CN112080643A - 一种熔炼法高效回收固废中金属的方法及其固废熔炼炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种熔炼法高效回收固废中金属的方法及其固废熔炼炉，所述方法包括：（1）制砖：将破碎好的金属固废或危废、铁粉、植物秸秆按比例混合均匀，加水搅拌后输送至制砖机成型压制，自然养护2‑3天得炉料砖；（2）熔炼：将炉料砖、石灰石、焦炭按比例加入熔炼炉中，炉料在鼓入热空气的顶托下呈悬浮沸腾状态，炉料砖中的金属物质经加热熔融、还原等过程，转变为液态金属下落至炉体形成熔融液区，炉料中的非金属物质与造渣剂结合形成炉渣，落入熔融液区漂浮在熔融液面上形成渣面；（3）分离：熔融液区的熔融金属及炉渣进入熔融液分离区分离成熔融金属和炉渣后分别回收；本发明方法及装置大大提高了金属回收率，适合广泛推广使用。

Description

一种熔炼法高效回收固废中金属的方法及其固废熔炼炉

技术领域

本发明属于含重金属固废或危废垃圾熔炼回收技术领域，具体是一种熔炼法高效回收固废中金属的方法及其固废熔炼炉。

背景技术

含重金属的固体废物多为危险废物，危险废物的无害化处理，应用较广泛的是火法冶炼提取回收有价重金属的工艺。冶炼过程为：将含有价金属的固体废险废物、焦炭及熔剂石灰石加入加热炉中，炉料在高温炉内熔化并调质，炉内物料发生一定的物理、化学变化，产出粗金属或金属富集物和炉渣的火法冶金过程。

金属固废或危废的火法回收处理工艺是首先在需要处理的物料中，加入一定量的还原剂（如煤粉等）和粘结剂（如粘土等），压制加工成砖或烧结成球团，然后再将制成的砖或球团与焦炭、熔剂辅料一起输送到熔炼炉中进行冶炼，利用焦炭做还原剂与固废或危废物料中的金属氧化物发生氧化还原反应，还原出的重金属在熔炼炉中下沉，上层浮渣层和下层金属液分别由上下出口排出，从而提炼出固废或危废中的粗金属产品。

现有火法处理技术存在以下问题：（1）烧结成球加工速度快，但烧结过程能耗较大；压制加工成砖过程中一般需要养护7天进行脱水成型，以达到投入熔炼炉物料的强度要求，养护时间长，延长了固废或危废的回收处理周期。（2）固废物料成分复杂，加工成砖或球团时需调整粘结剂来保持砖的成型稳定性，加入骨料（如河砂）提高强度，辅料成本较高。（3）生产过程中，炉渣量往往等于或超过主金属产物的产量，熔炼炉内还原金属液下沉时间不足，随熔融液上层的浮渣排出，造成金属液流失。

现有火法冶炼采用的冶炼炉，生产过程一般采用炉内分层技术（参见图1）：生产过程中，全部炉料不断从熔炼炉炉顶的料斗（1）装入，从熔炼炉下部的风口（2）鼓入热空气，炉料在热空气的顶托下呈悬浮沸腾状态，炉料中的焦炭受热燃烧分解,使炉内温度升至1100-1600℃，在熔炼区（3）焦炭燃烧产生的一氧化碳将固体废物中的氧化态金属还原成单质，无机成分与熔剂石灰石结合形成炉渣。炉外壁常装有金属水套（4）围砌来调节炉壁温度。熔融液滴入炉腔下部（5），炉壁用耐高温与耐腐蚀的耐火砖（6）构筑，以维持熔融液的温度，熔融液中粗金属或金属富集物由于与熔融炉渣互溶度很小，且密度差较大而上下移动自然分层。粗金属或金属富集物从炉体下部出料口（7）排出，进入产品铜模（8）。炉渣从熔融液上层所在炉体侧壁的出渣口（9）排出，进入渣包（10）。炉渣是一种以铁硅酸盐(2FeO· SiO₂ )为主的氧化物熔体，主要由FeO - SiO₂ - CaO三元系组成，约占总渣量的80%～90%。炉渣量往往等于或超过主金属产物的产量，未被回收的金属随炉渣流失，因此，炉渣的性质对金属回收率影响极大。

