CN108456781A - 一种利用高温回转窑熔炼回收多金属固体废物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用高温回转窑熔炼回收多金属固体废物的方法，包括如下方法：配料：将混合废物和无烟煤以质量比为1:0.3‑0.5的比例混合均匀，得到混合配料；熔炼：将混合配料投入回转窑中进行高温熔炼，产生高达800‑900℃的烟气；烟气处理：烟气依次经过重力沉降、表面冷却、布袋收尘、活性炭吸附和脱硫处理后外排；窑渣处理：将窑渣进行破碎分选，得到合金粉和渣；精炼：将合金粉加入覆盖剂进行精炼，得到合金产品和尾渣。本发明将有价值的金属变成合金产品，将危险废物变成一般固废用于水泥、建材原料，提高了危险废物的利用率，经济价值更高。方法简单实用，成本低，是针对废弃物环保循环再生处置的好方法，值得推广。
Description
技术领域
本发明属于废物回收技术领域，特别是涉及一种利用高温回转窑熔炼回收多金属固体废物的方法。
背景技术
金属回收是指从废旧金属中分离出来的有用物质经过物理或机械加工成为再生利用的制品。是从回收、拆解、到再生利用的一条产业链。
金属回收产业形成了一个完整的产业链及再生利用生态圈。这个产业链从国外废料供货商开始，经过贸易商、进口商、代理商、港口、拆解厂(定点企业或五金厂)、回收公司、金属加工厂等环节，实现了资源的有效利用。需要指出的是，这里的金属回收公司是一个特殊的群体。各个金属回收公司在一个个大小不等的场地忙碌地从事着废金属的收购、分选、打包、装运等工作，他们既从事国内废料的回收，又在国内资源回收量尚为有限的情况下，大量收购经过初选及拆解后的进口废金属。在整个金属回收产业链中，经过金属回收公司的环节，各种废金属进行了富集，可以说，金属回收公司在这里起到了一个重要的"储水池"作用，调节着金属废料的供需、物流。金属回收将向分工专业化，社会化方向发展。
在整个产业链中，对废弃金属的熔炼回收，特别是多金属固体废物的熔炼回收是至关重要的一环，其熔炼回收技术的好坏直接影响着回收金属的价值，以及回收成本等问题。甚至有些废弃金属具有危险性，属于危险废物，如危险废物HW17、HW23、HW22、HW46、HW48类别。因此，急需一种多金属熔炼回收良好的技术，最大程度体现回收物的价值，降低回收成本，有效处理危险废物。
发明内容
本发明的目的就是提供一种利用高温回转窑熔炼回收多金属固体废物的方法，能完全解决上述现有技术的不足之处。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：
一种利用高温回转窑熔炼回收多金属固体废物的方法，包括如下方法：
1).配料：将混合废物和无烟煤以质量比为1:0.3-0.5的比例混合均匀，得到混合配料；
2).熔炼：将混合配料投入回转窑中进行高温熔炼，混合配料中无烟煤燃烧放出的热量足以将混合配料中的混合废物熔化形成熔体，并使熔体过热，同时形成一定的还原气氛，混合配料在回转窑进行高温熔炼反应后会得到窑渣，同时会产生高达800-900℃的烟气；
3).烟气处理：从回转窑出来的烟气的处理过程依次包括重力沉降、表面冷却、布袋收尘和活性炭吸附，然后得到烟气处理后的尾气，再将尾气进行脱硫处理后外排；
4).窑渣处理：窑渣从回转窑中排出，进行自然冷却后送入破碎机进行破碎，得到合金粉和渣；
5).精炼：将合金粉送入电弧炉内进行精炼，加入占合金粉质量10-15％的覆盖剂，反应温度控制在1200-1500℃，反应时间控制在50-70min，得到合金产品和尾渣。
进一步，方法2)在熔炼的过程中回转窑缓慢旋转，使混合配料逐渐依次经过窑尾进料干燥预热带、高温反应带、窑头排渣端冷却带。
进一步，窑尾进料干燥预热带的温度控制在800-900℃，干燥时间0.5-3h，使混合配料充分干燥。
进一步，高温反应带的温度控制在1100-1250℃，反应时间1.5-3h，使混合废物被还原。
进一步，方法3)中布袋收尘采用的是内滤式布袋收尘器，为防止内滤式布袋收尘器结露，内滤式布袋收尘器出口的烟气温度至少控制在120℃。
