一種固廢瓦斯灰、含鋅鐵釩渣綜合回收工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬冶金過(guò)程二次資源循環(huán)利用領(lǐng)域，涉及一種采用清潔火法富集技術(shù)從低品位含鋅固廢渣中綜合回收有價(jià)金屬，并進(jìn)行無(wú)害化處理的工藝過(guò)程，尤其涉及一種從瓦斯泥(灰)、含鋅鐵釩渣中綜合提取有色金屬的冶金方法。
技術(shù)背景
[0002]我國(guó)是世界第一鋼鐵大國(guó)，產(chǎn)能約占全球的60%以上。鋼鐵行業(yè)每年都會(huì)產(chǎn)生大量的冶金煙塵，而燒結(jié)塵、重力灰、轉(zhuǎn)爐灰、氧化鐵皮、水渣、鋼渣等固廢物絕大部分已在鋼鐵企業(yè)內(nèi)得到有效的回收和利用，高爐煉鐵瓦斯灰(泥)因其成分復(fù)雜多變、含有較多的鉛、鋅等重金屬，且回收過(guò)程中極易富集和對(duì)高爐作業(yè)、產(chǎn)品質(zhì)量造成巨大危害，一直以來(lái)成為制約鋼鐵行業(yè)發(fā)展的重大難題。我國(guó)鋼鐵企業(yè)每年產(chǎn)出的瓦斯灰(泥)約800?1000萬(wàn)噸，這些固廢物一般均采取直接外排堆存、少量返回循環(huán)、送水泥廠、磚廠做配料的方式進(jìn)行處理，這些處置措施不但占用了大量土地，也造成了較大的資源價(jià)值浪費(fèi)，易對(duì)社會(huì)和環(huán)境帶來(lái)更嚴(yán)重的重金屬污染負(fù)擔(dān)，完全違背國(guó)家對(duì)再生資源循環(huán)利用的政策和意愿。
[0003]目前國(guó)內(nèi)對(duì)瓦斯灰處理技術(shù)主要有兩大類:即轉(zhuǎn)底爐法和回轉(zhuǎn)窯還原揮發(fā)工藝。轉(zhuǎn)底爐法以國(guó)內(nèi)日照鋼鐵企業(yè)為代表(引進(jìn)日本新日鐵公司技術(shù))，該技術(shù)是將高爐煉鐵及煉鋼煙塵、鐵精礦、碳粉、粘結(jié)劑混合造球，烘干后置于轉(zhuǎn)底爐，外加熱使Pb、Zn揮發(fā)、收集，同時(shí)鐵被還原成金屬化球團(tuán)后可直接加入高爐利用。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是物料成分利用較合理；缺點(diǎn)是處理后的金屬球團(tuán)里面還含有較高的雜質(zhì)，且不能單獨(dú)處理瓦斯灰，設(shè)備投資及維護(hù)費(fèi)用較高。而回轉(zhuǎn)窯還原揮發(fā)工藝則較為普遍，其充分利用瓦斯灰含余碳高的特點(diǎn)，通過(guò)添加少量外碳措施，將其簡(jiǎn)單配料、制粒后直接加入到窯內(nèi)進(jìn)行高溫還原反應(yīng)。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，維護(hù)費(fèi)用低，原料適應(yīng)性強(qiáng)；缺點(diǎn)使設(shè)備熱能利用效率低，還原氣氛弱。
[0004]我國(guó)是鉛鋅生產(chǎn)大國(guó)，隨著鉛鋅行業(yè)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)鋅冶煉產(chǎn)能已連續(xù)3年突破500萬(wàn)噸。近年來(lái)，隨著全球鋅礦石資源緊張形勢(shì)的加劇，高溫高酸黃鉀鐵礬工藝已成為處理高鐵低鋅資源的有效方法，該工藝技術(shù)因原料適應(yīng)性強(qiáng)、金屬回收率高、能耗低，已被國(guó)內(nèi)外90%以上的大中型鋅冶煉企業(yè)采用，逐漸成為行業(yè)主導(dǎo)工藝流程。黃鉀鐵釩技術(shù)與常規(guī)濕法工藝相比雖具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著浸出渣量大，含鐵低，穩(wěn)定性差，堆存后因附屬重金屬離子溶出、滲漏易造成二次污染等不足，特別是其需另建專用渣場(chǎng)，致使企業(yè)付出的環(huán)保成本過(guò)高，已逐漸成為影響企業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益的重要難題。
