一种湿法冶炼渣玻璃化配方及玻璃化无害化处理工艺

摘要

本发明公开了一种湿法冶炼渣玻璃化配方及玻璃化无害化处理工艺，包括如下步骤：(1)对湿法冶炼渣进行脱水和初步干化；对含钙矿物、含硅矿物、含钠矿物和废玻璃分别进行破碎和过筛；(2)将过筛后的含钙矿物、含硅矿物、含钠矿物和废玻璃中的至少一种与初步干化后的湿法冶炼渣以及废活性炭按配比混合，得混合物；(3)将所得混合物二次干化后进行高温煅烧，得玻璃化产物。本发明通过熔融玻璃化的方式实现湿法冶炼渣的无害化。本发明从简单易行、普适性的角度出发，利用湿法冶炼渣、含硅矿物、含钙矿物、含钠矿物、废玻璃以及废活性炭，通过玻璃化的方式实现湿法冶炼渣的无害化。

说明书

技术领域

本发明涉及湿法冶炼渣处理领域，具体涉及一种湿法冶炼渣玻璃化配方及玻璃化无害化处理工艺。

背景技术

随着工业的发展，大量的含金属废物不断产生，回收其中的有价金属已成为发展循环经济、开发“城市矿产”的重要途径。湿法冶炼因其提取金属的效率较高被普遍使用，但其提取金属后留下的湿法冶炼渣仍不能直接作为资源进行回收利用，部分湿法冶炼渣还具有一定的危险特性。目前常用的湿法冶炼渣后续处理处置工艺，主要包括固化、稳定化和水泥窑协同处置，固化、稳定化后的湿法冶炼渣的去处通常为危险废物填埋场，但危险废物填埋场容积有限不能持续接收；水泥窑协同处置为了保证水泥的品质，对入窑物料的特性和协同处置废物的量有严格要求，这使得水泥窑协同处置也不能满足湿法冶炼渣处置的需求。

因此，亟待开发一种简单高效、适用条件灵活的湿法冶炼渣处理处置工艺。《国家危险废物名录》定义“HW18焚烧处置残渣772-004-18危险废物等离子体、高温熔融等处置过程产生的非玻璃态物质和飞灰”为危险废物，危险废物等离子体、高温熔融等处置过程产生的玻璃态物质被普遍认为不属于危险废物。

发明内容

本发明的目的在于解决湿法冶炼渣处理处置过程中的短板，从而使得湿法冶炼成为一种更合理的含金属废物处理工艺，而提供一种湿法冶炼渣玻璃化无害化工艺。

一种湿法冶炼渣玻璃化配方，以质量百分比计组成如下：

进一步优选地，以质量百分比计组成如下：

更进一步优选，以质量百分比计组成如下：

本发明还提供一种湿法冶炼渣玻璃化无害化处理工艺，包括如下步骤：

(1)对湿法冶炼渣进行脱水和初步干化；对含钙矿物、含硅矿物、含钠矿物和废玻璃分别进行破碎和过筛；

(2)将过筛后的含钙矿物、含硅矿物、含钠矿物和废玻璃中的至少一种与初步干化后的湿法冶炼渣以及废活性炭按配比混合，得混合物；

(3)将所得混合物二次干化后进行高温煅烧，得玻璃化产物。

本发明所述湿法冶炼渣为含金属废物通过湿法冶炼金属后的残余物。

所述含金属废物为《国家危险废物名录》中的表面处理废物、焚烧处置残渣、含铍废物、含铬废物、含铜废物、含锌废物、含砷废物、含硒废物、含镉废物、含锑废物、含碲废物、含汞废物、含铊废物、含铅废物、含镍废物、含钡废物、有色金属冶炼废物、废催化剂。

所述湿法冶炼为含金属废物在酸性介质水溶液、碱性介质水溶液、有机溶剂中进行化学处理、萃取、分离杂质、提取金属及其化合物的过程。

步骤(1)中过筛后物料的粒径小于0.5mm。

优选地，步骤(1)中脱水后的湿法冶炼渣含水率低于75％；初步干化后的湿法冶炼渣含水率低于20％。

优选地，步骤(2)的混合物中废活性炭的质量百分比为0.2～2.5％，湿法冶炼渣的质量百分比为50％～95％，其余为含钙矿物、含硅矿物、含钠矿物和废玻璃中的至少一种，总量为100％。含钙矿物、含硅矿物、含钠矿物、废玻璃的质量百分比根据实际情况而定。

