CN110629028A - 一种联合法处理含铜镍污泥的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种联合法处理含铜镍污泥的工艺，首先烘干得到含水量40％－50％的烘干物料干基，接着将烘干物料干基配入石英粉、铁质粉及无烟煤混合，烧结获得致密多孔烧结块，然后将烧结块与石英、石灰石、铁质粉、浮选精矿团以及炭精依次投入密闭还原熔炼炉熔炼，获得含铜50％－80％粗铜或含铜5％－20％、含镍15％－40％的低冰铜镍，烟气处理系统收集的烟尘含锌30％－60％，熔炼渣含铜0.85％－1.5％，含镍0.65％－1％，最后将熔炼渣加入混合浮选剂进行粗选+精选+扫选，获得的精矿经打包静置形成团矿作为上一工序的配矿，尾渣经浸出毒性测试达到一般工业固体废物标准，用于制造水泥原料和路基填料。本发明无害化处理含铜镍污泥的同时提高铜镍金属综合回收率。

Description

一种联合法处理含铜镍污泥的工艺
技术领域
本发明涉及危险废物综合利用技术领域，特别是涉及一种联合法处理含铜镍污泥的工艺。
背景技术
在现有技术中，湿法冶金行业以及涉铜镍的电镀、蚀刻等表面处理行业，在生产过程和废水处理过程中，产生大量的含铜、镍污泥，这类污泥水分含量高，具浸出毒性，被我国列入危险废物名录。国内外处理此类含铜镍污泥普遍采用湿法和火法技术处理并回收其中有价金属，采用湿法处理技术主要通过酸性浸出将铜、镍转入溶液，再进行后续回收铜镍金属，此类方法的优点是煤等能源消耗低，回收率高，可充分回收分离铜、镍等金属并产出纯度高的金属产品，但也存在许多缺点，如处理工艺复杂、废水产生量大、浸出渣含铜镍仍具备较高浸出毒性难实现无害化等缺点。火法处理技术主要是利用冶金炉窑将含铜镍污泥加入现有精矿火法冶炼铜镍的生产流程中，协同处理含铜镍污泥，以及利用火法冶炼铜镍工艺单独处理含铜镍污泥，此类方法的优点是处理流程简单、废水产生量小、铜镍污泥可形成稳定的玻璃态失去浸出毒性转化为一般固废，缺点是要求污泥中金属含量达到较高水平、能耗高、回收率低。从现有技术相比较而言，火法处理是相对彻底的处理技术，如能解决回收率低及金属含量要求高的问题，将对处理含铜镍污泥带来可观的环境效益和经济效益。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种联合法处理含铜镍污泥的工艺，采用火法冶金和浮选技术相结合，无害化处理含铜镍污泥的同时提高铜镍金属综合回收率。铜镍综合回收率可达90％以上，其中铜回收率可达92％以上，镍回收率可达85％以上。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种联合法处理含铜镍污泥的工艺，包括以下步骤：
S1.烘干工序，将含水的含铜镍污泥置于回转窑进行加热烘干，得到含水量40％－50％的烘干物料干基；
S2.烧结工序，将S1工序得到的烘干物料干基配入石英粉、铁质粉及无烟煤混合，石英粉的用量为2％-5％烘干物料干基，铁质粉用量依据烧结原料20％的铁铜镍合量补充铁质粉，无烟煤用量为10％－15％烧结物料干基，然后置于立窑烧结获得致密多孔烧结块；
S3.密闭还原熔炼工序，将S2工序得到的烧结块与石英、石灰石、铁质粉、浮选精矿团以及炭精依次投入密闭还原熔炼炉熔炼，石英、石灰石、铁质粉加入量按造渣剂比例(SiO2：CaO:FeO＝3：2：3)，炭精用量为20％－25％烧结块；浮选精矿投量为5％－10％烧结块，熔炼温度1300－1350℃，获得含铜50％－80％粗铜或含铜5％－20％、含镍15％－40％的低冰铜镍，烟气处理系统收集的烟尘含锌30％－60％，用于次氧化锌烟气脱硫生产七水硫酸锌产品，熔炼渣含铜0.85％－1.5％，含镍0.65％－1％；
S4.浮选，将S3工序得到的熔炼渣加入混合浮选剂进行粗选+精选+扫选，混合浮选剂为黄药类、黑药类捕收剂的一种或多种混合，获得精矿含铜4％－6％、含镍2％－3％，精矿经打包静置形成团矿作为S3工序的配矿，尾渣含铜镍平均低于0.4％，经浸出毒性测试达到一般工业固体废物标准，用于制造水泥原料和路基填料。
