[发明专利]一种熔炼法高效回收固废中金属的方法及其固废熔炼炉

说明书

本发明公开了一种熔炼法高效回收固废中金属的方法及其固废熔炼炉，所述方法包括：（1）制砖：将破碎好的金属固废或危废、铁粉、植物秸秆按比例混合均匀，加水搅拌后输送至制砖机成型压制，自然养护2‑3天得炉料砖；（2）熔炼：将炉料砖、石灰石、焦炭按比例加入熔炼炉中，炉料在鼓入热空气的顶托下呈悬浮沸腾状态，炉料砖中的金属物质经加热熔融、还原等过程，转变为液态金属下落至炉体形成熔融液区，炉料中的非金属物质与造渣剂结合形成炉渣，落入熔融液区漂浮在熔融液面上形成渣面；（3）分离：熔融液区的熔融金属及炉渣进入熔融液分离区分离成熔融金属和炉渣后分别回收；本发明方法及装置大大提高了金属回收率，适合广泛推广使用。

技术领域

本发明属于含重金属固废或危废垃圾熔炼回收技术领域，具体是一种熔炼法高效回收固废中金属的方法及其固废熔炼炉。

背景技术

含重金属的固体废物多为危险废物，危险废物的无害化处理，应用较广泛的是火法冶炼提取回收有价重金属的工艺。冶炼过程为：将含有价金属的固体废险废物、焦炭及熔剂石灰石加入加热炉中，炉料在高温炉内熔化并调质，炉内物料发生一定的物理、化学变化，产出粗金属或金属富集物和炉渣的火法冶金过程。

金属固废或危废的火法回收处理工艺是首先在需要处理的物料中，加入一定量的还原剂（如煤粉等）和粘结剂（如粘土等），压制加工成砖或烧结成球团，然后再将制成的砖或球团与焦炭、熔剂辅料一起输送到熔炼炉中进行冶炼，利用焦炭做还原剂与固废或危废物料中的金属氧化物发生氧化还原反应，还原出的重金属在熔炼炉中下沉，上层浮渣层和下层金属液分别由上下出口排出，从而提炼出固废或危废中的粗金属产品。

现有火法处理技术存在以下问题：（1）烧结成球加工速度快，但烧结过程能耗较大；压制加工成砖过程中一般需要养护7天进行脱水成型，以达到投入熔炼炉物料的强度要求，养护时间长，延长了固废或危废的回收处理周期。（2）固废物料成分复杂，加工成砖或球团时需调整粘结剂来保持砖的成型稳定性，加入骨料（如河砂）提高强度，辅料成本较高。（3）生产过程中，炉渣量往往等于或超过主金属产物的产量，熔炼炉内还原金属液下沉时间不足，随熔融液上层的浮渣排出，造成金属液流失。

现有火法冶炼采用的冶炼炉，生产过程一般采用炉内分层技术（参见图1）：生产过程中，全部炉料不断从熔炼炉炉顶的料斗（1）装入，从熔炼炉下部的风口（2）鼓入热空气，炉料在热空气的顶托下呈悬浮沸腾状态，炉料中的焦炭受热燃烧分解,使炉内温度升至1100-1600℃，在熔炼区（3）焦炭燃烧产生的一氧化碳将固体废物中的氧化态金属还原成单质，无机成分与熔剂石灰石结合形成炉渣。炉外壁常装有金属水套（4）围砌来调节炉壁温度。熔融液滴入炉腔下部（5），炉壁用耐高温与耐腐蚀的耐火砖（6）构筑，以维持熔融液的温度，熔融液中粗金属或金属富集物由于与熔融炉渣互溶度很小，且密度差较大而上下移动自然分层。粗金属或金属富集物从炉体下部出料口（7）排出，进入产品铜模（8）。炉渣从熔融液上层所在炉体侧壁的出渣口（9）排出，进入渣包（10）。炉渣是一种以铁硅酸盐(2FeO· SiO₂ )为主的氧化物熔体，主要由FeO - SiO₂ - CaO三元系组成，约占总渣量的80%～90%。炉渣量往往等于或超过主金属产物的产量，未被回收的金属随炉渣流失，因此，炉渣的性质对金属回收率影响极大。

现有火法冶炼采用的冶炼炉存在以下问题：（1）固体废物来自多家生产企业，其金属种类多，品位差异大，熔融产生的粗金属或金属富集物产品的排出量受出料口高度限制，难以调整，因此，从出料口排出粗金属产品品位极不稳定；（2）熔融的炉料液化后不断滴入炉体下部的熔融液中，熔融液呈沸腾状态，部分熔融液未反应完全或未有效分层沉降到下部，就与上浮的炉渣一起从出渣口排出，造成金属随渣流失，也影响了炉渣的再利用。

现有冶炼金属回收率技术存在以下局限性：

1．炉渣中有价重金属常需再次回收，回收成本高，且回收效率低于应用本发明专利技术。（一种湿法分离回收卡尔多炉熔炼渣中有价金属的方法，中国发明专利申请：CN201610631966.4）；