CN114525410B - 一种从金属冶炼的烟灰中回收低品位有价金属的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从金属冶炼的烟灰中回收低品位有价金属的工艺，其通过如下过程实现：混料，将金属冶炼的烟灰与硫化渣熔剂配成原料混合均匀；加料，将煤粒和原料从熔炼炉的炉顶的加料口加入；同时，从熔炼炉的侧面风口配入粉煤和富氧空气；富氧还原熔炼。优点：从熔炼炉的炉顶加料口加入作为燃料的煤粒或提高富氧浓度为熔炼炉补充热量，以提高炉温，进而保证熔炼炉高效的熔炼速度和熔炼效率；及从熔炼炉的侧面风口配入粉煤和富氧浓度为75％的富氧空气，粉煤为熔炼提供还原气氛，原料在熔炼炉内进行富氧还原熔炼；富氧还原熔炼能够使燃料率由12％降至3％，烟气量显著下降，即节约燃料又实现强化熔炼的目的，又实现了节能环保的目标。
Description
技术领域：
本发明涉及金属熔炼技术领域，特别涉及一种从金属冶炼的烟灰中回收低品位有价金属的工艺。
背景技术：
工业上对有价金属的回收通常是从冶炼废渣或冶炼烟灰中进行熔炼回收，目前从废渣或烟灰中对有价金属的回收工艺包括以下两种：一种是采用密闭鼓风炉，炉内底部铺设焦炭，再将压制成砖块或球状的炉渣或烟灰原料加入炉内的焦炭层上，然后鼓入空气燃烧，通过焦炭对砖块或球状原料进行熔炼，最后通过风压将熔炼产生的熔体和炉渣从一个出口吹出，再在前床内进行分层分离；此种工艺需要多步工序，即原料入炉前需要对原料进行压制成砖块或球状，燃烧后的熔体需要在前床内分离；工序复杂，投资成本高；而且加入炉内的块状或球状原料与空气接触面积小，导致熔炼过程反应效率低，金属回收率低，熔炼后的炉渣内有价金属含量仍然偏高，需要返炉再熔炼，冶炼成本高；另外，使用鼓风炉所消耗的焦炭燃料量大，而焦炭价格贵成本高，而且鼓风炉通过送入空气助燃料燃烧，由于块状或球状原料与空气接触面积小，燃烧不充分，为了保证产量，需要送入大量的空气，导致烟气量大，污染严重，因此，目前鼓风炉属于本行业明令淘汰的设备。
另一种工艺是利用在炉体底部设置有气体浸没燃烧装置的底吹炉，加入原料后，进行富氧空气底吹熔炼；底吹炉熔炼过程中，富氧空气通过气体浸没燃烧装置从炉子底部喷入炉内，会对已经熔炼分层的有价金属层进行扰动，将部分有价金属再次吹起而进入上部的渣层内，导致渣层中有价金属含量升高，该部分有价金属随渣排出，影响有价金属的回收率，仍然需要对渣进行二次处理，即在炉外面增设一个前床，以进一步沉淀回收渣中的有价金属，不能实现一步富氧还原熔池熔炼来达到有价金属的高效回收；而且在氧化气氛下，原料中的铅通过底吹炉得到的产物是氧化铅烟灰，不能一步得到粗铅，需要将氧化铅烟灰制团后，再加入传统鼓风炉内在还原气氛下冶炼制成粗铅，工艺繁琐。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种从金属冶炼的烟灰中回收低品位有价金属的工艺，该工艺所使用的原料适应性强，且工艺简单、不需要经过前床工序，就能够达到熔体在炉内进行有效分层的效果，实现一步富氧还原熔炼及有价金属的高效回收。
本发明由如下技术方案实施：一种从金属冶炼的烟灰中回收低品位有价金属的工艺，其通过如下过程实现：
S1混料：将金属冶炼的烟灰与硫化渣熔剂配成原料混合均匀，原料水分小于8％；
S2加料：煤粒和步骤S1中的原料从熔炼炉的炉顶的加料口加入；
熔炼炉的侧面风口配入粉煤和富氧浓度为30％-80％的富氧空气；
根据熔炼炉烟道中烟气所含一氧化碳的浓度，从熔炼炉的侧面风口阶段性配入粉煤，粉煤的配入量占原料总量的质量百分比含量为10％-30％；
根据炉渣的渣温，从炉顶的加料口阶段性加入煤粒；炉顶加入的煤粒量占原料总量的质量百分比含量为1％-3％；
S3富氧还原熔炼：熔体在熔炼炉的炉膛内由下至上依次分层为粗铅层、铅铋合金层、铅冰铜层、冰铜层和炉渣层；其中，粗铅、铅铋合金、铅冰铜、冰铜依次通过熔炼炉的虹吸通道间断性排出铸锭，炉渣从熔炼炉的放渣口排出；