现有火法冶炼采用的冶炼炉存在以下问题：（1）固体废物来自多家生产企业，其金属种类多，品位差异大，熔融产生的粗金属或金属富集物产品的排出量受出料口高度限制，难以调整，因此，从出料口排出粗金属产品品位极不稳定；（2）熔融的炉料液化后不断滴入炉体下部的熔融液中，熔融液呈沸腾状态，部分熔融液未反应完全或未有效分层沉降到下部，就与上浮的炉渣一起从出渣口排出，造成金属随渣流失，也影响了炉渣的再利用。

现有冶炼金属回收率技术存在以下局限性：

1．炉渣中有价重金属常需再次回收，回收成本高，且回收效率低于应用本发明专利技术。（一种湿法分离回收卡尔多炉熔炼渣中有价金属的方法，中国发明专利申请：CN201610631966.4）；

2．陈学刚，复合喷吹氧化熔炼-熔融还原炼锑新工艺[J]，中国有色冶金，2019年02期。采用复合喷吹氧化熔炼-熔融提高还原炼锑效果，从而实现提高回收率，但仍不能解决金属熔融液与炉渣分层难，熔融金属流失的问题；

3．杨应宝，陈雯，胡一平，杨庆飞，陈全坤，余小吕，低粗杂铜精矿底吹熔炼工艺金银回收率提高措施[J]，矿冶，2019年05期。采用SiO₂-FeO-CaO三元渣系，稳定炉温在1180～1200℃和合理利用冶炼中间产物，提高有价金属的回收率，该技术工艺控制要求高，但仍不能解决金属熔融液与炉渣分层难，熔融金属流失的问题。

因此，研发一种新型的熔炼炉及熔炼方法，对含重金属的固体废物中重金属的回收具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的就是针对现有的火法冶炼熔炼固废重金属所存在的一系列问题及现有固废熔炼炉均存在金属熔融液与炉渣分层困难，导致熔融金属流失，或炉渣不好处理的问题，提供一种熔炼法高效回收固废中金属的方法及其固废熔炼炉。

本发明的一种熔炼法高效回收固废中金属的方法，包括下述步骤：

（1）制砖

将金属固废或危废通过破碎机破碎至≤30mm大小，将植物秸秆破碎至长度为5-20mm；将破碎好的金属固废或危废、铁粉、植物秸秆按质量比为4-6:1-2:0.05-0.1的比例搅拌混合均匀，加入上述混合物总质量12-18%的水，再次搅拌均匀，输送至制砖机进行压制，得成型砖；成型砖在自然条件下避雨养护2-3天，即得炉料砖；

（2）熔炼

将炉料砖、石灰石、焦炭按质量比为85-90:1-5:10-15的比例从固废熔炼炉炉顶的加料斗装入，从熔炼炉中下部的风口鼓入热空气，炉料在热空气的顶托下呈悬浮沸腾状态，炉料中的焦炭受热燃烧分解,使炉内温度升至1100-1600℃，炉料砖中秸杆纤维入炉后受热快速分解成灰烬，在炉料砖内外形成多孔状结构，迅速被加热熔融成液态，焦炭和石灰石高温分解，生成一氧化碳还原剂，炉料中单质金属直接熔融下落至炉体下部形成熔融液区，炉料中氧化态金属与还原剂反应生成金属单质而下落至炉体下部的熔融液区，炉料中非金属物质与造渣剂结合形成密度较小的液体，与石灰石结合形成炉渣，落入炉体下部熔融液区时漂浮在液面上形成渣面；

（3）分离

在固废熔炼炉炉体一侧用耐火砖砌筑有熔融液分离区和熔融液收集区，炉体下部熔融液区的熔融金属及炉渣先进入熔融液分离区，经过充分的熔融分离后，金属熔融液进入熔融液收集区，通过出料口进入产品铜模，炉渣经熔融液分离区的出渣口流入渣包。

本发明中所述金属固废或危废中金属含量为2-35%，泥土含量为20-30%。

本发明中所述铁粉是采用粒径60-200目 ，纯度85-90%的铁粉。

本发明中所述植物秸秆破碎前，先将植物秸秆压碾成层状木纤维条片，放入10-15%石灰乳液中浸泡1-2天，秸秆软化后捞出，再破碎至长度为5-20mm。

本发明的一种熔炼法高效回收固废中金属的方法所用的固废熔炼炉，具有炉体，炉体顶部设有进料口，炉体上部为熔炼区，炉体下部为熔融区，炉体中下部设有富氧热空气进口，特别是：在炉体下部熔融区一侧设有熔融液出料口，出料口外设有熔融液分离区，熔融液分离区下部设有熔融液收集区，熔融液分离区底部设有熔融液出液口与熔融液收集区相连通，熔融液收集区下部设有出料口与产品铜模相连接，熔融液分离区上部设有出渣口与渣包相连接。

