CN109517999A - 一种二次含铅物料侧吹熔炼方法 - Google Patents

一种二次含铅物料侧吹熔炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种二次含铅物料侧吹熔炼方法，包括以下步骤：将二次含铅物料、硫铁矿、熔剂、煤混合进行侧吹炉还原熔炼，得到粗铅、熔炼烟气和熔炼渣；熔炼烟气依次通过净化、离子液吸收‑解析、制酸处理，制得硫酸。本发明利用硫铁矿与氧气发生氧化反应放出大量热，补充熔炼所需热量，铁以氧化铁形式参与造渣；采用离子液循环吸收‑解析工序平衡以及提高烟气中二氧化硫含量，实现二氧化硫制酸。该方法解决了现有二次含铅物料熔炼过程能耗高、单炉熔炼烟气不稳定的难题，较现有工艺具有高效、节能、环保等方面的优势，适合产业化、大型化工业生产。

Description

一种二次含铅物料侧吹熔炼方法
技术领域
本发明属于二次资源综合利用和工业固废处理技术领域，尤其涉及一种二次含铅物料侧吹熔炼方法。
背景技术
矿产资源是保障国家经济健康发展的基础，目前我国主要金属材料产量均局世界首位，2017年，我国精铅的产量为471万吨，占世界产量的40％，连续二十七年居世界第一。庞大的生产规模，加速了不可再生性矿产资源的枯竭。同时，冶金行业是高能耗、高污染的行业，因此开展二次资源循环是冶金工业发展的必然选择。
二次含铅物料是污染环境的有害物质，同时又是综合回收有价金属的二次资源。我国是世界最大的铅酸蓄电池生产国，每年产生200万吨以上的废铅酸蓄电池胶泥，是二次含铅物料原料的最主要来源。其他二次含铅物料如在有色金属及铁锰冶金过程中产生的多种难处理铅二次物料，如铅烟灰、铅泥、含铅浸出渣、废电瓶熔炼渣等。铅烟灰包括再生铅冶炼烟尘、鼓风炉炼铅烟尘、铜转炉烟尘、铅冰铜处理烟尘、锰厂回收的含铅烟尘、钢厂回收的含铅烟尘；铅泥包括含铅废水处理产生的污泥、制酸尾气喷淋捕集的酸泥、铅厂雨水和循环水收集的污泥；含铅浸出渣是湿法冶金废渣，包括次氧化锌的硫酸浸出渣、湿法炼锌厂的高酸浸出渣、炼锌厂高压氧浸渣的选硫尾矿。
目前采用的含铅物料处理技术主要有脱硫熔炼+还原熔炼两段熔炼工艺和一段熔炼工艺。如中国专利CN 107083488A公开了一种废铅酸蓄电池铅膏熔池熔炼处理方法，采用脱硫熔炼+还原熔炼的方法实现铅膏还原，但是该方法存在如下问题：(1)投资大，需要两台炉子的投资；(2)运行成本高，煤耗、氧耗高；
中国专利CN 106834735A公开了一种处理铅膏的方法，采用一台侧吹炉对铅膏进行熔炼，但是该方法存在如下问题：(1)煤耗高，熔炼过程所需的能量完全来自煤的燃烧；(2)熔炼烟气不稳定，制酸困难；(3)纯碱、铁屑配料成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种节能、环保、资源利用率高的二次含铅物料侧吹炉熔炼方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种二次含铅物料侧吹熔炼方法，包括以下步骤：
(1)将二次含铅物料、硫铁矿和熔剂组成的炉料，以及煤经过混合配料后在富氧侧吹炉中进行熔炼，得到粗铅、熔炼烟气和熔炼渣；
(2)将步骤(1)所述熔炼烟气除尘、净化，后送胺类离子液吸收，吸收烟气的离子液经解析后所释放的气体通过制酸方法制得硫酸。
炉气净化采用“一级动力波洗涤→填料塔冷却→二级动力波洗涤→两级电除雾器”流程，动力波洗涤的主要目的是去除气体流中的固体颗粒，电除雾的目的是去除酸雾。
(胺类离子液吸收和解析SO2的原理如式(1)所示：
