CN109338110B - 一种使用铁剂的固废/危废冶炼配方及其冶炼方法 - Google Patents

一种使用铁剂的固废/危废冶炼配方及其冶炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种使用铁剂的固废/危废冶炼配方，按重量计，包括50～100份用于制砖的第一配方和10～50份用于冶炼的第二配方，第一配方包括40～80份固废/危废、5～10份铁粉和5～10份鹅卵石；第二配方包括2～10份石灰石、2～10份四氧化三铁、3～6份高岭石、2～5份伊利石、3～25份冰铜渣和2～15份焦炭。本发明还提供了该配方的冶炼方法。本发明的有益效果：1)本发明能够减少铁铜凝结物的产生，从而不会造成冶炼炉被阻塞，同时得到的冰铜中铜的含量高，杂质少；2)本发明制砖后只经过自然养护得到成品砖即进行冶炼，在自然养护过程，铁充分与空气反应生成更多的高价铁，能够提高铜的提取率；3)加入的冰铜渣中还含有少量的金属铜及铁等其他杂质，能够对其中的金属铜进行回收利用。

Description

一种使用铁剂的固废/危废冶炼配方及其冶炼方法
技术领域
本发明涉及固废/危废无害化处理技术领域，具体涉及一种使用铁剂的固废/危废冶炼配方及其冶炼方法。
背景技术
现有技术中，利用火法对固废/危废的无害化处理工艺是：烧结+冶炼，为避免烧结过程的高污染与高能耗，可将加原料工制成砖体或球团进行烧结,然后再将烧结后的砖体或球团输送到冶炼炉中进行冶炼。
在对固废/危废无害化处理过程中，往往还能以冰铜的方式回收固废/危废中所含的金属铜—利用还原剂(固废中所含，如氧化亚铁等)与固废/危废中的金属铜氧化物发生氧化还原反应，将铜氧化物还原成铜。冰铜回收后，作为工业原料，出售给下游企业对其进行提纯，以得到更高纯度的金属铜。
在现有的“烧结+冶炼”工艺中，烧结过程容易出现砖体或球团炸裂，炸裂后不便下一步骤的进行。更重要的是，在冶炼过程中，将砖体或球团加热冶炼炉后，随温度的升高，炉内物质逐渐变成熔融态，最终金属铜由于密度与其他物质的不同而可以得到分离，最终以冰铜(粗铜)的方式被回收，这一过程中，为了提高还原剂的量，以回收更多的金属铜，需要在固废/危废中加入铁粉，铁粉与空气接触生成更多的氧化亚铁，从而增加冰铜的产量；在冶炼过程中，往往存在多余的铁(未充分与空气反应生成氧化亚铁)与被还原的铜凝结在一起，形成铁铜凝结物，降低流动性，在出铜的时候造成冶炼炉出口被阻塞。同时，冶炼的第一个阶段为造渣，造渣发生的反应是2FeO+SiO2＝＝2FeO·SiO2，用于除去杂质SiO2，如低价铁氧化物被还原成为金属铁，将不利于造渣反应的进行，进而导致杂质(SiO2)难以脱出，冰铜的质量降低。
因此，基于以上提到的现有技术中的不足，需要提供新的解决方案。
发明内容
本发明要解决的问题是针对现有技术中所存在的固废/危废处理过程中铁铜凝结物造成冶炼炉出口阻塞，最终导致冰铜回收受阻的问题；解决这一问题是通过提供了一种新含有铁剂(铁粉和四氧化三铁)的冶炼配方实现的，同时，该配方的应用还促进了造渣阶段反应的进行，提供了冰铜的质量。
为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
按重量计，包括50～100份用于制砖的第一配方和14～71份用于冶炼的第二配方，
第一配方包括40～80份固废/危废、5～10份铁粉和5～10份鹅卵石；
第二配方包括2～10份石灰石、2～10份四氧化三铁、3～6份高岭石、2～5份伊利石、3～20份冰铜渣和2～15份焦炭。
进一步地，按重量计，包括60～90份第一配方和27～54份第二配方，
第一配方包括50～70份固废/危废、5～10份铁粉和5～10份鹅卵石；
第二配方包括3～6份石灰石、3～6份四氧化三铁、4～5份高岭石、3～5份伊利石、8～20份冰铜渣和6～12份焦炭。
进一步地，按重量计，包括75份第一配方和42份第二配方，
第一配方包括60份固废/危废、8份铁粉和7份鹅卵石；