当本发明所采用的炉料砖中金属的质量百分含量≥20%时，所述熔融液分离区的底部设有缓冲挡墙，缓冲挡墙一侧正对熔炼炉出料口布置，缓冲挡墙另一侧的熔融液分离区底部设有一个斜向下的斜坡结构，斜坡的坡顶和坡底处分别设有一个出液口，两个出液口均和熔融液分离区下方的熔融液收集区相连通，所述缓冲挡墙的宽度为出料口宽度的3-10倍，墙顶面与出料口上沿平齐，缓冲挡墙上还设有缓流孔，墙面开孔率为15-30%。所述斜坡的坡度为0.1-0.3。

本发明中所述炉体外设有水套结构，炉体熔融区采用耐火砖砌筑，炉体外部的熔融液分离区、熔融液收集区均是采用耐火砖砌筑。

本发明通过从熔炼方法和熔炼炉的结构改进两个方面来进行改进的。本发明方法的工艺原理如下：

（1）采用全新的制砖工艺，以含泥土的金属固废或危废+铁粉+植物秸秆的组合制炉料砖，具有以下几个优点：①制砖过程不需要额外添加粘接剂，金属固废中的泥土即可作为粘接剂，②组分中的秸秆作为骨料添加，节省费用，同时其在熔炼炉中瞬间烧成灰烬，使炉料砖自然形成疏松多孔的结构，有利于炉料砖的充分熔炼，③组分中的铁粉，在成型养护过程中由于氧化还原反应自然放热，大大缩短了炉料砖的养护时间，使原本7天的养护周期缩短至2-3天，④组分优化后，制备炉料砖成本大大减小，同时提高了固废或危废中金属的回收率。

(2)熔炼工艺：由于炉料砖的组分进行了优化，熔炼过程的化学反应更合理，更充分， 使金属回收率大大提高。具体过程如下：炉料在热空气或富氧空气中呈悬浮沸腾状态，炉料 砖中秸杆纤维入炉后受热快速分解成灰烬，在炉料砖内外形成多孔状结构，迅速被加热熔融 成液态，焦炭和石灰石高温分解，生成一氧化碳还原剂，将炉内发生以下化学反应(以铜为 例，其他金属类似)：

焦炭作燃料燃烧提高炉温：

焦炭作还原剂：

金属还原：

除杂造渣：

炉料中单质金属直接熔融下落至炉体下部形成熔融液区，炉料中氧化态金属与一氧化碳 反应生成金属单质而下降至炉体下的部熔融液区，炉料中非金属物质与造渣剂结合形成密度 较小的液体，与石灰石结合形成炉渣，落入炉体下部熔融液区时漂浮在液面上形成渣面。

（3）炉渣与熔融金属分离工艺：在炉体外部用耐火砖砌筑熔融液分离区和熔融液收集区，炉体下部熔融液区的金属及炉渣首先进入熔融液分离区，经过充分的熔融分离后，金属熔融液进入熔融液收集区，进而进入产品铜模，炉渣经出渣口流入渣包，经过熔融液分离区和熔融液收集区的充分分离，金属回收率大大提高，水渣中金属含量降低0.3%以上，有利于水渣的资源化利用，大大降低了水渣的处理成本。

本发明的固废熔炼炉，科学地将传统熔炼炉进行改进，将原来的由熔炼炉直接澄清，炉壁直接排渣的方式改为炉外澄清方式，大大增加了熔融液的澄清分离时间，使熔融液中的炉渣能够充分上浮，而炉渣中的熔融金属能够充分下沉，大大提高了金属的回收率，降低了炉渣中的金属含量，使排出的炉渣能够符合重金属含量排放标准。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1．用固废或危废物料中的泥土作粘接剂，秸杆做为骨料，可以降低固废或危废的回收成本。若以含重金属的秸杆做为骨料，可实现以废治废，进一步降低回收成本。

