本發(fā)明屬于冶金技術領域，具體地，涉及一種處理含鋅廢渣的系統(tǒng)及方法。

背景技術：

在金屬冶煉過程中，往往附帶產(chǎn)生一定量的冶金塵泥和冶煉渣，如鋼鐵廠燒結(jié)、高爐、電爐部分產(chǎn)生的除塵灰，還有鋅、鉛、銅等金屬冶煉過程的含鋅的廢渣。這些冶煉廢渣中仍然含有大量的可回收的有價金屬，如鋅、鉛、鐵等。加強此類冶煉渣的回收利用有利于提高我國資源回收率，目前有效的冶煉方法主要通過火法工藝來進行回收。如在回轉(zhuǎn)窯、煙化爐或者轉(zhuǎn)底爐中以煤基直接還原為基本原理，將冶煉廢渣中鋅、鉛等化合物還原后揮發(fā)，再通過配套的收塵系統(tǒng)進行回收，得到含鋅粉塵。

需要注意的是，冶煉渣中除了含有有用的鉛、鋅、鐵等元素外，絕大部分均含有一些氟、氯等鹵族元素，這些氟化物、氯化物也通過揮發(fā)進入收塵系統(tǒng)中，不僅嚴重腐蝕設備，并且導致含鋅粉塵中氟氯嚴重富集，其中氟氯含量可達到1％以上，影響了這類含鋅粉塵的進一步提純利用?，F(xiàn)有濕法脫氯工藝流程長，酸耗大，脫氯效率低，并容易造成氧化鋅粉和冶煉渣中鐵元素的損失，缺乏對該類含鋅廢渣的高效、經(jīng)濟的處理方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術中含鋅廢渣再利用時存在的氟、氯脫除率低、設備侵蝕嚴重等問題。

首先，本發(fā)明提供了一種處理含鋅廢渣的系統(tǒng)，其包括：

脫鹵裝置，設有含鋅廢渣入口和脫鹵料出口；

壓密裝置，設有脫鹵料入口、含碳料入口和壓密料出口，所述脫鹵料入口與所述脫鹵裝置的脫鹵料出口相連；

還原焙燒裝置，設有壓密料入口、含鋅粉塵出口和貧化料出口，所述壓密料入口與所述壓密裝置的壓密料出口相連。

優(yōu)選地，上述系統(tǒng)還包括：

浸出裝置，設有含鋅粉塵入口、浸出劑入口、含鋅浸出液出口和浸出渣出口，所述含鋅粉塵入口與所述還原焙燒裝置的含鋅粉塵出口相連；

電解提鋅裝置，設有含鋅浸出液入口、鋅片出口和廢液出口，所述含鋅浸出液入口與所述浸出裝置的含鋅浸出液出口相連。

此外，本發(fā)明還提供了一種利用上述系統(tǒng)處理含鋅廢渣的方法，包括如下步驟：

將含鋅廢渣送入所述脫鹵裝置中，在中性或氧化性氣氛下脫除所述含鋅廢渣中的氟和氯，獲得脫鹵料；所述含鋅廢渣還含有水和硫氧化合物；

將所述脫鹵料和含碳料送入所述壓密裝置中進行混合和壓密，獲得壓密料；

將所述壓密料送入所述還原焙燒裝置進行還原揮發(fā)，獲得貧化料和含鋅粉塵。

優(yōu)選地，所述方法還包括如下步驟：

將所述含鋅粉塵用硫酸浸出，得到含鋅浸出液和浸出渣，將所述浸出液電解提鋅，獲得鋅片。

優(yōu)選地，所述氧化性氣氛中o2的體積百分含量≥20％。

優(yōu)選地，所述含鋅廢渣中水的質(zhì)量百分含量為1％-30％、鋅的質(zhì)量百分含量為1％-20％、硫的質(zhì)量百分含量為0.3％-10％。