熔炼过程中，锌以氧化锌烟尘进行挥发、锡以氧化锡烟尘挥发、锑以氧化锑烟尘挥发，挥发的烟尘通过布袋除尘器收集；所述熔炼炉的侧面风口置于所述炉渣层。
进一步地，步骤S1中，硫化渣溶剂中添加有铜、金和银，其中，每吨原料中金的添加量为3-10克、银的添加量为150-200克，铜的加入量占原料加入量的质量百分比含量为3％-5％。
进一步地，步骤S3中，炉渣的铁硅比控制在1.2-1.5。
进一步地，炉渣的渣温控制在1170-1200℃。
进一步地，步骤S3中，粗铅中含铅的质量百分比含量大于95％；铅铋合金中包括如下质量百分比含量的组份：铅80—85％、铋10-15％、铁3-5％；铅冰铜中包括如下质量百分比含量的组份：铜20-25％、铅15-20％、铁30-40％、硫20-30％，冰铜中包括如下质量百分比含量的主要组份：铜25-30％、铁30-40％、硫20-30％，炉渣中各组份质量百分比含量分别为铜小于0.2％、锡小于0.25％，铅小于0.3％。
进一步地，从所述熔炼炉的侧面风口配入的粉煤中，粒径小于200目的颗粒的质量百分比含量大于等于60％，水分小于等于8％；从熔炼炉的炉顶的加料口加入的煤粒的粒径小于等于50mm。
进一步地，所述熔炼炉的放渣口距离炉底为1.5-1.8m，且所述熔炼炉的侧面风口距离炉底为1.2-1.5m。
本发明的优点：本发明从熔炼炉的炉顶加料口加入作为燃料的煤粒或提高富氧浓度为熔炼炉补充热量，以提高炉温，进而保证熔炼炉高效的熔炼速度和熔炼效率；及从熔炼炉的侧面风口配入粉煤和富氧浓度为75％的富氧空气，粉煤为熔炼提供还原气氛，原料在熔炼炉内进行富氧还原熔炼；与鼓风炉的空气熔炼相比，富氧还原熔炼能够使燃料率由12％降至3％，烟气量显著下降，即节约燃料又实现强化熔炼的目的，又实现了节能环保的目标。
另外，本发明中，熔炼炉的侧面风口置于炉渣层处，熔炼炉的侧面风口距离炉底为1.47米，熔炼炉的放渣口距离炉底为1.8米；在熔炼过程中，从熔炼炉的侧面风口喷入的带有粉煤的富氧空气使炉渣层的熔体产生向上喷溅，喷溅的高温熔体对从炉顶落入的冷料进行有效的捕捉，在还原气氛下，使原料实现快速高温熔炼；实现一步富氧还原熔炼，各类有色金属实现有效分层，不需要经过前床工序，工艺简单，熔炼成本低，回收效率高，提纯效果好；而且喷入的富氧空气不会对炉渣下方的有色金属熔体进行扰动，避免扰乱分层后的有色金属及避免有色金属进入炉渣内，进而有利于提高有色金属的回收率。
附图说明：
图1为本发明的工艺流程图。
图2为本发明所述熔炼炉的结构示意图。
图3为图1的左视图。
图4为本发明所述熔炼炉的内部结构示意图。
附图中各部件的标记如下：熔炼炉1、加料口2、侧面风口3、炉底4、炉渣层5、冰铜层6、铅冰铜层7、铅铋合金层8、粗铅层9、虹吸通道10、放渣口11、烟道12、二次风管13。
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供一种从金属冶炼的烟灰中回收低品位有价金属的工艺，其通过如下过程实现：
本发明的开炉方案采用现有的冷料开炉，即通过木材引燃炉底的焦炭，加入固态渣料并通入富氧空气，固态渣料不断熔化以造出熔池，熔池的液位至放渣口处；造出熔池后，开始加入原料进行富氧熔炼。
S1混料：将铜、锌、铅等多种金属冶炼过程中产生的烟灰与含铜、金和银的硫化渣熔剂配成的原料混合均匀，原料中包括如下质量百分比含量的组份：铜5-7％、铅20-25％、锌10-12％、锡3-5％、铋3-5％、锑5-6％、铁22-30％、二氧化硅15-20％；其中，原料水分小于8％，有利于降低煤粒燃料的消耗量；每吨原料中金的添加量为3-10克、银的添加量为150-200克；铜的加入量占原料加入量的质量百分比含量为3％-5％。
S2加料：煤粒和步骤S1中的原料从熔炼炉的炉顶的加料口加入；熔炼炉的侧面风口配入粉煤和富氧浓度为30％-80％的富氧空气；其中，原料为连续性加料，煤粒和粉煤为阶段性加料；煤粒、原料和粉煤通过皮带计量秤计量后加入。
