CN105819829A - 一种用铅锌冶炼废渣制备人造石的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用铅锌冶炼废渣制备人造石的方法，它是在铅锌冶炼废渣中加入钙质材料、硫化物形成剂、硫稳定剂混合均匀后，在旋转热处理器中进行加热处理，磨细后，加入水而得到的，可用于建筑领域。该方法处理废渣具有固化效果好，工艺简单、成本低、原材料易得等优点。

Description

一种用铅锌冶炼废渣制备人造石的方法
技术领域
本发明涉及一种铅锌冶炼废渣制备人造石的方法，该材料中的重金属稳定，不会对环境造成污染，该人造石可作为建筑材料。
背景技术
近十年来，我国铅锌冶金保持了快速增长的势头，2010年，铅锌总产量达到958.10万吨。我国铅锌金属产量已连续多年位居世界第一。在产品产能飞速发展的同时，生产过程中的各类冶炼渣的处理问题逐步凸现，不仅关系到资源的综合循环利用，而且更关系到对自然环境的深远影响。由于在矿物原生过程中，铅锌多以相互伴生的形式存在，这就形成了冶炼过程中铅锌联合的普遍格局。我国锌冶炼行业工艺繁多，火湿法并举，但采用湿法(焙烧—浸出—电积工艺)生产的约占70％，成为主流，并有进一步取代火法炼锌的趋势。在湿法炼锌过程中，首先要进行脱硫，目前国内多为焙烧脱硫，焙烧过程中产生的焙砂、焙尘均作为半成品进入下段流程。采用硫酸体系对焙烧矿进行浸出，此过程是产生锌渣的主要环节。在一个10×104t/a的电锌冶炼厂，投入锌品位约50％的情况下，系统产各类渣约为96121.5吨，其中，浸出渣为主要渣[侯晓波.铅锌冶炼渣处理的系统分析及研究[J].云南冶金，2011，40(3)：42-46]。以某大型铅/锌冶炼厂湿法炼锌中性-酸性复浸出工艺的浸出渣经挥发窑系统回收部分有价金属(锌、铅、铟、锗等)后所得到的二次渣；废渣风干后经球磨机磨细，过0.1mm筛，105℃下烘干，其主要化学成分及含量如下：Fe34.81％、Cu1.31％、Zn2.84％、Pb0.57％、As0.42％、Ag97mg/kg、Ga923mg/kg、In96mg/kg、Cd30mg/kg、S5.1％、C(焦炭)20.48％、石英20.36％，其余为Mn、Ca、K、Al、Mg等，约占14％[潘凤开，郭朝晖，程义，等.Pb/Zn冶炼废渣中重金属的生物浸出-盐浸处理[J].环境工程学报，2008，2(12)：1672-1676]。这些废渣的堆存直接影响自然环境，并对环境如土壤、水体和农作物等造成危害。如何经济有效的处理，这种渣具有重要的社会意义和经济意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种铅锌冶炼废渣制备人造石的方法，为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种用铅锌冶炼废渣制备人造石的方法，其特征是，依次包括下述步骤：
在铅锌冶炼废渣中加入钙质材料、硫化物形成剂和硫稳定剂；混合均匀后在旋转热处理器中进行加热处理；再经磨细后加入水得到人造石。所述加热器的温度为1200-1400℃，加热器用的燃料为煤粉；所述磨细后的粉体细度小于80μm，水加入量为铅锌冶炼废渣的600％；所述的钙质材料为方解石、石灰石、白垩中的一种，加入量为铅锌冶炼废渣质量的500-1000％；所述的硫化物形成剂为铝矾土、蒙脱土、高岭土中的一种，加入量为铅锌冶炼废渣质量的500-1000％；所述的硫稳定剂为ZrO2、TiO2、LaNiO3中的一种，加入量为铅锌冶炼废渣质量的0.05-0.1％。
本发明的反应在用钢板做成的旋转热处理器中进行：旋转热处理器的筒体与地平面倾斜放置，筒尾2高而筒头7低；混合均匀的钙质材料、硫化物形成剂、硫稳定剂原料经下料管1从筒尾2加入，通过热处理器筒体4内回转并从高到低轴向复合运动，热处理后的物料从筒头7排出收集。筒尾挡砖3可防止物料从筒尾溢出，后部内衬砖5前部内衬砖6起隔热作用以防止筒体4被烧坏；喷煤管8喷出的煤粉在热处理器中燃烧，产生热量对原料进行热处理。
钙质材料为方解石、石灰石、白垩，为人造石提供钙源，硫化物形成剂为铝矾土、蒙脱土、高岭土，为人造石提供铝源和硅源。硫化物形成剂中的氧化铝与渣中的硫和钙质材料中的钙反应，生成硫铝酸钙；氧化硅与钙反应生成硅酸钙；渣中的铁与钙和铝反应，生成铁铝酸钙。硫铝酸钙、硅酸钙和铁铝酸钙与水反应，分别得到钙矾石、水化铝酸钙和类钙矾石，三种水化产物具有一定强度，得到一种人造石。
硫稳定剂，具有催化能力，将铅锌冶炼废渣在加热分解产生的SO2催化氧化成SO3，然后与钙和渣中的金属离子反应生成硫酸盐，固化在人造石中；避免产生的SO2污染环境。
由于重金属废渣常采用水泥固化，人造石中含有水泥的成分(硅酸钙)，因此渣中的重金属，可以有效固化在本专利的人造石中[于竹青.含重金属废弃物的水泥固化性能及作用机理[D].武汉理工大学，2009]。
根据国标“危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别”(GB508513—2007)，该人造石符合国家标准要求，可用于建筑领域。
附图说明
本发明还可结合附图做进一步说明。图1是本发明的一个实施例。它的旋转热处理器由筒体4、筒尾2、筒尾档砖3、后部衬砖5、前部内衬砖6、筒头7组成；它工作时原料通过下料管1从筒尾2进入筒体而煤粉通过喷煤管8从筒头加入。旋转热处理器的筒体与地平面倾斜放置,与地平面的夹角а为3～15°。；优选为。5°
具体实施方式
一种铅锌冶炼废渣制备人造石的方法，包括下述步骤：
在铅锌冶炼废渣中加入钙质材料、硫化物形成剂、硫稳定剂混合均匀后，在旋转热处理器中进行加热处理，磨细后，加水得到人造石得到，原料配方如表1所示。
表1原料配方
旋转热处理器的筒体与地平面倾斜放置，筒尾2高而筒头7低；混合均匀的钙质材料、硫化物形成剂、硫稳定剂原料经下料管1加入筒尾2，通过热处理器筒体4内回转并从高到低轴向复合运动，反应物料从筒头7排出。筒尾挡砖3可防止物料从筒尾溢出，后部内衬砖5前部内衬砖6起隔热作用以防止筒体4被烧坏；喷煤管8喷出的煤粉在热处理器中燃烧，产生热量对原料进行热处理。
根据实施例1-实施例12的配方，得到人造石的强度均大于20MPa，根据国标“危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别”(GB508513—2007)，该人造石符合国家标准要求，可用于建筑领域。

