CN114318000A - 一种含铅危险废物资源化利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种含铅危险废物资源化利用方法，包括如下步骤：S1配料：将含铅烟灰、铅泥、铅锡渣、铁粉、石灰岩、钙累托石、偏硅酸钠进行混合得到混合物料；S2成型：将混合物料加水制成块或团，自然养护得到半成品料；S3熔炼：先向熔炼炉中加入焦炭，然后再将步骤S2所得的半成品料与赤铁矿、含铅玻璃加入熔炼炉进行熔炼，熔炼后得到粗铅，排出废渣。本发明利用铅泥、钙累托石替代传统方法中的水泥与石灰作为含铅危废成型造块时的主粘结剂和辅助粘结剂，不仅满足了入炉砖块的强度，而且提升了产能利用率，显著降低了生产成本，实现了基于废物特性与工艺特征的废物协同利用与金属资源综合回收。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物利用技术领域，涉及一种含铅危险废物资源化利用方法。
背景技术
含铅危险废弃物来源于多个行业，如铜铅锌冶炼业、铅蓄电池制造业及废铅蓄电池拆解业等。由于含铅危废中的重金属铅对土壤、水体及生物体具有严重的污染性与危害性，故其必须交由有资质的单位进行妥善处置。另外，该类危废中往往含有20-60%的铅，金属品位远高于原生含铅矿物，具有极大的综合利用价值。
现有含铅危废铅金属回收工艺多为火法熔炼工艺，将含铅危废与其他辅助物料混合后成型制砖，再将砖块与焦炭投入熔炼炉中进行熔炼得到粗铅与炉渣。该工艺在成型过程中往往需要加入20-30%的水泥或石灰作为粘结剂，使混合料可以成型并具有一定的强度。但该方法加入的水泥或石灰比例大，大量占用有效产能，提高了燃料用量，增加生产成本；另外砖块自然养护脱水慢，需8-10天才可满足入炉熔炼要求，大幅降低了含铅危废处理效率，且养护时间过长会使砖块风化成粉，结构强度下降严重，影响后续熔炼过程。
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
本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种含铅危险废物资源化利用方法，该方法能够有效提高含铅危废处理效率，降低生产成本。
为此，本发明采用如下技术方案：
一种含铅危险废物资源化利用方法，包括如下步骤：
S1配料：将含铅烟灰、铅泥、铅锡渣、铁粉、石灰岩、钙累托石、偏硅酸钠进行混合得到混合物料；
S2成型：将S1所得混合物料加水制成块或团，自然养护得到半成品料，且优选制成料块；
S3熔炼：先向熔炼炉中加入半成品料量9-15%的焦炭，然后再将步骤S2所得的半成品料与赤铁矿、含铅玻璃加入熔炼炉进行熔炼，熔炼后得到粗铅，排出废渣。
进一步地，步骤S1中，按重量计，含铅烟灰：铅泥：铅锡渣：铁粉：石灰岩：钙累托石：偏硅酸钠＝8-10：3-5：1-3：2-4：2-5：0.3-0.5：0.1-0.3。
进一步地，步骤S1中，铅泥含水率为20-50%。
进一步地，步骤S1中，石灰岩粒度组成为：10mm以下占比<15%，10-20mm占比60-80%，20-30mm占比10-20%，大于30mm占比<5%。
进一步地，步骤S2中，半成品料的当量直径为100-200mm。
进一步地，步骤S2中，制得的块或团的含水率为20-30%。
进一步地，步骤S3中，赤铁矿的加入量为半成品料重量的3-6%。
进一步地，步骤S3中，含铅玻璃的加入量为半成品料重量的15-35%。
本发明原料中：
含铅烟灰主要来自于铅火法冶炼产生的烟灰。
铅泥是锌金属湿法冶金过程产出的浸出渣，含水率为20-50%，性质粘稠，同时其含有5-30%的铅，经济价值高。
铅锡渣是来自铅火法精炼时产出的精炼渣。
石灰岩是以方解石（主要化学成分为碳酸钙）为主要成分的碳酸盐岩。是烧制石灰和水泥的主要原料，也是炼铁和炼钢的熔剂。
钙累托石，是一种具有特殊结构的层状硅酸盐粘土矿物，是累托石的一种，塑性指数高达50，易粘结成形。
含铅玻璃主要来自于拆解废弃电子产品产生的阴极射线管含铅锥玻璃，即CRT含铅玻璃。
本发明工艺中：