在所述的S1、S2和S3工序中均配套有烟气处理系统，确保产生烟气达标排放，其中S3工序中还包括烟气布袋收尘步骤，S4工序中还配套水处理系统，确保废水回用不外排。
在所述的S1工序中还包含污泥分类步骤，将含铜镍污泥按铜镍比分类烘干和分类堆放，以烘干物料干基中铜(质量分数)：镍(质量分数)＝3为分界点，分批分类进行烧结和还原熔炼。
在所述的S2和S3工序中的铁质粉可以是赤铁矿粉、磁铁矿粉、铁粉含铁矿物或单质中的一种或多种混合物，配料时按铁质粉含铁量计量加入。
所述的铁质粉选用铁粉。
在所述的S4工序中还包括熔炼渣破碎和湿式球磨步骤，经冷却的熔炼渣经破碎后粒径小于2mm，进入湿式球磨分级处理，获得粒径200目以下占比90％的精矿。
所述的混合浮选剂为黄药类、黑药类捕收剂的一种或多种混合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用火法冶金和浮选技术相结合，无害化处理含铜镍污泥的同时提高铜镍金属综合回收率，铜镍综合回收率可达90％以上，其中铜回收率可达92％以上，镍回收率可达85％以上。同时解决了火法冶炼该类含铜镍污泥品位低于30％易于结窑，难于处理的问题，除了可处理高品位含铜镍污泥外，通过配入廉价铁质粉补足金属量，可处理含铜、镍污泥品位在0.5％－20％的低品位污泥，炉窑熔炼性好。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例参照附图进行详细说明，以便对本发明的技术特征及优点进行更深入的诠释。
如图1所示，本发明的一种联合法处理含铜镍污泥的工艺，包括以下步骤：
S1.烘干工序，将含水的含铜镍污泥置于燃煤回转窑进行加热烘干，得到含水量40％－50％的烘干物料干基；
S2.烧结工序，将S1工序得到的烘干物料干基配入石英粉、铁质粉及无烟煤混合，石英粉的用量为2％-5％烘干物料干基，铁质粉用量依据烧结原料20％的铁铜镍合量补充铁质粉，无烟煤用量为10％－15％烧结物料干基，然后置于立窑烧结获得致密多孔烧结块；
S3.密闭还原熔炼工序，将S2工序得到的烧结块与石英、石灰石、铁质粉、浮选精矿团以及炭精依次投入密闭还原熔炼炉熔炼，石英、石灰石、铁质粉加入量按造渣剂比例(SiO2：CaO:FeO＝3：2：3)，炭精用量为20％－25％烧结块；浮选精矿投量为5％－10％烧结块，熔炼温度1300－1350℃，获得含铜50％－80％粗铜或含铜5％－20％、含镍15％－40％的低冰铜镍，烟气处理系统收集的烟尘含锌30％－60％，用于次氧化锌烟气脱硫生产七水硫酸锌产品，熔炼渣含铜0.85％－1.5％，含镍0.65％－1％；
S4.浮选，将S3工序得到的熔炼渣加入混合浮选剂进行粗选+精选+扫选，混合浮选剂为黄药类、黑药类捕收剂的一种或多种混合，获得精矿含铜4％－6％、含镍2％－3％，精矿经打包静置形成团矿作为S3工序的配矿，尾渣含铜镍平均低于0.4％，经浸出毒性测试达到一般工业固体废物标准，用于制造水泥原料和路基填料。
在所述的S1、S2和S3工序中均配套有烟气处理系统，确保产生烟气达标排放，其中S3工序中还包括烟气布袋收尘步骤，S4工序中还配套水处理系统，确保废水回用不外排。
在所述的S1工序中还包含污泥分类步骤，将含铜镍污泥按铜镍比分类烘干和分类堆放，以烘干物料干基中铜(质量分数)：镍(质量分数)＝3为分界点，分批分类进行烧结和还原熔炼。
在所述的S2和S3工序中的铁质粉可以是赤铁矿粉、磁铁矿粉、铁粉含铁矿物或单质中的一种或多种混合物，配料时按铁质粉含铁量计量加入，铁质粉一般推荐选用铁粉。
在所述的S4工序中还包括熔炼渣破碎和湿式球磨步骤，经冷却的熔炼渣经破碎后粒径小于2mm，进入湿式球磨分级处理，获得粒径200目以下占比90％的精矿，混合浮选剂一般选用黄药类、黑药类捕收剂的一种或多种混合。
实施例1
利用本发明处理以铜为主要有价金属元素的含铜污泥，经分析原料污泥中Cu:23％、Ni:0.25％，铜(质量分数)：镍(质量分数)≥3，采用如下步骤：
