处置废活性炭的方法与流程

1.本发明属于冶金、环境领域，尤其涉及一种处置废活性炭的方法。

背景技术：

2.在镍钴湿法冶金过程中，原矿经酸浸后得到成分复杂的浸出液，浸出液先经过化学沉淀工序，使镍钴等有价金属与铁铝等杂质金属初步分离，分别得到多元固废和镍钴溶液，镍钴溶液再经过溶剂萃取深度提纯和富集工序，所得到的纯溶液中不可避免地混入有机萃取剂，工业普遍采用活性炭去除纯溶液中的有机物，活性炭经过反复使用后，孔道会被堵塞，失去吸附能力，由于废活性炭中含有机溶剂，故其被列入《国家危险废物名录》(2016版)，必须严格按照危险废物相关要求进行管理。现有的报道和专利均考虑如何去除被活性炭吸附的有机物，通过一定的处理方法使废活性炭再生、循环利用。废活性炭再生技术主要有热再生法、溶剂再生法、生物再生法、湿式氧化再生法、催化湿式氧化再生法、电化学再生法和微波紫外辐射再生法。但上述方法成本昂贵、再生效果差、废活性炭不可能无限次再生，最终还是会产生大量不可再利用的废活性炭，而且从废活性炭分离出来的有机溶剂易造成二次污染。

技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种处置废活性炭的方法，实现废活性炭的无害化、资源化、不会造成二次污染。

4.本发明人的思路是：最低限度的要实现的是废活性炭的无害化处理，其次最好将其作为一种资源利用在其他工艺中，无害化处理的同时又能发挥其价值。后来意外想到，能否将镍钴湿法冶金过程中产生的废渣一同与废活性炭协同处理，这样或许可以以废制废。事实上，在镍钴湿法冶金过程中，通常采用化学沉淀法对浸出液进行除杂提纯，在各化学沉淀除杂工序中会产生大量的多元固废，此固废不可避免地吸附了镍钴等有价金属，是十分重要的二次资源，但现今国内镍钴湿法冶金企业对此类固废的处理方法主要以堆存为主。

5.因此，本发明人尝试进行反复试验，意外的发现通过采用本发明工艺，不仅可以实现以废制废，同时处理废活性炭和多元固废，而且可以产生有价值的副产品，真正实现了废物的资源化再利用。

6.出于上述目的，本发明提出的技术方案为：

7.一种处置废活性炭的方法，包括下述的步骤：

8.(1)将包括废活性炭和多元固废的混合料与熔剂配料后进行焙烧和预还原，所述废活性炭为吸附有机物后的活性炭，所述多元固废为镍钴湿法冶金过程中化学沉淀除杂工序产生的多元固废，其含有ni、fe、co、mn、ca、s和c；

9.(2)将焙烧后的产物进行还原熔炼，得到熔融金属和熔渣；

10.(3)将熔融金属造粒干燥得到镍铁合金，将熔渣水淬得到玻璃态副产品。

11.进一步的，所述废活性炭为镍钴湿法冶炼过程中用来去除溶液中的有机物后，吸

附有机物的废活性炭。

12.进一步的，所述多元固废主要成分含量为：ni 1.0～5.0wt％、fe 5～20wt％、co 0.1～1.0wt％、mn 1.0～5.0wt％、ca 20

?

30wt％、s 1.0～5.0wt％和c 5.0～10.0wt％。

13.进一步的，所述混合料干料和熔剂的质量比为10

?

20：1，所述熔剂是石灰石、生石灰或熟石灰中的一种或多种。

14.进一步的，所述焙烧和预还原在回转窑中进行，焙烧温度为700

?

1000℃，时间为30

?

120min。

15.进一步的，所述还原熔炼温度为1300

?

1650℃，时间为30

?

