[发明专利]贱金属回收

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在炉中精炼矿粉、尾矿和其它含金属废物而不需要复杂的预处理的方法。特别地，该方法通过等离子体处理装置的使用提供了含金属废物的有效且安全的热处理。

采矿和金属精炼工业产生了被称为尾矿的细粉末废物和含金属泥渣，其与常规的处理技术不兼容。常规的技术包括烧煤气的炉子(回转窑和转底炉)和埋弧炉。因此常将该材料填埋和堆放，这代表大的资金损失和对环境的显著影响。

由于需要化石燃料和氧化剂气体例如空气或氧，因此回转窑和转底炉具有需要高的气体流量的缺点。这些高的气体流量是由加热该炉所需的燃烧导致。该高流量还导致了颗粒带走，特别是具有细颗粒矿石的颗粒带走。因此，大量的进料将绕过(bypass)该炉或使该炉短路(short circuit)。这意味着回收效率低于所需要的，且在处理气体所带走的颗粒的废气净化系统(例如集尘室)上存在额外的负担。烧煤气的炉子的第二个缺点是不能脱离该工艺化学来控制温度。在烧煤气的炉子的操作期间，对燃烧气体的需要限制了在炉内发生的可获得的还原程度。由于以上所述的结果，这样的炉被有力地限于从团块进料制备直接还原的铁。

在埋弧炉(SAF)中电极浸于熔渣/进料水平线之下，且电弧通过熔渣/进料在电极之间运行。在弧的存在下，进料中的水将蒸发为蒸汽。在进料的表面下水的蒸发导致快速膨胀/爆炸，这可为危险的。埋弧的剧烈作用倾向于迫使一部分细颗粒离开该熔体，这污染该熔渣和/或设备(特别是废气系统)。已知通过添加预处理过程例如将原料材料干燥、制团或制粒解决了这些问题中的一些。但是，这增加了显著的成本和时间。

此外，SAF操作取决于熔渣电阻率，其随温度、密度、空隙空间和组成而变化。这可限制工艺化学且导致在启动期间的延迟。SAF通常使用交流电且通常具有用于三相电源的三个电极。电极通过与熔渣和不稳电弧移动的相互作用而被迅速消耗。电极是大的，但由于高的电极磨损速率必须频繁更换。而且，该SAF配置倾向于导致在经处理的进料中的热点和冷点，这阻止反应接近平衡，阻止熔渣中的完全反应，且导致耐火材料的较快磨损。

US4518417公开了用于还原含氧化物的细颗粒矿石的等离子体处理设备。通过炉的侧边切向引导该矿石和还原剂以产生气旋运动。据说这使颗粒对等离子体源的暴露最大化，但会导致颗粒的显著夹带以及冷却和堵塞问题。另外，经水冷的进料喷管暴露于等离子体加热炉的热量会使该喷管容易失效，从而迫使该炉操作停工。该排放孔允许炉气泄出和空气进入炉中。这将有害地影响工艺化学、技术金属回收率和/或释放有毒的一氧化碳气体。

在US4518417的方法中使用的进料材料均被预干燥。EP0173425、US4571259和GB2465603中描述了相似的方法。

WO97/49641涉及一种用于处理危险和/或放射性废物的方法。鉴于该原料，该方法以不具有溢流的间歇方式运转。该方法的目的是熔化和玻璃化该原料材料，而不是回收商业上有用的产物。

因此，需要缓和至少一些与现有技术相关的问题或至少另外提供商业上有用的备选的方法和设备。

因此，在第一个方面，本发明提供了用于处理含金属废物的方法，该方法包括：

(i)将粒状含金属废物引导至等离子体处理装置中；

(ii)等离子体处理该粒状含金属废物以形成熔渣层，及任选地熔渣层下面的金属层；及

(iii)从等离子体处理装置回收熔渣和/或金属；

其中等离子体处理装置包括用于容纳熔渣层和任选的金属层的导电炉缸，设置于炉缸之上的用于粒状含金属废物的一个或多个入口，和设置于炉缸之上的电极，使得在使用时在电极和炉缸之间形成等离子弧，且

其中设置用于粒状含金属废物的一个或多个入口，使得在使用时，在接触熔渣层之前通过等离子弧将该被引导至等离子体处理装置中的粒状含金属废物加热。

在以下段落中更详细地限定了不同方面/实施方案。可将如此限定的每个方面/实施方案和任何其它方面/实施方案或多个方面/实施方案组合，除非清楚表明为相反的。特别地，可将表明为优选或有利的任何特征和表明为优选或有利的任何其它特征或多个特征组合。