Claims (7)

1.一种用铅锌冶炼废渣制备人造石的方法，其特征是，依次包括下述步骤：
在铅锌冶炼废渣中加入钙质材料、硫化物形成剂和硫稳定剂；混合均匀后在旋转热处理器中进行加热处理；再经磨细后加入水得到人造石。
2.根据权利要求1所述的用铅锌冶炼废渣制备人造石的方法，其特征是，所述加热器的温度为1200-1400℃，加热器用的燃料为煤粉。
3.根据权利要求1所述的用铅锌冶炼废渣制备人造石的方法，其特征是，所述磨细后的粉体细度小于80μm，水加入量为铅锌冶炼废渣的600%。
4.根据权利要求1所述的用铅锌冶炼废渣制备人造石的方法，其特征是，所述的钙质材料为方解石、石灰石、白垩中的一种，加入量为铅锌冶炼废渣质量的500-1000%。
5.根据权利要求1所述的用铅锌冶炼废渣制备人造石的方法，其特征是，所述的硫化物形成剂为铝矾土、蒙脱土、高岭土中的一种，加入量为铅锌冶炼废渣质量的500-1000%。
6.根据权利要求1所述的用铅锌冶炼废渣制备人造石的方法，其特征是，所述的硫稳定剂为ZrO2、TiO2、LaNiO3中的一种，加入量为铅锌冶炼废渣质量的0.05-0.1%。
7.根据权利要求1所述的用铅锌冶炼废渣制备人造石的方法，其特征是，旋转热处理器的筒体与地平面倾斜放置，筒尾（2）高而筒头（7）低；混合均匀的钙质材料、硫化物形成剂、硫稳定剂原料经下料管（1）从筒尾（2）加入，通过热处理器筒体（4）内回转并从高到低轴向复合运动，热处理后的物料从筒头（7）排出收集。
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