優(yōu)選地，所述含鋅粉塵中鋅的質(zhì)量百分含量為40％-65％，氟、氯的質(zhì)量百分含量均≤0.015％。

優(yōu)選地，在溫度為650℃-800℃、時間為2h-5h的條件下脫除所述含鋅廢渣的氟和氯。

優(yōu)選地，所述壓密料在溫度為1100℃-1300℃、時間為30min-60min的條件下進行還原揮發(fā)。

本發(fā)明通過對含鋅廢渣進行氟、氯脫除工序，可有效降低還原焙燒裝置內(nèi)的氟、氯含量，減少本體設備及配套的預熱鍋爐、收塵系統(tǒng)被侵蝕。還解決了含鋅廢渣回收得到的含鋅粉塵因氟、氯含量高，無法被有效利用，及鋅元素回收率低的問題。

本發(fā)明制得的含鋅粉塵中氟、氯含量很少，可直接送入濕法浸出工藝并得到可用于電解的鋅浸出渣，減少優(yōu)質(zhì)氧化鋅的損失。而且，通過控制含鋅廢渣中含水率、硫含量及氟、氯脫除時的溫度、時間、氣氛控制條件，原料中氟、氯的脫除率可達到95％以上。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中的一種處理含鋅廢渣的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例中的一種處理含鋅廢渣的工藝流程圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明使用的含鋅廢渣為鋼鐵廠除塵灰、污泥、鉛鋅銅冶煉廢渣中一種或幾種的混合物。含鋅廢渣中一般含有鋅、鉛，另含有微量的銦、銀、鍺等易還原揮發(fā)的元素。

如圖1所示，本發(fā)明提供的處理含鋅廢渣的系統(tǒng)包括：脫鹵裝置1、壓密裝置2、還原焙燒裝置3、浸出裝置4和電解提鋅裝置5。

脫鹵裝置1設有含鋅廢渣入口和脫鹵料出口，含鋅廢渣中的氟、氯在脫鹵裝置1被脫除。在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，脫鹵裝置1可以為揮發(fā)窯或多膛爐。

壓密裝置2設有脫鹵料入口、含碳料入口和壓密料出口，脫鹵料入口與脫鹵裝置1的脫鹵料出口相連。脫鹵料和含碳料在壓密裝置2中混合、壓密。

還原焙燒裝置3設有壓密料入口、含鋅粉塵出口和貧化料出口，壓密料入口與壓密裝置2的壓密料出口相連。壓密料在還原焙燒裝置3中被還原，獲得含鋅粉塵和貧化料。在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，還原焙燒裝置3可為轉(zhuǎn)底爐。

本發(fā)明通過對含鋅廢渣進行氟、氯脫除工序，可有效降低還原焙燒裝置內(nèi)的氟、氯含量，減少本體設備及配套的預熱鍋爐、收塵系統(tǒng)被侵蝕。還解決了含鋅廢渣回收得到的含鋅粉塵因氟、氯含量高，無法被有效利用，及鋅元素回收率低的問題。

浸出裝置4設有含鋅粉塵入口、浸出劑入口、含鋅浸出液出口和浸出渣出口，含鋅粉塵入口與還原焙燒裝置3的含鋅粉塵出口相連。

電解提鋅裝置5設有含鋅浸出液入口、鋅片出口和廢液出口，含鋅浸出液入口與浸出裝置4的含鋅浸出液出口相連。

浸出裝置4和電解提鋅裝置5用于回收含鋅粉塵中的鋅。本發(fā)明制得的含鋅粉塵中氟、氯含量很少，可直接送入濕法浸出工藝并得到可用于電解的鋅浸出渣，減少優(yōu)質(zhì)氧化鋅粉的損失。需要說明的是，制得的含鋅粉塵也可另作他用，或采用其他設備或方法回收鋅粉。浸出渣還可通過其他浸出工藝分離鉛、銦、銀等金屬。

如圖2所示，本發(fā)明提供的利用上述系統(tǒng)處理含鋅廢渣的方法，包括如下步驟：

1)將含鋅廢渣送入脫鹵裝置1中，在氧化性氣氛下脫除含鋅廢渣中的氟和氯，獲得脫鹵料；含鋅廢渣還含有水和硫氧化合物。

在氧化性氣氛下，含鋅廢渣中的氟氯化合物在脫鹵裝置1中會發(fā)生揮發(fā)反應，同時晶格中難以脫除的氟氯也與含鋅廢渣中的水分子和硫氧化合物發(fā)生反應，形成氟化物或氯化物得以隨煙氣脫除。

