[发明专利]一种采用铝熔盐电解还原处置冶炼渣的方法

说明书

本发明涉及含铁硅的冶炼废渣处置技术，具体提供一种采用铝熔盐电解还原处置冶炼渣的方法，该方法的工艺过程为先对除冶炼渣外的原料充分干燥脱水，将铝熔盐投入带集气罩的电解槽中升温加热,再按照比例依次加入辅料和冶炼渣混熔形成熔体，插入电极通入直流电在一定的温度和电压下进行还原反应，反应结束后熔渣层和液态金属层可通过放渣口和放液后导出形成产品，熔盐介质可以循环使用。本发明具有工艺简单、金属还原彻底、废渣大幅减量化和资源化、过程能利用冶炼渣物理显热、节能环保等优点。

技术领域

本发明属于冶炼废渣处置领域，具体涉及一种采用铝熔盐电解还原处置冶炼渣的方法。

背景技术

随着冶金行业的快速发展，行业面临的资源、环境问题日益突出，已经成为我国冶炼企业的生命线。金属冶炼渣具有成分复杂、环境危害大等特点，属大宗工业固体废物，其综合利用是固体废物处理处置的难点，如有色冶炼渣有铜渣、铅锌渣、赤泥、镍铁渣、钒铁渣等，黑色冶炼渣有钢渣、高炉渣、锰铁渣等。据统计每产生1t精铜就会产生约2～3t炉渣，我国铜冶炼企业年产固体废物过百万吨，历年堆存量达数亿吨；每生产1t氧化铝大约会产生0.8～ 1.8t赤泥，我国每年排放的赤泥约0.8亿t，累计堆存量超过3.5亿；2018年我国钢渣产生量达1.21亿吨，钢渣综合利用率仅为30％左右，而从上世纪90年代初到2018年末，我国钢渣尾渣累计堆存量超18亿吨，占地20多万亩。这些冶炼渣的成分往往含有铁硅酸盐、铁橄榄石，铁、硅、铝、镁等的氧化物及某些脉石等，其含铁量往往高于工业开采品位，是极具有利用价值的人造矿山。目前由于冶炼渣中杂质成分复杂，只能少部分用于制备建筑材料、水泥、筑路等，而且中含有的铁资源等将无法得到回收利用。

传统工业上铜渣等冶炼渣采用经过火法贫化后尾渣浮选处理，由于浮选贫化占用大量的土地，且对渣的性质有着很高的要求，场地需求是小型冶炼厂所不能满足的，只能将冶炼渣卖出进行处理，运输费用大大增加了回收成本；且即使贫化程度再高，终渣含金属含量过高较难二次利用。钢渣中含量较多的铁氧化物，尤其是含量较多的FeO会对钢渣的后续使用有所制约，FeO无法通过磁选分离，且本身不具备任何水化活性。目前钢铁企业主要采用滚筒、池式热闷、钢渣余热有压热焖渣处理三种处理方式对出炉钢渣进行处理，待钢渣冷却后才能对钢渣进行磁选提铁及制备水泥用激发剂等，其处理过程存在铁氧化物回收不彻底，处理后尾渣活性及稳定性差。赤泥等常采用还原焙烧磁选法等，由于缺乏经济合适的资源化工艺，我国氧化铝厂大都采用露天筑坝的方式堆存赤泥，这种处置方式不仅占用大量土地，浪费资源，赤泥中的碱还会向地下渗透，造成地下水体和土壤污染；裸露赤泥形成的粉尘随风飘散，也会污染大气，对人类和动植物的生存造成负面影响，恶化生态环境。

此外，冶炼渣如铜渣、钢渣等不仅含有多种有益的矿物组分，而且含有大量显热资源。例如熔融钢渣的比热容约为1.2k J/(kg·℃)，如果回收热量前后熔渣的温度分别以1400℃和400℃计，则每吨钢渣可回收1.2GJ的显热，大约相当于41kg标煤热量。当前主流的铜渣和钢渣等的处理工艺使冶炼渣的显热几乎未利用。

因此，如能有效分离和提取冶炼渣中的铁、铜等资源，同时降低冶炼渣的重金属成分和数量等，这不仅可为我国冶金行业提供大量的铁资源，而且对于冶炼渣的减量化和资源高效利用也具有非常重要的意义。

发明内容

针对现有技术中冶炼渣的还原不彻底、废渣量大、废渣资源化利用难、冶炼渣显热利用率低等缺陷，本发明的目的在于提供一种采用铝熔盐电解还原处置冶炼渣的方法，该方法具有还原速度快、一步形成高品位金属产品、再生流程短、可利用冶炼渣显热、环境污染小等优点。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：一种采用铝熔盐电解还原处置冶炼渣的方法：将冶炼渣、铝熔盐、辅料按比例加入熔盐电解装置中，所述冶炼渣、铝熔盐、辅料占总投料质量的质量分数分别为10～80％，10～80％，5％～80％，在熔盐电解温度为700～1600℃，电解时间0.5～10h，电解电压2.0～4.0V的条件下进行熔盐电解还原，熔盐电解完成后，分离不同熔体。