第二配方包括5份石灰石、5份四氧化三铁、5份高岭石、4份伊利石、15份冰铜渣和8份焦炭。
进一步地，鹅卵石的粒径范围为5～8cm。
进一步地，按重量计，焦炭的焦率为10～18％。
进一步地，高岭石的粒径范围为10～20mm。
进一步地，伊利石的粒径范围为20～30mm。
本发明还提供了使用上述配方进行固废/危废无害化处理的方法，采用如下技术方案：
按重量计，包括以下步骤，
S1制砖：
将第一配方混合均匀后按4：1分成第一组分和第二组分，第一组分加入占其重量10～20％的水搅拌均匀后，继续将第二组分加入其中，继续搅拌均匀后用制砖机制成成型砖，自然养护2～5d后得到成品砖；
S2冶炼：
将第二配方中的焦炭加入冶炼炉中，然后将第二配方中的石灰石、四氧化三铁、伊利石、高岭石和冰铜渣以及S1中得到的成品砖混合后加入冶炼炉中，开启冶炼炉开始冶炼。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1)本发明能够减少铁铜凝结物的产生，从而不会造成冶炼炉被阻塞，同时得到的冰铜中铜的含量高，杂质少；
2)本发明制砖后只经过自然养护得到成品砖即进行冶炼，在自然养护过程，铁充分与空气反应生成更多的高价铁，能够提高铜的提取率；
3)本发明的第一配方中加入了鹅卵石，在冶炼过程中，制备的成型砖中的鹅卵石受热后将首先发生爆裂，将砖体在冶炼炉内炸开，使得砖体充分与冶炼炉内其他配方融合，更好的实现冶炼；
4)本发明第二配方中加入有四氧化三铁，相同温度与还原条件下，高价铁氧化物比低价铁氧化物更易被还原；且当四氧化三铁含量高于低价铁氧化物时，存在质量作用定律，量大的四氧化三铁会优先参与还原反应，四氧化三铁在冶炼过程中优先被还原成为低价氧化铁，从而避免了低价氧化铁被还原成为金属铁，进而影响整个冶炼过程及产品质量；
5)冰铜渣中还含有少量的金属铜及铁等其他杂质，本发明在第二配方中加入冰铜渣，能够对其中的金属铜进行回收利用。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述：
实施例1
一种使用铁剂的固废/危废冶炼配方，包括：
50kg第一配方，其中包括40kg固废、5kg铁粉和5kg鹅卵石；
14kg第二配方，其中包括2kg石灰石、2kg四氧化三铁、3kg高岭石、2kg伊利石、3kg冰铜渣和2kg焦炭；
将以上配方用于冶炼，步骤如下，即：
S1制砖——将第一配方混合后分成40kg的第一组分和10kg的第二组分，在第一组分中加入4kg水，搅拌均匀后，将10kg第二组分加入其中，继续搅拌均匀后用制砖机制成成型砖，自然养护2d得到成品砖；
S2冶炼——将2kg焦炭加入冶炼炉中，然后分别加入2kg石灰石、2kg四氧化三铁、3kg高岭石、2kg伊利石、3kg冰铜渣和S1中所得的成品砖，开启冶炼炉开始冶炼；
其中，鹅卵石的粒径平均为5cm；焦炭的焦率为10％；高岭石的粒径范围为10mm；伊利石的粒径范围为20mm。
实施例2
一种使用铁剂的固废/危废冶炼配方，包括：
60kg第一配方，其中包括50kg固废、5kg铁粉和5kg鹅卵石；
27kg第二配方，其中包括3kg石灰石、3kg四氧化三铁、4kg高岭石、3kg伊利石、8kg冰铜渣和6kg焦炭；
将以上配方用于冶炼，步骤如下，即：
S1制砖——将第一配方混合后分成48kg的第一组分和12kg的第二组分，在第一组分中加入7.2kg水，搅拌均匀后，将20kg第二组分加入其中，继续搅拌均匀后用制砖机制成成型砖，自然养护3d得到成品砖；
S2冶炼——将6kg焦炭加入冶炼炉中，然后分别加入3kg石灰石、3kg四氧化三铁、4kg高岭石、3kg伊利石、8kg冰铜渣和S1中所得的成品砖，开启冶炼炉开始冶炼；
其中，鹅卵石的粒径平均为6cm；焦炭的焦率为13％；高岭石的粒径范围为15mm；伊利石的粒径范围为25mm。
实施例3
一种使用铁剂的固废/危废冶炼配方，包括：
75kg第一配方，其中包括60kg固废、8kg铁粉和7kg鹅卵石；
