CN111809057B - 一种高压浸出奥炉烟灰的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高压浸出奥炉烟灰的方法，包括以下步骤，S1：采集奥炉烟灰；S2：将采集到的所述奥炉烟灰与木质素磺酸钙和硫酸溶液一起加入高压釜内；S3：控制所述高压釜的温度和压力、硫酸加入量，使其达到预设温度和预设压力以及预设酸度，得到高压浸出溶液；S4：将得到的所述高压浸出溶液进行除杂处理得到锌、铜产品。该高压浸出奥炉烟灰的方法通过采用高压浸出的方法高效率地回收奥炉烟灰中的可回收金属，这样充分利用了资源，工艺简单、处理难度小且效率高。
Description
技术领域
本发明涉及冶金固废处理技术领域，具体为一种高压浸出奥炉烟灰的方法。
背景技术
随着煤炭、电力、冶金、化工等行业迅猛发展，随之而来的环境和资源压力也在不断加大，其中，大宗固体废弃物排放已影响和制约着产业经济的高质量发展。
在各类危险废物中，重金属废物占有很大的比例，它们以各种各样的方式危害环境，在处理中，除了一部分可回收利用外，其于大部分都需要进行稳定化处理，以达到无害化的目的。但现有的冶金固废处理方法大多存在工艺复杂、处理难度大或效率低等问题。
在铜冶炼烟灰氧压浸出过程中，对比国内其他公司氧压浸出项目，结合原料端的复杂情况，我公司在参数调整上，将国内氧压项目普遍设计的反应温度由原来的120℃大幅提升至150℃，主要针对大冶有色冶炼烟灰含有机物成分高，粘度高，硫化锌包裹等问题。随后将氧气分压相较其它公司略有下调，通过拌料及搅拌控制，将釜内物料进行充分与氧气结合，在充足的氧化气氛下进行浸出，极大提高了难浸出烟灰的浸出率。
同时，现有的冶金固废处理方法中用到的高压釜可以在高压环境中处理这些废物，例如奥炉烟灰，在处理过程中需要加入木质素磺酸钙，并调制硫酸溶液加入其中，固液混合在高压釜内进行处理，目前的高压釜在处理过程中为了保证固液混合均匀，需要在内部加入搅拌结构，常见的结构多为转轴加上搅拌杆，这种方式虽然可以起到一定的混合作用，但是其电机驱动，能耗较高，而且混合空间大，搅拌结构搅动范围受限，难以实现均匀的混合，加工效率较低，搅拌的效率同样也会影响到加热的效率，导致混合物难以快速均匀加热，一般的高压釜在对固液混合物进行混合加热的时候，需要使用电机驱动搅拌，能耗较高，受到搅拌结构形体影响，混合时间长，均匀加热时间长，进而导致工作时间较长。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高压浸出奥炉烟灰的方法，以解决上述问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高压浸出奥炉烟灰的方法，包括以下步骤，
S1：采集奥炉烟灰；
S2：将采集到的所述奥炉烟灰与木质素磺酸钙和硫酸溶液一起加入高压釜内；
S3：控制所述高压釜的温度和压力、硫酸加入量，使其达到预设温度和预设压力以及预设酸度，得到高压浸出溶液；
S4：将得到的所述高压浸出溶液进行除杂处理得到锌、铜产品。
优选的，所述预设温度为130～180℃，所述预设压力为0.7～1.4MPa，所述预设酸度为20～100g/L。
优选的，所述步骤S3中，使所述高压釜的温度和压力分别对应达到预设温度和预设压力以及酸度后后，保持2～5h。