(1)烘干工序.将含水量约75％的含铜污泥置于燃煤回转窑进行烘干，回转窑转速15R/min，温度750℃，烘干获得烘干物料干基含水量40％；
(2)烧结工序.将步骤(1)得到的烘干物料配入石英粉质量为5％烘干物料干基，再配入无烟煤质量为15％烧结物料干基混合，置于立窑烧结，烧结温度1150℃，有效烧结时间30min，获得致密多孔烧结块；
(3)密闭还原熔炼工序.取烧结块100份、炭精20份、浮选精矿10份进行投料，测定烧结块中SiO2为1份、CaO为3份、FeO为3份，配入石英3.5份、铁质粉1.5份，依照炭精－烧结块－浮选精矿－铁质粉－石英的顺序依次投入密闭还原熔炼炉熔炼，熔炼温度1350℃，获得含铜75％粗铜，烟气处理系统收集的烟尘含锌32％，用于次氧化锌烟气脱硫生产七水硫酸锌产品，熔炼渣含铜1.5％；
(4)浮选工序.将步骤(3)得到的熔炼渣经自然冷却、破碎、球磨分级处理，粒径200目以下占比95％，加入丁基黄药150g/tCu、丁胺黑药100g/tCu混合浮选剂进行粗选+精选+扫选，获得精矿含铜5.8％，精矿经打包静置形成团矿作为步骤(3)配矿，尾渣含铜0.31％、镍0.01％，经浸出毒性测试达到一般工业固体废物标准，用于制造水泥原料和路基填料。
经以上步骤，铜回收率为95％，原料污泥镍含量低，不计入回收范围，浮选尾渣含镍0.01％。
实施例2
利用本发明处理含铜镍污泥，经分析原料污泥中Cu:10％、Ni:6％，铜(质量分数)：镍(质量分数)≤3，采用如下步骤：
(1)烘干工序.将含水量约80％的含铜镍污泥置于燃煤回转窑进行烘干，回转窑转速10R/min，温度750℃，烘干获得烘干物料干基含水量50％；
(2)烧结工序.将步骤(1)得到的烘干物料配入石英粉质量为5％烘干物料干基，铁质粉质量为4％烧结物料干基，再配入无烟煤质量为15％烧结物料干基混合，置于立窑烧结，烧结温度1100℃，有效烧结时间40min，获得致密多孔烧结块；
(3)密闭还原熔炼工序.取烧结块100份、炭精25份、浮选精矿5份进行投料，测定烧结块中SiO2为2份、CaO为2份、FeO为3份，配入石英1份，依照炭精－烧结块－浮选精矿－石英的顺序依次投入密闭还原熔炼炉熔炼，熔炼温度1350℃，获得含铜55％粗铜，烟气处理系统收集的烟尘含锌45％，用于次氧化锌烟气脱硫生产七水硫酸锌产品，熔炼渣含铜0.89％，含镍0.74％；
(4)浮选工序.将步骤(3)得到的熔炼渣经自然冷却、破碎、球磨分级处理，粒径200目以下占95％，加入丁基黄药150g/tCu、丁胺黑药150g/tNi混合浮选剂进行粗选+精选+扫选，获得精矿含铜4.2％、镍2.1％,精矿经打包静置形成团矿作为步骤(3)配矿，尾渣含铜0.25％、镍0.30％，经浸出毒性测试达到一般工业固体废物标准，用于制造水泥原料。
经以上步骤，铜回收率为93％，镍回收率88％。
实施例3
利用本发明处理含铜镍污泥，经分析原料污泥中Cu:8％、Ni:17％，铜(质量分数)：镍(质量分数)≤3，采用如下步骤：
(1)烘干工序.将含水量约80％的含铜镍污泥置于燃煤回转窑进行烘干，回转窑转速10R/min，温度750℃，烘干获得烘干物料干基含水量50％；
(2)烧结工序.将步骤(1)得到的烘干物料配入石英粉质量为5％烘干物料干基，再配入无烟煤质量为15％烧结物料干基混合，置于立窑烧结，烧结温度1150℃，有效烧结时间30min，获得致密多孔烧结块；
(3)密闭还原熔炼工序.取烧结块100份、炭精25份、浮选精矿10份进行投料，测定烧结块中SiO2为3份、CaO为2份、FeO为1份，配入铁质粉2份，依照炭精－烧结块－浮选精矿－铁质粉的顺序依次投入密闭还原熔炼炉熔炼，熔炼温度1350℃，获得含铜20％、含37％的低冰铜镍，烟气处理系统收集的烟尘含锌55％，用于次氧化锌烟气脱硫生产七水硫酸锌产品，熔炼渣含铜1.2％，含镍1.0％；
(4)浮选工序.将步骤(3)得到的熔炼渣经自然冷却、破碎、球磨分级处理，粒径200目以下占95％，加入丁基黄药150g/tCu、丁胺黑药170g/tNi混合浮选剂进行粗选+精选+扫选，获得精矿含铜5.2％、镍4.3％,精矿经打包静置形成团矿作为步骤(3)配矿，尾渣含铜0.21％、镍0.39％，经浸出毒性测试达到一般工业固体废物标准，用于制造水泥原料。