本发明的创新点在于：(1)通过调节作业制度实现侧吹炉单炉熔炼；(2)利用硫铁矿与氧气发生氧化反应:4FeS2+7O2＝2Fe2O3+8SO2ΔH＝-1654.64kJ/mol(1000℃)，反应放热，补充熔炼所需热量，硫以二氧化硫形式挥发，铁以氧化铁形式参与造渣。(3)采用离子液循环吸收-解析工序平衡以及提高烟气中二氧化硫含量，实现二氧化硫制酸。以此解决现有二次含铅物料熔炼过程投资大、能耗高、烟气中二氧化硫浓度低且不稳定的难题，较现有工艺具有高效、节能、环保等方面的优势，适合产业化、大型化工业生产。且当硫铁矿为含金硫铁矿时，在熔炼过程中二次含铅物料中的铅能够高效捕集硫铁矿中的贵金属，金、银的回收率可达到99％以上。
上述的二次含铅物料侧吹熔炼方法，优选的，所述步骤(1)中，熔炼过程的作业制度为：三个小时为一炉批，前2～2.5个小时炉料与煤同时进炉，后续时间停止进炉料，仍继续加煤。更优选的，前2.5个小时炉料与煤同时进炉，最后0.5个小时停止进炉料，仍继续加煤。
上述的二次含铅物料侧吹熔炼方法，优选的，所述步骤(1)中，所述硫铁矿的加入量为二次含铅物料重量的5～15％。
上述的二次含铅物料侧吹熔炼方法，优选的，所述步骤(1)中，所述熔炼过程的熔炼温度为1000～1300℃；熔炼过程中煤的用量为所述炉料质量的12～20％。
上述的二次含铅物料侧吹熔炼方法，优选的，所述步骤(1)中，所述熔炼过程中通入富氧空气(通入氧气的目的为：①与燃料燃烧放热②氧化硫化物生成二氧化硫。)，控制空气中的氧气∶煤为800～1200Nm3∶1t；所述富氧空气中，氧气体积浓度为30％～80％。
上述的二次含铅物料侧吹炉熔炼方法，优选的，所述步骤(1)中，所述熔剂为石灰石和/或石英石，配料时控制炉料中铁硅比1.4～1.8，钙硅比0.3～0.5。熔剂的加入是为了造渣，二次含铅物料和硫铁矿中一般均还有硅和钙，配熔剂时充分考虑二次含铅物料、硫铁矿和溶剂中的铁硅钙成分，将炉料中的铁硅比和钙硅比控制在上述范围内，以确保脱硫熔炼效果。
上述的二次含铅物料侧吹熔炼方法，优选的，为与上述的作业制度配合，确保二氧化硫解析稳定，所述步骤(2)中，所述离子液吸收-解析过程设置两个缓冲罐，分别存储吸收二氧化硫后的富液和解析二氧化硫后的贫液，以调节二氧化硫的解析速度。
上述的二次含铅物料侧吹熔炼方法，优选的，所述二次含铅物料为铅酸废电池中的铅膏、铅冶炼烟尘、锌浸出渣中的一种或多种。锌浸出渣是指湿法炼锌生产中所得的浸出渣，含铅量较高。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的技术方案克服双炉工艺的高投资、高能耗和高运行成本。
2、本发明的技术方案首次提出在二次含铅物料熔炼配料过程中配入硫化铁矿，利用其氧化放热来补充反应所需热量。当硫铁矿为含金硫铁矿时，在熔炼过程中铅能够高效捕集贵金属，金、银的回收率可达到99％以上。
3、本发明的技术方案首次提出采用离子液吸收-解析工序来平衡和提高二氧化硫浓度，实现低浓度、不稳定二氧化硫制酸。
附图说明
图1为本发明二次含铅物料处理的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1：
如图1所示，本实施例的次含铅物料侧吹炉熔炼方法，包括以下步骤：
(1)熔炼：将铅膏(40t，Pb％＝73％，S％＝6％)、含铅烟尘(15t，Pb％＝30％，S％＝5％，SiO2％＝10.7％,CaO％＝5.1％,Fe％＝4.4％)、锌浸出渣(10t，Pb％＝25％，S％＝6％，Zn％＝2％,CaO％＝3％,Fe％＝8％)与含金硫铁矿(8t，Fe％＝46％，Pb％＝0.2％，S％＝35％，Au＝4g/t，Ag＝771g/t，SiO2％＝17％,CaO％＝2％)、石英石(0.10t，SiO2％＝90％)、、粒煤(9.49t，C％＝70％)进行配料(渣型为：铁硅比(Fe/SiO2)＝1.68，钙硅比(CaO/SiO2)＝0.4)，并通过给料皮带送入侧吹炉，并将富氧空气(富氧空气氧气的体积浓度65％，氧煤比(空气中的氧气∶煤)＝1000Nm3/t)从侧吹炉侧部喷入，操作制度为：熔炼三个小时，前2.5个小时炉料与煤同时进炉，最后0.5个小时停止进炉料，仍继续加煤。熔炼过程控制侧吹炉内温度为1200±50℃，原料中的硫酸铅和氧化铅被还原得到粗铅，熔炼渣含铅1.5％。