优选的，所述高压釜包括用于对奥炉烟灰进行高压处理的高压釜体、用于支撑高压釜体的支撑腿、用于对混合物进行压差混合的自适应压差混合机构和用于对混合物进行加热的自动快速加热机构，所述高压釜体的底部固定连接有若干个支撑腿，所述自适应压差混合机构设置在高压釜体的内部，所述自动快速加热机构设置在自适应压差混合机构上。
优选的，所述自适应压差混合机构包括用于分割不同压力区域的密封分隔板、若干个在密封分隔板上以密封分隔板的中心为圆心呈圆周分布的连接孔、若干个与连接孔一一对应的自适应混合管、用于对混合物进行混合的菱形斗簧、限位旋转球、导流空心球和导流环管，所述密封分隔板固定连接在高压釜体的内壁上，所述密封分隔板的上表面和高压釜体的内壁之间设置有低压腔，所述密封分隔板的下表面和高压釜体的内壁之间设置有高压腔。
优选的，所述高压釜体的表面固定安装有与低压腔相适配的第一压力表，所述高压釜体的表面固定安装有与高压腔相适配的第二压力表，所述高压釜体的表面固定安装有与低压腔相适配的第一温度计，所述高压釜体的表面固定安装有与高压腔相适配的第二温度计，所述高压釜体的表面固定安装有与低压腔相适配的第一压力控制阀，所述高压釜体的表面固定安装有与高压腔相适配的第二压力控制阀，所述低压腔的压力值为0.7MPa-1.0MPa，所述高压腔的压力值控制在1.0MPa-1.4MPa。
优选的，所述连接孔开设在密封分隔板上，每一个连接孔的内壁均固定连接有一个自适应混合管，每一个所述自适应混合管的内部均设置有一个菱形斗簧，所述菱形斗簧的表面开设有若干个穿水孔，所述每一个自适应混合管的顶端均设置有一个限位旋转球，每一个所述自适应混合管的底端均设置有一个导流空心球，所述导流空心球的直径和限位旋转球的直径均比自适应混合管的直径大，所述菱形斗簧的表面与自适应混合管的内壁滑动连接，所述菱形斗簧的顶端与限位旋转球的底部固定连接，所述限位旋转球的表面固定连接有旋转叶片，所述菱形斗簧的底端与导流空心球的顶端固定连接。
优选的，所述高压腔的内底壁固定连接有一个导流环管，所述导流环管的表面开设有若干个与自适应混合管一一对应的撞击口，所述撞击口的内壁固定连接有撞击拦网，所述导流空心球的表面开设有若干个进液口，所述导流空心球的表面开设有若干个出液口，所述出液口均位于进液口的上方，若干个所述出液口和若干个进液口一一对应，每一对进液口和出液口之间均固定连接有一个螺旋导向管。
优选的，所述自动快速加热机构包括预热加热丝、活动加热丝、导电块和电开关，所述预热加热丝镶嵌在导流环管内部，所述电开关固定安装在高压釜体上，所述电开关的输出端与预热加热丝的输入端电连接，每一个所述菱形斗簧的内部均镶嵌有一条活动加热丝，所述活动加热丝的一端与导流空心球的表面连接，每一个所述自适应混合管的底端均固定连接有一个导电块，所述导电块与导流空心球的材料均包括不锈钢，所述电开关的输出端与导电块的输入端电连接。
优选的，所述密封分隔板的表面开设有连通口，所述连通口的内部固定安装有止逆阀，所述高压釜体的底部套接有出料管，所述高压釜体的表面套接有进料管，所述进料管的一端贯穿并延伸至高压腔的内部，所述进料管的另一端螺纹连接有密封螺栓。
(三)有益效果
(1)本发明通过采用高压浸出的方法高效率地回收奥炉烟灰中的可回收金属，这样充分利用了资源，工艺简单、处理难度小且效率高。
(2)通过了工艺改进,避免了传统必须通过氧化焙烧的方法处理,本发明更加友好环境,同时因较传统工艺减少了部分工艺流程,对有效处理奥炉烟灰更为高效清洁.