2．秸杆的亲水性好，增强了配料之间的粘连，加入的铁粉与空气接触发生氧化，铁粉氧化产生的热量使砖内的水分由内向外散发，自然条件下养护，砖的成型率提高30%，养护时间缩短约3-4天，与传统烘干设备相比，含水率降低15%，省去了烘干能源消耗。

3．秸杆燃点低，砖料入炉后秸杆瞬间燃烧完毕，砖料成为多孔物料，反应面积增加，使熔融速度和还原速度均大幅提高，熔炼炉生产能力可提高约30%。

4．实践表明：与炉壁直排相比，采用炉腔外双层澄清分离，水渣中金属含量平均可降低0.3%以上，不会对环境造成二次污染，金属回收率显著提高。

附图说明

图1是现有熔炼炉的主剖结构示意图；

图2是本发明实施例1的熔炼炉的主剖结构示意图；

图3是本发明实施例2的熔炼炉的主剖结构示意图；

图4是本发明实施例2中缓冲挡墙的主视结构放大示意图。

图中，1—料斗，2—风口，3—熔炼区，4—金属水套，5—炉腔下部，6—耐火砖，7—出料口，8—产品铜模，9—出渣口，10—渣包，11—炉体，12—进料口，13—熔炼区，14—熔融区，15—富氧热空气进口，16—熔融液出料口，17—熔融液分离区，18—熔融液收集区，19—熔融液出液口，20—出料口，21—出渣口，22—水套结构，23—缓冲挡墙，24—斜坡结构，25—缓流孔。

具体实施方式

实施例1

参见图2，本实施例采用成分为Cu 1.21%，Ni0.35%，Pb0.005%，泥土含量（以SiO₂计）为25%的固废原料30吨，应用本发明的一种熔炼法高效回收固废中金属的方法对金属固废中的金属进行熔炼回收，具体包括下述步骤：

（1）制砖

将金属固废通过破碎机破碎至≤30mm大小，将植物秸秆破碎至长度为10-20mm；将破碎好的金属固废或危废、铁粉、植物秸秆按质量比为5:1.5:0.08的比例搅拌混合均匀，加入上述混合物总质量15%的水，再次搅拌均匀，输送至制砖机进行压制，得成型砖；成型砖在自然条件下避雨养护2天，即得炉料砖；

（2）熔炼

将炉料砖、石灰石、焦炭按质量比为88:4:10的比例从固废熔炼炉炉顶的加料斗装入，从熔炼炉中下部的风口鼓入热空气，炉料在热空气的顶托下呈悬浮沸腾状态，炉料中的焦炭受热燃烧分解,使炉内温度升至1200-1600℃，炉料砖中秸杆纤维入炉后受热快速分解成灰烬，在炉料砖内外形成多孔状结构，迅速被加热熔融成液态，焦炭和石灰石高温分解，生成一氧化碳还原剂，炉料中单质金属直接熔融下落至炉体下部形成熔融液区，炉料中氧化态金属与还原剂反应生成金属单质而下落至炉体下部的熔融液区，炉料中非金属物质与造渣剂结合形成密度较小的液体，与石灰石结合形成炉渣，落入炉体下部熔融液区时漂浮在液面上形成渣面；

（3）分离

在固废熔炼炉炉体一侧用耐火砖砌筑有熔融液分离区和熔融液收集区，炉体下部熔融液区的熔融金属及炉渣先进入熔融液分离区，经过充分的熔融分离（约45min）后，金属熔融液进入熔融液收集区，通过出料口进入产品铜模，炉渣经熔融液分离区的出渣口流入渣包。

本实施例中所述铁粉是采用粒径100目 ，纯度87%的铁粉。

本实施例中所述植物秸秆破碎前，先将植物秸秆压碾成层状木纤维条片，放入12%石灰乳液中浸泡1天，秸秆软化后捞出，再破碎至长度为5-20mm。

参见图2，本实施例中所用的固废熔炼炉，具有炉体11，炉体顶部设有进料口12，炉体上部为熔炼区13，炉体下部为熔融区14，炉体中下部设有富氧热空气进口15，特别是：在炉体下部熔融区14一侧设有熔融液出料口16，熔融液出料口外设有熔融液分离区17，熔融液分离区下部设有熔融液收集区18，熔融液分离区17底部设有熔融液出液口19与熔融液收集区18相连通，熔融液收集区19下部设有出料口20与产品铜模（图中未画出）相连接，熔融液分离区17上部设有出渣口21与渣包（图中未画出）相连接。

