铁铜合金、铅锌烟尘和二次冶炼渣；(2)根据二次冶炼渣的成分添加无铅CRT玻璃、石英砂、添加剂，进行微晶玻璃熔炼，将得到的熔融态玻璃微晶相进行水淬制粒，得到微晶玻璃颗粒；(3)将得到的微晶玻璃颗粒进行压板铸模成型，将成型物进行核化和晶化处理，得到具有优良性能的微晶玻璃板材。本发明采用两步高温熔炼的方式处理混合废渣，可以有效回收并富集渣中的有价金属，工艺过程简单；同时结合后续的微晶玻璃板材制备，从而实现经济上的盈利。

Description

一种混合废渣的综合处理方法
技术领域
本发明涉及一种混合废渣的综合处理方法，尤其涉及一种一次冶炼渣回收方法和利用二次冶炼渣制备微晶玻璃板材的方法。
背景技术
目前我国能源资源约束矛盾日益突出，环境压力越来越大，资源、能源、环境对经济发展的制约已成为比较突出的问题。为了更有效的利用资源，我国提出要大力发展循环经济，积极倡导节能减排，要求经济建设与人口、资源和环境协调发展，既能达到发展经济的目的，又能保护人类赖以生存的自然资源和环境，使人类能够连续不断的发展。中国是冶金工业大国，每年产生大量冶炼废渣，并且还在不断地增加；与此同时现代生活产生了越来越多的城市垃圾，这些固相废弃资源含有较多的有价金属。这些固体废渣中往往含有少量具有较高价值的有价金属，具有较高的回收价值，为了节约土地、减少资源浪费和对环境的污染，必须进行无害化处理和回收利用。利用冶金工业二次处理后的废渣和废旧废弃物，作为生产微晶玻璃的原料，可以有效地处理这些工业废物、电子垃圾等，以实现冶金废渣综合利用，这对实现国民经济可持续快速发展有积极意义。
目前冶炼废渣由于成分和性质的差异，综合利用与处理方法各异，除了个别冶炼渣(如含有一定量稀贵金属的冶炼废渣，锌酸浸渣，铜冶炼渣)等可通过返回冶炼系统进行二次冶炼之外，大宗冶炼废渣的综合利用的主流方向是替代传统天然材料，用于加工建筑材料和工程施工，例如水泥、路基填料、陶瓷材料等，也有将冶炼矿渣制备微晶玻璃板材。采用高温熔炼回收其中的有价金属，由于渣中有价金属含量极低，因此成本极高且基本没有收益，因而实际上冶炼废渣常常会被堆存处理。如果直接将冶金废渣做成低附加值的水泥、填料等，其中的少量有价金属没有得到有效回收，造成资源的浪费。目前已有利用冶炼废渣制备微晶玻璃板材的应用，但是同样的，其中的有价金属元素并没有得到有效地回收，造成宝贵资源的浪费；也有利用镍冶炼渣经过金属回收后制备微晶玻璃板材的研究，但是局限于镍冶炼渣，对冶炼废渣处理的借鉴意义有限，适应性不强。因此，现在急需一种适用性强、金属回收效果好且可以创造价值变废为宝的冶炼废渣处理技术。
发明内容
本发明是针对现有冶炼废渣及废弃资源的资源化回收技术的不足，提供一种新的混合渣综合处理方法，该方法具有原料适应性强、操作简单易行、生产成本低、综合利用率高的特点，既有效回收了多种冶炼废渣中的有价金属，又得到高价值的微晶玻璃板材，实现了变废为宝创造效益，有效的实现了环保、经济效益和技术障碍上的突破。
为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案为：
一种混合废渣的综合处理方法，包括以下步骤：
(1)将所述混合废渣与还原剂焦炭混合进行还原熔炼，得到铁铜合金、铅锌烟尘和二次冶炼渣；所述混合废渣主要由铅冰铜渣、阳极泥脱铜渣、含铅废渣和粉煤渣的一次冶炼渣和含铅废旧CRT玻璃组成，混合废渣中主要含有铁、硅、钙氧化物，同时含有少量的具有回收价值的有价金属；
(2)根据二次冶炼渣的成分添加无铅CRT玻璃、石英砂、添加剂，进行微晶玻璃熔炼，将得到的熔融态玻璃微晶相进行水淬制粒，得到微晶玻璃颗粒；所述二次冶炼渣、无铅CRT玻璃、石英砂、添加剂的质量比为45～50:30～35:5～10:0～4；
