一種重金屬廢石膏與鉛玻璃協(xié)同處置的方法
【專利摘要】一種重金屬廢石膏與鉛玻璃協(xié)同處置的方法，屬于循環(huán)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)、廢物協(xié)同處置和高值化利用【技術(shù)領(lǐng)域】。以重金屬廢石膏和鉛玻璃為原料，加入煤粉，經(jīng)混合磨料、碳熱轉(zhuǎn)化、破碎、冶煉配料和鉛冶煉等工序，最終得到粗鉛和鉛渣，實現(xiàn)鉛玻璃和重金屬廢石膏的資源化。碳熱轉(zhuǎn)化和鉛冶煉過程產(chǎn)生的煙氣，進(jìn)入相應(yīng)的煙氣處理系統(tǒng)，使得產(chǎn)生的含硫含重金屬煙氣得到處置。本發(fā)明將得到粗鉛，實現(xiàn)了重金屬廢石膏和鉛玻璃的協(xié)同處置及資源化。本發(fā)明工藝簡單、生產(chǎn)過程穩(wěn)定、環(huán)保。
【專利說明】-種重金屬廢石膏與鉛玻璃協(xié)同處置的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提供了重金屬廢石膏和鉛玻璃協(xié)同處置的方法，以重金屬廢石膏和鉛玻璃 為原料，加入煤粉，經(jīng)混合磨料、碳熱轉(zhuǎn)化、破碎、冶煉配料和鉛冶煉等工序，最終得到粗鉛 和鉛渣，實現(xiàn)鉛玻璃和重金屬廢石膏的資源化。該技術(shù)屬于循環(huán)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)和廢物高值 化利用【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003] 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，排放出的副產(chǎn)物石膏堆存量與日俱增，以株洲清水塘工業(yè) 區(qū)為例，截至2013年，重金屬廢石膏已經(jīng)達(dá)到20多萬噸，目前并沒有得到有效的綜合利用， 占地堆存近百畝，造成湘江水體嚴(yán)重污染，資源極大浪費(fèi)，迫切需要開發(fā)新的資源化處理及 工業(yè)化技術(shù)。于是人們開始重視工業(yè)副產(chǎn)石膏的綜合利用問題，一些專家提出了利用這些 副產(chǎn)石膏取代天然石膏作為原料來生產(chǎn)硫酸的想法。
[0004] 目前廢石膏的綜合再利用主要集中在以下三個方面：第一是在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用 [磚瓦世界，2008,（2) :23-2]，主要是將廢石膏作為粉刷石膏、石膏板、石膏砌塊等進(jìn)行直 接利用；第二是在水泥領(lǐng)域中的應(yīng)用[中國建材，1995,（7) :27-2 ;化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)， 2003,（3) :18-20 ;水泥，2007,8 :16-1 ;復(fù)合改磷石膏做水泥調(diào)凝劑的研究(學(xué)位論文)， 2007 ; Cement and Concrete Research，1989,19 (3) :377-384]，主要是利用廢石膏制備水 泥和水泥緩凝劑。第三是在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用[Plant and Soil，1997,192:37-48]，主要是 利用廢石膏作為土壤改良劑和肥料使用，其中土壤改良劑是利用廢石膏對蘇打鹽堿地鈉離 子的交換作用，而肥料是利用廢石膏與碳酸銨肥料作用增加硫營養(yǎng)成分。重金屬廢石膏在 建筑領(lǐng)域的應(yīng)用最關(guān)鍵且最困難的問題是重金屬廢石膏中含有一定量的重金屬，直接將其 作為建材原料或摻料使用時，沒有針對其中重金屬進(jìn)行處置，將造成直接或者潛在的重金 屬污染，因此，制備建筑材料再利用方式無法滿足重金屬廢石膏處置的要求。