(2)制酸：熔炼烟气(烟气含二氧化硫在0.5％～3.5％的范围内波动)通过余热锅炉、电收尘、烟气洗涤净化后，送离子液吸收工序，该工段设置两个缓冲罐，分别存储吸收二氧化硫后的富液和解析二氧化硫后的贫液，吸收得到的富液加热解析后得到纯的二氧化硫烟气，送一转一吸制酸。
对比例1：
熔炼：将铅膏(40t，Pb％＝73％,S％＝6％)、含铅烟尘(15t，Pb％＝30％,S％＝5％,SiO2％＝10.7％,CaO％＝5.1％,Fe％＝4.4％)、锌浸出渣(10t，Pb％＝25％,S％＝6％,Zn％＝2％,CaO％＝3％,Fe％＝8％)与氧化铁矿(7.36t，Fe％＝50％,SiO2％＝4.5％CaO％＝0.4％)、石英石(1.26t，SiO2％＝90％)、石灰石(0.29t，CaO％＝50％,Fe％＝6％)、粒煤(11.83t，C％＝70％)进行配料(渣型为：铁硅比(Fe/SiO2)＝1.68，钙硅比(CaO/SiO2)＝0.4)，并通过给料皮带送入侧吹炉，并将富氧空气(氧气浓度65％，氧煤比＝1000Nm3/t)从侧吹炉侧部喷入，操作制度为：熔炼三个小时，前2.5个小时炉料与煤同时进炉，最后0.5个小时停止进炉料，仍继续加煤。熔炼过程控制侧吹炉内温度为1200±50℃，原料中的硫酸铅和氧化铅被还原得到粗铅，熔炼渣含铅1.5％。
相对实施例1，煤耗由9.49t增加至11.83t，增加了2.34t，煤耗增加24.66％，氧耗增加24.66％。
实施例2：
熔炼：将铅膏(40t，Pb％＝73％，S％＝6％)、含铅烟尘(15t，Pb％＝30％，S％＝5％，SiO2％＝10.7％,CaO％＝5.1％,Fe％＝4.4％)、锌浸出渣(10t，Pb％＝25％，S％＝6％，Zn％＝2％,CaO％＝3％,Fe％＝8％)与含金硫铁矿(8t，Fe％＝46％，Pb％＝0.2％，S％＝35％，Au＝4g/t，Ag＝771g/t，SiO2％＝17％,CaO％＝2％)、石英石(0.10t，SiO2％＝90％)、粒煤(9.49t，C％＝70％)进行配料(渣型为：铁硅比(Fe/SiO2)＝1.68，钙硅比(CaO/SiO2)＝0.4)，并通过给料皮带送入侧吹炉，并将富氧空气(氧气浓度65％，氧煤比＝1000Nm3/t)从侧吹炉侧部喷入，操作制度为：熔炼2.5个小时，炉料与煤同时进炉，熔炼过程控制侧吹炉内温度为1200±50℃，原料中的硫酸铅和氧化铅未被还原完全，熔炼渣含铅达到7.6％。
实施例3：
(1)熔炼：将铅膏(40t，Pb％＝73％，S％＝6％)、含铅烟尘(15t，Pb％＝30％，S％＝5％，SiO2％＝10.7％,CaO％＝5.1％,Fe％＝4.4％)、锌浸出渣(10t，Pb％＝25％，S％＝6％，Zn％＝2％,CaO％＝3％,Fe％＝8％)与含金硫铁矿(8t，Fe％＝46％，Pb％＝0.2％，S％＝35％，Au＝4g/t，Ag＝771g/t，SiO2％＝17％,CaO％＝2％)、石英石(0.10t，SiO2％＝90％)、粒煤(9.49t，C％＝70％)进行配料(渣型为：铁硅比(Fe/SiO2)＝1.68，钙硅比(CaO/SiO2)＝0.4)，并通过给料皮带送入侧吹炉，并将富氧空气(氧气浓度65％，氧煤比＝1000Nm3/t)从侧吹炉侧部喷入，操作制度为：熔炼三个小时，前2.5个小时含铅物料与煤同时进炉，最后0.5个小时停止进铅物料，仍继续加煤。熔炼过程控制侧吹炉内温度为1200±50℃，原料中的硫酸铅和氧化铅被还原得到粗铅，熔炼渣含铅1.5％。