本实施例中所述炉体11外设有水套结构22，炉体熔融区14采用耐火砖砌筑，炉体外部的熔融液分离区17、熔融液收集区18均是采用耐火砖砌筑。

经过本实施例的方法进行熔炼后，获得粗合金5吨，水渣中Ni含量为0.004%和Pb含量为0.0005%,Cu含量为0.15%，相较传统方法，镍和铅回收更充分, 水渣中铜含量0.18%，可直接按一般固废进行处理。

实施例2

本实施例采用成分为Cu1.58%，Fe27.9%，CaO7.10%，MgO2.14%，Al₂O₃1.90%，泥土含量（以SiO₂计）为23.25%的金属固废原料30吨，应用本发明的一种熔炼法高效回收固废中金属的方法对金属固废中的金属进行熔炼回收，具体包括下述步骤：

（1）制砖

将金属固废通过破碎机破碎至≤30mm大小，将植物秸秆破碎至长度为5-15mm；将破碎好的金属固废或危废、铁粉、植物秸秆按质量比为4:1:0.1的比例搅拌混合均匀，加入上述混合物总质量12%的水，再次搅拌均匀，输送至制砖机进行压制，得成型砖；成型砖在自然条件下避雨养护2天，即得炉料砖；

（2）熔炼

将炉料砖、石灰石、焦炭按质量比为85:5:15的比例从固废熔炼炉炉顶的加料斗装入，从熔炼炉中下部的风口鼓入热空气，炉料在热空气的顶托下呈悬浮沸腾状态，炉料中的焦炭受热燃烧分解,使炉内温度升至1100-1450℃，炉料砖中秸杆纤维入炉后受热快速分解成灰烬，在炉料砖内外形成多孔状结构，迅速被加热熔融成液态，焦炭和石灰石高温分解，生成一氧化碳还原剂，炉料中单质金属直接熔融下落至炉体下部形成熔融液区，炉料中氧化态金属与还原剂反应生成金属单质而下落至炉体下部的熔融液区，炉料中非金属物质与造渣剂结合形成密度较小的液体，与石灰石结合形成炉渣，落入炉体下部熔融液区时漂浮在液面上形成渣面；

（3）分离

在固废熔炼炉炉体一侧用耐火砖砌筑有熔融液分离区和熔融液收集区，炉体下部熔融液区的熔融金属及炉渣先进入熔融液分离区，经过充分的熔融分离（约60min）后，金属熔融液进入熔融液收集区，通过出料口进入产品铜模，炉渣经熔融液分离区的出渣口流入渣包。

本实施例中所述铁粉是采用粒径200目 ，纯度90%的铁粉。

本实施例中所述植物秸秆破碎前，先将植物秸秆压碾成层状木纤维条片，放入10%石灰乳液中浸泡1天，秸秆软化后捞出，再破碎至长度为5-15mm。

参见图3，本实施例中所用的固废熔炼炉，具有炉11，炉体顶部设有进料口12，炉体上部为熔炼区13，炉体下部为熔融区14，炉体中下部设有富氧热空气进口15，特别是：在炉体下部熔融区一侧设有熔融液出料口16，出料口外设有熔融液分离区17，熔融液分离区下部设有熔融液收集区28，熔融液分离区底部设有熔融液出液口29与熔融液收集区28相连通，熔融液收集区下部设有出料口20与产品铜模相连接，熔融液分离区17上部设有出渣口21与渣包相连接。

参见图4，本实施例中，所述熔融液分离区的底部设有缓冲挡墙23，缓冲挡墙一侧正对熔炼炉出料口16布置，缓冲挡墙另一侧的熔融液分离区底部设有一个斜向下的斜坡结构24，斜坡的坡顶和坡底处分别设有一个熔融液出液口，两个熔融液出液口均和熔融液分离区17下方的熔融液收集区18相连通，所述缓冲挡墙23的宽度为出料口16宽度的5倍，墙顶面与出料口16上沿平齐，缓冲挡墙上还设有缓流孔25，缓冲挡墙墙面开孔率为30%。所述斜坡的坡度为0.2。