[0005]當(dāng)前鋅行業(yè)中對(duì)鐵礬渣的處置僅局限于進(jìn)行無(wú)害固化處理和綜合回收有色金屬的層面，充分開(kāi)發(fā)資源有效價(jià)值的效果較差，其主要回收方法為:火法固化富集和濕法綜合回收?；鸱ü袒患夹g(shù)主要是以高溫?zé)Y(jié)法、還原焙燒-磁選法為代表，該類技術(shù)是通過(guò)外加焦、煤等燃料在煙化富集有價(jià)金屬的同時(shí)使礬渣得到高溫固化，從而達(dá)到無(wú)害化堆存的特性，該方法雖然在富集的同時(shí)解決了堆存危害問(wèn)題，但回收過(guò)程能耗較大，成本高，易產(chǎn)生低濃度SO2煙氣污染，從堆渣中高效開(kāi)發(fā)鐵及稀貴金屬的價(jià)值未充分體現(xiàn)。鐵礬渣濕法綜合回收技術(shù)是通過(guò)采用酸、堿試劑及特殊活化過(guò)程，達(dá)到選擇性浸出、分離的目的，使渣有價(jià)金屬得到了高效分離和提取，降低了渣的重金屬危害性；雖然該技術(shù)近些年得到了突破和應(yīng)用推廣，但因其工藝流程長(zhǎng)，過(guò)程控制繁瑣，對(duì)渣的毒性并未徹底消除，貴金屬選冶分離效果低，過(guò)程廢水還需進(jìn)行環(huán)保達(dá)標(biāo)處理，從而制約了產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開(kāi)發(fā)的進(jìn)程，致使其經(jīng)濟(jì)效益未能充分體現(xiàn)。
[0006]近年來(lái)，隨著全球?qū)Y源、環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，我國(guó)政府也加強(qiáng)了對(duì)重金屬污染問(wèn)題的高度重視，陸續(xù)頒布和出臺(tái)了一系列政策、法規(guī)及文件，并嚴(yán)令企業(yè)要加強(qiáng)對(duì)重金屬污染的防治工作；未來(lái)國(guó)家環(huán)保政策將更加嚴(yán)格和細(xì)化，不但對(duì)黃鉀鐵釩廢渣處置的技術(shù)要求更加苛刻和嚴(yán)厲；同時(shí)也會(huì)把瓦斯灰(泥)的管理正式劃入危廢范疇，致使企業(yè)廢渣處置成本將大幅度上升，并嚴(yán)重制約產(chǎn)能和效益提升。另外，《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》(2006?2020年)已將“開(kāi)發(fā)非常規(guī)污染物控制技術(shù)，廢棄物等資源化利用技術(shù)，重污染行業(yè)清潔生產(chǎn)集成技術(shù)，建立發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的技術(shù)示范模式”列為優(yōu)先發(fā)展主題；《有色金屬工業(yè)中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃》(2006?2020年)也將“開(kāi)發(fā)鋼鐵煙塵、含鋅鐵礬渣回收鋅、鉛技術(shù)”列為重要研究課題。因此，采用綜合、先進(jìn)、實(shí)用新技術(shù)來(lái)加強(qiáng)和促進(jìn)對(duì)冶金行業(yè)固廢(瓦斯灰、鐵礬渣)的合理處置，已日顯迫切和重要；同時(shí)再生金屬資源的利用不僅解決了大量資源需求問(wèn)題，而且也是節(jié)能減排的重要結(jié)構(gòu)性措施，將是國(guó)家“十二五”重點(diǎn)扶持戰(zhàn)略性新型產(chǎn)業(yè)。
[0007]以我國(guó)年產(chǎn)6.3億噸鋼計(jì)，每年鋼鐵行業(yè)將產(chǎn)出瓦斯灰(泥)近800多萬(wàn)噸，按每噸環(huán)保處置費(fèi)40元及，國(guó)家每年付出的處理費(fèi)用將超過(guò)3.2億元。如果這些瓦斯灰得到綜合回收(成分為:Fe30%，C25%, Ζη10%，綜合回收率按85%計(jì))，則產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益將超過(guò)170億元，若采用新技術(shù)提取高附加值的還原鐵粉及稀有金屬(如In、Ga、Te等)，則直接經(jīng)濟(jì)效益將超過(guò)200億元。
[0008]若按目前國(guó)內(nèi)鋅產(chǎn)量500萬(wàn)噸計(jì)算，每年將產(chǎn)出鐵釩渣約250萬(wàn)噸以上，按每噸渣場(chǎng)建設(shè)及環(huán)保處置費(fèi)60元計(jì)，企業(yè)每年將額外支付1.5億元的環(huán)保成本。如這些鐵礬渣得到回收利用(渣成分:Zn6%,Fe32%, In、Ge、Cd、Pb0.8%，綜合回收率按90%計(jì))，則產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益將超過(guò)5億元，若考慮稀貴金屬及鐵資源回收，則綜合經(jīng)濟(jì)效益將達(dá)到10億元。
