[發明專利]一種含鉛廢渣的清潔熔煉方法

有效

• 申請號: 201610641602.4
• 申請日: 2016-08-08
• 公開（公告）號: CN106167855B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 方喜;張瑞龍
• 申請（專利權）人: 方喜
• 主分類號: C22B7/04
• 分類號: C22B7/04;C22B13/02;C22B1/00
• 代理公司: 昆明知道專利事務所(特殊普通合伙企業)53116
• 代理人: 王遠同,謝喬良

技術領域

本發明屬于重金屬污染治理領域，具體涉及一種含鉛廢渣的清潔熔煉方法。

背景技術

含鉛廢渣主要產生于有色金屬冶煉、鋼鐵企業、化工、蓄電池等多種行業，其中以含有硫酸鉛的含鉛廢渣居多，主要有硫酸鉛渣、含鉛酸泥、廢電瓶酸膏等。一直以來，含鉛廢渣中的鉛對地下水、土壤等極易造成污染，如不及時處置利用，不但對環境會造成污染，同時也是資源的巨大浪費。目前的處置方法，絕大部分采用燒結脫硫的熔煉工藝處理這些鉛廢料，將鉛廢料與含鐵物料、燃料等混合均勻得到的混合料經燒結工序得到燒結塊，然后將燒結快投入熔煉爐進行熔煉得到產品；但是這種方法在燒結過程中產生大量的低濃度二氧化硫，環境污染嚴重，進行后處理能耗高，同時資源回收率低，雜質含量高。

現如今，已有改進的工藝方法是將含鉛廢渣與原礦、熟化劑、固硫劑、粘結劑、硬化劑等混合均勻后制塊，再將制成的塊投入熔煉爐氧化還原得到產品粗鉛。該方法無需燒結，但是添加的熟化劑、固硫劑、粘結劑、硬化劑等會降低混合料品位，從而增加生產成本，減少產品產量，使熱利用效率低、生產能耗高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種含鉛廢渣的清潔熔煉方法。

本發明的目的是這樣實現的，包括以下步驟：

1）熟化與轉化：將氧化鈣與含鉛廢渣充分混合，然后堆置進行熟化轉化至少24個小時，得到混合物，所述的氧化鈣的加入量為含鉛廢渣質量的5~30%，控制CaO與SiO₂摩爾比為1:1~2；

2）熟化與硬化：將鐵粉與經過步驟1）熟化轉化的混合物充分混合，得到待制型磚料；鐵粉的加入量為含鉛廢渣質量的5~50%，控制混合物水分5~10%，CaO與SiO₂摩爾比為1:1~2，FeO與SiO₂摩爾比為1.5~2.5:1；使用制磚機將待制型磚料在20~100MPa的壓力下壓制成型磚，型磚堆放硬化時間為3~5天，使其自然固化硬化；

3）熔煉：將步驟2）中固化硬化后的型磚送入鼓風爐，在還原性氣氛下進行還原熔煉，回收鉛和鐵锍；還原造锍熔煉溫度為950~1300℃；鼓風爐風壓為2~9大氣壓；鼓風爐鼓風量為每分鐘每平方米15~80立方米；焦炭用量為型磚質量的9~22%。

其中，各步驟的原理及化學反應方程式如下：

1）熟化與轉化：氧化鈣熟化轉化硫酸鉛

化學反應方程式：

CaO + H₂O = Ca(OH)₂

CaO + PbSO₄ +2H₂O = PbO + CaSO₄·2H₂O(石膏）

Ca(OH)₂+ PbSO₄+H₂O = PbO + CaSO₄·2H₂O(石膏）

原理：通常情況下，硫酸鉛渣含有較高的酸性水分和粘性，不易干燥混合，當氧化鈣與之混合后，氧化鈣與其中的水及游離酸反應生成氫氧化鈣和硫酸鈣，同時放出大量的熱，明顯改善了物料的干燥混合的特性；氧化鈣與硫酸鉛反應生成氧化鉛和硫酸鈣，這個過程也是放熱的；在自身反應熱的條件下，氧化鈣及氫氧化鈣與硫酸鉛的反應能迅速進行，分別生成氧化鉛和氫氧化鉛；反應中生成的硫酸鈣吸收硫酸鉛渣原料中的水分生成石膏，為物料的良好粘合劑。

2）熟化與硬化：鐵粉熟化硬化壓制型磚：

化學反應方程式：

2Fe + O₂ = 2FeO

4Fe + 3O₂ = 2Fe₂O₃

原理：鐵粉顆粒小，在一定的水分和空氣條件下易被氧化成氧化亞鐵甚至三氧化二鐵，其過程是一個放熱過程，將進一步熟化物料及干燥型磚，更重要的是其生成物氧化亞鐵為網格結構，固化和硬化了型磚，提高其致密性，強度和抗溫性，能明顯減少型磚在熔煉過程中的熱崩和熱解粉化現象，減少爐結，降低粉塵，提高鼓風爐煉鉛的直收率和爐床熔煉周期。

3）熔煉：各種物料在熔煉過程中的反應原理：

氧化鉛：通過熔煉前的轉化過程硫酸鉛大部分轉化成氧化鉛，在熔煉過程中氧化鉛被碳或一氧化碳直接還原為金屬鉛或被還原鐵置換出金屬鉛，而不是進行硫酸鉛的熔煉反應。