42kg第二配方，其中包括5kg石灰石、5kg四氧化三铁、5kg高岭石、4kg伊利石、15kg冰铜渣和5kg焦炭；
将以上配方用于冶炼，步骤如下，即：
S1制砖——将第一配方混合后分成60kg的第一组分和15kg的第二组分，在第一组分中加入10kg水，搅拌均匀后，将15kg第二组分加入其中，继续搅拌均匀后用制砖机制成成型砖，自然养护4d得到成品砖；
S2冶炼——将8kg焦炭加入冶炼炉中，然后分别加入5kg石灰石、5kg四氧化三铁、5kg高岭石、4kg伊利石、15kg冰铜渣和S1中所得的成品砖，开启冶炼炉开始冶炼；
其中，鹅卵石的粒径平均为7cm；焦炭的焦率为15％；高岭石的粒径范围为20mm；伊利石的粒径范围为30mm。
实施例4
一种使用铁剂的固废/危废冶炼配方，包括：
90kg第一配方，其中包括70kg固废、10kg铁粉和10kg鹅卵石；
54kg第二配方，其中包括6kg石灰石、6kg四氧化三铁、5kg高岭石、5kg伊利石、20kg冰铜渣和12kg焦炭；
将以上配方用于冶炼，步骤如下，即：
S1制砖——将第一配方混合后分成72kg的第一组分和18kg的第二组分，在第一组分中加入12kg水，搅拌均匀后，将18kg第二组分加入其中，继续搅拌均匀后用制砖机制成成型砖，自然养护5d得到成品砖；
S2冶炼——将12kg焦炭加入冶炼炉中，然后分别加入6kg石灰石、6kg四氧化三铁、5kg高岭石、5kg伊利石、16kg冰铜渣和S1中所得的成品砖，开启冶炼炉开始冶炼；
其中，鹅卵石的粒径平均为8cm；焦炭的焦率为16％；高岭石的粒径范围为20mm；伊利石的粒径范围为30mm。
实施例5
一种使用铁剂的固废/危废冶炼配方，包括：
100kg第一配方，其中包括80kg固废、10kg铁粉和10kg鹅卵石；
71kg第二配方，其中包括10kg石灰石、10kg四氧化三铁、6kg高岭石、5kg伊利石、25kg冰铜渣和15kg焦炭；
将以上配方用于冶炼，步骤如下，即：
S1制砖——将第一配方混合后分成80kg的第一组分和20kg的第二组分，在第一组分中加入16kg水，搅拌均匀后，将20kg第二组分加入其中，继续搅拌均匀后用制砖机制成成型砖，自然养护5d得到成品砖；
S2冶炼——将15kg焦炭加入冶炼炉中，然后分别加入10kg石灰石、10kg四氧化三铁、6kg高岭石、5kg伊利石、25kg冰铜渣和S1中所得的成品砖，开启冶炼炉开始冶炼；
其中，鹅卵石的粒径平均为8cm；焦炭的焦率为18％；高岭石的粒径范围为18mm；伊利石的粒径范围为26mm。
实施例6
一种使用铁剂的固废/危废冶炼配方，包括：
100kg第一配方，其中包括80kg危废、10kg铁粉和10kg鹅卵石；
71kg第二配方，其中包括10kg石灰石、10kg四氧化三铁、6kg高岭石、5kg伊利石、25kg冰铜渣和15kg焦炭；
将以上配方用于冶炼，步骤如下，即：
S1制砖——将第一配方混合后分成80kg的第一组分和20kg的第二组分，在第一组分中加入16kg水，搅拌均匀后，将20kg第二组分加入其中，继续搅拌均匀后用制砖机制成成型砖，自然养护5d得到成品砖；
S2冶炼——将15kg焦炭加入冶炼炉中，然后分别加入10kg石灰石、10kg四氧化三铁、6kg高岭石、5kg伊利石、25kg冰铜渣和S1中所得的成品砖，开启冶炼炉开始冶炼；
其中，鹅卵石的粒径平均为8cm；焦炭的焦率为18％；高岭石的粒径范围为15mm；伊利石的粒径范围为25mm。
以上实施例1～6中，在S1中，成品砖的良品率(砖体未出现缺角、碎裂等现象)能达到93％以上(其中，实施例1～6的良品率分别为93.2％、95.8％、94.7％、96.3％、94.6％和95.3％)，在冶炼炉过程中，流动性佳，出铜过程顺利，均未出现堵塞冶炼炉出口的现象；
对所得冰铜产品进行铜含量分析，均在90％左右，质量上乘。
最后说明的是，以上发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种使用铁剂的固废/危废冶炼配方，其特征在于：按重量计，包括50～100份用于制砖的第一配方和14～71份用于冶炼的第二配方，