本实施例中所述炉体外设有水套结构22，炉体熔融区采用耐火砖砌筑，炉体外部的熔融液分离区、熔融液收集区均是采用耐火砖砌筑。

经过本实施例的方法进行熔炼后，获得铜含量为11.48%的冰铜，收率为90%，相较传统方法，收率提高5%，水渣中铜含量为0.23%，可直接按一般固废进行处理。

实施例3

本实施例采用成分为Cu1.39%，Fe30.20%，CaO6.81%，泥土含量（以SiO₂计）为21.94%的金属固废原料30吨，采用本发明的一种熔炼法高效回收固废中金属的方法对金属固废中的金属进行熔炼回收，具体包括下述步骤：

（1）制砖

将金属固废通过破碎机破碎至≤30mm大小，将植物秸秆破碎至长度为10-20mm；将破碎好的金属固废或危废、铁粉、植物秸秆按质量比为6:2:0.05的比例搅拌混合均匀，加入上述混合物总质量18%的水，再次搅拌均匀，输送至制砖机进行压制，得成型砖；成型砖在自然条件下避雨养护3天，即得炉料砖；

（2）熔炼

将炉料砖、石灰石、焦炭按质量比为90:5:15的比例从固废熔炼炉炉顶的加料斗装入，从熔炼炉中下部的风口鼓入热空气，炉料在热空气的顶托下呈悬浮沸腾状态，炉料中的焦炭受热燃烧分解,使炉内温度升至1150-1500℃，炉料砖中秸杆纤维入炉后受热快速分解成灰烬，在炉料砖内外形成多孔状结构，迅速被加热熔融成液态，焦炭和石灰石高温分解，生成一氧化碳还原剂，炉料中单质金属直接熔融下落至炉体下部形成熔融液区，炉料中氧化态金属与还原剂反应生成金属单质而下落至炉体下部的熔融液区，炉料中非金属物质与造渣剂结合形成密度较小的液体，与石灰石结合形成炉渣，落入炉体下部熔融液区时漂浮在液面上形成渣面；

（3）分离

在固废熔炼炉炉体一侧用耐火砖砌筑有熔融液分离区和熔融液收集区，炉体下部熔融液区的熔融金属及炉渣先进入熔融液分离区，经过充分的熔融分离（约40min）后，金属熔融液进入熔融液收集区，通过出料口进入产品铜模，炉渣经熔融液分离区的出渣口流入渣包。

本实施例中所述铁粉是采用粒径60目 ，纯度85%的铁粉。

本实施例中所述植物秸秆破碎前，先将植物秸秆压碾成层状木纤维条片，放入15%石灰乳液中浸泡1天，秸秆软化后捞出，再破碎至长度为10-20mm。

本实施例中所用的固废熔炼炉，结构和实施例2中一样，只是缓冲挡墙的墙面开孔率为25%，缓冲挡墙一侧的斜坡的坡度为0.1。

经过本实施例的方法进行熔炼后，获得铜含量为12.39%的冰铜，收率为89%，相较传统方法，收率提高5%，水渣中铜含量为0.24%，可直接按一般固废进行处理。

实施例4

本实施例采用铜含量分别为2.5%、7.6%、3.3%的金属固废为原料，采用本发明的一种熔炼法高效回收固废中金属的方法对金属固废中的金属进行熔炼回收，具体包括下述步骤：

（1）制砖

将金属固废通过破碎机破碎至≤30mm大小，将植物秸秆破碎至长度为10-20mm；将破碎好的金属固废或危废、铁粉、植物秸秆按质量比为4:1.2:0.07的比例搅拌混合均匀，加入上述混合物总质量15%的水，再次搅拌均匀，输送至制砖机进行压制，得成型砖；成型砖在自然条件下避雨养护3天，即得到不同金属含量的固废制得的炉料砖；

（2）熔炼

炉料砖（采用不同金属含量的固废制得的炉料砖进行混配，如2.5%的金属固废制得的炉料砖:7.6%金属固废制得的炉料砖:3.3%制得的炉料砖按1:1:1的比例进行混配）、石灰石、焦炭按质量比为86:3:13的比例从固废熔炼炉炉顶的加料斗装入，从熔炼炉中下部的风口鼓入热空气，炉料在热空气的顶托下呈悬浮沸腾状态，炉料中的焦炭受热燃烧分解,使炉内温度升至1100-1450℃，炉料砖中秸杆纤维入炉后受热快速分解成灰烬，在炉料砖内外形成多孔状结构，迅速被加热熔融成液态，焦炭和石灰石高温分解，生成一氧化碳还原剂，炉料中单质金属直接熔融下落至炉体下部形成熔融液区，炉料中氧化态金属与还原剂反应生成金属单质而下落至炉体下部的熔融液区，炉料中非金属物质与造渣剂结合形成密度较小的液体，与石灰石结合形成炉渣，落入炉体下部熔融液区时漂浮在液面上形成渣面；

