[发明专利]一种固废瓦斯灰、含锌铁钒渣综合回收工艺

说明书

技术领域

本发明属冶金过程二次资源循环利用领域，涉及一种采用清洁火法富集技术从低品位含锌固废渣中综合回收有价金属，并进行无害化处理的工艺过程，尤其涉及一种从瓦斯泥(灰)、含锌铁钒渣中综合提取有色金属的冶金方法。

技术背景

我国是世界第一钢铁大国，产能约占全球的60％以上。钢铁行业每年都会产生大量的冶金烟尘，而烧结尘、重力灰、转炉灰、氧化铁皮、水渣、钢渣等固废物绝大部分已在钢铁企业内得到有效的回收和利用，高炉炼铁瓦斯灰(泥)因其成分复杂多变、含有较多的铅、锌等重金属，且回收过程中极易富集和对高炉作业、产品质量造成巨大危害，一直以来成为制约钢铁行业发展的重大难题。我国钢铁企业每年产出的瓦斯灰(泥)约800～1000万吨，这些固废物一般均采取直接外排堆存、少量返回循环、送水泥厂、砖厂做配料的方式进行处理，这些处置措施不但占用了大量土地，也造成了较大的资源价值浪费，易对社会和环境带来更严重的重金属污染负担，完全违背国家对再生资源循环利用的政策和意愿。

目前国内对瓦斯灰处理技术主要有两大类：即转底炉法和回转窑还原挥发工艺。转底炉法以国内日照钢铁企业为代表(引进日本新日铁公司技术)，该技术是将高炉炼铁及炼钢烟尘、铁精矿、碳粉、粘结剂混合造球，烘干后置于转底炉，外加热使Pb、Zn挥发、收集，同时铁被还原成金属化球团后可直接加入高炉利用。该工艺的优点是物料成分利用较合理；缺点是处理后的金属球团里面还含有较高的杂质，且不能单独处理瓦斯灰，设备投资及维护费用较高。而回转窑还原挥发工艺则较为普遍，其充分利用瓦斯灰含余碳高的特点，通过添加少量外碳措施，将其简单配料、制粒后直接加入到窑内进行高温还原反应。该工艺的优点是设备简单，维护费用低，原料适应性强；缺点使设备热能利用效率低，还原气氛弱。

我国是铅锌生产大国，随着铅锌行业的快速发展，国内锌冶炼产能已连续3年突破500万吨。近年来，随着全球锌矿石资源紧张形势的加剧，高温高酸黄钾铁矾工艺已成为处理高铁低锌资源的有效方法，该工艺技术因原料适应性强、金属回收率高、能耗低，已被国内外90％以上的大中型锌冶炼企业采用，逐渐成为行业主导工艺流程。黄钾铁钒技术与常规湿法工艺相比虽具有明显的优点，但也存在着浸出渣量大，含铁低，稳定性差，堆存后因附属重金属离子溶出、渗漏易造成二次污染等不足，特别是其需另建专用渣场，致使企业付出的环保成本过高，已逐渐成为影响企业发展和经济效益的重要难题。

当前锌行业中对铁矾渣的处置仅局限于进行无害固化处理和综合回收有色金属的层面，充分开发资源有效价值的效果较差，其主要回收方法为：火法固化富集和湿法综合回收。火法固化富集技术主要是以高温烧结法、还原焙烧-磁选法为代表，该类技术是通过外加焦、煤等燃料在烟化富集有价金属的同时使矾渣得到高温固化，从而达到无害化堆存的特性，该方法虽然在富集的同时解决了堆存危害问题，但回收过程能耗较大，成本高，易产生低浓度SO₂烟气污染，从堆渣中高效开发铁及稀贵金属的价值未充分体现。铁矾渣湿法综合回收技术是通过采用酸、碱试剂及特殊活化过程，达到选择性浸出、分离的目的，使渣有价金属得到了高效分离和提取，降低了渣的重金属危害性；虽然该技术近些年得到了突破和应用推广，但因其工艺流程长，过程控制繁琐，对渣的毒性并未彻底消除，贵金属选冶分离效果低，过程废水还需进行环保达标处理，从而制约了产业化技术开发的进程，致使其经济效益未能充分体现。

近年来，随着全球对资源、环境保护意识的增强，我国政府也加强了对重金属污染问题的高度重视，陆续颁布和出台了一系列政策、法规及文件，并严令企业要加强对重金属污染的防治工作；未来国家环保政策将更加严格和细化，不但对黄钾铁钒废渣处置的技术要求更加苛刻和严厉；同时也会把瓦斯灰(泥)的管理正式划入危废范畴，致使企业废渣处置成本将大幅度上升，并严重制约产能和效益提升。另外，《国家中长期科学和技术发展规划纲要》(2006～2020年)已将“开发非常规污染物控制技术，废弃物等资源化利用技术，重污染行业清洁生产集成技术，建立发展循环经济的技术示范模式”列为优先发展主题；《有色金属工业中长期科技发展规划》(2006～2020年)也将“开发钢铁烟尘、含锌铁矾渣回收锌、铅技术”列为重要研究课题。因此，采用综合、先进、实用新技术来加强和促进对冶金行业固废(瓦斯灰、铁矾渣)的合理处置，已日显迫切和重要；同时再生金属资源的利用不仅解决了大量资源需求问题，而且也是节能减排的重要结构性措施，将是国家“十二五”重点扶持战略性新型产业。