60min。

16.进一步的，所述镍铁合金中镍、铁、钴和锰的品位分别为10.94～30.67wt％、57.33～81.28wt％、1.47～5.01wt％和2.85～4.70wt％。

17.进一步的，所述玻璃态副产品主要成分含量为：ni 0.06～0.16wt％、feo 2.96～5.21wt％、co 0.03～0.10wt％、mno 0.85～1.40wt％、sio

2 38.42～40.38wt％、cao 35.92～44.36wt％、al2o

3 8.51～12.87wt％、mgo 1.76～4.85wt％和s0.19～0.33wt％。

18.进一步的，所述熔渣水淬急冷形成以玻璃态为主的非晶结构，并且形成小颗粒渣。

19.与现有技术相比，本发明的优点在于：

20.(1)采用将废活性炭与多元固废进行协同处置，实现了以废制废，以及危废的无害化、资源化、高值化；可解决目前有色冶金行业中废活性炭和多元固废的处置问题，有利于有色行业的绿色发展。

21.(2)废活性炭的热值在3000kcal/kg左右，可作为入炉的替代燃料和还原剂，无需添加燃料及还原剂，充分利用废活性炭和所吸附废有机溶剂中的有效成分，不会造成二次污染。多元固废中镍钴含量十分可观，可作为入炉原料生产高附加值的镍铁合金及胶凝性强、无需再经破碎处理便可直接作为建材使用的玻璃态副产品。因此，本发明具有较低的生产成本及高的经济价值，是针对固体废物协同处置、无害化资源利用的最佳方法，可解决目前有色冶金行业中废活性炭和多元固废的处置问题，有利于有色行业的绿色发展，值得推广应用。

附图说明

22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

23.图1是本发明一个实施例的处置废活性炭的工艺流程图。

具体实施方式

24.为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

25.除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

26.除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

27.本发明一个具体实施方式的处置废活性炭的方法，工艺流程如图1所示，包括以下步骤：

28.s1：将废活性炭和多元固废混合均匀，得到混合料。其中废活性炭为吸附有机物达到饱和后无法继续使用的危废活性炭，可以是镍钴湿法冶炼过程中用来去除溶液中的有机物后，吸附有机溶剂的废活性炭，也可以是其他工艺过程中产生的吸附有机物的废活性炭。多元固废为镍钴湿法冶炼过程中所产生的综合尾渣，即化学沉淀除杂工序中产生的多元固废，主要成分含量为：ni(1.0～5.0wt％)、fe(5～20wt％)、co(0.1～1.0wt％)、mn(1.0～5.0wt％)、ca(20

?

30wt％)、s(1.0～5.0wt％)、c(5.0～10.0wt％)。优选的，废活性炭和多元固废的质量比为1

?

10：1。

29.s2：将混合料投入蒸汽干燥机中进行蒸汽干燥，得到干料和干燥废气。蒸汽干燥过程中所使用的热源为低压蒸汽，所得干料含水量为总重的20

?

30wt％。

30.s3：将所述干料与熔剂配料后，输送至回转窑中进行焙烧，脱除干料中的游离水和结晶水，并进行预还原，得到窑产物和出窑烟气。优选的，干料和熔剂的质量比为10

?

20：1，熔剂可以是石灰石、生石灰、熟石灰中的一种或多种，焙烧温度优选为700

?

1000℃，焙烧时间优选为30

?

120min。

31.s4：将干燥废气经洗涤、冷凝后达标外排。

32.s5：将窑产物经热料输送系统输送入电炉内，经过还原熔炼后产出熔融金属、熔渣以及电炉烟气。还原熔炼温度为1300

?

1650℃，还原熔炼处理时间为30

?

60min。

33.s6：将出窑烟气经二燃室加热后，输送入余热锅炉回收余热降温后，再经骤冷、吸附后输送入收尘系统，最后经脱硫达标排放。二燃室加热温度为600

?

900℃，降温至300

?

600℃，收尘系统为布袋收尘。

34.s7：将熔融金属输送入粒化系统造粒干燥，得到镍铁合金。所得镍铁合金的颗粒规格一般为5

?

20mm，镍、铁、钴和锰的品位分别为10.94～30.67wt％、57.33～81.28wt％、1.47～5.01wt％和2.85～4.70wt％。

35.s8：将熔渣水淬后产出玻璃态副产品，作为建材辅料外售。该玻璃态副产品，其成分含量为ni(0.06～0.16wt％)、feo(2.96～5.21wt％)、co(0.03～0.10wt％)、mno(0.85～1.40wt％)、sio2(38.42～40.38wt％)、cao(35.92～44.36wt％)、al2o3(8.51～12.87wt％)、mgo(1.76～4.85wt％)、s(0.19～0.33wt％)。

36.s9：将电炉烟气直接输送入回转窑进行余热回收再利用。

37.其中，干燥采用蒸汽干燥机主要脱除原料中的部分自由水。焙烧

?

