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CN114717424B - 一种利用含铜、钴、镍低品位固废原料回收铜钴镍的熔炼方法 - Google Patents

一种利用含铜、钴、镍低品位固废原料回收铜钴镍的熔炼方法 Download PDF

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CN114717424B CN202210077588.5A CN202210077588A CN114717424B CN 114717424 B CN114717424 B CN 114717424B CN 202210077588 A CN202210077588 A CN 202210077588A CN 114717424 B CN114717424 B CN 114717424B
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Shanghai Cn Science And Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种利用含铜、钴、镍低品位固废原料回收铜钴镍的熔炼方法，包括，将含铜、钴、镍低品位固废原料与石灰、脱硫石膏混合均匀，制得混合物料；将混合物料加入到蒸汽干燥机系统进行第一次烘干，制得第一次烘干料；将第一次烘干料，进行第二次烘干并造粒，制得第二次烘干料；将原料、熔剂和燃料煤丁投料进入富氧侧吹熔池熔炼炉，熔炼处理，得到镍冰铜、钴冰铜、镍钴冰铜。本发明的方法，铜钴镍等有价金属直收率高，铜、镍的直收率不低于90％、回收率不低于95％；钴的直收率不低于80％、回收率不低于90％；同比回转窑焙烧工艺，采用富氧侧吹熔池熔炼，有效地提高了对于复杂成分的原料的处理能力与处理效率。

Description

一种利用含铜、钴、镍低品位固废原料回收铜钴镍的熔炼方法
技术领域
本发明属于有价金属熔炼回收、固废处理领域，具体涉及到一种利用含铜、钴、镍低品位固废原料回收铜钴镍的熔炼方法。
背景技术
含有铜、镍、钴等重金属的固废(危废)、污泥、矿渣中有价金属含量的品位低(0.5％～3％)，其中大多数水分含量高达40％～60％，不少含硫在3％～20％。特别是锌湿法冶炼的净液工序产出的钴精矿渣中含锌10％～20％，还含有碳胺硫的有机物。
国内有色金属锌冶炼产能大，含有钴锌的钴精矿渣数量多，目前每年至少产出1000钴金吨以上的危废量，钴精矿渣中钴的回收主要是采用回转窑焙烧和湿法分离提纯等相结合的工艺回收固废中的有价金属。
湿法回收的过程中弃渣数量大，要占用一定的场地空间给予安全存放，后续还需进行安全处置或针对性转移；湿法回收工艺对应的原料杂质成分等有一定的要求，使用原料的供应范围较小；含铜镍钴的固废与危废中，经常性伴随有一定含量的氟、氯，烟气和溶液中氟氯的存在会加剧对设备反应釜与管道等腐蚀程度，造成项目建设投资大、运行中设备维护成本高；工艺流程长，能耗高。
目前，如富钴渣等含钴物料在转炉火法熔炼中钴的直收率平均达不到65％，回转窑焙烧工艺对于复杂成分原料的处理能力和生产效率低；利用回转窑处理危废属于当前国家限制与逐步淘汰的工艺、设备等。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种利用含铜、钴、镍低品位固废原料回收铜钴镍的熔炼方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种利用含铜、钴、镍低品位固废原料回收铜钴镍的熔炼方法，包括，