通過控制含鋅廢渣中含水率、硫含量及氟、氯脫除時的溫度、時間、氣氛控制條件，原料中氟、氯的脫除率可達到95％以上。

在氧化性氣氛下，含鋅廢渣中的氟氯化合物更容易發(fā)生揮發(fā)反應，在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，在氧化性氣氛下，脫除含鋅廢渣中的氟和氯，其中，氧化性氣氛中o2的體積百分含量≥20％，由此可以保證反應體系中有足夠的o2和硫氧化合物參與到脫氟、氯的反應中。

脫除氟和氯的溫度過高或時間過長會造成含鋅廢渣中鋅、鉛氧化物揮發(fā)損失；溫度過低或時間過短，不利于含鋅廢渣中結(jié)晶水的脫除和高價含硫物相(如堿式硫酸鐵等)的分解，從而難以保證氟、氯的脫除。在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，在溫度為650℃(攝氏度)-800℃、時間為2h(小時)-5h的條件下脫除所述含鋅廢渣的氟和氯。更優(yōu)選的，脫除氟和氯的溫度為700℃-750℃，脫除時間為2h-3h。

含鋅廢渣中必須含有一定的水和硫氧化合物，水和硫氧化合物的含量由含鋅廢渣中氯化物的含量而定。一般來說，從鋼鐵廠出來的含鋅廢渣中鋅的質(zhì)量百分含量約為1％-20％，此時，含鋅廢渣中水的質(zhì)量百分含量優(yōu)選為1％-30％，硫的質(zhì)量百分含量優(yōu)選為0.3％-10％。更優(yōu)選地，含鋅廢渣中水的質(zhì)量百分含量優(yōu)選為3％-10％，硫的質(zhì)量百分含量優(yōu)選為2％-5％。由此可保證有足夠的水分和硫與氯化物發(fā)生反應，生成氣態(tài)氯化鉛、氯化鋅等，在高溫下?lián)]發(fā)脫除。

2)將脫鹵料和含碳料送入壓密裝置2中進行混合和壓密，獲得壓密料。

含碳料為含有碳的還原劑，用于在后續(xù)的還原揮發(fā)步驟中還原脫鹵料。在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，含碳料為煙煤、無煙煤、焦粉或生物炭中的一種或幾種的混合物。更優(yōu)選地，含碳料為焦粉或生物炭，焦粉和生物質(zhì)碳中氟氯含量低，可減少含鋅粉塵中氟氯含量，進一步降低對設備的侵蝕。

含碳料的用量根據(jù)脫鹵料中需要被還原的鐵、鉛、鋅化合物的量而定，用量過低無法將脫鹵料中待還原的物質(zhì)充分還原，用料過高增加還原劑的成本，并且容易造成塊狀壓密料的粉化。在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，脫鹵料與含碳料的質(zhì)量比為100：(5-25)。

3)將壓密料送入還原焙燒裝置3中進行還原揮發(fā)，獲得貧化料和含鋅粉塵。

還原揮發(fā)反應(即還原反應和可揮發(fā)性物質(zhì)揮發(fā)進入煙道的過程)過程中，待還原的塊狀壓密料中的碳與鋅、鉛化合物發(fā)生還原反應生成鉛、鋅金屬，鉛、鋅金屬在高溫下?lián)]發(fā)變成蒸汽，蒸汽在還原焙燒裝置3的煙道中經(jīng)過再次氧化得到優(yōu)質(zhì)的含鋅粉塵。

還原揮發(fā)反應時的溫度越高或時間越長，還原揮發(fā)反應進行得越徹底，但溫度過高或時間過長會浪費熱量，并且會引起物料熔化。在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，壓密料在溫度為1100℃-1300℃、時間為30min(分鐘)-60min的條件下進行還原揮發(fā)。

在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，當含鋅廢渣中水的質(zhì)量百分含量為1％-30％、鋅的質(zhì)量百分含量為1％-20％、硫的質(zhì)量百分含量為0.3％-10％時，通過控制1)、2)、3)步驟的其他條件，可使制得的含鋅粉塵中鋅的質(zhì)量百分含量為40％-65％，氟、氯的質(zhì)量百分含量均≤0.015％。