今年3月1日 實施的《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》和《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)水泥工業(yè) 大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，對水泥窯協(xié)同處置固體廢物提出了更高的要求，重金屬廢石膏在制 硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥或水泥調(diào)凝劑方面將受到嚴(yán)格限制，因此，水泥方面應(yīng)用方法也將無法滿足 重金屬廢石膏的處置要求。而在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用，重金屬廢石膏的重金屬將制約其推廣應(yīng) 用。綜上所述，目前廢石膏綜合再利用方法無法滿足重金屬廢石膏的處置，重金屬廢石膏無 害化處置方法的研究已經(jīng)刻不容緩。
[0005] 鉛玻璃是除二氧化硅、三氧化二硼等玻璃形成物外，含有多量氧化鉛的玻璃。其主 要用于制造光學(xué)玻璃、電真空玻璃、低溫封接玻璃、防輻射玻璃、鉛晶質(zhì)玻璃、火石類光學(xué)玻 璃、低熔玻璃、延遲線玻璃、高折射微珠玻璃及藝術(shù)器皿玻璃等。
[0006] 由于鉛玻璃具有良好得電性能，使其廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)CRT顯示器玻殼。CTR顯示 器玻殼主要由管屏玻璃、管頸玻璃、管錐玻璃通過低熔點(diǎn)封接玻璃焊接而成。管屏玻璃含 09Γ4%氧化鉛，管錐玻璃含229Γ23%氧化鉛，管頸玻璃含329Γ35%氧化鉛，而封接玻璃氧化鉛 含量達(dá)到78%。因此，CRT顯示器玻殼中含有大量的鉛玻璃，極具回收價值。同時，由于鉛玻 璃再利用技術(shù)困難，一直被視為環(huán)境污染的潛在危險固廢源，目前只能通過有資質(zhì)單位進(jìn) 行安全填埋處理。
[0007] 重金屬廢石膏中的鈣是煉鉛造渣劑主要原料之一，而鉛玻璃中富含大量二氧化硅 成分，也是煉鉛造渣劑原料之一，同時鉛玻璃中的鉛是煉鉛原料的一種重要鉛源，因此，重 金屬廢石膏與鉛玻璃的協(xié)同處置應(yīng)用于鉛冶煉，具有很好的經(jīng)濟(jì)價值及環(huán)境價值，達(dá)到以 廢治廢的效果。
[0008]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是利用重金屬廢石膏與煤粉在保護(hù)氣氛下，低溫生成硫化鈣，然后 硫化鈣能與鉛玻璃中的氧化鉛生成比較穩(wěn)定的硫化鉛，鈣與硅酸鹽將形成硅酸鈣。硫化鉛 是鉛冶煉的主要原料，而形成的硅酸鈣等硅鈣化合物為鉛冶煉造渣劑的主要成分，因此，重 金屬廢石膏中得鈣、鉛玻璃中的氧化鉛和硅酸鹽都將得到高值化再利用，同時避免再利用 過程中的重金屬污染問題。本發(fā)明的技術(shù)可與現(xiàn)有的鉛冶煉企業(yè)進(jìn)行很好的集合，在鉛冶 煉現(xiàn)有技術(shù)和裝備基礎(chǔ)上實現(xiàn)重金屬廢石膏和鉛玻璃的協(xié)同處置，達(dá)到以廢治廢的效果。 本發(fā)明中碳熱轉(zhuǎn)化和鉛冶煉過程中產(chǎn)生的煙氣，將進(jìn)入相應(yīng)的煙氣處理系統(tǒng)，對重金屬粉 塵和含硫煙氣進(jìn)行處置。
[0010] 本發(fā)明以重金屬廢石膏和鉛玻璃為原料，加入煤粉，經(jīng)混合磨料、碳熱轉(zhuǎn)化、破碎、 冶煉配料和鉛冶煉等工序，最終得到粗鉛和鉛渣，碳熱轉(zhuǎn)化和鉛冶煉過程產(chǎn)生的煙氣，進(jìn)入 相應(yīng)的煙氣處理系統(tǒng)，具體包括以下步驟： (1) 混合磨料：將干燥后的重金屬廢石膏與鉛玻璃和煤粉進(jìn)行混合磨料，混合磨料過 程中，重金屬廢石膏質(zhì)量含量為709Γ75%，鉛玻璃質(zhì)量含量為209Γ25%，煤粉質(zhì)量含量為 29Γ6%，且三者質(zhì)量含量之和為100%，磨料后進(jìn)行分級得到混合料，混合料粒度為-100目； (2) 碳熱轉(zhuǎn)化：將步驟（1)得到的混合料置于熱處理系統(tǒng)中進(jìn)行碳熱轉(zhuǎn)化，碳熱轉(zhuǎn)化溫 度為750°C ~950°C，熱處理時間為lh~2h，碳熱轉(zhuǎn)化過程中采用保護(hù)氣體，保護(hù)氣體為氮?dú)狻?