预还原采用回转窑主要是脱岀原料中剩余的自由水和结晶水，预热原料，选择性还原部分镍和铁，即部分镍铁氧化物会还原为金属镍铁。电炉熔炼是将镍氧化物全部还原为金属镍和部分铁氧化物还原为金属铁，且将渣和镍铁分开，生产粗镍铁和玻璃态副产品。电炉炼镍铁的熔态渣经水淬后，由于熔体急速冷却过程中来不及析晶，因此形成了以玻璃态为主的非晶结构，熔体冷却速度越快，渣中的晶体含量越少，玻璃体含量越多；且由于急冷，而形成了小颗粒渣，不必破碎即可直接当作建材辅料。此玻璃态副产品，具有高的胶凝性，疏松多孔，质地轻脆，容易破碎的特点，主要应用于水泥混合材、混凝土掺合料、矿渣棉、微晶玻璃。镍铁合金是生产不锈

钢的主要原料。

38.实施例1：

39.本实施例的处置废活性炭的方法，工艺流程如图1所示，利用rkef工艺协同处置废活性炭与多元固废，包括以下步骤：

40.s1：取含ni(2.84wt％)、fe(10.91wt％)、co(0.38wt％)、mn(1.75wt％)、ca(24.92wt％)、s(2.46wt％)、c(8.73wt％)的多元固废和吸附有机物达到饱和的废活性炭按质量比5：1混合均匀，得到混合料；

41.s2：将混合料投入蒸汽干燥机中进行蒸汽干燥，得到含水量为22％的干料和干燥废气；

42.s3：将干料与石灰石按质量比15：1配料混匀后，输送至回转窑中进行焙烧，焙烧温度为800℃，焙烧时间为60min，得到窑产物和出窑烟气；

43.s4：将干燥废气经洗涤、冷凝后达标外排；

44.s5：将窑产物经热料输送系统输送入电炉内进行还原熔炼，熔炼温度为1600℃，时间为45min，得到熔融金属、熔渣以及电炉烟气；

45.s6：出窑烟气经二燃室加热到850℃后，送余热锅炉回收余热，降温至500℃后，再经骤冷、活性炭吸附后输送入布袋收尘器收尘，最后经脱硫达标排放；

46.s7：将熔融金属输送入粒化系统造粒干燥，得到粒径为5

?

20mm的镍铁合金，其中镍、铁、钴和锰和的品位分别为21.14wt％、68.77wt％、2.54wt％和4.05wt％，杂质元素含量为si(0.39wt％)、s(0.6wt％)、c(2.5wt％)；

47.s8：熔渣经水淬渣池水淬后得到玻璃态副产品，其成分含量为ni(0.11wt％)、feo(3.04wt％)、co(0.05wt％)、mno(1.21wt％)、sio2(40.03wt％)、cao(39.78wt％)、al2o3(9.46wt％)、mgo(1.76wt％)、s(0.2wt％)，可作为建材辅料外售；

48.s9：电炉烟气直接输送入回转窑进行余热回收再利用。

49.实施例2：

50.本实施例的处置废活性炭的方法，工艺流程如图1所示，利用rkef工艺协同处置废活性炭与多元固废，工艺流程如图1所示，包括以下步骤：

51.s1：取含ni(3.95wt％)、fe(15.76wt％)、co(0.68wt％)、mn(2.03wt％)、ca(20.45wt％)、s(3.22wt％)、c(6.01wt％)的多元固废和吸附有机物达到饱和的废活性炭按质量比1：1混合均匀，得到混合料；

52.s2：将混合料投入蒸汽干燥机中进行蒸汽干燥，得到含水量为27％的干料和干燥废气；

53.s3：将干料与熟石灰按质量比20：1配料混匀后，输送至回转窑中进行焙烧，焙烧温度为900℃，焙烧时间为90min，得到窑产物和出窑烟气；

54.s4：将干燥废气经洗涤、冷凝后达标外排；

55.s5：将窑产物经热料输送系统输送入电炉内进行还原熔炼，熔炼温度为1550℃，时间为60min，得到熔融金属、熔渣以及电炉烟气；

56.s6：出窑烟气经二燃室加热到900℃后，送余热锅炉回收余热，降温至600℃后，再经骤冷、活性炭吸附后输送入布袋收尘器收尘，最后经脱硫达标排放；

57.s7：将熔融金属输送入粒化系统造粒干燥，得到粒径为5

?