经以上步骤，铜回收率为96％，镍回收率85％。
本发明可处理含铜、含镍污泥及兼含铜镍为主的污泥，对不同含量、不同种类的含铜镍污泥兼具无害化和综合回收能力，适应性广。通过还原熔炼改进配料比例，解决以往技术不能兼顾无害化和综合回收，本发明将含铜镍污泥经火法还原炉玻璃化，最终渣铜镍含量平均低于0.4％，最大限度降低浸出毒性，达到可用于制造水泥和路基填料的一般工业固体废物标准，不仅实现含铜镍污泥的无害化，同时铜镍综合回收率高。进一步的，通过浮选将铜镍进一点富集回收，降低渣中铜镍含量，实现含铜镍污泥终端减量，环境效益显著同时具备一定的经济效益。
本发明中所涉及到的设备如回转窑和立窑、烟气处理系统、布袋收尘装置、水处理系统以及其他诸如金属含量检测、破碎筛分等杂质均为现有技术或材料，所属的技术人员根据所需的产品型号和规格，可以直接从市面购买或者订做。
通过以上实施例中的技术方案对本发明进行清楚、完整的描述，显然所描述的实施例为本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种联合法处理含铜镍污泥的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1.烘干工序，将含水的含铜镍污泥置于回转窑进行加热烘干，得到含水量40％－50％的烘干物料干基；
S2.烧结工序，将S1工序得到的烘干物料干基配入石英粉、铁质粉及无烟煤混合，石英粉的用量为2％-5％烘干物料干基，铁质粉用量依据烧结原料20％的铁铜镍合量补充铁质粉，无烟煤用量为10％－15％烧结物料干基，然后置于立窑烧结获得致密多孔烧结块；
S3.密闭还原熔炼工序，将S2工序得到的烧结块与石英、石灰石、铁质粉、浮选精矿团以及炭精依次投入密闭还原熔炼炉熔炼，石英、石灰石、铁质粉加入量按造渣剂比例(SiO2：CaO:FeO＝3：2：3)，炭精用量为20％－25％烧结块；浮选精矿投量为5％－10％烧结块，熔炼温度1300－1350℃，获得含铜50％－80％粗铜或含铜5％－20％、含镍15％－40％的低冰铜镍，烟气处理系统收集的烟尘含锌30％－60％，用于次氧化锌烟气脱硫生产七水硫酸锌产品，熔炼渣含铜0.85％－1.5％，含镍0.65％－1％；
S4.浮选，将S3工序得到的熔炼渣加入混合浮选剂进行粗选+精选+扫选，混合浮选剂为黄药类、黑药类捕收剂的一种或多种混合，获得精矿含铜4％－6％、含镍2％－3％，精矿经打包静置形成团矿作为S3工序的配矿，尾渣含铜镍平均低于0.4％，经浸出毒性测试达到一般工业固体废物标准，用于制造水泥原料和路基填料。
2.根据权利要求1所述的联合法处理含铜镍污泥的工艺，其特征在于，在所述的S1、S2和S3工序中均配套有烟气处理系统，确保产生烟气达标排放，其中S3工序中还包括烟气布袋收尘步骤，S4工序中还配套水处理系统，确保废水回用不外排。
3.根据权利要求1所述的联合法处理含铜镍污泥的工艺，其特征在于，在所述的S1工序中还包含污泥分类步骤，将含铜镍污泥按铜镍比分类烘干和分类堆放，以烘干物料干基中铜(质量分数)：镍(质量分数)＝3为分界点，分批分类进行烧结和还原熔炼。
4.根据权利要求1所述的联合法处理含铜镍污泥的工艺，其特征在于，在所述的S2和S3工序中的铁质粉可以是赤铁矿粉、磁铁矿粉、铁粉含铁矿物或单质中的一种或多种混合物，配料时按铁质粉含铁量计量加入。
5.根据权利要求4所述的联合法处理含铜镍污泥的工艺，其特征在于，所述的铁质粉选用铁粉。
6.根据权利要求1所述的联合法处理含铜镍污泥的工艺，其特征在于，在所述的S4工序中还包括熔炼渣破碎和湿式球磨步骤，经冷却的熔炼渣经破碎后粒径小于2mm，进入湿式球磨分级处理，获得粒径200目以下占比90％的精矿。
7.根据权利要求6所述的联合法处理含铜镍污泥的工艺，其特征在于，所述的混合浮选剂为黄药类、黑药类捕收剂的一种或多种混合。
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