(2)制酸：熔炼烟气(烟气含二氧化硫在0.5％～3.5％的范围内波动)通过余热锅炉、电收尘、烟气洗涤净化后，送离子液吸收工序，未在离子液工段设置缓冲罐，则制酸入口烟气量不稳定，制酸系统难以正常运行。
对比例4：
(1)氧化熔炼：将铅膏(40t，Pb％＝73％，S％＝6％)、含铅烟尘(15t，Pb％＝30％，S％＝5％，SiO2％＝10.7％,CaO％＝5.1％,Fe％＝4.4％)、锌浸出渣(10t，Pb％＝25％，S％＝6％，Zn％＝2％,CaO％＝3％,Fe％＝8％)与含金硫铁矿(8t，Fe％＝46％，Pb％＝0.2％，S％＝35％，Au＝4g/t，Ag＝771g/t，SiO2％＝17％,CaO％＝2％)、石英石(0.10t，SiO2％＝90％)、粒煤(6.6t，C％＝70％)进行配料(渣型为：铁硅比(Fe/SiO2)＝1.68，钙硅比(CaO/SiO2)＝0.4)，并通过给料皮带送入侧吹氧化炉，并将富氧空气(氧气浓度65％，氧煤比＝1161Nm3/t)从侧吹炉侧部喷入，控制炉内气氛为弱还原气氛。熔炼过程控制侧吹炉内温度为1200±50℃，原料中的硫酸铅和氧化铅被部分还原得到粗铅(占总铅量的30％)。
(2)还原熔炼：将氧化炉产出的高铅熔融氧化渣通过溜槽直接流入侧吹还原炉，通过给料皮带加入粒煤(4.36t，C％＝70％)，并喷入富氧空气(氧气浓度50％，氧煤比＝800Nm3/t，即氧气的通入量为64Nm3每吨熔融渣。)，控制炉内气氛为强还原气氛，完成反应后铅和炉渣(10.21t)分别从排铅口和排渣口排出，炉渣含铅为1.4％。
相对实施例1，煤耗由9.49t增加至10.96t，增加了1.47t，煤耗增加15.49％，氧耗增加17.50％。

Claims (8)

1.一种二次含铅物料侧吹熔炼方法，包括以下步骤：
（1）将二次含铅物料、硫铁矿和熔剂组成的炉料，以及煤经过混合配料后在富氧侧吹炉中进行熔炼，得到粗铅、熔炼烟气和熔炼渣；
（2）将步骤（1）所述熔炼烟气除尘、净化后送离子液吸收，吸收烟气的离子液经解析后所释放的气体通过制酸方法制得硫酸。
2.根据权利要求1所述的二次含铅物料侧吹熔炼方法，其特征在于，熔炼过程的作业制度为：三个小时为一炉批，前2～2.5个小时炉料与煤同时进炉，后续时间停止进炉料，仍继续加煤。
3.根据权利要求1所述的二次含铅物料侧吹熔炼方法，其特征在于，所述硫铁矿的加入量为二次含铅物料重量的5～15%。
4.根据权利要求1所述的二次含铅物料侧吹熔炼方法，其特征在于，所述熔炼过程的熔炼温度为1000～1300℃；熔炼过程中煤的用量为所述炉料质量的12～20%。
5.根据权利要求1所述的二次含铅物料侧吹熔炼方法，其特征在于，所述熔炼过程中通入富氧空气，控制空气中的氧气∶煤为800～1200 Nm3∶1t；所述富氧空气中，氧气体积浓度为30%～80%。
6.根据权利要求1所述的二次含铅物料侧吹熔炼方法，其特征在于，所述熔剂为石灰石和/或石英石，配料时控制炉料中铁硅比1.4～1.8，钙硅比0.3～0.5。
7.根据权利要求2所述的二次含铅物料侧吹熔炼方法，其特征在于，所述离子液吸收-解析过程设置两个缓冲罐，分别存储吸收二氧化硫后的富液和解析二氧化硫后的贫液。
8.根据权利要求1～7任一项所述的二次含铅物料侧吹熔炼方法，其特征在于，所述二次含铅物料为铅酸废电池中的铅膏、铅冶炼烟尘、锌浸出渣中的一种或多种。
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