本发明根据熔炼炉烟道中烟气所含一氧化碳的浓度，从熔炼炉的侧面风口阶段性配入粉煤，粉煤每次的配入量占对应批次原料加入量的质量百分比含量为10％-30％；即通过监测熔炼炉的烟道中一氧化碳的含量来调控粉煤的加入量，进而保证熔炼炉内的还原气氛；对于从熔炼炉侧面风口配入的粉煤，其粒径小于200目的颗粒的质量百分比含量大于等于60％，粉煤与富氧空气充分接触，粉煤为熔炼提供还原气氛，原料在熔炼炉内进行富氧还原熔炼，与空气熔炼相比，富氧还原熔炼能够使燃料率由12％降至3％，烟气量显著下降，即节约燃料又实现强化熔炼的目的，又实现了节能环保的目标。
根据炉渣的渣温要求，从炉顶的加料口阶段性加入煤粒，本发明中炉渣的渣温控制在1170-1200℃；从熔炼炉的炉顶的加料口加入的煤粒的粒径小于等于50mm，该粒径煤粒不需要深度加工处理，成本低；炉顶每次加入的煤粒量占对应批次原料加入量的质量百分比含量为1％-3％，煤粒加入量过多会造成炉温超过工艺要求上限值，容易造成炉体损坏，且造成燃料浪费，如果煤粒加入量低，难以保证炉温；本发明通过按比例调整作为燃料的煤粒加入量或通过按比例调整富氧浓度，来调节熔炼炉的炉温，使其符合工艺要求，进而保证熔炼炉高效的熔炼速度和熔炼效率；具体的，当渣温低于1150℃时，从炉顶的加料口按比例加入煤粒，将渣温控制在1170-1200℃，即能保证熔炼效率，又能避免炉温过高而对炉体造成损坏，保证安全生产。
S3富氧还原熔炼：熔炼炉内反应非常复杂，主要的反应如下：
(1)碳的氧化还原反应
C+O2＝CO2
CO2+C＝2CO
(2)硫酸盐的反应
PbSO4＝PbO+SO2+1/2O2
PbSO4+4CO＝PbS+4CO2
PbS+PbO＝[Pb]+SO2
PbO+CO＝[Pb]+CO2
Fe+PbS＝[Pb]+FeS
(3)造冰铜反应
FeS+CuS＝CuS·FeS
PbS+FeS＝PbS·FeS
(4)造渣反应
2CaO+SiO2＝2CaO·SiO2
FeS+SiO2＝2FeO·SiO2
如图2至图4所示，熔炼炉的侧面风口置于炉渣层处，熔炼炉的侧面风口距离炉底为1.47米，熔炼炉的放渣口距离炉底为1.8米；在熔炼过程中，从熔炼炉的侧面风口喷入的带有粉煤的富氧空气使炉渣层的熔体产生向上喷溅，喷溅的高温熔体对从炉顶落入的冷料进行有效的捕捉，在还原气氛下，使原料实现快速高温熔炼；使原料充分熔炼后，熔体有效分层，对有价金属实现一步还原熔炼回收，不需要经过前床工序，工艺简单，回收效率高。
根据密度的差异，熔炼形成的熔体在熔炼炉的炉膛内由下至上依次分层为粗铅层、铅铋合金层、铅冰铜层、冰铜层和炉渣层；根据产出的量，粗铅、铅铋合金、铅冰铜、冰铜依次通过熔炼炉的虹吸通道间断性排出铸锭，炉渣从熔炼炉的放渣口排出。
在熔炼过程中，喷入的富氧空气不会对炉渣下方的有色金属熔体进行扰动，避免扰乱分层后的有色金属及避免有色金属进入炉渣内，进而有利于提高有色金属的回收率。
熔炼过程中，在还原气氛下，使氧化铅形成粗铅，沉积在熔炼炉的炉底；粗铅中含铅的质量百分比含量大于95％，铅铋合金中包括如下质量百分比含量的组份：铅80—85％、铋10-15％、铁3-5％；如此，大大提高铅的回收率，改变传统上先得到氧化铅烟灰，再进行二次冶炼的复杂工艺；原料中加入的金和银能够被粗铅、铅铋合金、铅冰铜和冰铜有效的捕捉，原料的硫化渣熔剂中加入的铜进入铅冰铜和冰铜内，如此有利于提高有价金属的回收价值，实现效益最大化。
铅冰铜中包括如下质量百分比含量的组份：铜20-25％、铅15-20％、铁30-40％、硫20-30％；硫化渣中的硫与铜结合形成硫化亚铜、硫与铁结合形成硫化亚铁，硫化亚铜和硫化亚铁结合形成冰铜，冰铜中包括如下质量百分比含量的主要组份：铜25-30％、铁30-40％、硫20-30％，炉渣中各组份质量百分比含量分别为铜小于0.2％、锡小于0.25％，铅小于0.3％，炉渣进行水淬处理。
