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冶金百科 | 有色冶金固廢處理與資源化技術:鉛渣處理與資源化技術
2023-07-03 15:00:39 來源:中冶有色技術網
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簡介:煉鉛爐渣中含有0.5%~5%的鉛、4%~20%的鋅,既污染環境也浪費金屬資源,其中的鋅、銦可以氧化物煙塵的形式回收后送濕法煉鋅廠,鉛進入浸出渣返回煉鉛,高溫熔渣含有大量的顯熱,可以蒸汽的形式部分回收。煉鉛爐渣可用回轉窯、電爐和煙化爐等火法冶金設備進行處理。
煉鉛爐渣中含有0.5%~5%的鉛、4%~20%的鋅,既污染環境也浪費金屬資源,其中的鋅、銦可以氧化物煙塵的形式回收后送濕法煉鋅廠,鉛進入浸出渣返回煉鉛,高溫熔渣含有大量的顯熱,可以蒸汽的形式部分回收。煉鉛爐渣可用回轉窯、電爐和煙化爐等火法冶金設備進行處理。

(1)回轉窯煙化

回轉窯煙化法即Waeltz法,主要用于處理低鋅氧化礦、采礦廢石及濕法煉鋅廠的浸出渣和鉛鼓風爐的高鋅爐渣。將物料與焦粉混合,在長回轉窯中加熱,使鉛、鋅、銦、鍺等有價金屬還原揮發,呈氧化物形態回收。

回轉窯處理鉛水淬渣以渣含鋅大于8%為宜,低于8%時則鋅的回收率小于80%,且產出的氧化鋅質量差。水淬渣與焦粉比例一般為100:(35~45),窯內焦粉燃燒所需空氣靠排風機造成的爐內負壓吸入供給以及窯頭導入壓縮空氣和高壓風,噴吹爐料強化反應以延長反應帶使鋅鉛充分揮發。爐料中焦粉燃燒發熱不夠時,需補充煤氣或重油供熱。窯內氣氛為氧化性氣氛,??刂茻煔庵泻珻O20%左右、0,大于5%?;剞D窯內可分為預熱段、反應段和冷卻段,表6-20為回轉窯各段溫度實例。


回轉窯內各段溫度及其長度


回轉窯產物有氧化鋅、窯渣和煙氣。氧化鋅分煙道氧化鋅(38.2% Zn、13.5% Pb)和濾袋氧化鋅(70% Zn、8% Pb),其產出率取決于鉛水淬渣含鋅,一般為渣量的10%~16%。煙道氧化鋅與濾袋氧化鋅的比率約為1:3。窯渣產出率為爐料量的65%~70%,其典型成分為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?;剞D窯的最大缺點是窯壁黏結、窯齡短、耐火材料消耗大、處理冷料燃料消耗大、成本高。隨著煙化爐在爐渣煙化中的廣泛應用,現很少使用回轉窯處理煉鉛爐渣。

(2)電熱煙化

電熱煙化法是在電爐內往熔渣中加入焦炭使ZnO還原成金屬揮發,隨后鋅蒸氣冷凝成金屬鋅,部分銅進入銅锍中回收。此法1942年最先在美國Herculaneum 煉鉛廠采用。日本神岡鉛冶煉廠曾用電熱蒸餾法回收鼓風爐渣(3% Pb、16.2%Zn),其生產流程見圖6-7。


電熱蒸餾法回收鼓風爐渣工藝流程


鉛鼓風爐渣以液態加入1650kVA電爐內加焦炭還原蒸餾,蒸餾氣體含鋅50%,進入飛濺冷凝器中冷凝產出液態金屬鋅。電熱蒸餾爐是矩形電爐,通常有6根電極,爐底、爐壁為炭磚,爐壁下部設水套,飛濺冷凝器內設石墨轉子。冷凝得到的粗鋅(91.6% Zn、6.2% Pb)送熔析爐降溫分離鉛后得到蒸餾鋅(98.7% Zn、1.1% Pb)。熔析分離產出的粗鉛與還原爐產出的粗鉛送去電解精煉,電爐蒸餾后產出的爐渣含鋅降至5%、鉛降至0.3%。

(3)煙化爐煙化

將含有粉煤的空氣以一定的壓力通過特殊的風口鼓入煙化爐液體爐渣中,使化合態或游離態ZnO和PbO還原成鉛鋅蒸氣,遇風口吸入的空氣再度氧化成ZnO 和PbO,在收塵設備中以煙塵形態被收集。這種方法具有金屬回收率高、生產能力大、可用廉價的煤作為發熱劑和還原劑,且耗量低、過程易于控制、余熱利用率高等優點,目前廣泛應用于煉鉛爐渣的處理。

回轉窯煙化、電熱煙化及煙化爐煙化等處理方法存在許多問題,如銀和鉛進入窯渣難以回收,稀散金屬分散不利于回收;鐵導致渣量大且資源無法回收;回轉窯揮發存在能耗高、煙塵無組織排放嚴重、銀全部損失、棄渣未無害化等嚴重不足,這就迫切需要開發鉛鋅渣有價金屬和鐵資源清潔高效回收技術。

(4)澳斯麥特頂吹熔池熔煉處理鉛鋅冶煉渣新技術

借鑒澳斯麥特技術研發出了浸沒熔池熔煉處理鉛鋅渣新技術。澳斯麥特頂吹熔池熔煉處理鉛鋅冶煉渣新技術煙化回收稀貴金屬,回收率高;熔池煉鐵回收鐵資源,已開發Auslron;終渣穩定化防止污染環境。而且新技術具有原料適應性強,備料簡單,燃料和還原劑多樣,可嚴格控制反應氣氛,環??刂萍夹g世界領先,占地面積小,冶煉效率高的優點,已在韓國溫山長期穩定運行。

(5)高鐵含鉛工業固廢清潔處理與資源利用技術

我國有色金屬資源基地內有色金屬冶煉每年產生大量高鐵、含鉛工業固體廢物。針對現行高鐵、含鉛工業固廢處理存在金屬回收率低、SO及鉛塵污染嚴重、資源很難得到回收利用等缺點,中南大學對有色冶煉高鐵、含鉛固廢清潔處理與資源回收關鍵技術進行了研發與攻關。開發了典型高鐵、含鉛工業固體廢物同時強化還原造锍熔煉技術、固廢資源全量利用技術和熔煉過程爐渣、鐵锍成分控制技術;研發了低碳、高效強化熔池熔煉爐關鍵裝置,形成具備行業推廣前景的有色冶煉高鐵、含鉛工業固廢清潔處理與資源利用技術體系,并建立了4萬t/a高鐵、含鉛固廢資源綜合利用示范工程。
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