第一配方包括40～80份固废/危废、5～10份铁粉和5～10份鹅卵石；
第二配方包括2～10份石灰石、2～10份四氧化三铁、3～6份高岭石、2～5份伊利石、3～25份冰铜渣和2～15份焦炭。
2.如权利要求1所述的一种使用铁剂的固废/危废冶炼配方，其特征在于：按重量计，包括60～90份第一配方和27～54份第二配方，
第一配方包括50～70份固废/危废、5～10份铁粉和5～10份鹅卵石；
第二配方包括3～6份石灰石、3～6份四氧化三铁、4～5份高岭石、3～5份伊利石、8～20份冰铜渣和6～12份焦炭。
3.如权利要求2所述的一种使用铁剂的固废/危废冶炼配方，其特征在于：按重量计，包括75份第一配方和42份第二配方，
第一配方包括60份固废/危废、8份铁粉和7份鹅卵石；
第二配方包括5份石灰石、5份四氧化三铁、5份高岭石、4份伊利石、15份冰铜渣和8份焦炭。
4.如权利要求1～3中任一项所述的一种使用铁剂的固废/危废冶炼配方，其特征在于：鹅卵石的粒径范围为5～8cm。
5.如权利要求4所述的一种使用铁剂的固废/危废冶炼配方，其特征在于：按重量计，焦炭的焦率为10～18％。
6.如权利1～3中任一项所述的一种使用铁剂的固废/危废冶炼配方，其特征在于：高岭石的粒径范围为10～20mm。
7.如权利1～3中任一项所述的一种使用铁剂的固废/危废冶炼配方，其特征在于：伊利石的粒径范围为20～30mm。
8.一种使用铁剂的固废/危废冶炼配方的冶炼方法，其特征在于：按重量计，包括以下步骤，
S1制砖：
将40～80份固废/危废、5～10份铁粉和5～10份鹅卵石混合均匀后按4：1分成第一组分和第二组分，第一组分加入占其重量10～20％的水搅拌均匀后，继续将第二组分加入其中，继续搅拌均匀后用制砖机制成成型砖，自然养护2～5d后得到成品砖；
S2冶炼：
将2～15份焦炭加入冶炼炉中，然后将2～10份石灰石、2～10份四氧化三铁、3～6份高岭石、2～5份伊利石、3～25份冰铜渣以及S1中得到的成品砖混合后加入冶炼炉中，开启冶炼炉开始冶炼。
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Denomination of invention: A solid waste / hazardous waste smelting formula and smelting method using iron agent

Effective date of registration: 20201106

Granted publication date: 20200612

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Pledgor: YANGXIN PENGFU MINES Co.,Ltd.

Registration number: Y2020980007605

CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 435200 circular economy industrial park, Fuchi Town, Yangxin County, Huangshi City, Hubei Province

Patentee after: Hubei high energy Pengfu Environmental Protection Technology Co.,Ltd.

Address before: 435200 circular economy industrial park, Fuchi Town, Yangxin County, Huangshi City, Hubei Province

Patentee before: YANGXIN PENGFU MINES CO.,LTD.