含铅烟灰、铅锡渣为铅金属主要来源。利用铅泥替代传统方法中的水泥与石灰作为含铅危废成型造块时的主粘结剂，少量加入钙累托石作为辅助粘结剂，偏硅酸钠作为化学激发剂，进一步强化铅泥的粘结效果，不仅可以提高含铅危废成型率与成型强度，还大幅提升了产能利用率，显著降低生产成本，实现了基于废物特性与工艺特征的废物协同利用与金属资源综合回收。
利用铁粉中单质铁在空气中氧化放热的特性，可加快成型砖块的脱水速度，使养护时间由8-10天缩短至3-5天，大幅提高含铅危废处理效率。
配料时加入适当级配的石灰岩不仅可以提供熔炼造渣时必备成分氧化钙，还可作为含铅危废成型造块的骨料，使砖块形成“骨架密实”结构，显著提升成型率，养护后的砖块结构强度提高，不易粉碎，熔炼过程料层透气性好，工艺运行顺畅。另外石灰岩块内部密度不一致，高温熔炼过程会使其受热开裂，这样可以使砖块在熔炼炉内分裂成体积较小的小块料，使熔炼反应过程更加迅速，进而提高产能。
含铅玻璃中的二氧化硅含量超过50%，铅含量超过20%，利用其代替石英石作为熔炼造渣剂，同时将其中的铅回收，可满足熔炼工艺要求，降低生产成本，提高综合经济效益。
赤铁矿主要成分为氧化铁，在熔炼环节加入适量的赤铁矿，其中的氧化铁被优先还原为氧化亚铁，可以避免铁粉中低价氧化铁被优先还原为金属铁，产出高熔点合金成分，使炉内熔体流动性恶化，金属与熔渣难以分离。
综上，本发明的有益效果在于：
（1）利用铅泥、钙累托石替代传统方法中的水泥与石灰作为含铅危废成型造块时的主粘结剂和辅助粘结剂，不仅满足了入炉砖块的强度，而且提升了产能利用率，显著降低了生产成本，实现了基于废物特性与工艺特征的废物协同利用与金属资源综合回收；
（2）通过添加铁粉缩短了砖块的养护时间，大幅提高了含铅危废处理效率；
（3）生产成本低，粗铅与熔渣易于分离，综合效益高。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明技术方案进行进一步的说明。
实施例1
一种含铅危险废物资源化利用方法，包括以下步骤：
S1配料：将8.5吨含铅烟灰与3.2吨含水率48.4%的铅泥，1.3吨铅锡渣，3.9吨铁粉，2.3吨石灰岩，0.3吨钙累托石及0.1吨偏硅酸钠进行混合得到混合物料；
S2成型：将S1所得混合物料加水制成当量直径为120mm球团或砖块，自然养护5天后得到半成品料；
S3熔炼：先向熔炼炉中加入半成品料重量10.0%的焦炭，然后再将步骤S2所得的半成品料与赤铁矿、含铅玻璃加入熔炼炉进行熔炼，加入的赤铁矿量为半成品料重量的5.8%，含铅玻璃量为半成品料重量的18.0%。
石灰岩粒度组成为：10mm以下的占比14.1%，10-20mm的占比62.8%，20-30mm的占比19.0%，大于30mm的占比4.1%。
实施例2
一种含铅危险废物资源化利用方法，包括以下步骤：
S1配料：将9.0吨含铅烟灰与3.8吨含水率38.5%的铅泥，1.7吨铅锡渣，3.3吨铁粉，3.0吨石灰岩，0.37吨钙累托石及0.17吨偏硅酸钠进行混合得到混合物料；
S2成型：将S1所得混合物料加水制成当量直径为140mm球团或砖块，自然养护4天后得到半成品料；
S3熔炼：先向熔炼炉中加入半成品料重量12.0%的焦炭，然后再将步骤S2所得的半成品料与赤铁矿、含铅玻璃加入熔炼炉进行熔炼，加入的赤铁矿量为半成品料重量的4.9%，含铅玻璃量为半成品料量的25.5%。
石灰岩粒度组成为10mm以下的占比12.4%，10-20mm的占比68.7%，20-30mm的占比16.5%，大于30mm的占比2.4%。
实施例3
一种含铅危险废物资源化利用方法，包括以下步骤：
S1配料：将9.4吨含铅烟灰与4.2吨含水率32.3%的铅泥，2.2吨铅锡渣，2.8吨铁粉，3.9吨石灰岩，0.43吨钙累托石及0.23吨偏硅酸钠进行混合得到混合物料；
S2成型：将S1所得混合物料加水制成当量直径为160mm球团或砖块，自然养护3天后得到半成品料；
S3熔炼：先向熔炼炉中加入半成品料重量13.0%的焦炭，然后再将步骤S2所得的半成品料与赤铁矿、含铅玻璃加入熔炼炉进行熔炼，加入的赤铁矿量为半成品料重量的4.1%，含铅玻璃量为半成品料重量的30.1%。
