[发明专利]一种含铅废渣的清洁熔炼方法

说明书

技术领域

本发明属于重金属污染治理领域，具体涉及一种含铅废渣的清洁熔炼方法。

背景技术

含铅废渣主要产生于有色金属冶炼、钢铁企业、化工、蓄电池等多种行业，其中以含有硫酸铅的含铅废渣居多，主要有硫酸铅渣、含铅酸泥、废电瓶酸膏等。一直以来，含铅废渣中的铅对地下水、土壤等极易造成污染，如不及时处置利用，不但对环境会造成污染，同时也是资源的巨大浪费。目前的处置方法，绝大部分采用烧结脱硫的熔炼工艺处理这些铅废料，将铅废料与含铁物料、燃料等混合均匀得到的混合料经烧结工序得到烧结块，然后将烧结快投入熔炼炉进行熔炼得到产品；但是这种方法在烧结过程中产生大量的低浓度二氧化硫，环境污染严重，进行后处理能耗高，同时资源回收率低，杂质含量高。

现如今，已有改进的工艺方法是将含铅废渣与原矿、熟化剂、固硫剂、粘结剂、硬化剂等混合均匀后制块，再将制成的块投入熔炼炉氧化还原得到产品粗铅。该方法无需烧结，但是添加的熟化剂、固硫剂、粘结剂、硬化剂等会降低混合料品位，从而增加生产成本，减少产品产量，使热利用效率低、生产能耗高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含铅废渣的清洁熔炼方法。

本发明的目的是这样实现的，包括以下步骤：

1）熟化与转化：将氧化钙与含铅废渣充分混合，然后堆置进行熟化转化至少24个小时，得到混合物，所述的氧化钙的加入量为含铅废渣质量的5~30%，控制CaO与SiO₂摩尔比为1:1~2；

2）熟化与硬化：将铁粉与经过步骤1）熟化转化的混合物充分混合，得到待制型砖料；铁粉的加入量为含铅废渣质量的5~50%，控制混合物水分5~10%，CaO与SiO₂摩尔比为1:1~2，FeO与SiO₂摩尔比为1.5~2.5:1；使用制砖机将待制型砖料在20~100MPa的压力下压制成型砖，型砖堆放硬化时间为3~5天，使其自然固化硬化；

3）熔炼：将步骤2）中固化硬化后的型砖送入鼓风炉，在还原性气氛下进行还原熔炼，回收铅和铁锍；还原造锍熔炼温度为950~1300℃；鼓风炉风压为2~9大气压；鼓风炉鼓风量为每分钟每平方米15~80立方米；焦炭用量为型砖质量的9~22%。

其中，各步骤的原理及化学反应方程式如下：

1）熟化与转化：氧化钙熟化转化硫酸铅

化学反应方程式：

CaO + H₂O = Ca(OH)₂

CaO + PbSO₄ +2H₂O = PbO + CaSO₄·2H₂O(石膏）

Ca(OH)₂+ PbSO₄+H₂O = PbO + CaSO₄·2H₂O(石膏）

原理：通常情况下，硫酸铅渣含有较高的酸性水分和粘性，不易干燥混合，当氧化钙与之混合后，氧化钙与其中的水及游离酸反应生成氢氧化钙和硫酸钙，同时放出大量的热，明显改善了物料的干燥混合的特性；氧化钙与硫酸铅反应生成氧化铅和硫酸钙，这个过程也是放热的；在自身反应热的条件下，氧化钙及氢氧化钙与硫酸铅的反应能迅速进行，分别生成氧化铅和氢氧化铅；反应中生成的硫酸钙吸收硫酸铅渣原料中的水分生成石膏，为物料的良好粘合剂。

2）熟化与硬化：铁粉熟化硬化压制型砖：

化学反应方程式：

2Fe + O₂ = 2FeO

4Fe + 3O₂ = 2Fe₂O₃

原理：铁粉颗粒小，在一定的水分和空气条件下易被氧化成氧化亚铁甚至三氧化二铁，其过程是一个放热过程，将进一步熟化物料及干燥型砖，更重要的是其生成物氧化亚铁为网格结构，固化和硬化了型砖，提高其致密性，强度和抗温性，能明显减少型砖在熔炼过程中的热崩和热解粉化现象，减少炉结，降低粉尘，提高鼓风炉炼铅的直收率和炉床熔炼周期。

3）熔炼：各种物料在熔炼过程中的反应原理：

氧化铅：通过熔炼前的转化过程硫酸铅大部分转化成氧化铅，在熔炼过程中氧化铅被碳或一氧化碳直接还原为金属铅或被还原铁置换出金属铅，而不是进行硫酸铅的熔炼反应。