[0009]目前，國(guó)內(nèi)對(duì)瓦斯灰(泥)和黃鉀鐵礬渣的回收技術(shù)都僅限于根據(jù)物料的特性進(jìn)行單獨(dú)的處理過(guò)程，諸如:攀鋼集團(tuán)鋼城企業(yè)總公司陳濤等人發(fā)明的“一種利用回轉(zhuǎn)窯從高爐瓦斯泥中提取鋅的工藝”(專利號(hào)CN101191159A)，云南紅河鋅聯(lián)科技發(fā)展有限公司王樹(shù)楷、王浩洋等人發(fā)明的“從鋼鐵廠固廢物中綜合回收鐵和有色金屬的方法”(專利號(hào)CN101078052A)、“從高爐瓦斯灰中提取金屬銦、鋅、鉍的方法”(專利號(hào)CN101078053A)、“從高爐煉鐵煙塵制取鐵粉和回收有色金屬的方法”(專利號(hào)CN201210179548.8)等專利都是針對(duì)瓦斯灰(泥)單一原料進(jìn)行專業(yè)處理和回收，充分利用了瓦斯灰高碳(C18?25%)、高鋅(Zn9?18% )、低鐵(Fe23?29% )的成分特點(diǎn)進(jìn)行煙化還原富集，得到富含多種有價(jià)金屬的高氟氯次氧化鋅產(chǎn)品，此類技術(shù)方案雖通過(guò)高溫固化反應(yīng)可以徹底消除瓦斯灰提鋅過(guò)程后的無(wú)害化堆存問(wèn)題，但對(duì)瓦斯灰中富余碳資源的利用效率低，渣中因鐵品位較低影響選冶分離效果，只能得到低產(chǎn)出率的鐵精粉，綜合經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)效益有限；同時(shí)反應(yīng)過(guò)程余熱未能得到有效回收利用，致使能耗較高。而廣西大學(xué)粟海峰、王雨紅等人發(fā)明的“一種利用黃銨鐵礬渣制氧化鐵黑的方法”(專利號(hào)CN102718267A)，廣西沈奕林、覃庶宏發(fā)明的“高銦高鐵鋅精礦是銦、鐵、銀、錫等金屬回收新工藝”(專利號(hào)CN1074464C)，長(zhǎng)沙礦冶研究院陳志飛等人發(fā)明的“鐵礬渣焙燒浸出萃取提銦的工藝”(專利號(hào)CN1221800A)等專利技術(shù)是將黃鉀鐵礬渣經(jīng)中、低溫焙燒預(yù)處理后再進(jìn)行濕法提取鋅及稀貴金屬的過(guò)程。其工藝特點(diǎn)是針對(duì)鐵礬渣低鋅(Zn5?6% )、高鐵(Fe28?36% )、高稀貴金屬(In0.05?0.l%,Ag300?600g / t)的特征，外配焦(或煤)做為燃料及還原劑，通過(guò)低溫晶型轉(zhuǎn)化或高溫?zé)熁瘬]發(fā)，來(lái)達(dá)到分離、富集的目的。此類技術(shù)雖然也能有效提取鐵礬渣中的有價(jià)金屬，但需消耗大量燃料，同時(shí)因渣中硫酸鹽的分解致使煙氣中SO2濃度較高(約I?3%左右)，不但腐蝕設(shè)備及耐火材料，而且回收及治理難度大，影響窯渣選鐵效果，易造成窯結(jié)圈現(xiàn)象，致使技術(shù)開(kāi)發(fā)成本過(guò)高。
[0010]綜上所述兩類專利技術(shù)，都僅局限于從單種原料特點(diǎn)的角度來(lái)進(jìn)行專業(yè)開(kāi)發(fā)，致使兩類二次資源的價(jià)值優(yōu)勢(shì)未能充分發(fā)揮，資源總體綜合利用水平較低，并對(duì)改善我國(guó)冶金行業(yè)節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建立完全清潔的生產(chǎn)發(fā)展模式促進(jìn)力度有限。因此，在當(dāng)前的技術(shù)及環(huán)境條件下，將瓦斯灰和鐵釩渣兩種固廢資源兼顧進(jìn)行無(wú)害化綜合回收，發(fā)揮互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，不但消除了對(duì)環(huán)境的危害，也降低了企業(yè)環(huán)保成本，而且也能提高鐵資源及有色金屬高附加值開(kāi)發(fā)的水平，具有很重大的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為解決上述兩種資源在回收處理過(guò)程中存在的不足，本發(fā)明提供一種綜合利用固廢瓦斯灰、鐵釩渣進(jìn)行清潔回收的方法，該工藝方法根據(jù)瓦斯灰碳高、鐵低及鐵礬渣鐵高、稀貴金屬含量多的特點(diǎn)，發(fā)揮原料成分優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，利用反應(yīng)自熱條件達(dá)到綜合回收及無(wú)害化處理的目的。具有還原揮發(fā)效果好，有價(jià)金屬富集率高，消耗燃料少，資源綜合利用水平高及得到高附加值的還原鐵粉產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)采用常規(guī)設(shè)備，操作過(guò)程簡(jiǎn)單，投資省，成本低，尾氣排放易達(dá)標(biāo)的特點(diǎn)，能夠達(dá)到規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)的需求。
[0012]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過(guò)采用以下技術(shù)