熔炼过程中，锌以氧化锌烟尘形式挥发，锑以氧化锑烟尘挥发；通过硫化渣中的硫与锡结合形成硫化亚锡并从熔体中挥发，向上挥发过程中遇熔炼炉上部二次风管通入的二次风时，硫化亚锡与二次风中氧气反应，生成氧化锡和氧化锑烟尘挥发，挥发的烟尘通过布袋除尘器收集，其中，烟尘中各组份的质量百分比含量分别为：锌40-50％、铅5％-10％、锡25-30％，收尘后排入大气中的尾气含尘小于30mg/Nm3，另外，通过二次风能够对烟气中的一氧化碳进行氧化，避免污染空气，保证烟气排放满足要求。
硫化渣的加入量要根据加入熔炼炉内的烟灰含锡量计算，保证硫化渣中硫的含量比含锡量多5-10％，能够通过硫与原料中的锡全部结合得到硫化锡挥发，收尘得到氧化锡；通过配制原料调整渣型，炉渣的铁硅比控制在1.2-1.5，以保证炉渣的低熔点，即不消耗过多燃料，也能够保证炉渣具有良好的流动性，便于排出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种从金属冶炼的烟灰中回收低品位有价金属的工艺，其特征在于，其通过如下过程实现：
S1混料：将金属冶炼的烟灰与硫化渣熔剂配成原料混合均匀，原料水分小于8％；
S2加料：煤粒和步骤S1中的原料从熔炼炉的炉顶的加料口加入；
熔炼炉的侧面风口配入粉煤和富氧浓度为30％-80％的富氧空气；
根据熔炼炉烟道中烟气所含一氧化碳的浓度，从熔炼炉的侧面风口阶段性配入粉煤，粉煤的配入量占原料加入量的质量百分比含量为10％-30％；
根据炉渣的渣温，从炉顶的加料口阶段性加入煤粒，炉顶加入的煤粒量占原料加入量的质量百分比含量为1％-3％；
S3富氧还原熔炼：熔体在熔炼炉的炉膛内由下至上依次分层为粗铅层、铅铋合金层、铅冰铜层、冰铜层和炉渣层；其中，粗铅、铅铋合金、铅冰铜、冰铜依次通过熔炼炉的虹吸通道间断性排出铸锭，炉渣从熔炼炉的放渣口排出；
熔炼过程中，锌以氧化锌烟尘进行挥发、锡以氧化锡烟尘挥发、锑以氧化锑烟尘挥发，挥发的烟尘通过布袋除尘器收集；
所述熔炼炉的侧面风口置于所述炉渣层；
从所述熔炼炉的侧面风口配入的粉煤中，粒径小于200目的颗粒的质量百分比含量大于等于60％，水分小于等于8％；从熔炼炉的炉顶的加料口加入的煤粒的粒径小于等于50mm；硫化渣的加入量要根据加入熔炼炉内的烟灰含锡量计算，保证硫化渣中硫的含量比含锡量多5-10％。
2.根据权利要求1所述的一种从金属冶炼的烟灰中回收低品位有价金属的工艺，其特征在于，步骤S1中，硫化渣溶剂中添加有铜、金和银，其中，每吨原料中金的添加量为3-10克、银的添加量为150-200克，铜的加入量占原料加入量的质量百分比含量为3％-5％。
3.根据权利要求1所述的一种从金属冶炼的烟灰中回收低品位有价金属的工艺，其特征在于，步骤S3中，炉渣的铁硅比控制在1.2-1.5。
4.根据权利要求1所述的一种从金属冶炼的烟灰中回收低品位有价金属的工艺，其特征在于，炉渣的渣温控制在1170-1200℃。
5.根据权利要求1所述的一种从金属冶炼的烟灰中回收低品位有价金属的工艺，其特征在于，步骤S3中，粗铅中含铅的质量百分比含量大于95％；铅铋合金中包括如下质量百分比含量的组份：铅80-85％、铋10-15％、铁3-5％；铅冰铜中包括如下质量百分比含量的组份：铜20-25％、铅15-20％、铁30-40％、硫20-30％，冰铜中包括如下质量百分比含量的主要组份：铜25-30％、铁30-40％、硫20-30％，炉渣中各组份质量百分比含量分别为铜小于0.2％、锡小于0.25％，铅小于0.3％。
6.根据权利要求1所述的一种从金属冶炼的烟灰中回收低品位有价金属的工艺，其特征在于，所述熔炼炉的放渣口距离炉底为1.5-1.8m，且所述熔炼炉的侧面风口距离炉底为1.2-1.5m。
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