(3)将得到的微晶玻璃颗粒进行压板铸模成型，将成型物进行核化和晶化处理，得到具有优良性能的微晶玻璃板材。
上述的综合处理方法，优选的，所述混合废渣是将阳极泥脱铜渣、铅冰铜渣、含铅废渣、粉煤渣、废旧CRT玻璃按5～10:1～2:1～2:10～20:10～20的质量配比进行混料后，通过40目筛获得。
上述的综合处理方法，优选的，所述步骤(1)中，获得的二次冶炼渣中各成分的质量分数分别为：SiO236％～40％、Al2O323％～25％、CaO2.5％～4.9％、K2O+Na2O23％～25％、MgO6％～8％、Fe2O30.5％～1％、ZnO0.1％～0.5％和Sn0.3％～2％。
上述的综合处理方法，优选的，所述步骤(1)中，还原剂焦炭的加入量占混合废渣的质量分数为3％～5％，还原熔炼温度为1300～1350℃。
上述的综合处理方法，优选的，所述步骤(2)中，微晶玻璃熔炼的熔炼温度为1500～1580℃；熔炼时间为3.5～4小时。
上述的综合处理方法，优选的，所述微晶玻璃中各化学组分和质量百分比含量分别为：SiO245～49％、Al2O324％～25％、CaO3％～4.8％、K2O+Na2O16.1％～20％、MgO4％～7.5％、Fe2O30.6％～0.9％、ZnO0.1％～0.4％、Sn0.5％～2％和BaO0.2％～0.6％。
上述的综合处理方法，优选的，所述步骤(2)中，添加剂为方解石、铝长石、碳酸钡、硼砂、高岭土和无机色料中的一种或几种。
上述的综合处理方法，优选的，所述步骤(3)中，核化和晶化处理过程的升温速率为10～15℃/min；降温速率为5℃/min。
上述的综合处理方法，优选的，核化温度为900～950℃，核化时间为1.5～2h；晶化温度980～1100℃，晶化时间为3～3.5h。
本发明的基本思路为：首先对混合废渣采用高温还原熔炼方法处理，使铁、铜、镍等金属还原并形成粗合金从渣中得到回收，而铅、锌等易挥发金属则在熔炼的烟尘中得到回收，同时得到二次冶炼废渣，而且铟、硒等挥发进入烟尘中，金银等贵金属被捕集进入粗合金中。将二次冶炼渣添加少量工业原料再次熔融，并冷却水淬制粒得到微晶玻璃颗粒，然后将微晶玻璃颗粒进行压板铸模，之后经过温控加热进行核化和晶化，得到硅酸钙型微晶玻璃板材。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1)本发明采用两步高温熔炼的方式处理混合废渣，可以有效回收并富集渣中的有价金属，工艺过程简单。同时结合后续的微晶玻璃板材制备，从而实现经济上的盈利。
2)本发明的方法对原料适应性强，不同渣型中的有价金属及成分都可以利用本技术得到富集和分离，综合回收率高，可以有效分离富集溶液中的有价金属。
3)本发明的技术可以得到深色微晶玻璃板材产品，附加值较高。
4)本发明的方法可以充分综合回收一次冶炼渣中的有价金属，并将杂质元素制备成高价值的微晶玻璃板材，解决了高温熔炼法回收废渣中有价金属这一技术存在的成本问题。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。
实施例1：
一种如图1所示的本发明的混合废渣的综合处理方法，包括以下步骤：
(1)将阳极泥脱铜渣、铅冰铜渣、含铅废渣、粉煤渣、废旧CRT玻璃按质量比为5:1:1:10:20进行混料，并加入还原剂焦炭(占混合废渣的质量分数为5％)进行高温熔炼，熔炼温度为1300℃，熔炼时间约为4h，得到大量的二次冶炼渣、少量铁铜粗合金以及铅锌烟尘。烟尘和铁铜合金返回其他冶炼工程进行回收处理，其中二次冶炼渣的成分为：SiO240％、Al2O325％、CaO2.5％、K2O+Na2O23.2％、MgO8％、Fe2O30.5％、ZnO0.2％和Sn0.6％。