石灰岩粒度组成为：10mm以下的占比10.3%，10-20mm的占比74.6%，20-30mm的占比12.8%，大于30mm的占比2.3%。
实施例4
一种含铅危险废物资源化利用方法，包括以下步骤：
S1配料：将10.0吨含铅烟灰与4.9吨含水率26.8%的铅泥，2.8吨铅锡渣，2.1吨铁粉，4.7吨石灰岩，0.48吨钙累托石及0.29吨偏硅酸钠进行混合得到混合物料；
S2成型：将S1所得混合物料加水制成当量直径为180mm球团或砖块，自然养护3天后得到半成品料；
S3熔炼：先向熔炼炉中加入半成品料重量14.0%的焦炭，然后再将步骤S2所得的半成品料与赤铁矿、含铅玻璃加入熔炼炉进行熔炼，加入的赤铁矿量为半成品料重量的3.0%，含铅玻璃量为半成品料重量的34.2%。
石灰岩粒度组成为10mm以下的占比8.8%，10-20mm的占比78.9%，20-30mm的占比11.6%，大于30mm的占比0.7%。
以上实施例1-4中，在步骤S1中随着铅泥含水率降低，加入的铁粉量逐渐减少，对应的赤铁矿加入量也逐渐减少，为确保混合料顺利成型，需提高钙累托石与偏硅酸钠的加入量。在步骤S2中，成型料块良品率（球团或砖块未出现缺角、碎裂等现象）能达到95％以上（其中，实施例1-4料块的良品率分别为96 .3％、95 .7％、97 .1％和96 .1％），养护时间均小于5天且无风化成粉现象产生。熔炼过程中炉内料层透气性好，运行稳定，炉渣流动性好，无合金产出，单炉床能力均超过60t/m2·d（其中，实施例1-4的生产床能力分别为62.4t/m2·d、63.7t/m2·d％、61.8t/m2·d％和64.1t/m2·d％）。对所得粗铅产品及炉渣进行金属含量检测，所得粗铅含铅均大于90％，实施例1-4分别为91.23%，91.64%，92.03%，91.85%。炉渣含铅均小于1.2%，产品质量优质，铅金属回收率均大于93%，实施例1-4铅金属回收率分别为93.58%，94.03%，94.26%，94.82%。
Claims (8)
1.一种含铅危险废物资源化利用方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1配料：将含铅烟灰、铅泥、铅锡渣、铁粉、石灰岩、钙累托石、偏硅酸钠进行混合得到混合物料；
S2成型：将S1所得混合物料加水制成块或团，自然养护得到半成品料；
S3熔炼：先向熔炼炉中加入半成品料量9-15%的焦炭，然后再将步骤S2所得的半成品料与赤铁矿、含铅玻璃加入熔炼炉进行熔炼，熔炼后得到粗铅，排出废渣。
2.根据权利要求1所述的一种含铅危险废物资源化利用方法，其特征在于，步骤S1中，按重量计，含铅烟灰：铅泥：铅锡渣：铁粉：石灰岩：钙累托石：偏硅酸钠＝8-10：3-5：1-3：2-4：2-5：0.3-0.5：0.1-0.3。
3.根据权利要求1所述的一种含铅危险废物资源化利用方法，其特征在于，步骤S1中，铅泥含水率为20-50%。
4.根据权利要求1所述的一种含铅危险废物资源化利用方法，其特征在于，步骤S1中，石灰岩粒度组成为：10mm以下占比<15%，10-20mm占比60-80%，20-30mm占比10-20%，大于30mm占比<5%。
5.根据权利要求1所述的一种含铅危险废物资源化利用方法，其特征在于，步骤S2中，半成品料的当量直径为100-200mm。
6.根据权利要求1所述的一种含铅危险废物资源化利用方法，其特征在于，步骤S2中，制得的块或团的含水率为20-30%。
7.根据权利要求1所述的一种含铅危险废物资源化利用方法，其特征在于，步骤S3中，赤铁矿的加入量为半成品料重量的3-6%。
8.根据权利要求1所述的一种含铅危险废物资源化利用方法，其特征在于，步骤S3中，含铅玻璃的加入量为半成品料重量的15-35%。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117535520A (zh) * | 2024-01-09 | 2024-02-09 | 北京高能时代环境技术股份有限公司 | 一种铁粉内循环强化含铅废渣还原造锍熔炼的方法 |
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