4)將含鋅粉塵用硫酸浸出，得到含鋅浸出液和浸出渣。

5)將浸出液電解提鋅，獲得鋅粉和廢液。

由于制得的含鋅粉塵中氟、氯的含量少，且鋅的含量高，故可直接送去濕法浸出工藝，采用硫酸進行浸出，然后電解提鋅。當然，如前所述含鋅粉塵可另作他用，或采用其他工藝進行提鋅。同樣，如前所述浸出渣還可通過其他浸出工藝分離鉛、銦、銀等金屬。

下面參考具體實施例，對本發(fā)明進行說明。下述實施例中所取工藝條件數(shù)值均為示例性的，其可取數(shù)值范圍如前述發(fā)明內(nèi)容中所示，對于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術進行。下述實施例所用的檢測方法均為本行業(yè)常規(guī)的檢測方法。

實施例1

本實施例采用圖1所示的系統(tǒng)及圖2所示的工藝處理含鋅廢渣，具體流程如下：

11)將的鐵礬渣(含水3wt％(質(zhì)量百分含量)、鋅含量為5.2wt％、鉛含量為3.3wt％、氯含量為0.2wt％、硫含量為10wt％)送入揮發(fā)窯(脫鹵裝置1)中。窯內(nèi)的溫度為720℃，物料在窯內(nèi)停留的時間為4h，同時鼓入空氣。脫除氯后得到的脫鹵料中氟氯含量為0.005wt％，脫除率達到98％。

12)脫鹵料經(jīng)冷卻后送入壓密裝置2中，并配入脫鹵料質(zhì)量18％的焦粉，經(jīng)過混勻、壓密后制得壓密料。

13)將壓密料送入轉(zhuǎn)底爐(還原焙燒裝置3)中，爐內(nèi)溫度控制在1100℃-1200℃，反應40min，鐵釩渣中鉛、鋅硫酸鹽進一步分解為氧化鉛、氧化鋅，氧化物被還原為單質(zhì)鋅、單質(zhì)鉛，在煙道中再次被氧化成氧化鉛和氧化鋅，通過收塵系統(tǒng)得到含鋅粉塵，含鋅粉塵中鋅含量為47wt％，鉛含量為23wt％，粉塵中氟氯含量均小于0.01wt％。轉(zhuǎn)底爐中的剩余物質(zhì)為貧化料。貧化料通過轉(zhuǎn)底爐的出料裝置排出爐外。

14)將該含鋅粉塵送入浸出裝置4中，經(jīng)過硫酸浸出后得到含鋅浸出液和浸出渣。

15)將該浸出液送入電解提鋅裝置5中用于電解提鋅，得到鋅片。

實施例2

本實施例采用圖1所示的系統(tǒng)及圖2所示的工藝處理含鋅廢渣，具體流程如下：

21)將鋼鐵廠塵泥(水含量為30wt％、鋅含量為1.5wt％、鉛含量為0.2wt％、氯含量為0.5wt％、硫含量為0.3wt％)送入多膛爐(脫鹵裝置1)中。爐內(nèi)的溫度為650℃，物料在爐內(nèi)停留的時間為2h，同時鼓入空氣。脫除氯后得到的脫鹵料中氟氯含量為0.01wt％，脫除率達到94％以上。

22)脫鹵料經(jīng)冷卻后送入壓密裝置2中，并配入脫鹵料質(zhì)量5％的焦粉，經(jīng)過混勻、壓密后制得壓密料。

23)將壓密料送入轉(zhuǎn)底爐(還原焙燒裝置3)中，爐內(nèi)溫度控制在1200℃-1300℃，反應20min，鋼鐵廠塵泥中鉛、鋅硫酸鹽進一步分解為氧化鉛、氧化鋅，氧化物被還原為單質(zhì)鋅、單質(zhì)鉛，在煙道中再次被氧化成氧化鉛和氧化鋅，通過收塵系統(tǒng)得到含鋅粉塵，含鋅粉塵中鋅含量為42wt％，鉛含量為8wt％，粉塵中氟氯含量均小于0.015wt％。轉(zhuǎn)底爐中的剩余物質(zhì)為貧化料。貧化料通過轉(zhuǎn)底爐的出料裝置排出爐外。

