CN212247152U

CN212247152U - 处理含铜污泥的系统

Info

Publication number: CN212247152U
Application number: CN202020667945.XU
Authority: CN
Inventors: 王云; 陈学刚; 郭亚光; 裴忠冶; 祁永峰
Original assignee: China ENFI Engineering Corp
Current assignee: China ENFI Engineering Corp
Priority date: 2020-04-27
Filing date: 2020-04-27
Publication date: 2020-12-29
Anticipated expiration: 2030-04-27

Abstract

本实用新型公开了一种处理含铜污泥的系统，该系统包括：干燥装置，所述干燥装置具有含铜污泥入口、干燥后含铜污泥出口和烟气出口；熔炼装置，所述熔炼装置具有干燥后含铜污泥入口、铜渣入口、熔剂或铁尾矿入口、还原剂入口、冰铜出口、尾渣出口和高温烟气出口，所述干燥后含铜污泥入口与所述干燥后含铜污泥出口相连。该系统能够同时处理含铜污泥、铜渣和铁尾矿等固体废料，显著减少了熔剂和还原剂的使用量，同时省去了硫化剂，显著提升了铜渣的贫化效果，并实现了含铜污泥和铜渣中铜、镍、铅、锌、锡等多种金属的资源化再利用，也显著降低了固废含量，设备投入和运行成本显著降低。

Description

处理含铜污泥的系统

技术领域

本实用新型属于含铜污泥处理技术领域，具体而言，本实用新型涉及处理含铜污泥的系统。

背景技术

电镀工艺污水处理后的含铜污泥中含有大量的有价金属元素(如铜、镍、锡等)，但不同工艺产出的污泥中的成分种类和含量差异较大。一般铜含量较高(10～20wt％)的污泥经干燥脱水并配加一定量熔剂后可进入鼓风炉还原熔炼，所得黑铜、冰铜等产品可进入铜冶炼主流程，尾渣铜含量一般为0.8wt％左右，冶炼渣型以FeO-SiO₂-CaO为主。在处理低CaSO₄的含铜污泥时，仅需添加少量的熔剂调整组成即可获得目标渣型，但电镀工艺中常使用硫酸，并用廉价的石灰进行中和，因此污泥中一般会含有大量的硫酸钙，相关工艺对于这类高钙、低硅、低铁型含铜污泥，需要配加大量熔剂如硅石和铁矿，熔剂添加量超过干污泥总质量的50％，使渣量显著增加，而采用与其他高硅污泥掺混的方式，又会降低原料中的铜含量，且掺混比例低、处理能力小。因此，现有处理高钙、低硅、低铁型含铜污泥的系统物质原料和能源消耗量大、可行性差。

底吹炼铜过程中产出的渣以FeO-SiO₂为主，铜含量高(约5wt％)，一般采用浮选和电炉还原的方式进行贫化处理，所得冰铜返回吹炼，尾渣堆存或作为建材原料。其中采用浮选法需将铜渣缓冷，再经破碎、磨矿、浮选、压滤、浓密等流程分选出铜精矿，所得弃渣含铜0.3wt％左右；而采用电炉还原贫化时炉渣以FeO-SiO₂二元渣系为主，并需要向熔池中加入熔剂(如硅石、石灰等)、还原剂和硫化剂(如黄铁矿)以达到还原硫化的目的，所得尾渣含铜0.5-1.0wt％，但熔剂的添加会导致处理成本上升、炉渣量大等问题，因此熔剂一般少加或不加。

相关技术的含铜污泥处理系统中，有将铜渣、含铜污泥和还原剂混合后还原熔炼获得合金和铬铁渣，再经电解处理回收合金中多种有价金属的工艺。该系统处理的含铜污泥中基本不含CaSO₄，仅能处理与铜渣主要组成相似的含铜污泥，原料适应性差，无法处理高钙、低硅、低铁型含铜污泥。也有将含铜污泥与熔剂、还原剂预混合，再经高温熔炼获得金属熔体和铜渣的处理系统，但该处理系统中使用的原料几乎不含硫，无冰铜产生，熔剂和还原剂消耗总质量与处理的干污泥质量几乎相同，不仅消耗大量熔剂和还原剂，还会导致炉渣总量增加，可行性差。

因此，现有处理含铜污泥的系统有待进一步改进。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提供一种处理含铜污泥的系统。该系统充分能够同时处理含铜污泥、铜渣和铁尾矿等固体废料，显著减少了熔剂和还原剂的使用量，同时省去了硫化剂，显著提升了铜渣的贫化效果，并实现了含铜污泥和铜渣中铜、镍、铅、锌、锡等多种金属的资源化再利用，也显著降低了固废含量，并且该系统的设备投入和运行成本能够显著降低。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种处理含铜污泥的系统，根据本实用新型的实施例，该系统包括：