将含铜、钴、镍低品位固废原料与石灰、脱硫石膏混合均匀，制得混合物料；
将混合物料加入到蒸汽干燥机系统进行第一次烘干，制得第一次烘干料；
将第一次烘干料，进行第二次烘干并造粒，制得第二次烘干料；
将原料、熔剂和燃料煤丁投料进入富氧侧吹熔池熔炼炉，熔炼处理，得到镍冰铜、钴冰铜、镍钴冰铜。
作为本发明所述利用含铜、钴、镍低品位固废原料回收铜钴镍的熔炼方法的一种优选方案，其中：所述第一次烘干料，其水分含量为30％～35％。
作为本发明所述利用含铜、钴、镍低品位固废原料回收铜钴镍的熔炼方法的一种优选方案，其中：所述第二次烘干料，其水分含量为15～20％。
作为本发明所述利用含铜、钴、镍低品位固废原料回收铜钴镍的熔炼方法的一种优选方案，其中：所述熔炼处理，包括，
依据炉内温度、水套温度、炉内气氛氧化性和还原性的强弱情况、残氧量、烟气中一氧化碳浓度等参数，调整燃料煤丁、粒焦或残极碳粉的小时投入量。
作为本发明所述利用含铜、钴、镍低品位固废原料回收铜钴镍的熔炼方法的一种优选方案，其中：所述熔炼处理，还包括，
根据溜槽熔炼渣的渣温、流动性、粘度和工艺需要的渣型结构硅铁钙比例范围，调整石英砂、红砂岩、含硅废料、硫铁矿、铁渣、石灰石、生石灰组合熔剂的小时投入量，优化渣型结构，控制渣中金属铜、钴、镍量。
作为本发明所述利用含铜、钴、镍低品位固废原料回收铜钴镍的熔炼方法的一种优选方案，其中：所述熔炼处理，其中，根据熔渣温度、水套温度、氧碳比调整固废小时投入量。
作为本发明所述利用含铜、钴、镍低品位固废原料回收铜钴镍的熔炼方法的一种优选方案，其中：所述熔炼处理，其中，
放铜前后1个小时阶段，根据炉内温度、熔炼渣温度等，调整固废原料与熔剂、燃料、还原剂的小时投入量，控制渣中金属损失和保证炉况正常。
作为本发明所述利用含铜、钴、镍低品位固废原料回收铜钴镍的熔炼方法的一种优选方案，其中：启用的风眼数量，根据生产冰铜产品的种类，搭配固废原料中的铜、钴、镍的含量品位与比例，选择一次风和二次风中的氧浓度；根据固废原料的种类、特性、小时处理量和炉内温度选择启用的风眼数量。
作为本发明所述利用含铜、钴、镍低品位固废原料回收铜钴镍的熔炼方法的一种优选方案，其中：所述熔炼处理，制得的熔炼渣，其处理工艺，包括，
从沉淀的前床溜槽放出口经过冷却水，激冷水淬得到水淬渣进入渣池，渣池水淬渣经过斗式提升机到渣仓后转移到渣库集中后等待出售，其中，冷却水压力0.2～0.4MPa，流量约120方/小时；
对于含铜镍钴金属超过控制标准的，单独存放，搭配回炉使用。
作为本发明所述利用含铜、钴、镍低品位固废原料回收铜钴镍的熔炼方法的一种优选方案，其中：所述熔炼处理，其中，
侧吹炉的高温烟气通过钢制水冷烟道氨水一级脱硝进入余热锅炉系统，后面通过钢制烟管进入降尘室、活性炭喷射脱二恶喑、脉冲布袋除尘器、两级动力波除尘、两级电除雾、两级碱液喷淋脱硫、两级臭氧脱硝后经过引风机、排气筒达标排放；
脱硫液亚硫酸氢钠溶液通过管输到钠盐工序生产亚硫酸钠，溶液经过过滤、中和、MVR蒸发、结晶、离心、烘干，回收利用。
本发明有益效果：
(1)本发明提供一种利用含铜、钴、镍低品位固废原料回收铜钴镍的熔炼方法，采用当前最先进、节能减排的一种熔炼工艺——富氧侧吹熔池熔炼工艺技术，分别产出冰铜、水淬渣和含锌烟灰、亚硫酸钠等产品；水淬渣可以作为水泥和制砖等建材原料出售；冰铜分为镍冰铜、钴冰铜和镍钴冰铜三种，镍冰铜、钴冰铜出售，自用的镍钴冰铜再通过粉碎和湿法酸浸、除杂等方式得到三元液产品溶液；除尘与脱硫工序产出的含锌烟灰、亚硫酸钠直接回收利用。
(2)本发明中不产生弃渣，不需要建设大型的存渣设施和后续转移、再处理，较好地实现了固废资源资源化和减量化，更有利于环境友好。