24)將該含鋅粉塵送入浸出裝置4中，經(jīng)過硫酸浸出后得到含鋅浸出液和浸出渣。

25)將該浸出液送入電解提鋅裝置5中用于電解提鋅，得到鋅片。

實施例3

本實施例采用圖1所示的系統(tǒng)及圖2所示的工藝處理含鋅廢渣，具體流程如下：

31)將常規(guī)鋅浸出渣(水含量為10wt％、鋅含量為17.2wt％、鉛含量為3.6wt％、氯含量為0.15wt％、硫含量為4wt％)送入多膛爐(脫鹵裝置1)中。爐內(nèi)的溫度為650℃，物料在爐內(nèi)停留的時間為2h，同時鼓入空氣。脫除氯后得到的脫鹵料中氟氯含量為0.01wt％，脫除率達到90％以上。

32)脫鹵料經(jīng)冷卻后送入壓密裝置2中，并配入脫鹵料質(zhì)量25％的焦粉，經(jīng)過混勻、壓密后制得壓密料。

33)將壓密料送入轉(zhuǎn)底爐(還原焙燒裝置3)中，爐內(nèi)溫度控制在1150℃-1250℃，反應35min，常規(guī)鋅浸出渣中鉛、鋅硫酸鹽進一步分解為氧化鉛、氧化鋅，氧化物被還原為單質(zhì)鋅、單質(zhì)鉛，在煙道中再次被氧化成氧化鉛和氧化鋅，通過收塵系統(tǒng)得到含鋅粉塵，含鋅粉塵中鋅含量為62wt％，鉛含量為12wt％，粉塵中氟氯含量均小于0.015wt％。轉(zhuǎn)底爐中的剩余物質(zhì)為貧化料。貧化料通過轉(zhuǎn)底爐的出料裝置排出爐外。

34)將該含鋅粉塵送入浸出裝置4中，經(jīng)過硫酸浸出后得到含鋅浸出液和浸出渣。

35)將該浸出液送入電解提鋅裝置5中用于電解提鋅，得到鋅片。

實施例4

本實施例采用圖1所示的系統(tǒng)及圖2所示的工藝處理含鋅廢渣，具體流程如下：

41)將鋼鐵廠塵泥(水含量為30wt％、鋅含量為1.5wt％、鉛含量為0.2wt％、氯含量為0.5wt％、硫含量為0.3wt％)送入多膛爐(脫鹵裝置1)中。爐內(nèi)的溫度為800℃，物料在爐內(nèi)停留的時間為2h，同時鼓入空氣。脫除氟氯后得到的脫鹵料中氟氯含量小于0.008wt％，脫除率達到95％以上。

42)脫鹵料經(jīng)冷卻后送入壓密裝置2中，并配入脫鹵料質(zhì)量5％的焦粉，經(jīng)過混勻、壓密后制得壓密料。

43)將壓密料送入轉(zhuǎn)底爐(還原焙燒裝置3)中，爐內(nèi)溫度控制在1200℃-1300℃，反應20min，鋼鐵廠塵泥中鉛、鋅硫酸鹽進一步分解為氧化鉛、氧化鋅，氧化物被還原為單質(zhì)鋅、單質(zhì)鉛，在煙道中再次被氧化成氧化鉛和氧化鋅，通過收塵系統(tǒng)得到含鋅粉塵，含鋅粉塵中鋅含量為42wt％，鉛含量為8wt％，粉塵中氟氯含量均小于0.015wt％。轉(zhuǎn)底爐中的剩余物質(zhì)為貧化料，貧化料通過轉(zhuǎn)底爐的出料裝置排出爐外。

44)將該含鋅粉塵送入浸出裝置4中，經(jīng)過硫酸浸出后得到含鋅浸出液和浸出渣。

45)將該浸出液送入電解提鋅裝置5中用于電解提鋅，得到鋅片。

從上述實施例可知，本發(fā)明通過對含鋅廢渣進行氟、氯脫除工序，可有效降低還原焙燒裝置內(nèi)的氟、氯含量，減少本體設備及配套的預熱鍋爐、收塵系統(tǒng)被侵蝕。還解決了含鋅廢渣回收得到的含鋅粉塵因氟、氯含量高，無法被有效利用，及鋅元素回收率低的問題。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。