20mm的镍铁合金，其中

镍、铁、钴和锰和的品位分别为29.40wt％、59.35wt％、3.55wt％和4.70wt％，杂质元素含量为si(0.46wt％)、s(0.79wt％)、c(1.72wt％)；

58.s8：熔渣经水淬渣池水淬后得到玻璃态副产品，其成分含量为ni(0.15wt％)、feo(4.39wt％)、co(0.09wt％)、mno(1.40wt％)、sio2(38.42wt％)、cao(35.92wt％)、al2o3(10.41wt％)、mgo(4.85wt％)、s(0.26wt％)，可作为建材辅料外售；

59.s9：电炉烟气直接输送入回转窑进行余热回收再利用。

60.实施例3：

61.本实施例的处置废活性炭的方法，工艺流程如图1所示，利用rkef工艺协同处置废活性炭与多元固废，工艺流程如图1所示，包括以下步骤：

62.s1：取含ni(1.47wt％)、fe(18.68wt％)、co(0.22wt％)、mn(1.28wt％)、ca(26.54wt％)、s(1.59wt％)、c(5.17wt％)的多元固废和吸附有机物达到饱和的废活性炭按质量比10：1混合均匀，得到混合料；

63.s2：将混合料投入蒸汽干燥机中进行蒸汽干燥，得到含水量为25％的干料和干燥废气；

64.s3：将干料与生灰石按质量比19：1配料混匀后，输送至回转窑中进行焙烧，焙烧温度为750℃，焙烧时间为120min，得到窑产物和出窑烟气；

65.s4：将干燥废气经洗涤、冷凝后达标外排；

66.s5：将窑产物经热料输送系统输送入电炉内进行还原熔炼，熔炼温度为1650℃，时间为30min，得到熔融金属、熔渣以及电炉烟气；

67.s6：出窑烟气经二燃室加热到850℃后，送余热锅炉回收余热，降温至500℃后，再经骤冷、活性炭吸附后输送入布袋收尘器收尘，最后经脱硫达标排放；

68.s7：将熔融金属输送入粒化系统造粒干燥，得到粒径为5

?

20mm的镍铁合金，其中镍、铁、钴和锰和的品位分别为10.94wt％、81.28wt％、1.47wt％和2.96wt％，杂质元素含量为si(0.71wt％)、s(0.39wt％)、c(1.48wt％)；

69.s8：熔渣经水淬渣池水淬后得到玻璃态副产品，其成分含量为ni(0.06wt％)、feo(5.21wt％)、co(0.03wt％)、mno(0.89wt％)、sio2(40.38wt％)、cao(35.99wt％)、al2o3(12.87wt％)、mgo(2.21wt％)、s(0.33wt％)，可作为建材辅料外售；

70.s9：电炉烟气直接输送入回转窑进行余热回收再利用。

71.实施例4：

72.本实施例的处置废活性炭的方法，工艺流程如图1所示，利用rkef工艺协同处置废活性炭与多元固废，工艺流程如图1所示，包括以下步骤：

73.s1：取含ni(4.12wt％)、fe(10.63wt％)、co(0.75wt％)、mn(1.23wt％)、ca(21.08wt％)、s(3.85wt％)、c(9.72wt％)的多元固废和吸附有机物达到饱和的废活性炭按质量比3：1混合均匀，得到混合料；

74.s2：将混合料投入蒸汽干燥机中进行蒸汽干燥，得到含水量为20％的干料和干燥废气；

75.s3：将干料与石灰石按质量比13：1配料混匀后，输送至回转窑中进行焙烧，焙烧温度为950℃，焙烧时间为45min，得到窑产物和出窑烟气；

76.s4：将干燥废气经洗涤、冷凝后达标外排；

77.s5：将窑产物经热料输送系统输送入电炉内进行还原熔炼，熔炼温度为1550℃，时间为60min，得到熔融金属、熔渣以及电炉烟气；

78.s6：出窑烟气经二燃室加热到900℃后，送余热锅炉回收余热，降温至550℃后，再经骤冷、活性炭吸附后输送入布袋收尘器收尘，最后经脱硫达标排放；

79.s7：将熔融金属输送入粒化系统造粒干燥，得到粒径为5

?