(3)本发明的方法，铜钴镍等有价金属直收率与回收率高，铜、镍的直收率和回收率不低于90％、95％，钴的直收率和回收率不低于80％、90％；同比回转窑焙烧工艺，采用富氧侧吹熔池熔炼，有效地提高了对于复杂成分的原料的处理能力与处理效率；同比回转窑焙烧空气助燃工艺，侧吹炉熔炼采用富氧侧吹浸没燃烧吹炼，烟气排放量大幅度降低，热效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明实施例中综合利用铜镍钴低品位固废(危废)原料回收镍钴铜的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明中富氧侧吹熔池熔炼炉同CN 104818389 B中的富氧侧吹炉；其他原料与设备，均为普通市售。
本发明提供一种利用含铜、钴、镍低品位固废原料回收铜钴镍的熔炼方法，主要步骤：
步骤1：原料入厂检验
1.1：计量、取样、分类存放、化验。
步骤2：原料预处理
2.1根据每一批次的化验报告单数据进行配料计算，原料与石灰、脱硫石膏等按一定的比例数量进行混合、均匀；
2.2混合后加入到蒸汽干燥机系统进行一次烘干(水分从60％下降到30％～35％)，环集收尘的粉尘收集后返回到固废原料中拌料使用
2.3一次烘干料通过皮带输送到二次烘干并造粒(水分从30～35％下降到约15％～20％)，环集收尘的粉尘收集后返回到固废原料中拌料使用。
步骤3：原料输送
3.1二次烘干料从原料库通过管带输送机输送到备料仓现场分类存放。
步骤4：原料和熔剂等上仓，并取样化验分析。
步骤5：原料和熔剂等投料入炉：
5.1根据冰铜产品的原料入炉与工艺等要求，设定原料和熔剂、燃料煤丁等小时投入量参数，启动计量给料机系统按预定的要求出料到皮带输送机上；
5.2原料和熔剂等汇聚后通过皮带输送到加料口的平皮带投料入炉；
步骤6：熔炼(过程中)
6.1根据炉内温度、水套温度、炉内气氛(氧化性和还原性的强弱情况)、残氧量、烟气中一氧化碳浓度等参数，调整燃料煤丁、粒焦或残极碳粉的小时投入量；
6.2根据溜槽熔炼渣的渣性(渣温、流动性、粘度)、取样干渣化验的炉前分析数据，工艺需要的渣型结构(硅铁钙比例范围)，调整石英砂、红砂岩、含硅废料、硫铁矿、铁渣、石灰石、生石灰等组合熔剂的小时投入量，优化渣型结构，控制渣中铜钴镍金属量；
6.3根据熔渣温度、水套温度、氧碳比等调整固废小时投入量；
6.4放铜前后1个小时阶段，根据炉内温度、熔炼渣温度等，调整固废原料与熔剂、燃料、还原剂的小时投入量，控制渣中金属损失和保证炉况正常；
6.5根据水套支管温度、进水与回水温度、温度差等调节给水泵电机频率和冷却塔的开启；
6.6根据生产冰铜产品的种类，搭配固废原料中的铜、钴、镍的含量品位与比例，选择一次风和二次风中的氧浓；
6.7根据固废原料的种类、特性、小时处理量和炉内温度等选择启用的风眼数量；
6.8根据烟气中一氧化碳的浓度高低、波动范围，选择是否启动或停止三次风机、运行与关闭电除雾器、三次风机的电机频率等。
备注：富氧侧吹熔池熔炼技术以前主要用于处理大规模数量的铜、镍精矿等原料，是目前世界上火法熔炼最先进的清洁生产技术之一，高效节能环保环境好，处理规模和生产能力大、效率高。富氧侧吹熔池熔炼炉集物料的干燥、焙烧和熔炼于一体，各类原料按照一定的比例混合均匀，经过后定量带式输送机，由带式加料机从炉顶的加料口加入炉中，鼓入炉内的富氧空气使炉料和熔体剧烈搅动，在炉中形成气-液-固三相间的传热和传质，加快入炉物料的干燥、分解、熔化，完成造渣、造锍的反应，杂质造渣形成玻璃体熔融物，经水淬得到水淬渣，烟气经过余热锅炉利用生产蒸汽或发电。
步骤7熔炼渣、冰铜中间品、烟气处理