氬氣中的一種或者兩者的混合氣體，得到轉(zhuǎn)化料； (3) 破碎：將步驟（2)中得到的轉(zhuǎn)化料進(jìn)行破碎并分級得到煉鉛輔料，煉鉛輔料粒度 為-100目； (4) 冶煉配料和鉛冶煉：將步驟（3)得到的冶煉輔料與煉鉛原料和冶煉溶劑進(jìn)行混合 配料，加入到煉鉛爐中進(jìn)行鉛冶煉，得到粗鉛和煉鉛渣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為一種重金屬廢石膏與鉛玻璃協(xié)同處置的方法工藝流程圖。
[0012]

【具體實施方式】 [0013] 實施例1 將干燥后的重金屬廢石膏與鉛玻璃和煤粉進(jìn)行混合磨料，混合磨料過程中，重金屬廢 石膏質(zhì)量含量為70%，鉛玻璃質(zhì)量含量為25%，煤粉質(zhì)量含量為5%，磨料后進(jìn)行分級得到混 合料，混合料粒度為-100目；將混合料置于熱處理系統(tǒng)中進(jìn)行碳熱轉(zhuǎn)化，碳熱轉(zhuǎn)化溫度為 750°C，熱處理時間為lh，碳熱轉(zhuǎn)化過程中采用氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，得到轉(zhuǎn)化料；將轉(zhuǎn)化料 進(jìn)行破碎并分級得到煉鉛輔料，煉鉛輔料粒度為-100目；將冶煉輔料與煉鉛原料和冶煉溶 劑進(jìn)行混合配料，加入到煉鉛爐中進(jìn)行鉛冶煉，得到粗鉛和煉鉛渣。
[0014] 實施例2 將干燥后的重金屬廢石膏與鉛玻璃和煤粉進(jìn)行混合磨料，混合磨料過程中，重金屬廢 石膏質(zhì)量含量為75%，鉛玻璃質(zhì)量含量為20%，煤粉質(zhì)量含量為5%，磨料后進(jìn)行分級得到混 合料，混合料粒度為-100目；將混合料置于熱處理系統(tǒng)中進(jìn)行碳熱轉(zhuǎn)化，碳熱轉(zhuǎn)化溫度為 950°C，熱處理時間為2h，碳熱轉(zhuǎn)化過程中采用氬氣作為保護(hù)氣體，得到轉(zhuǎn)化料；將轉(zhuǎn)化料 進(jìn)行破碎并分級得到煉鉛輔料，煉鉛輔料粒度為-100目；將冶煉輔料與煉鉛原料和冶煉溶 劑進(jìn)行混合配料，加入到煉鉛爐中進(jìn)行鉛冶煉，得到粗鉛和煉鉛渣。
[0015] 實施例3 將干燥后的重金屬廢石膏與鉛玻璃和煤粉進(jìn)行混合磨料，混合磨料過程中，重金屬廢 石膏質(zhì)量含量為74%，鉛玻璃質(zhì)量含量為24%，煤粉質(zhì)量含量為2%，磨料后進(jìn)行分級得到混 合料，混合料粒度為-100目；將混合料置于熱處理系統(tǒng)中進(jìn)行碳熱轉(zhuǎn)化，碳熱轉(zhuǎn)化溫度為 800°C，熱處理時間為1. 5h，碳熱轉(zhuǎn)化過程中采用氮?dú)夂蜌鍤饣旌蠚怏w作為保護(hù)氣體，得到 轉(zhuǎn)化料；將轉(zhuǎn)化料進(jìn)行破碎并分級得到煉鉛輔料，煉鉛輔料粒度為-100目；將冶煉輔料與 煉鉛原料和冶煉溶劑進(jìn)行混合配料，加入到煉鉛爐中進(jìn)行鉛冶煉，得到粗鉛和煉鉛渣。
[0016] 實施例4 將干燥后的重金屬廢石膏與鉛玻璃和煤粉進(jìn)行混合磨料，混合磨料過程中，重金屬廢 石膏質(zhì)量含量為73%，鉛玻璃質(zhì)量含量為21%%，煤粉質(zhì)量含量為6%，磨料后進(jìn)行分級得到混 合料，混合料粒度為-100目；將混合料置于熱處理系統(tǒng)中進(jìn)行碳熱轉(zhuǎn)化，碳熱轉(zhuǎn)化溫度為 850°C，熱處理時間為lh，碳熱轉(zhuǎn)化過程中采用氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，得到轉(zhuǎn)化料；將轉(zhuǎn)化料 進(jìn)行破碎并分級得到煉鉛輔料，煉鉛輔料粒度為-100目；將冶煉輔料與煉鉛原料和冶煉溶 劑進(jìn)行混合配料，加入到煉鉛爐中進(jìn)行鉛冶煉，得到粗鉛和煉鉛渣。