20mm的镍铁合金，其中镍、铁、钴和锰和的品位分别为30.67wt％、57.33wt％、5.01wt％和2.85wt％，杂质元素含量为si(0.39wt％)、s(0.94wt％)、c(2.78wt％)；

80.s8：熔渣经水淬渣池水淬后得到玻璃态副产品，其成分含量为ni(0.16wt％)、feo(2.96wt％)、co(0.10wt％)、mno(0.85wt％)、sio2(38.69wt％)、cao(44.36wt％)、al2o3(8.51wt％)、mgo(2.18wt％)、s(0.19wt％)，可作为建材辅料外售；

81.s9：电炉烟气直接输送入回转窑进行余热回收再利用。

82.上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。技术特征：

1.一种处置废活性炭的方法，其特征在于，包括下述的步骤：(1)将包括废活性炭和多元固废的混合料与熔剂配料后进行焙烧和预还原，所述废活性炭为吸附有机物后的活性炭，所述多元固废为镍钴湿法冶金过程中化学沉淀除杂工序产生的多元固废，其含有ni、fe、co、mn、ca、s和c；(2)将焙烧后的产物进行还原熔炼，得到熔融金属和熔渣；(3)将熔融金属造粒干燥得到镍铁合金，将熔渣水淬得到玻璃态副产品。2.根据权利要求1所述的处置废活性炭的方法，其特征在于，所述废活性炭为镍钴湿法冶炼过程中用来去除溶液中的有机物后，吸附有机物的废活性炭。3.根据权利要求1或2所述的处置废活性炭的方法，其特征在于，所述多元固废主要成分含量为：ni 1.0～5.0wt％、fe 5～20wt％、co 0.1～1.0wt％、mn 1.0～5.0wt％、ca 20

?

30wt％、s1.0～5.0wt％和c 5.0～10.0wt％。4.根据权利要求3所述的处置废活性炭的方法，其特征在于，所述混合料干料和熔剂的质量比为10

?

20：1，所述熔剂是石灰石、生石灰或熟石灰中的一种或多种。5.根据权利要求3所述的处置废活性炭的方法，其特征在于，所述焙烧和预还原在回转窑中进行，焙烧温度为700

?

1000℃，时间为30

?

120min。6.根据权利要求3所述的处置废活性炭的方法，其特征在于，所述还原熔炼温度为1300

?

1650℃，时间为30

?

60min。7.根据权利要求3所述的处置废活性炭的方法，其特征在于，所述镍铁合金中镍、铁、钴和锰的品位分别为10.94～30.67wt％、57.33～81.28wt％、1.47～5.01wt％和2.85～4.70wt％。8.根据权利要求3所述的处置废活性炭的方法，其特征在于，所述玻璃态副产品主要成分含量为：ni 0.06～0.16wt％、feo 2.96～5.21wt％、co 0.03～0.10wt％、mno 0.85～1.40wt％、sio238.42～40.38wt％、cao 35.92～44.36wt％、al2o

3 8.51～12.87wt％、mgo 1.76～4.85wt％和s0.19～0.33wt％。9.根据权利要求8所述的处置废活性炭的方法，其特征在于，所述熔渣水淬急冷形成以玻璃态为主的非晶结构，并且形成小颗粒渣。

技术总结

本发明公开了一种处置废活性炭的方法，包括下述的步骤：将包括废活性炭和多元固废的混合料与熔剂配料后进行焙烧和预还原，所述废活性炭为吸附有机物后的活性炭，所述多元固废为镍钴湿法冶金过程中化学沉淀除杂工序产生的多元固废；将焙烧后的产物进行还原熔炼，得到熔融金属和熔渣；将熔融金属造粒干燥得到镍铁合金，将熔渣水淬得到玻璃态副产品。本发明采用将废活性炭与多元固废进行协同处置，实现了以废制废，以及危废的无害化、资源化、高值化，可解决目前有色冶金行业中废活性炭和多元固废的处置问题。废的处置问题。废的处置问题。

技术研发人员：田庆华 董波 郭学益 朱红斌 王雪亮 许志鹏 王青骜 乜雅婧

受保护的技术使用者：中冶瑞木新能源科技有限公司 中国恩菲工程技术有限公司

技术研发日：2020.12.10

技术公布日：2021/5/18