7.1熔炼渣从沉淀的前床溜槽放出口经过冷却水(压力0.2～0.4MPa,流量约120方/小时)激冷水淬得到水淬渣进入渣池，渣池水淬渣经过斗式提升机到渣仓利用铲车转移到渣库集中后等待出售；对于含铜镍钴金属超过控制标准的，单独存放，搭配回炉使用；
7.2铜锍从放出口间断地放出通过流槽进入到铸钢模中冷却得到冰铜(镍冰铜或钴冰铜或镍钴冰铜)，冰铜脱模后计量分类存放，等待出售或自用；
7.3侧吹炉的高温烟气通过钢制水冷烟道(氨水一级脱硝)进入余热锅炉系统(余热利用生产蒸汽，产出的蒸汽通过汽包、蒸汽输送管道进入固废干燥车间与湿法冶炼车间使用或外售)，后面通过钢制烟管进入降尘室、活性炭喷射脱二恶喑、脉冲布袋除尘器、两级动力波除尘、两级电除雾、两级碱液喷淋脱硫、两级臭氧脱硝后经过引风机、排气筒达标排放(连续在线监测)；
7.4沉降室和除尘器收集的含锌烟灰装包进入专门存储库待出售；
7.5环集收尘(脉冲布袋除尘器)收集的粉尘返回原料库配料使用；
7.6脱硫液(亚硫酸氢钠溶液)通过管输到钠盐工序生产亚硫酸钠，溶液经过过滤、中和、MVR蒸发、结晶、离心、烘干、包装、计量后待出售。
实施例1
固废(危废)1(成分含量：重量％)：
镍(Ni)0.5-1.5％、铜(Cu)0.5-1.5％、氧化镁(MgO)1.5-4％、铁(Fe)5-12％、硫(S)5-8％、氧化铝(Al2O3)4-8％、氯根1.0-2.5％、二氧化硅(SiO2)11-14％水分(H2O)45-60％。
固废(危废)2(成分含量：重量％)：
镍(Ni)0-0.5％、铜(Cu)0.5-3.5％、氧化镁(MgO)1.0-2.0％、铁(Fe)9-11％、硫(S)6-9％、氧化铝(Al2O3)7-9％、氯根2.5-6.0％、二氧化硅(SiO2)60-75％、水分(H2O)25-45％。
利用含铜、钴、镍低品位固废原料回收铜钴镍的方法，其工艺流程见图1，具体步骤如下：
步骤1：原料入厂检验
1.1：计量、取样、分类存放、化验。
步骤2：原料预处理
2.1根据每一批次的化验报告单数据进行配料计算，原料与石灰、脱硫石膏等按一定的比例数量进行混合、均匀，脱硫石膏重量占比10～12％；
2.2混合后加入到蒸汽干燥机系统进行一次烘干(水分从约60％下降到30％～35％)，环集收尘的粉尘收集后返回到固废原料中拌料使用；
2.3一次烘干料通过皮带输送到二次烘干并造粒(水分从30～35％下降到约18～20％)，环集收尘的粉尘收集后返回到固废原料中拌料使用。
步骤3：原料输送
3.1二次烘干料从原料库通过管带输送机输送到备料仓现场分类存放。
步骤4：原料和熔剂(原料：5～8吨/小时固废1，3～6吨/小时固废2；熔剂：红砂岩、石英砂、含硅废料、石灰、铁渣/硫铁矿)等上仓，并取样化验分析。
步骤5：原料和熔剂等投料入炉
5.1根据冰铜产品的原料入炉与工艺等要求，设定原料和熔剂、燃料煤丁等小时投入量参数(红砂岩/石英砂0.5～1吨/小时，含硅废料1.5～2.5吨/小时，石灰05～1吨/小时，铁渣/硫铁矿0.5～1吨/小时，煤丁1.2～1.8吨/小时，残极碳粉/粒焦1.0～1.6吨/小时)，启动计量给料机系统按预定的要求出料到皮带输送机上；
5.2原料和熔剂等汇聚后通过皮带输送加料口的平皮带投料入炉。
步骤6：熔炼(过程中)
6.1根据炉内温度、水套温度、气氛(氧化性和还原性的强弱情况)、残氧量、烟气中一氧化碳浓度等参数，调整燃料煤丁、粒焦或残极碳粉的小时投入量(过程中微调，单个组分以100～200公斤/小时增、减)；
6.2根据溜槽熔炼渣的渣性(渣温、颜色、流动性、粘度)、取样干渣化验的炉前分析数据，工艺需要的渣型结构(高硅渣，铁硅比0.3～0.6，钙硅比0.15～0.3)，调整石英砂、红砂岩、含硅废料、硫铁矿、铁渣、石灰石、生石灰的小时投入量(过程中微调，单个组分以100～200公斤/小时增、减)，优化渣型结构，控制渣中金属量；