进一步，方法4)中窑渣的破碎过程依次分为粗破、中破和细破，再将破碎后的窑渣依次送入重力分选机、磁选机、电磁分选机进行分选。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：可有效对多金属混合废物进行综合熔炼回收，包括危险废物HW17、HW23、HW22、HW46、HW48类别等，将有价值的金属变成合金产品，并将危险废物转变成一般固废用于水泥、建材物料生产等，提高了危险废物的利用率，具有更高的经济价值。方法简单实用，成本低，是针对废弃物环保循环再生处置的好方法，值得推广。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种利用高温回转窑熔炼回收多金属固体废物的方法，包括如下方法：
1).配料：将混合废物和无烟煤(作为还原剂和燃料)以质量比为1:0.3-0.5的比例混合均匀，得到混合配料，混合配料的含水率保持在20-40％之间，同时可根据混合废物或混合料渣的烧结状况配一定量的熔炼剂或除渣剂，按说明使用即可。其回收回来的混合废物或混合料渣主要包括含锌铅铜镍锡多金属工业固体废物(包括危险废物HW17、HW23、HW22、HW46、HW48类别)，还可以处理低品味氧化锌、氧化铜镍矿，炼钢烟道灰等。
2).熔炼：将混合配料通过皮带上料的方式输送提升至高位料仓，再通过圆盘给料机喂入具有一定安装倾斜度的回转窑内进行回转窑高温熔炼，回转窑炉内的填充系数为12-15％。混合配料中无烟煤燃烧放出的热量足以将混合配料中的混合废物熔化形成熔体，并使熔体过热，同时形成一定的还原气氛(CO)。混合配料在回转窑进行高温熔炼反应后会得到窑渣，同时会产生高达800-900℃的烟气。
在熔炼的过程中回转窑缓慢旋转，混合配料翻转滚动，向窑头高温端移动(混合配料与燃烧火焰逆向流动)，分别经历窑尾进料干燥预热带、高温反应带、窑头排渣端冷却带。窑尾进料干燥预热带的温度控制在800-900℃，干燥时间0.5-3h，使混合配料充分干燥。高温反应带的温度控制在1100-1250℃，反应时间1.5-3h。在反应带，混合配料中的各类金属盐在高温下被分解为金属氧化物，各类金属氧化物被还原成单质金属和FeO。混合配料中的镍、铜、银等金属元素在高温还原性气氛中被还原成单质，利用金属元素共熔的特点，将单质的镍、铜、银等重金属元素与铁合成共熔体，得到高温窑渣，从窑头排出。混合配料中含有的少量锌、铟、铅等易挥发的元素在高温还原气氛中还原挥发，同时在窑尾负压风机的作用下，挥发物随烟气向窑尾移动，移动过程中被空气中氧所氧化，富集于烟气中。当烟气温度下降到一定程度时，锌、铟、铅等气态氧化物又凝结成固相并在冷却、收尘系统中被截留下来即得到含锌、铟、铅等金属氧化物的产品。其中窑内无烟煤燃烧所需的空气由收尘系统排风机所引起的负压吸入的空气和窑头鼓风机鼓入的高压风供给。
在熔炼过程中，回转窑内锌、铅等金属所发生的反应主要为：
| 3(ZnO·Fe2O3)+C→2Fe3O4+3ZnO+CO | ZnO·Fe2O3+CO→ZnO+2FeO+CO2 |
| ZnO+CO→Zn(g)+CO2 | Fe2O3+CO→2FeO+CO2 |
| ZnO+Fe→Zn(g)+FeO | ZnSO4→ZnO+SO2+1/2O2 |
| ZnO·SiO2+C→Zn(g)+SiO2+CO2 | Zn+1/2O2＝ZnO |
回转窑内铜、银等可还原价态金属主要反应方程式：
4A+(代表金属元素)+2O2-+C＝4A+CO2
2A2+(代表金属元素)+2O2-+C＝2A+CO2
4A3+(代表金属元素)+6O2-+3C＝4A+3CO2
铁基置换反应方程式：
A+(A2+、A3+)+Fe＝A+Fe3+