干燥装置，所述干燥装置具有含铜污泥入口、干燥后含铜污泥出口和烟气出口；

熔炼装置，所述熔炼装置具有干燥后含铜污泥入口、铜渣入口、熔剂或铁尾矿入口、还原剂入口、冰铜出口、尾渣出口和高温烟气出口，所述干燥后含铜污泥入口与所述干燥后含铜污泥出口相连。

根据本实用新型实施例的处理含铜污泥的系统，通过将干燥后的含铜污泥与铜渣搭配使用，并辅以熔剂或铁尾矿和还原剂，铜渣中FeO和SiO₂在含铜污泥中的CaSO₄、还原剂和熔剂或铁尾矿的共同作用下，可形成FeO-SiO₂-CaO三元渣系，而含铜污泥中的硫元素可促进铜渣和含铜污泥中的Cu、Ni、Sn等富集到冰铜中，使得产出的冰铜可进入铜冶炼的主流程中使用，而所得的尾渣中的铜含量可降至0.5wt％以下，可作建材原料，所得烟尘中富含铅锌锡，有利于后续回收利用。由此，该系统充分利用了含铜污泥和铜渣两者成分的互补性，显著减少了熔剂和还原剂的使用量，还可以采用铁尾矿替代熔剂硅石，达到同时处理铁尾矿的目的，本实用新型实施例的系统同时还省去了硫化剂，显著提升了铜渣的贫化效果，并实现了含铜污泥和铜渣中铜、镍、铅、锌、锡等多种金属的资源化再利用，所得冰铜的品位为40-60％，铜回收率超过96％，尾渣中铜、镍、铅、锌、锡的含量分别低于0.5wt％、0.1wt％、0.1wt％、0.6wt％、0.3wt％。进一步的，该系统只将干燥装置与熔炼装置结合使用用于处理含铜污泥，使得设备投入和运行成本显著降低。

另外，根据本实用新型上述实施例的处理含铜污泥的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本实用新型的一些实施例中，所述高温烟气出口与所述干燥装置相连。

在本实用新型的一些实施例中，上述处理含铜污泥的系统进一步包括：收尘装置，所述收尘装置具有烟气入口和含铅、锌、锡的烟尘出口，所述烟气入口与所述烟气出口相连。

在本实用新型的一些实施例中，所述干燥装置选自回转窑、隧道窑中的至少之一。

在本实用新型的一些实施例中，所述熔炼装置为贫化电炉。

在本实用新型的一些实施例中，所述收尘装置为多级除尘设备。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型一个实施例的处理含铜污泥的系统结构侧视图；

图2是根据本实用新型再一个实施例的处理含铜污泥的系统结构侧视图；

图3是图2所述处理含铜污泥的系统的俯视图；

图4是根据本实用新型又一个实施例的处理含铜污泥的系统结构侧视图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种处理含铜污泥的系统，含铜污泥中CaO/SiO₂>3，Fe/CaO<0.67，即本申请所述含铜污泥为高钙、低硅、低铁型含铜污泥，且含铜污泥中Cu、Fe、Ca、S、C分别主要以硫酸盐(CuSO₄)、硅酸亚铁(Fe₂SiO₄)、硫酸钙(CaSO₄)、硫酸盐(SO₄ ^2-)、有机物(C_xH_yO_z)形式存在。根据本实用新型的实施例，参考图1，该系统包括：干燥装置100和熔炼装置200。

根据本实用新型的实施例，干燥装置100具有含铜污泥入口101、干燥后含铜污泥出口102和烟气出口103，且适于将含铜污泥进行干燥处理，以便得到干燥后含铜污泥和烟气。需要说明的是，干燥装置的具体类型并不受特别限制，如可以选自回转窑、隧道窑中的至少之一。进一步，在进行干燥之前，可以先将含铜污泥进行前处理，如进行压滤、晾晒等工序，以将含铜污泥中的水分初步除去。