进一步优选，步骤(2)的混合物中以质量百分比计，组成如下：

更进一步优选地，以质量百分比计组成如下：

更进一步优选，步骤(2)的混合物中以质量百分比计，组成如下：

在上述优选配方下得到的玻璃化处产物中玻璃体的质量百分比在85％左右。

最优选地，步骤(2)的混合物中以质量百分比计，组成如下：

在上述优选配方下得到的玻璃化处产物中玻璃体的质量百分比在95％以上。

所述重量百分比以灰分为计算基础；

进一步优选地，所述含钙矿物为生石灰；所述含硅矿物为石英砂；所述含钠矿物为芒硝。废玻璃进一步优选为玻璃生产过程中的废品或玻璃体含量不低于85％的熔融化产物。

优选地，步骤(3)中二次干化后的混合物含水率低于10％；高温煅烧的温度不低于1200℃，进一步优选为1200～1400℃。

进一步优化脱水过程为调质和压滤脱水，初步干化和二次干化利用煅烧废气中的余热实现干化。

优选地，高温煅烧时间为1.5～5小时。

进一步优选地，所述高温煅烧为在1200～1300℃下煅烧2～2.5小时。

煅烧过程中废活性炭起到还原作用，将湿法冶炼渣中的离子态金属进一步还原为单质金属；所有物料变成熔融物，熔融物中形成大量中间体氧化物和网络生成体氧化物，熔融物冷却后形成玻璃体。煅烧温度及煅烧时间均由大量实践探索确定，在上述煅烧温度及煅烧时间下能更好的实现本发明的目的。

本发明所得玻璃化产物中玻璃体含量不低于85％，满足湿法冶炼渣无害化的要求。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过熔融玻璃化的方式实现湿法冶炼渣的无害化。本发明从简单易行、普适性的角度出发，利用湿法冶炼渣、含硅矿物、含钙矿物、含钠矿物、废玻璃以及废活性炭，通过玻璃化的方式实现湿法冶炼渣的无害化。

具体实施方式

实施例1

选取3种含金属废物湿法冶炼渣，分别为含镍废物湿法冶炼渣、含铜废物湿法冶炼渣和含锌废物湿法冶炼渣，以下所有描述均以灰分为计算基础的质量百分比进行。

含镍废物湿法冶炼渣机械脱水后含水率为72.3％，初步干化后含水率为17.5％；将初步干化后的含镍废物湿法冶炼渣、废活性炭和破碎、过筛后的石英砂、生石灰、芒硝、废玻璃进行混合，混合物中废活性炭的含量为1.0％，其余物料的质量百分比为：86％含镍废物湿法冶炼渣、3％石英砂、4％生石灰、1％芒硝、5％废玻璃；该混合物二次干化，二次干化后混合物的含水率为4.3％；二次干化后的混合物在1250～1300℃的条件下煅烧2h。

含铜废物湿法冶炼渣机械脱水后含水率为68.7％，初步干化后含水率为14.9％；将初步干化后的含铜废物湿法冶炼渣、废活性炭和破碎、过筛后的石英砂、生石灰、芒硝、废玻璃进行混合，混合物中废活性炭的含量为1.0％，其余物料的质量百分比为：84％含铜废物湿法冶炼渣、4％石英砂、6％生石灰、1％芒硝、4％废玻璃；该混合物二次干化，二次干化后混合物的含水率为5.7％；二次干化后的混合物在1200～1250℃的条件下煅烧2.5h。

含锌废物湿法冶炼渣机械脱水后含水率为72.6％，初步干化后含水率为17.3％；将初步干化后的含锌废物湿法冶炼渣、废活性炭和破碎、过筛后的石英砂、生石灰、芒硝、废玻璃进行混合，混合物中废活性炭的含量为1.0％，其余物料为94％含锌废物湿法冶炼渣、3％石英砂、2％生石灰、0％芒硝、0％废玻璃；该混合物二次干化，二次干化后混合物的含水率为4.9％；二次干化后的混合物在1250～1300℃的条件下煅烧2h。

含镍废物湿法冶炼渣、含铜废物湿法冶炼渣和含锌废物湿法冶炼渣玻璃化产物中玻璃体质量百分比分别为88.6％、95.8％和93.3％(检测方法为XRD)。

以上所述仅为本发明专利的具体实施案例，但本发明专利的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。