(3)本发明通过设置自适应压差混合机构，通过压差促使混合物在多个狭小的空间内逆向流动，利用特殊的结构在狭小空间内对混合物进行均匀的混合搅拌，且可以通过压力控制实现混合物的循环流动，与现有技术相比，一方面无需电机驱动，极大的节省了能耗，另一方面，充分的接触混合物，快速的促进混合物均匀的混合，降低了加工时间，提高了工作效率。
(4)本发明通过设置自动快速加热机构，在自适应压差混合机构的基础上，通电加热，利用自适应压差混合机构的特殊结构快速的在传递热量，并在狭小的空间内对流经的混合物均匀的加热，与现有技术相比，加热效率明显提高。
(5)本发明根据现有的高压釜存在的搅拌耗能问题和加热时间长的问题，设计出可以多个狭小空间利用负压差促进混合物快速混合和均匀加热的特殊结构，从而有效的解决了一般的高压釜在对固液混合物进行混合加热的时候，需要使用电机驱动搅拌，能耗较高，受到搅拌结构形体影响，混合时间长，均匀加热时间长，进而导致工作时间较长的问题。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明高压釜体结构剖视图；
图3为本发明菱形斗簧结构正视图；
图4为本发明导流空心球结构剖视图。
其中，1高压釜体、2支撑腿、3自适应压差混合机构、31密封分隔板、32连接孔、33自适应混合管、34菱形斗簧、35限位旋转球、36导流空心球、37导流环管、38低压腔、39高压腔、310第一压力表、311第二压力表、312第一温度计、313第二温度计、314第一压力控制阀、315第二压力控制阀、316穿水孔、317旋转叶片、318撞击口、319撞击拦网、320进液口、321出液口、322螺旋导向管、323连通口、324止逆阀、4自动快速加热机构、41预热加热丝、42活动加热丝、43导电块、44电开关、5进料管、6密封螺栓、7出料管。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
如图1-4所示，本发明实施例提供一种高压浸出奥炉烟灰的方法，包括以下步骤，
S1：采集奥炉烟灰；
S2：将采集到的所述奥炉烟灰与木质素磺酸钙和硫酸溶液一起加入高压釜内；其中，所述奥炉烟灰与木质素磺酸钙和硫酸溶液的比例和硫酸溶液的浓度均参见本公司的专利申请号CN201811187777公开的一种高压浸出奥炉烟灰的方法，在此不再赘述；
S3：控制所述高压釜的温度和压力，使其达到预设温度和预设压力，得到高压浸出溶液，所述预设温度为130～180℃，所述预设压力为0.7～1.4MPa，所述高压釜的温度和压力分别对应达到预设温度和预设压力后，保持2～5h；
S4：将得到的所述高压浸出溶液进行除杂处理得到锌、铜产品。
上述步骤没有详细列出的组分和参数都可以参见本公司的专利申请号CN201811187777公开的一种高压浸出奥炉烟灰的方法，在此不再赘述；
本实施例还提供了一种高压釜，包括用于对奥炉烟灰进行高压处理的高压釜体1、用于支撑高压釜体1的支撑腿2、用于对混合物进行压差混合的自适应压差混合机构3和用于对混合物进行加热的自动快速加热机构4，高压釜体1的底部固定连接有若干个支撑腿2，自适应压差混合机构3设置在高压釜体1的内部，自动快速加热机构4设置在自适应压差混合机构3上。
自适应压差混合机构3包括用于分割不同压力区域的密封分隔板31、若干个在密封分隔板31上以密封分隔板31的中心为圆心呈圆周分布的连接孔32、若干个与连接孔32一一对应的自适应混合管33、用于对混合物进行混合的菱形斗簧34、限位旋转球35、导流空心球36和导流环管37，密封分隔板31固定连接在高压釜体1的内壁上，密封分隔板31的上表面和高压釜体1的内壁之间设置有低压腔38，密封分隔板31的下表面和高压釜体1的内壁之间设置有高压腔39，高压釜体1的表面固定安装有与低压腔38相适配的第一压力表310，高压釜体1的表面固定安装有与高压腔39相适配的第二压力表311，高压釜体1的表面固定安装有与低压腔38相适配的第一温度计312，高压釜体1的表面固定安装有与高压腔39相适配的第二温度计313，高压釜体1的表面固定安装有与低压腔38相适配的第一压力控制阀314，高压釜体1的表面固定安装有与高压腔39相适配的第二压力控制阀315，低压腔38的压力值为0.7MPa-1.0MPa，高压