（3）分离

在固废熔炼炉炉体一侧用耐火砖砌筑有熔融液分离区和熔融液收集区，炉体下部熔融液区的熔融金属及炉渣先进入熔融液分离区，经过充分的熔融分离（约50min）后，金属熔融液进入熔融液收集区，通过出料口进入产品铜模，炉渣经熔融液分离区的出渣口流入渣包。

本实施例中所述铁粉是采用粒径120目 ，纯度86%的铁粉。

本实施例中所述植物秸秆破碎前，先将植物秸秆压碾成层状木纤维条片，放入15%石灰乳液中浸泡1天，秸秆软化后捞出，再破碎至长度为10-20mm。

本实施例中所用的固废熔炼炉，结构和实施例2中一样，只是缓冲挡墙的墙面开孔率为25%，缓冲挡墙一侧的斜坡的坡度为0.3。

经过本实施例的方法进行熔炼后，获得含铜15.6%的冰铜，收率为87%，收率提高6%，水渣中铜金属含量为0.23%，相较传统方法，降低了0.3%，可直接按一般固废进行处理。

实施例5

本实施例采用铜含量分别为2%、5%、3.2%的含铜金属固废为原料，采用本发明的一种熔炼法高效回收固废中金属的方法对金属固废中的金属进行熔炼回收，具体包括下述步骤：

（1）制砖

将金属固废通过破碎机破碎至≤30mm大小，将植物秸秆破碎至长度为10-20mm；将破碎好的金属固废或危废、铁粉、植物秸秆按质量比为6:2:0.05的比例搅拌混合均匀，加入上述混合物总质量15%的水，再次搅拌均匀，输送至制砖机进行压制，得成型砖；成型砖在自然条件下避雨养护3天，即得到不同金属含量的固废制得的炉料砖；

（2）熔炼

炉料砖（采用不同金属含量的固废制得的炉料砖进行混配，如2%的金属固废制得的炉料砖:5%金属固废制得的炉料砖:3.2%制得的炉料砖按1:1:1的比例进行混配）、石灰石、焦炭按质量比为86:3:13的比例从固废熔炼炉炉顶的加料斗装入，从熔炼炉中下部的风口鼓入热空气，炉料在热空气的顶托下呈悬浮沸腾状态，炉料中的焦炭受热燃烧分解,使炉内温度升至1200-1550℃，炉料砖中秸杆纤维入炉后受热快速分解成灰烬，在炉料砖内外形成多孔状结构，迅速被加热熔融成液态，焦炭和石灰石高温分解，生成一氧化碳还原剂，炉料中单质金属直接熔融下落至炉体下部形成熔融液区，炉料中氧化态金属与还原剂反应生成金属单质而下落至炉体下部的熔融液区，炉料中非金属物质与造渣剂结合形成密度较小的液体，与石灰石结合形成炉渣，落入炉体下部熔融液区时漂浮在液面上形成渣面；

（3）分离

在固废熔炼炉炉体一侧用耐火砖砌筑有熔融液分离区和熔融液收集区，炉体下部熔融液区的熔融金属及炉渣先进入熔融液分离区，经过充分的熔融分离（约30min）后，金属熔融液进入熔融液收集区，通过出料口进入产品铜模，炉渣经熔融液分离区的出渣口流入渣包。

本实施例中所述铁粉是采用粒径120目 ，纯度86%的铁粉。

本实施例中所述植物秸秆破碎前，先将植物秸秆压碾成层状木纤维条片，放入15%石灰乳液中浸泡1天，秸秆软化后捞出，再破碎至长度为10-20mm。

本实施例中所用的固废熔炼炉，结构和实施例2中一样，只是缓冲挡墙的墙面开孔率为25%，缓冲挡墙一侧的斜坡的坡度为0.1。

经过本实施例的方法进行熔炼后，获得含铜14.7%的冰铜，收率为88%，收率提高6%，水渣中铜金属含量为0.24%，相较传统方法，降低了0.3%，可直接按一般固废进行处理。