根据本实用新型的实施例，熔炼装置200具有干燥后含铜污泥入口201、铜渣入口202、熔剂入口203、还原剂入口204、冰铜出口205、尾渣出口206和高温烟气出口207，干燥后含铜污泥入口201与干燥后含铜污泥出口102相连，且适于将干燥后含铜污泥与铜渣、熔剂、还原剂进行熔炼，以便得到冰铜、尾渣和烟尘。发明人发现，在熔炼过程中，铜渣中FeO和SiO₂在含铜污泥中的CaSO₄、还原剂和熔剂的共同作用下，可形成FeO-SiO₂-CaO三元渣系，而含铜污泥中的硫元素可促进铜渣和含铜污泥中的Cu、Ni、Sn等富集到冰铜中，使得产出的冰铜可进入铜冶炼的主流程中使用，而所得的尾渣中的铜含量可降至0.5wt％以下，可作建材原料，所得的烟尘中富含铅锌锡，有利于后续回收利用。即，该熔炼充分利用了含铜污泥和铜渣两者成分的互补性，显著减少了熔剂和还原剂的使用量，同时省去了硫化剂，显著提升了铜渣的贫化效果，并实现了含铜污泥和铜渣中铜、镍、铅、锌、锡等多种金属的资源化再利用，所得冰铜的品位为40-60％，铜回收率超过96％，尾渣中铜、镍、铅、锌、锡的含量分别低于0.5wt％、0.1wt％、0.1wt％、0.6wt％、0.3wt％。需要说明的时，熔炼装置的具体类型并不受特别限制，如可以为贫化电炉。贫化电炉设备占地面积小、处理效率高。当熔炼装置为贫化电炉时，高温烟气出口与干燥后含铜污泥入口、铜渣入口、熔剂入口、还原剂入口均位于贫化电炉的加料区域，而冰铜出口和尾渣出口位于贫化电炉的出料端，同时贫化电炉采用电极补充加热，使得在贫化电炉内实行温度控制成为可能，也可通过温度控制提高有价金属的回收率，提升熔炼效果并降低熔炼能耗。

进一步的，为了回收高温烟气的热量，促进工艺的热能利用率，降低含铜污泥的干燥能耗，参考图2和图3，高温烟气出口207可以与干燥装置100相连。

根据本实用新型实施例的处理含铜污泥的系统，通过将干燥后的含铜污泥与铜渣搭配使用，并辅以熔剂和还原剂，铜渣中FeO和SiO₂在含铜污泥中的CaSO₄、还原剂和熔剂的共同作用下，可形成FeO-SiO₂-CaO三元渣系，而含铜污泥中的硫元素可促进铜渣和含铜污泥中的Cu、Ni、Sn等富集到冰铜中，使得产出的冰铜可进入铜冶炼的主流程中使用，而所得的尾渣中的铜含量可降至0.5wt％以下，可作建材原料，所得的烟尘中富含铅锌锡，有利于后续回收利用。由此，该系统充分利用了含铜污泥和铜渣两者成分的互补性，显著减少了熔剂和还原剂的使用量，同时省去了硫化剂，显著提升了铜渣的贫化效果，并实现了含铜污泥和铜渣中铜、镍、铅、锌、锡等多种金属的资源化再利用，所得冰铜的品位为40-60％，铜回收率超过96％，尾渣中铜、镍、铅、锌、锡的含量分别低于0.5wt％、0.1wt％、0.1wt％、0.6wt％、0.3wt％。进一步的，该系统只将干燥装置与熔炼装置结合使用用于处理含铜污泥，使得设备投入和运行成本显著降低。

根据本实用新型的实施例，参考图4，上述处理含铜污泥的系统进一步包括：收尘装置300。

根据本实用新型的实施例，收尘装置300具有烟气入口301和含铅、锌、锡的烟尘出口302，烟气入口301与烟气出口103相连，且适于将烟气进行收尘处理，以便得到含铅、锌、锡的烟尘。发明人发现，熔炼所得的高温烟气经余热回收和收尘处理后可得富含铅锌锡的烟尘，烟尘中铅、锌、锡含量分别大于5wt％、30wt％、20wt％，该烟尘可用于铅锌锡冶炼，避免了资源浪费，增加了收益。需要说明的是，收尘装置的具体类型并不受特别限制，如可以为多级除尘设备。通常采用干法除尘装置，一般为多种除尘装置联用，粗除尘采用旋风除尘器，后段采用电除尘。

下面参考具体实施例，对本实用新型的系统进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本实用新型。

本申请实施例所用原料中：

含铜污泥含水率为30％，含铜污泥干基成分为：TFe的含量为6.39wt％，FeO的含量为6.61wt％，MgO的含量为0.12wt％，CaO的含量为19.88wt％，SiO₂的含量为1.87wt％，Al₂O₃的含量为1.28wt％，Cu的含量为15.18wt％，Ni的含量为0.2wt％，Sn的含量为0.5wt％，S的含量为15.17wt％，C的含量为4.85wt％。