腔39的压力值控制在1.0MPa-1.4MPa，连接孔32开设在密封分隔板31上，每一个连接孔32的内壁均固定连接有一个自适应混合管33，每一个自适应混合管33的内部均设置有一个菱形斗簧34，菱形斗簧34的表面开设有若干个穿水孔316，每一个自适应混合管33的顶端均设置有一个限位旋转球35，每一个自适应混合管33的底端均设置有一个导流空心球36，导流空心球36的直径和限位旋转球35的直径均比自适应混合管33的直径大，菱形斗簧34的表面与自适应混合管33的内壁滑动连接，菱形斗簧34的顶端与限位旋转球35的底部固定连接，限位旋转球35的表面固定连接有旋转叶片317，菱形斗簧34的底端与导流空心球36的顶端固定连接，高压腔39的内底壁固定连接有一个导流环管37，导流环管37的表面开设有若干个与自适应混合管33一一对应的撞击口318，撞击口318的内壁固定连接有撞击拦网319，导流空心球36的表面开设有若干个进液口320，导流空心球36的表面开设有若干个出液口321，出液口321均位于进液口320的上方，若干个出液口321和若干个进液口320一一对应，每一对进液口320和出液口321之间均固定连接有一个螺旋导向管322。
自动快速加热机构4包括预热加热丝41、活动加热丝42、导电块43和电开关44，预热加热丝41镶嵌在导流环管37内部，电开关44固定安装在高压釜体1上，电开关44的输出端与预热加热丝41的输入端电连接，每一个菱形斗簧34的内部均镶嵌有一条活动加热丝42，活动加热丝42的一端与导流空心球36的表面连接，每一个自适应混合管33的底端均固定连接有一个导电块43，导电块43与导流空心球36的材料均包括不锈钢，电开关44的输出端与导电块43的输入端电连接，密封分隔板31的表面开设有连通口323，连通口323的内部固定安装有止逆阀324，高压釜体1的底部套接有出料管7，高压釜体1的表面套接有进料管5，进料管5的一端贯穿并延伸至高压腔39的内部，进料管5的另一端螺纹连接有密封螺栓6。
使用时，连接电源，将出料管7封堵住，通过进料管5将固液混合物输入到高压腔39的内部，然后打开电开关44，活动加热丝42加热导流环管37并对周围的混合物进行加热，导流环管37内部小空间受热，压力升高，空心导流空心球36被抬升接触到导电块43，此时出液口321与自适应混合管33连通，活动加热丝42加热并通过切面为菱形状的菱形斗簧34快速的传递热能到自适应混合管33上，自适应混合管33内部混合物快速升温膨胀，高压腔39内部混合物升温，混合物通过各个撞击口318进入到导流环管37内部，然后通过进液口320进入各个螺旋导向管322内部被导流呈螺旋状喷入到自适应混合管33内部冲击着菱形斗簧34，菱形斗簧34抖动搅拌着混合物，混合物通过自适应混合管33的顶端向限位旋转球35，限位旋转球35被冲离自适应混合管33，旋转叶片317在冲击力作用下旋转并带动菱形斗簧34旋转，混合物在各个自适应混合管33内被快速的混合和加热，进入到低压腔38内部的液体聚集在密封分隔板31的上方，当低压腔38和高压腔39内压差较小的时候，混合物会通过连通口323回流到高压腔39的内部，如此循环往复。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (3)
1.一种高压浸出奥炉烟灰的方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1：采集奥炉烟灰；
S2：将采集到的所述奥炉烟灰与木质素磺酸钙和硫酸溶液一起加入高压釜内；
S3：控制所述高压釜的温度、压力以及硫酸加入量，使其达到预设温度和预设压力以及预设酸度，得到高压浸出溶液；