6.3根据熔渣温度、水套温度、氧碳比等调整固废小时投入量(过程中单个组分以0.5～1吨/小时增、减)；
6.4放铜前后1个小时阶段，根据炉内温度、熔炼渣温度等，调整固废原料与熔剂、燃料、还原剂的小时投入量(固废调整：0.5～1吨/小时增、减；熔剂调整：石英砂/红砂岩0.5～1吨/小时减、增；燃料/还原剂调整：0.1～0.3吨/小时增、减)，控制渣中金属损失和保证炉况正常；
6.5根据水套支管温度、进水与回水温度、温度差等调节给水泵电机频率和冷却塔的开启；
6.6根据生产冰铜产品的种类，搭配固废原料中的铜、钴、镍的含量品位与比例，选择一次风和二次风中的氧浓(一次风氧浓60～62％，二次风氧浓42～44％)；
6.7根据固废原料的种类、特性、小时处理量和炉内温度等选择启用的风眼数量(启用一次风眼六个，二次风眼六个)；
6.8根据烟气中一氧化碳的浓度高低、波动范围，选择是否启动或停止三次风机、运行与关闭电除雾器、三次风机的电机频率等。
步骤7熔炼渣、冰铜中间品、烟气处理
7.1熔炼渣从沉淀的前床溜槽放出口经过冷却水(压力0.2～0.4MPa,流量约120方/小时)急冷水淬得到水淬渣进入渣池，渣池水淬渣经过斗式提升机到渣仓利用铲车转移到渣库集中后等待出售；对于含铜镍钴金属超过控制标准的，单独存放，搭配回炉使用
7.2铜锍从放出口间断地放出通过流槽进入到铸钢模中冷却得到冰铜(镍冰铜)，冰铜脱模后计量分类存放，等待出售或自用
7.3侧吹炉的高温烟气通过钢制水冷烟道(氨水一级脱硝)进入余热锅炉系统(余热利用生产蒸汽，产出的蒸汽通过汽包、蒸汽输送管道进入固废干燥车间与湿法冶炼车间使用或外售)，后面通过钢制烟管进入降尘室、活性炭喷射脱二恶喑、脉冲布袋除尘器、两级动力波除尘、两级电除雾、两级碱液喷淋脱硫、两级臭氧脱硝后经过引风机、排气筒达标排放(连续在线监测)
7.4沉降室和除尘器收集的含锌烟灰装包进入专门存储库待出售
7.5环集收尘(脉冲布袋除尘器)收集的粉尘返回原料库配料使用
7.6脱硫液(亚硫酸氢钠溶液)通过管输到钠盐工序生产亚硫酸钠，溶液经过过滤、中和、MVR蒸发、结晶、离心、烘干、包装、计量后待出售。
产品数据：
镍冰铜：镍11～25％，铜30～40％，铁9～20％，硫17～24％；
铜直收率和回收率：90.3％、95.1％；
镍直收率和回收率：90.1％、95.2％。
实施例2
固废(危废)1(成分含量：重量％)：
镍(Ni)0.5-1.5％、铜(Cu)0.5-1.5％、氧化镁(MgO)1.5-4％、铁(Fe)5-12％、硫(S)5-8％、氧化铝(Al2O3)4-8％、氯根1.0-2.5％、二氧化硅(SiO2)11-14％、水分(H2O)45-60％。
固废(危废)2：
镍(Ni)0-0.5％、铜(Cu)0.5-3.5％、氧化镁(MgO)1.0-2.0％、铁(Fe)9-11％、硫(S)6-9％、氧化铝(Al2O3)7-9％、氯根2.5-6.0％、二氧化硅(SiO2)60-75％、水分(H2O)25-45％。
固废(危废)3：
钴(Co)1.0-1.5％、铜(Cu)0.5-2.0％、氧化镁(MgO)1.0-2.0％、铁(Fe)3-6％、硫(S)10-15％、氧化铝(Al2O3)3-5％、氯根1.5-3.0％。
利用含铜、钴、镍低品位固废原料回收铜钴镍的方法，其工艺流程见图1，具体步骤如下：
步骤1：原料入厂检验
1.1：计量、取样、分类存放、化验。
步骤2：原料预处理
2.1根据每一批次的化验报告单数据进行配料计算，原料与石灰、脱硫石膏等按一定的比例数量进行混合、均匀，脱硫石膏重量占比12～15％；
