[发明专利]矿渣的火冶处理

说明书

说明书

本发明的目的是用于处理来自于冶金工艺的矿渣的火冶处理。

更具体来说，本发明的目的是用于纯化包含诸如铅、锌和镉的有色金属或其氧化物或其化学配混物的矿渣的处理。

甚至更具体来说，本发明涉及回收通过Waelz处理产生的矿渣中包含的铅、锌和任意镉。

目前使用电弧炼钢炼铁炉来生产钢铁产品(轧制薄片、型钢、用于钢筋混凝土的钢筋等)，它们的进料都是含铁废料，这些废料根据来源可能是用基于锌和铅的产品电镀或涂覆的。

在废料熔融过程中，锌和铅化合物离开装料，以非常细的粉尘形式离开高炉，这种粉尘主要包含铁、锌和铅的氧化物，含有较少量其他氧化物和氯化物，包括镉化合物。将这种粉末状残余物称为炼钢厂烟气，或称为“电弧炉尘(Electric Arc Furnace Dust)”(以下称为EAF尘)。

将这种EAF粉末分类为特殊危险废物，曾递送至倾倒处理。从上世纪八十年代开始，通过所谓Waelz工艺对其进行处理的做法经历了非常快的发展。这样能回收其中包含的明显量(最多为35重量％)的锌和铅。在欧洲，目前有约80％的EAF尘是采用Waelz工艺处理的，相当于每年超过一百万吨。

Waelz工艺是一种冶金技术，其目的是从天然原料或者从其他炼铁炼钢或冶金操作的废料和残余物(尤其是例如EAF粉末)中回收有色金属，尤其是锌和铅。与还原剂(例如焦屑、无烟煤、石油焦)和碱性比例修正剂(basic ratio corrector)混合的原料构成装料整体，将其连续输入转炉(通常50-70米长且直径约为3-4米)中，在炉中以超过1000℃的温度以固体状态对其进行热处理。

这种工艺通常作为“碱性工艺”发生，其中的材料为固体状态(“碱性工艺”或“酸性工艺”分别表示在碱性或酸性环境中进行的工艺)。通常以一定量加入碱性比例修正剂(含有氧化钙(CaO))，不仅能确保碱性工艺还能将所处理装料的熔点提升至一定水平，从而防止其局部熔融或转炉锁定。

通过燃烧碳而获得的碳对有色金属氧化物的还原作用以及较高的操作温度(略高于1000℃)能将氧化物还原成金属及其升华物；离开装料之后，这些金属立刻重组成氧化物并形成粉尘，燃烧气体携带着粉尘离开转炉，收集到合适设备中，得到市售的有效产品，在国际上称为“Waelz氧化物”。

由此从装料中提取了锌、铅以及其他化合物，但这种提取并不完全，因为工艺温度并未高到足以使同一颗粒中的所有此类金属氧化物向着EAF尘颗粒的表面迁移。

在该处理结束时，装料以粒状物料形式离开转炉，组成所谓“Waelz矿渣”，其有色金属含量明显降低但并不充分。尤其是铅，其含量通常高于0.5％；以下将发现，这是对必须进行适当倾倒的矿渣进行再利用的限制值。

必须进行倾倒处置是一项严重缺点，因为难以找到合适且经认可的场所(而且必须离进行Waelz工艺的工厂相当近)。进行Waelz处理的工厂的操作能力在很大程度上受限于其具备的倾倒容量。

在欧共体中，若不符合REACH(化学品注册评估许可)规则的条款，则产量等于或高于1吨/年的供生产使用或作为化合物组分的任意物质就不能进行制造或上市。

欧盟通过ECHA(欧洲化学品管理局)管理和实行REACH规则的条款。

在2010年11月，ECHA将铅含量低于0.5％的Waelz矿渣注册为产品，由此可用于更多的不同用途。

若能分析出Waelz矿渣不含污染性元素，就能极大地扩展其用途，可用作路基材料、用于混凝土厂或钢铁厂的原料、或用作混凝土拌和物中惰性物质的替代品。

本发明的主要目的是提供用于仍然包含中量的锌、铅和任选的镉的矿渣的处理工艺，该工艺能对所述矿渣进行充分纯化，从而能将其分类为产品而非废物，由此获得合理的低能量成本。

至少根据所述工艺的一些变化形式，本发明另外的目的是：

-进行Waelz矿渣处理，将其铅含量降低至小于0.5％；

-还使用包含来自其他工艺的矿渣的工艺添加剂；

-获得能至少部分地用作路基或混凝土拌和物或类似应用中的惰性物的产品。

通过根据独立权利要求的火冶工艺和相应的工艺设备实现了以下清楚显现的这些和其他的目的，通过对优选实施方式的说明以及在附图中通过非限制性实施例的方式进行说明，其特性将更清楚地显现，在附图中：

-图1显示已知Waelz工艺设备的布局；

-图2显示同一Waelz设备，但配备有根据本发明的Waelz处理设备；