(2)将步骤(1)得到的二次冶炼渣与无铅CRT玻璃、石英砂、添加剂(方解石、铝长石、碳酸钡、硼砂、高岭土和无机色料的混合物)按照质量比为45:35:5:2进行配料，在温度约为1500℃进行熔炼，熔炼时间3h左右，熔炼结束时，通过放料口和溜槽放出熔融微晶玻璃体进行水淬处理，得到微晶玻璃颗粒。微晶玻璃颗粒中的各化学组分和质量百分比含量分别为：SiO247.2％、Al2O324％、CaO3％、K2O+Na2O16.5％、MgO7.5％、Fe2O30.6％、ZnO0.1％、Sn0.5％和BaO0.6％。
(3)将得到的微晶玻璃颗粒放在模具里面进行压板铸模，然后将其放入晶化炉中进行核化和晶化处理，控制其升温速率为10℃/min，核化温度约为950℃，时间约为2h，晶化温度1030℃，时间约为3h，然后按照5℃/min的速率进行降温，得到微晶玻璃板材；进行打磨抛光，得到高品质微晶玻璃板材。
实施例2：
一种如图1所示的本发明的混合废渣的综合处理方法，包括以下步骤：
(1)将阳极泥脱铜渣、铅冰铜渣、含铅废渣、粉煤渣、废旧CRT玻璃按质量比为5:2:2:20:20进行混料，并加入还原剂焦炭(占混合废渣的质量分数为3％)进行高温熔炼，熔炼温度为1350℃，熔炼时间约为3.5h，得到大量的二次冶炼渣、少量铁铜粗合金以及铅锌烟尘。烟尘和铁铜合金返回其他冶炼工程进行回收处理，其中二次冶炼渣的成分为：SiO236％、Al2O325％、CaO4.9％、K2O+Na2O23％、MgO7.6％、Fe2O31％、ZnO0.5％和Sn2％。
(2)将步骤(1)得到的二次冶炼渣按照配料比为按二次冶炼渣、无铅CRT玻璃、石英砂、添加剂(方解石、铝长石、碳酸钡、硼砂、高岭土和无机色料的混合物)按照质量比为40:30:5:2进行配料，在温度约为1580℃进行熔炼，熔炼时间2h左右，熔炼结束时，通过放料口和溜槽放出熔融微晶玻璃体进行水淬处理，得到微晶玻璃颗粒。微晶玻璃颗粒中的各化学组分和质量百分比含量分别为：SiO249％、Al2O324％、CaO4.8％、K2O+Na2O16.1％、MgO4％、Fe2O30.9％、ZnO0.4％、Sn0.6％和BaO0.2％。
(3)将得到的微晶玻璃颗粒放在模具里面进行压板铸模，然后将其放入晶化炉中进行核化和晶化处理，控制其升温速率为12℃/min，核化温度约为980℃，时间约为2h，晶化温度1050℃，时间约为2h，然后按照5℃/min的速率进行降温，得到微晶玻璃板材；进行打磨抛光，得到高品质微晶玻璃板材。
实施例3：
一种如图1所示的本发明的混合废渣的综合处理方法，包括以下步骤：
(1)将阳极泥脱铜渣、铅冰铜渣、含铅废渣、粉煤渣、废旧CRT玻璃按质量比为7:2:2:15:15进行混料，并加入还原剂焦炭(占混合废渣的质量分数为4％)进行高温熔炼，熔炼温度为1350℃，熔炼时间约为4h，得到大量的二次冶炼渣、少量铁铜粗合金以及铅锌烟尘。烟尘和铁铜合金返回其他冶炼工程进行回收处理，其中二次冶炼渣的成分为：SiO240％、Al2O323％、CaO4.9％、K2O+Na2O25％、MgO6％、Fe2O30.7％、ZnO0.1％和Sn0.3％。
(2)将步骤(1)得到的二次冶炼渣按照配料比为按二次冶炼渣、无铅CRT玻璃、石英砂、添加剂(方解石、铝长石、碳酸钡、硼砂、高岭土和无机色料的混合物)按照质量比为48:33:7:3进行配料，在温度约为1550℃进行熔炼，熔炼时间4h左右，熔炼结束时，通过放料口和溜槽放出熔融微晶玻璃体进行水淬处理，得到微晶玻璃颗粒。微晶玻璃颗粒中的各化学组分和质量百分比含量分别为：SiO245％、Al2O325％、CaO3％、K2O+Na2O20％、MgO4％、Fe2O30.6％、ZnO0.1％、Sn2％和BaO0.3％。
