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冶金百科 | 有色冶金固废处理与资源化技术:铅渣处理与资源化技术

2023-07-03 15:00:39 来源:中冶有色技术网
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简介:炼铅炉渣中含有0.5%~5%的铅、4%~20%的锌,既污染环境也浪费金属资源,其中的锌、铟可以氧化物烟尘的形式回收后送湿法炼锌厂,铅进入浸出渣返回炼铅,高温熔渣含有大量的显热,可以蒸汽的形式部分回收。炼铅炉渣可用回转窑、电炉和烟化炉等火法冶金设备进行处理。
炼铅炉渣中含有0.5%~5%的铅、4%~20%的锌,既污染环境也浪费金属资源,其中的锌、铟可以氧化物烟尘的形式回收后送湿法炼锌厂,铅进入浸出渣返回炼铅,高温熔渣含有大量的显热,可以蒸汽的形式部分回收。炼铅炉渣可用回转窑、电炉和烟化炉等火法冶金设备进行处理。

(1)回转窑烟化

回转窑烟化法即Waeltz法,主要用于处理低锌氧化矿、采矿废石及湿法炼锌厂的浸出渣和铅鼓风炉的高锌炉渣。将物料与焦粉混合,在长回转窑中加热,使铅、锌、铟、锗等有价金属还原挥发,呈氧化物形态回收。

回转窑处理铅水淬渣以渣含锌大于8%为宜,低于8%时则锌的回收率小于80%,且产出的氧化锌质量差。水淬渣与焦粉比例一般为100:(35~45),窑内焦粉燃烧所需空气靠排风机造成的炉内负压吸入供给以及窑头导入压缩空气和高压风,喷吹炉料强化反应以延长反应带使锌铅充分挥发。炉料中焦粉燃烧发热不够时,需补充煤气或重油供热。窑内气氛为氧化性气氛,常控制烟气中含CO20%左右、0,大于5%。回转窑内可分为预热段、反应段和冷却段,表6-20为回转窑各段温度实例。


回转窑内各段温度及其长度


回转窑产物有氧化锌、窑渣和烟气。氧化锌分烟道氧化锌(38.2% Zn、13.5% Pb)和滤袋氧化锌(70% Zn、8% Pb),其产出率取决于铅水淬渣含锌,一般为渣量的10%~16%。烟道氧化锌与滤袋氧化锌的比率约为1:3。窑渣产出率为炉料量的65%~70%,其典型成分为1.45% Zn、0.3%~0.5% Pb、22.8%Fe、26.6% SiO、12.6% CaO、3.3% MgO、7.8% Al,0、15%~20% C。回转窑的最大缺点是窑壁黏结、窑龄短、耐火材料消耗大、处理冷料燃料消耗大、成本高。随着烟化炉在炉渣烟化中的广泛应用,现很少使用回转窑处理炼铅炉渣。

(2)电热烟化

电热烟化法是在电炉内往熔渣中加入焦炭使ZnO还原成金属挥发,随后锌蒸气冷凝成金属锌,部分铜进入铜锍中回收。此法1942年最先在美国Herculaneum 炼铅厂采用。日本神冈铅冶炼厂曾用电热蒸馏法回收鼓风炉渣(3% Pb、16.2%Zn),其生产流程见图6-7。


电热蒸馏法回收鼓风炉渣工艺流程


铅鼓风炉渣以液态加入1650kVA电炉内加焦炭还原蒸馏,蒸馏气体含锌50%,进入飞溅冷凝器中冷凝产出液态金属锌。电热蒸馏炉是矩形电炉,通常有6根电极,炉底、炉壁为炭砖,炉壁下部设水套,飞溅冷凝器内设石墨转子。冷凝得到的粗锌(91.6% Zn、6.2% Pb)送熔析炉降温分离铅后得到蒸馏锌(98.7% Zn、1.1% Pb)。熔析分离产出的粗铅与还原炉产出的粗铅送去电解精炼,电炉蒸馏后产出的炉渣含锌降至5%、铅降至0.3%。

(3)烟化炉烟化

将含有粉煤的空气以一定的压力通过特殊的风口鼓入烟化炉液体炉渣中,使化合态或游离态ZnO和PbO还原成铅锌蒸气,遇风口吸入的空气再度氧化成ZnO 和PbO,在收尘设备中以烟尘形态被收集。这种方法具有金属回收率高、生产能力大、可用廉价的煤作为发热剂和还原剂,且耗量低、过程易于控制、余热利用率高等优点,目前广泛应用于炼铅炉渣的处理。

回转窑烟化、电热烟化及烟化炉烟化等处理方法存在许多问题,如银和铅进入窑渣难以回收,稀散金属分散不利于回收;铁导致渣量大且资源无法回收;回转窑挥发存在能耗高、烟尘无组织排放严重、银全部损失、弃渣未无害化等严重不足,这就迫切需要开发铅锌渣有价金属和铁资源清洁高效回收技术。

(4)澳斯麦特顶吹熔池熔炼处理铅锌冶炼渣新技术

借鉴澳斯麦特技术研发出了浸没熔池熔炼处理铅锌渣新技术。澳斯麦特顶吹熔池熔炼处理铅锌冶炼渣新技术烟化回收稀贵金属,回收率高;熔池炼铁回收铁资源,已开发Auslron;终渣稳定化防止污染环境。而且新技术具有原料适应性强,备料简单,燃料和还原剂多样,可严格控制反应气氛,环保控制技术世界领先,占地面积小,冶炼效率高的优点,已在韩国温山长期稳定运行。

(5)高铁含铅工业固废清洁处理与资源利用技术

我国有色金属资源基地内有色金属冶炼每年产生大量高铁、含铅工业固体废物。针对现行高铁、含铅工业固废处理存在金属回收率低、SO及铅尘污染严重、资源很难得到回收利用等缺点,中南大学对有色冶炼高铁、含铅固废清洁处理与资源回收关键技术进行了研发与攻关。开发了典型高铁、含铅工业固体废物同时强化还原造锍熔炼技术、固废资源全量利用技术和熔炼过程炉渣、铁锍成分控制技术;研发了低碳、高效强化熔池熔炼炉关键装置,形成具备行业推广前景的有色冶炼高铁、含铅工业固废清洁处理与资源利用技术体系,并建立了4万t/a高铁、含铅固废资源综合利用示范工程。
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