3).烟气处理：从回转窑出来的烟气的处理过程依次包括重力沉降、表面冷却、布袋收尘和活性炭吸附，然后得到烟气处理后的尾气，再将尾气进行脱硫处理后由60m高排气筒外排。过程为，烟气经重力沉降室、表面冷却后，反应得到一部分次氧化锌，从而得到次氧化锌产品；然后烟气经布袋收尘，得到收尘灰，反应得到次氧化锌产品；然后烟气经过活性炭吸附后通过引风机引入碱吸收塔，达标排放；最后碱吸收塔的吸收液流入吸收池，同时在吸收池中补加水和石灰浆，通过鼓入压缩空气氧化亚硫酸钙从而制得石膏产品，吸收池中的液体通过泵泵入碱吸收塔，进行循环利用。其中重力沉降室收集的粗尘返回混合配料。经重力沉降室重力沉降和表面冷却的烟气进入布袋收尘室，经布袋过滤收集得到富集锌、铟等金属的次氧化锌。布袋收尘采用的是内滤式布袋收尘器，为防止内滤式布袋收尘器结露，内滤式布袋收尘器出口的烟气温度至少控制在120℃。
4).窑渣处理：回转窑排出的富集了铜、镍、银等金属的高温窑渣自然冷却(如果是采用水冷却的方式，则需要自然干燥或烘干)进入破碎机进行破碎，依次经过粗破、中破、细破三级破碎后，依次进入重力分选机、磁选机、电磁分选机进行分选，分别得到铁粉、铜镍铁合金粉和渣
5).精炼：将得到的铜镍铁合金粉送入电弧炉内进行精炼，加入占合金粉质量10-15％的覆盖剂，反应温度控制在1200-1500℃，反应时间控制在50-70min，优选60分钟。在电弧炉熔炼过程中，利用金属与废渣的比重差异熔铸分层，铜、镍、银等金属80％-95％以上在底层富集熔合为合金，从而得到黑铜合金产品。将剩余的尾渣出售，尾渣自然冷却后与上一步工序产生的渣一并外卖至水泥厂综合利用。
本方法所得到的产品是次氧化锌粉、黑铜合金。副产品是一般固体废渣，可配作为水泥、建材原料。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：可有效对多金属混合废物进行综合熔炼回收，包括危险废物HW17、HW23、HW22、HW46、HW48类别等，将有价值的金属变成合金产品，并将危险废物转变成一般固废用于水泥、建材物料生产等，提高了危险废物的利用率，具有更高的经济价值。方法简单实用，成本低，是针对废弃物环保循环再生处置的好方法，值得推广。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种利用高温回转窑熔炼回收多金属固体废物的方法，其特征在于，包括如下方法：
1).配料：将混合废物和无烟煤以质量比为1:0.3-0.5的比例混合均匀，得到混合配料；
2).熔炼：将混合配料投入回转窑中进行高温熔炼，混合配料中无烟煤燃烧放出的热量足以将混合配料中的混合废物熔化形成熔体，并使熔体过热，同时形成一定的还原气氛，混合配料在回转窑进行高温熔炼反应后会得到窑渣，同时会产生高达800-900℃的烟气；
3).烟气处理：从回转窑出来的烟气的处理过程依次包括重力沉降、表面冷却、布袋收尘和活性炭吸附，然后得到烟气处理后的尾气，再将尾气进行脱硫处理后外排；
4).窑渣处理：窑渣从回转窑中排出，进行自然冷却后送入破碎机进行破碎，得到合金粉和渣；
5).精炼：将合金粉送入电弧炉内进行精炼，加入占合金粉质量10-15％的覆盖剂，反应温度控制在1200-1500℃，反应时间控制在50-70min，得到合金产品和尾渣。
2.根据权利要求1所述的利用高温回转窑熔炼回收多金属固体废物的方法，其特征在于，方法2)在熔炼的过程中回转窑缓慢旋转，使混合配料逐渐依次经过窑尾进料干燥预热带、高温反应带、窑头排渣端冷却带。
3.根据权利要求2所述的利用高温回转窑熔炼回收多金属固体废物的方法，其特征在于，窑尾进料干燥预热带的温度控制在800-900℃，干燥时间0.5-3h，使混合配料充分干燥。
4.根据权利要求2所述的利用高温回转窑熔炼回收多金属固体废物的方法，其特征在于，高温反应带的温度控制在1100-1250℃，反应时间1.5-3h，使混合废物被还原。
5.根据权利要求1所述的利用高温回转窑熔炼回收多金属固体废物的方法，其特征在于，方法3)中布袋收尘采用的是内滤式布袋收尘器，为防止内滤式布袋收尘器结露，内滤式布袋收尘器出口的烟气温度至少控制在120℃。
6.根据权利要求1所述的利用高温回转窑熔炼回收多金属固体废物的方法，其特征在于，方法4)中窑渣的破碎过程依次分为粗破、中破和细破，再将破碎后的窑渣依次送入重力分选机、磁选机、电磁分选机进行分选。
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