密閉還原爐處理含銅電鍍污泥的工藝設(shè)計

陽倫莊，王邕舟

（長沙有色冶金設(shè)計研究院有限公司，湖南 長沙 410000）

據(jù)統(tǒng)計，我國電鍍企業(yè)每年產(chǎn)生約1 000萬t電鍍污泥，其中有大量的有價金屬可以回收。目前國內(nèi)外有關(guān)重金屬污泥資源化回收技術(shù)主要有焙燒～浸出、置換電解、浸出置換、氨浸出、微生物處理、礦物化、高溫還原法等[1]，但只有高溫還原法廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。當前，國內(nèi)處理這類污泥采用的高溫還原法主要是制磚—鼓風(fēng)爐熔煉工藝。該工藝是先將原料預(yù)干燥至適合壓磚的水分含量，然后經(jīng)制磚機制磚，磚塊經(jīng)自然晾干后輸送至鼓風(fēng)爐爐熔煉，處置在普通空氣參與下完成，產(chǎn)出合金或品位較低的初級金屬。該工藝具有流程短，金屬回收率較高、工藝成熟等優(yōu)點，但是傳統(tǒng)鼓風(fēng)爐加料口漏入空氣量較大，導(dǎo)致熔煉爐出口煙氣量大，熔煉過程的燃料消耗多，現(xiàn)場環(huán)境較差。借鑒鉛鋅密閉鼓風(fēng)爐熔煉工藝，能較好解決上述環(huán)保、能耗高問題，從目前設(shè)計的項目來看，應(yīng)用該工藝綜合回收重金屬電鍍污泥能取得很好的技術(shù)經(jīng)濟指標。

1 原料

本設(shè)計的物料為國內(nèi)某地區(qū)產(chǎn)出的多種重金屬電鍍污泥的混合料，其成分見表1。

表1 電鍍污泥化學(xué)成分（干基）

2 工藝選擇

從原料成分表1可以看出，電鍍污泥中的銅鋅含量較低，金屬種類多，如果采用濕法浸出工藝，不僅工藝流程長，浸出藥劑消耗大，浸出液凈化工藝非常復(fù)雜，生產(chǎn)成本會很高，而且濕法工藝會產(chǎn)生大量含重金屬的廢水，廢水處理成本高，容易引起二次污染。針對這種原料的性質(zhì)特點，以電鍍污泥無害化處理及綜合利用為宗旨，將污泥進行一步火法處理即可，將危廢物轉(zhuǎn)化成玻璃態(tài)固化渣以實現(xiàn)無害化處理的目的。在無害化處理的同時盡可能的回收有價值的金屬，形成初級產(chǎn)品出售給專業(yè)冶煉廠處理做進一步加工，以避免深度處理帶來的二次污染。本設(shè)計采用密閉鼓風(fēng)爐還原熔煉工藝處理電鍍污泥，在將污泥無害化的同時綜合回收其中的銅、銀、鋅等有價金屬，解決了傳統(tǒng)鼓風(fēng)爐熔煉工藝的環(huán)保差、能耗高問題。

3 工藝流程設(shè)計

本設(shè)計采用電鍍污泥配料～干燥～制塊～密閉還原熔煉工藝生產(chǎn)黑銅及冰銅。煙氣中富集得到的含鋅煙塵作為副產(chǎn)品外售；產(chǎn)出的爐渣經(jīng)水淬后作建材或水泥廠原料外售。電鍍污泥綜合利用工藝原則流程如圖1所示。

圖1 電鍍污泥綜合利用工藝原則流程圖

（1）電鍍污泥干燥與配料。電鍍污泥原料含水率一般在75%～90%，pH值在6.70～9.77之間，進入密閉熔煉爐之前需進行干燥，干燥后污泥含水分約40%～45%。干燥后的污泥送入壓塊機制塊，還原煤、石英石、炭精經(jīng)精確計量后與制塊后的污泥一起送密閉熔煉爐。

（2）密閉還原熔煉。采用周期性批次加料方式從爐子頂部加入。爐料在密閉鼓風(fēng)爐內(nèi)的反應(yīng)機理與ISP法的鉛鋅密閉鼓風(fēng)爐比較相似，主要是CuO、ZnO的還原過程。還原生成的銅呈熔體進入爐缸；鋅呈蒸氣進入爐頂空間被二次空氣氧化，隨煙氣進入收塵系統(tǒng)以氧化鋅形態(tài)收集。為了能實現(xiàn)上述目的，在鼓風(fēng)爐設(shè)計中采用了有別于一般鼓風(fēng)爐的技術(shù)，如密閉加料料鐘、密閉爐頂、虹吸放銅等。爐料在爐內(nèi)發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)有：

熔煉生成的黑銅、冰銅和爐渣在風(fēng)口以下的靜止渣層中沉淀分離。黑銅和冰銅比重大，沉降在底層，由出銅口排出；爐渣在爐缸熔體最上層，由出渣口間斷排出進入沖渣池水淬。熔煉煙氣送收塵、脫二噁英、脫硫處理達標排放，收下的煙塵外售。

4 主要設(shè)備

圖2 密閉還原熔煉爐

本工藝設(shè)計電鍍污泥處理的核心設(shè)備是1臺密閉還原熔煉爐，見圖2。

5 主要技術(shù)指標

本工藝設(shè)計主要技術(shù)指標見表2。

表2

6 結(jié)論

采用密閉還原熔煉工藝處理含銅電鍍污泥，該工藝在對污泥進行無害化處置的同時，綜合回收其中的銅、鋅、銀等有價金屬，較好地解決了工業(yè)園區(qū)所面臨的環(huán)保問題，對完善當?shù)厣鷳B(tài)工業(yè)鏈，提升循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)發(fā)展的能力和水平，帶動地方經(jīng)濟、社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善均具有重要意義，具有較好的應(yīng)用前景。①采用密閉還原熔煉爐處理含銅電鍍污泥可產(chǎn)出黑銅，銅、銀的回收率＞90%，鋅的回收率＞60%，綜合回收好。②采用密閉料罐自動上料，解決了傳統(tǒng)鼓風(fēng)爐熔煉工藝的現(xiàn)場操作環(huán)境差、能耗高問題。③原料適應(yīng)性強，可處理含銅品位很低的原料。