Claims (8)

1.一种熔炼法高效回收固废中金属的方法，其特征在于包括下述步骤：

（1）制砖

将金属固废或危废通过破碎机破碎至≤30mm大小，将植物秸秆破碎至长度为5-20mm；将破碎好的金属固废或危废、铁粉、植物秸秆按质量比为4-6:1-2:0.05-0.1的比例搅拌混合均匀，加入上述混合物总质量12-18%的水，再次搅拌均匀，输送至制砖机进行压制，得成型砖；成型砖在自然条件下避雨养护2-3天，即得炉料砖；

（2）熔炼

将炉料砖、石灰石、焦炭按质量比为85-90:1-5:10-15的比例从固废熔炼炉炉顶的加料斗装入，从熔炼炉中下部的风口鼓入热空气，炉料在热空气的顶托下呈悬浮沸腾状态，炉料中的焦炭受热燃烧分解,使炉内温度升至1100-1600℃，炉料砖中秸杆纤维入炉后受热快速分解成灰烬，在炉料砖内外形成多孔状结构，迅速被加热熔融成液态，焦炭和石灰石高温分解，生成一氧化碳还原剂，炉料中单质金属直接熔融下落至炉体下部形成熔融液区，炉料中氧化态金属与还原剂反应生成金属单质而下落至炉体下部的熔融液区，炉料中非金属物质与造渣剂结合形成密度较小的液体，与石灰石结合形成炉渣，落入炉体下部熔融液区时漂浮在液面上形成渣面；

（3）分离

在固废熔炼炉炉体一侧用耐火砖砌筑有熔融液分离区和熔融液收集区，炉体下部熔融液区的熔融金属及炉渣先进入熔融液分离区，经过充分的熔融分离后，金属熔融液进入熔融液收集区，通过出料口进入产品铜模，炉渣经熔融液分离区的出渣口流入渣包。

2.根据权利要求1所述的一种熔炼法高效回收固废中金属的方法，其特征在于：所述金属固废或危废中金属含量为2-35%，泥土含量为20-30%。

3.根据权利要求1所述的一种熔炼法高效回收固废中金属的方法，其特征在于：所述铁粉是采用粒径60-200目 ，纯度85-90%的铁粉。

4.根据权利要求1所述的一种熔炼法高效回收固废中金属的方法，其特征在于：所述植物秸秆破碎前，先将植物秸秆压碾成层状木纤维条片，放入10-15%石灰乳液中浸泡1-2天，秸秆软化后捞出，再破碎至长度为5-20mm。

5.如权利要求1所述的一种熔炼法高效回收固废中金属的方法所用的固废熔炼炉，具有炉体，炉体顶部设有进料口，炉体上部为熔炼区，炉体下部为熔融区，炉体中下部设有富氧热空气进口，其特征在于：在炉体下部熔融区一侧设有熔融液出料口，出料口外设有熔融液分离区，熔融液分离区下部设有熔融液收集区，熔融液分离区底部设有熔融液出液口与熔融液收集区相连通，熔融液收集区下部设有出料口与产品铜模相连接，熔融液分离区上部设有出渣口与渣包相连接。

6.根据权利要求5所述的一种熔炼法高效回收固废中金属的方法所用的固废熔炼炉，其特征在于：所述熔融液分离区的底部设有缓冲挡墙，缓冲挡墙一侧正对熔炼炉出料口布置，缓冲挡墙另一侧的熔融液分离区底部设有一个斜向下的斜坡结构，斜坡的坡顶和坡底处分别设有一个出液口，两个出液口均和熔融液分离区下方的熔融液收集区相连通，所述缓冲挡墙的宽度为出料口宽度的3-10倍，墙顶面与出料口上沿平齐，缓冲挡墙上还设有缓流孔，墙面开孔率为15-30%。

7.根据权利要求5所述的一种熔炼法高效回收固废中金属的方法所用的固废熔炼炉，其特征在于：所述斜坡的坡度为0.1-0.3。

8.根据权利要求5所述的一种熔炼法高效回收固废中金属的方法所用的固废熔炼炉，其特征在于：所述炉体外设有水套结构，炉体熔融区采用耐火砖砌筑，炉体外部的熔融液分离区、熔融液收集区均是采用耐火砖砌筑。

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