(3)将得到的微晶玻璃颗粒放在模具里面进行压板铸模，然后将其放入晶化炉中进行核化和晶化处理，控制其升温速率为15℃/min，核化温度约为950℃，时间约为2.5h，晶化温度1000℃，时间约为2h，然后按照5℃/min的速率进行降温，得到微晶玻璃板材；进行打磨抛光，得到高品质微晶玻璃板材。

Claims (9)

1.一种混合废渣的综合处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述混合废渣与还原剂焦炭混合进行还原熔炼，得到铁铜合金、铅锌烟尘和二次冶炼渣；所述混合废渣主要由铅冰铜渣、阳极泥脱铜渣、含铅废渣和粉煤渣的一次冶炼渣和含铅废旧CRT玻璃组成，混合废渣中主要含有铁、硅、钙氧化物，同时含有具有回收价值的有价金属；
(2)根据二次冶炼渣的成分添加无铅CRT玻璃、石英砂、添加剂，进行微晶玻璃熔炼，将得到的熔融态玻璃微晶相进行水淬制粒，得到微晶玻璃颗粒；所述二次冶炼渣、无铅CRT玻璃、石英砂、添加剂的质量比为45～50:30～35:5～10:0～4。
(3)将得到的微晶玻璃颗粒进行压板铸模成型，将成型物进行核化和晶化处理，得到具有优良性能的微晶玻璃板材。
2.如权利要求1所述的综合处理方法，其特征在于，所述混合废渣是将阳极泥脱铜渣、铅冰铜渣、含铅废渣、粉煤渣、含铅废旧CRT玻璃按5～10:1～2:1～2:10～20:10～20的质量配比进行混料后，通过40目筛获得。
3.如权利要求1所述的综合处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中，获得的二次冶炼渣中的各成分的质量分数分别为：SiO236％～40％、Al2O323％～25％、CaO2.5％～4.9％、K2O+Na2O23％～25％、MgO6％～8％、Fe2O30.5％～1％、ZnO0.1％～0.5％和Sn0.3％～2％。
4.如权利要求1～3任一项所述的综合处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中，还原剂焦炭的加入量占混合废渣的质量分数为3％～5％，还原熔炼温度为1300～1350℃。
5.如权利要求1～3任一项所述的综合处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中，微晶玻璃熔炼的熔炼温度为1500～1580℃；熔炼时间为3.5～4小时。
6.如权利要求1～3任一项所述的综合处理方法，其特征在于，所述微晶玻璃中各化学组分和质量百分比含量分别为：SiO245～49％、Al2O324％～25％、CaO3％～4.8％、K2O+Na2O16.1％～20％、MgO4％～7.5％、Fe2O30.6％～0.9％、ZnO0.1％～0.4％、Sn0.5％～2％和BaO0.2％～0.6％。
7.如权利要求1～3任一项所述的综合处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中，添加剂为方解石、铝长石、碳酸钡、硼砂、高岭土和无机色料中的一种或几种。
8.如权利要求1～3任一项所述的综合处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中，核化和晶化处理过程的升温速率为10～15℃/min；降温速率为5℃/min。
9.如权利要求8所述的综合处理方法，其特征在于，核化温度为900～950℃，核化时间为1.5～2h；晶化温度980～1100℃，晶化时间为3～3.5h。
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