S4：将得到的所述高压浸出溶液进行除杂处理得到锌、铜产品；所述预设温度为130～180℃，所述预设压力为0.7～1.4MPa；所述步骤S3中，使所述高压釜的温度和压力分别对应达到预设温度和预设压力后，保持2～5h；所述高压釜，包括用于对奥炉烟灰进行高压处理的高压釜体（1）、用于支撑高压釜体（1）的支撑腿（2）、用于对混合物进行压差混合的自适应压差混合机构（3）和用于对混合物进行加热的自动快速加热机构（4），其特征在于：所述高压釜体（1）的底部固定连接有若干个支撑腿（2），所述自适应压差混合机构（3）设置在高压釜体（1）的内部，所述自动快速加热机构（4）设置在自适应压差混合机构（3）上；所述自适应压差混合机构（3）包括用于分割不同压力区域的密封分隔板（31）、若干个在密封分隔板（31）上以密封分隔板（31）的中心为圆心呈圆周分布的连接孔（32）、若干个与连接孔（32）一一对应的自适应混合管（33）、用于对混合物进行混合的菱形斗簧（34）、限位旋转球（35）、导流空心球（36）和导流环管（37），所述密封分隔板（31）固定连接在高压釜体（1）的内壁上，所述密封分隔板（31）的上表面和高压釜体（1）的内壁之间设置有低压腔（38），所述密封分隔板（31）的下表面和高压釜体（1）的内壁之间设置有高压腔（39）；所述自动快速加热机构（4）包括预热加热丝（41）、活动加热丝（42）、导电块（43）和电开关（44），所述预热加热丝（41）镶嵌在导流环管（37）内部，所述电开关（44）固定安装在高压釜体（1）上，所述电开关（44）的输出端与预热加热丝（41）的输入端电连接，每一个所述菱形斗簧（34）的内部均镶嵌有一条活动加热丝（42），所述活动加热丝（42）的一端与导流空心球（36）的表面连接，每一个所述自适应混合管（33）的底端均固定连接有一个导电块（43），所述导电块（43）与导流空心球（36）的材料均包括不锈钢，所述电开关（44）的输出端与导电块（43）的输入端电连接;所述连接孔（32）开设在密封分隔板（31）上，每一个连接孔（32）的内壁均固定连接有一个自适应混合管（33），每一个所述自适应混合管（33）的内部均设置有一个菱形斗簧（34），所述菱形斗簧（34）的表面开设有若干个穿水孔（316），所述每一个自适应混合管（33）的顶端均设置有一个限位旋转球（35），每一个所述自适应混合管（33）的底端均设置有一个导流空心球（36），所述导流空心球（36）的直径和限位旋转球（35）的直径均比自适应混合管（33）的直径大，所述菱形斗簧（34）的表面与自适应混合管（33）的内壁滑动连接，所述菱形斗簧（34）的顶端与限位旋转球（35）的底部固定连接，所述限位旋转球（35）的表面固定连接有旋转叶片（317），所述菱形斗簧（34）的底端与导流空心球（36）的顶端固定连接;所述高压腔（39）的内底壁固定连接有一个导流环管（37），所述导流环管（37）的表面开设有若干个与自适应混合管（33）一一对应的撞击口（318），所述撞击口（318）的内壁固定连接有撞击拦网（319），所述导流空心球（36）的表面开设有若干个进液口（320），所述导流空心球（36）的表面开设有若干个出液口（321），所述出液口（321）均位于进液口（320）的上方，若干个所述出液口（321）和若干个进液口（320）一一对应，每一对进液口（320）和出液口（321）之间均固定连接有一个螺旋导向管（322）。
2.根据权利要求1所述的一种高压浸出奥炉烟灰的方法，其特征在于：所述高压釜体（1）的表面固定安装有与低压腔（38）相适配的第一压力表（310），所述高压釜体（1）的表面固定安装有与高压腔（39）相适配的第二压力表（311），所述高压釜体（1）的表面固定安装有与低压腔（38）相适配的第一温度计（312），所述高压釜体（1）的表面固定安装有与高压腔（39）相适配的第二温度计（313），所述高压釜体（1）的表面固定安装有与低压腔（38）相适配的第一压力控制阀（314），所述高压釜体（1）的表面固定安装有与高压腔（39）相适配的第二压力控制阀（315），所述低压腔（38）的压力值为0.7MPa-1.0MPa，所述高压腔（39）的压力值控制在1.0MPa-1.4MPa。
3.根据权利要求2所述的一种高压浸出奥炉烟灰的方法，其特征在于：所述密封分隔板（31）的表面开设有连通口（323），所述连通口（323）的内部固定安装有止逆阀（324），所述高压釜体（1）的底部套接有出料管（7），所述高压釜体（1）的表面套接有进料管（5），所述进料管（5）的一端贯穿并延伸至高压腔（39）的内部，所述进料管（5）的另一端螺纹连接有密封螺栓（6）。
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2020
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