[0017] 實施例5 將干燥后的重金屬廢石膏與鉛玻璃和煤粉進(jìn)行混合磨料，混合磨料過程中，重金屬廢 石膏質(zhì)量含量為73%，鉛玻璃質(zhì)量含量為23%，煤粉質(zhì)量含量為4%，磨料后進(jìn)行分級得到混 合料，混合料粒度為-100目；將混合料置于熱處理系統(tǒng)中進(jìn)行碳熱轉(zhuǎn)化，碳熱轉(zhuǎn)化溫度為 900°C，熱處理時間為1. 8h，碳熱轉(zhuǎn)化過程中采用氮?dú)獗Ｗo(hù)氣體，得到轉(zhuǎn)化料；將轉(zhuǎn)化料進(jìn) 行破碎并分級得到煉鉛輔料，煉鉛輔料粒度為-100目；將冶煉輔料與煉鉛原料和冶煉溶劑 進(jìn)行混合配料，加入到煉鉛爐中進(jìn)行鉛冶煉，得到粗鉛和煉鉛渣。
[0018] 實施例6 將干燥后的重金屬廢石膏與鉛玻璃和煤粉進(jìn)行混合磨料，混合磨料過程中，重金屬廢 石膏質(zhì)量含量為72%，鉛玻璃質(zhì)量含量為25%，煤粉質(zhì)量含量為3%，磨料后進(jìn)行分級得到混 合料，混合料粒度為-100目；將混合料置于熱處理系統(tǒng)中進(jìn)行碳熱轉(zhuǎn)化，碳熱轉(zhuǎn)化溫度為 850°C，熱處理時間為1. 2h，碳熱轉(zhuǎn)化過程中采用氬氣作為保護(hù)氣體，得到轉(zhuǎn)化料；將轉(zhuǎn)化 料進(jìn)行破碎并分級得到煉鉛輔料，煉鉛輔料粒度為-100目；將冶煉輔料與煉鉛原料和冶煉 溶劑進(jìn)行混合配料，加入到煉鉛爐中進(jìn)行鉛冶煉，得到粗鉛和煉鉛渣。
【權(quán)利要求】
1. 一種重金屬廢石膏與鉛玻璃協(xié)同處置的方法，其特征在于：具體步驟如下： 以重金屬廢石膏和鉛玻璃為原料，加入煤粉，經(jīng)混合磨料、碳熱轉(zhuǎn)化、破碎、冶煉配料和 鉛冶煉工序，最終得到粗鉛和鉛渣，碳熱轉(zhuǎn)化和鉛冶煉過程產(chǎn)生的煙氣，進(jìn)入相應(yīng)的煙氣處 理系統(tǒng)，具體包括以下步驟： (1) 混合磨料：將干燥后的重金屬廢石膏與鉛玻璃和煤粉進(jìn)行混合磨料，磨料后進(jìn)行分 級得到混合料，混合料粒度為-100目； (2) 碳熱轉(zhuǎn)化：將步驟（1)得到的混合料置于熱處理系統(tǒng)中進(jìn)行碳熱轉(zhuǎn)化，得到轉(zhuǎn)化 料； (3) 破碎：將步驟（2)中得到的轉(zhuǎn)化料進(jìn)行破碎并分級得到煉鉛輔料，煉鉛輔料粒度 為-100目； (4) 冶煉配料和鉛冶煉：將步驟（3)得到的冶煉輔料與煉鉛原料和冶煉溶劑進(jìn)行混合 配料，加入到煉鉛爐中進(jìn)行鉛冶煉，得到粗鉛和煉鉛渣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種重金屬廢石膏與鉛玻璃協(xié)同處置的方法，其特征在于：混 合磨料過程中，重金屬廢石膏質(zhì)量含量為709Γ75%，鉛玻璃質(zhì)量含量為209Γ25%，煤粉質(zhì)量 含量為29Γ6%，且三者質(zhì)量含量之和為100%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種重金屬廢石膏與鉛玻璃協(xié)同處置的方法，其特征在于碳熱 轉(zhuǎn)化溫度為750°C?950°C，熱處理時間為lh?2h。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種重金屬廢石膏與鉛玻璃協(xié)同處置的方法，其特征在于：碳 熱轉(zhuǎn)化過程中采用保護(hù)氣體，保護(hù)氣體為氮?dú)狻鍤庵械囊环N或者兩者的混合氣體。
【文檔編號】C22B13/02GK104141043SQ201410302518
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】潘德安, 張深根, 李靈潔, 劉波, 郭斌, 保海彬 申請人:北京科技大學(xué)