铜渣为底吹熔炼炉炉渣，其中，TFe的含量为44.57wt％，FeO的含量为31.99wt％，CaO的含量为3.29wt％，SiO₂的含量为23.82wt％，MgO的含量为1.42wt％，Al₂O₃的含量为2.29wt％，Cu的含量为4.25wt％，Pb的含量为0.41wt％，Zn的含量为2.44wt％，S的含量为1.46wt％。

铁尾矿中TFe的含量为12.18wt％，CaO的含量为4.83wt％，SiO₂的含量为73.29wt％，MgO的含量为3.24wt％，Al₂O₃的含量为6.12wt％。

实施例1

使用回转窑在600℃条件下将含水率为30％的含铜污泥烘干，所得的热态物料干燥后含铜污泥连续加料至贫化电炉熔池中，并配入含铜污泥(以干基计)总重量30％的铜渣、10％的硅石和8％的碎煤(熔剂硅石和还原剂碎煤的总加入量为处理固废含铜污泥和铜渣总质量的10.41％，含铜污泥以湿料计，即：熔剂和还原剂碎煤占固废总质量比例为(10％(熔剂)+8％(还原剂碎煤))/(100％(含铜污泥干基)÷70％+30％(铜渣))＝10.41％)，通过电极供热控制贫化电炉炉内加料处的温度为1250-1450℃，炉渣温度在1250～1350℃范围内，得到冰铜、尾渣和高温烟气，所得的冰铜可返回吹炼炉，尾渣为一般固废可做建材原料，高温烟气送至回转窑回干燥含铜污泥，回转窑所得的烟气进行收尘处理，得到含铅、锌、锡的烟尘，烟尘中铅、锌、锡的含量分别为8.53wt％(大于5％)、43.05wt％(大于30％)、31.75wt％(大于20％)。

处理结果：年处理10万吨含铜污泥(干基)和3万吨底吹熔炼渣，产出3.7万吨铜锍(冰铜品位44％)，5.5万吨尾渣(尾渣含铜0.28wt％、含锌0.3wt％，含锡0.15wt％，镍、铅含量低于0.1wt％，且尾渣中CaO/SiO₂＝1.09，Fe/SiO₂＝0.76，Fe³⁺/Fe²⁺＝0.1。)，采用本实施例的系统，铜回收率为98.94％。

实施例2

使用回转窑在600℃条件下将含水率为30％的含铜污泥烘干，所得的热态物料干燥后含铜污泥连续加料至贫化电炉熔池中，并配入含铜污泥(以干基计)总重量15％的铜渣、25％的铁尾矿和10％的碎煤(还原剂碎煤的总加入量为处理固废含铜污泥、铜渣和铁尾矿总质量的5.88％，含铜污泥以湿料计，即还原剂碎煤占固废总质量比例为10％(还原剂碎煤)/(100％(含铜污泥干基)÷70％+15％(铜渣)+25％(铁尾矿))＝5.47％)，通过电极供热控制贫化电炉炉内加料处的温度为1250-1450℃，炉渣温度在1250～1350℃范围内，得到冰铜、尾渣和高温烟气，所得的冰铜可返回吹炼炉，尾渣为一般固废可做建材原料，高温烟气送至回转窑回干燥含铜污泥，回转窑所得的烟气进行收尘处理，得到含铅、锌、锡的烟尘,烟尘中铅、锌、锡的含量分别为6.29wt％(大于5％)、31.89wt％(大于30％)、45.15wt％(大于20％)。

处理结果：年处理10万吨含铜污泥(干基)和1.5万吨底吹熔炼渣、2.5万吨铁尾矿，产出2.6万吨铜锍(冰铜品位59％)，6.5万吨尾渣(尾渣含铜0.25wt％、含锌0.2wt％，含锡0.25wt％，镍、铅含量低于0.1wt％，且尾渣中CaO/SiO₂＝1.00，Fe/SiO₂＝0.68，Fe³⁺/Fe²⁺＝0.1。)，采用本实施例的系统，铜回收率为96.98％。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种处理含铜污泥的系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的处理含铜污泥的系统，其特征在于，所述高温烟气出口与所述干燥装置相连。

3.根据权利要求2所述的处理含铜污泥的系统，其特征在于，进一步包括：

收尘装置，所述收尘装置具有烟气入口和含铅、锌、锡的烟尘出口，所述烟气入口与所述干燥装置的烟气出口相连。

4.根据权利要求3所述的处理含铜污泥的系统，其特征在于，所述干燥装置选自回转窑、隧道窑中的至少之一。

5.根据权利要求3所述的处理含铜污泥的系统，其特征在于，所述熔炼装置为贫化电炉。

6.根据权利要求3所述的处理含铜污泥的系统，其特征在于，所述收尘装置为多级除尘设备。