2.2混合后加入到蒸汽干燥机系统进行一次烘干(水分从约60％下降到30％～35％)，环集收尘的粉尘收集后返回到固废原料中拌料使用；
2.3一次烘干料通过皮带输送到二次烘干并造粒(水分从30～35％下降到约15％～18％)，环集收尘的粉尘收集后返回到固废原料中拌料使用。
步骤3：原料输送
3.1二次烘干料从原料库通过管带输送机输送到备料仓现场分类存放。
步骤4：原料和熔剂(原料：3～5吨/小时固废1，3～4吨/小时固废2，3～5吨/小时固废3；熔剂：红砂岩、石英砂、含硅废料、石灰、铁渣/硫铁矿)等上仓，并取样化验分析。
步骤5：原料和熔剂等投料入炉
5.1根据冰铜产品的原料入炉与工艺等要求，设定原料和熔剂、燃料煤丁等小时投入量参数(红砂岩/石英砂0.5～0.8吨/小时，含硅废料1.5～3.0吨/小时，石灰0.5～0.8吨/小时，铁渣/硫铁矿0.5～0.8吨/小时，煤丁1.2～1.8吨/小时，残极碳粉/粒焦1.2～1.6吨/小时)，启动计量给料机系统按预定的要求出料到皮带输送机上；
5.2原料和熔剂等汇聚后通过皮带输送加料口的平皮带投料入炉。
步骤6：熔炼(过程中)
6.1根据炉内温度、水套温度、气氛(氧化性和还原性的强弱情况)、残氧量、烟气中一氧化碳浓度等参数，调整燃料煤丁、粒焦或残极碳粉的小时投入量(过程中单个组分以100～200公斤/小时增、减)；
6.2根据溜槽熔炼渣的渣性(渣温、流动性、粘度)、取样干渣化验的炉前分析数据，工艺需要的渣型结构(硅铁钙比例范围)(高硅渣，铁硅比0.35～0.55，钙硅比0.2～0.4)，调整石英砂、红砂岩、含硅废料、硫铁矿、铁渣、石灰石、生石灰等组合熔剂的小时投入量(过程中微调，单个组分以100～200公斤/小时增、减)，优化渣型结构，控制渣中金属量；
6.3根据熔渣温度、水套温度、氧碳比等调整固废小时投入量(过程中固废1和固废2以0.5～1吨/小时、固废3以0.5吨/小时增、减)；
6.4放铜前后1个小时阶段，根据炉内温度、熔炼渣温度等，调整固废原料与熔剂、燃料、还原剂的小时投入量(固废调整：0.5～1吨/小时增、减；熔剂调整：石英砂/红砂岩0.5～1吨/小时减、增；燃料/还原剂调整：0.1～0.2吨/小时增、减)，控制渣中金属损失和保证炉况正常；
6.5根据水套支管温度、进水与回水温度、温度差等调节给水泵电机频率和冷却塔的开启；
6.6根据生产冰铜产品的种类，搭配固废原料中的铜、钴、镍的含量品位与比例，选择一次风和二次风中的氧浓(一次风氧浓58～60％，二次风氧浓40～42％)；
6.7根据固废原料的种类、特性、小时处理量和炉内温度等选择启用的风眼数量(启用一次风眼六个，二次风眼六个)；
6.8根据烟气中一氧化碳的浓度高低、波动范围，选择是否启动或停止三次风机、运行与关闭电除雾器、三次风机的电机频率等。
步骤7熔炼渣、冰铜中间品、烟气处理
7.1熔炼渣从沉淀的前床溜槽放出口经过冷却水(压力0.2～0.4MPa,流量约120方/小时)激冷水淬得到水淬渣进入渣池，渣池水淬渣经过斗式提升机到渣仓利用铲车转移到渣库集中后等待出售；对于含铜镍钴金属超过控制标准的，单独存放，搭配回炉使用
7.2铜锍从放出口间断地放出通过流槽进入到铸钢模中冷却得到冰铜(镍钴冰铜)，冰铜脱模后计量分类存放，等待出售或自用
7.3侧吹炉的高温烟气通过钢制水冷烟道(氨水一级脱硝)进入余热锅炉系统(余热利用生产蒸汽，产出的蒸汽通过汽包、蒸汽输送管道进入固废干燥车间与湿法冶炼车间使用或外售)，后面通过钢制烟管进入降尘室、活性炭喷射脱二恶喑、脉冲布袋除尘器、两级动力波除尘、两级电除雾、两级碱液喷淋脱硫、两级臭氧脱硝后经过引风机、排气筒达标排放(连续在线监测)
7.4沉降室和除尘器收集的含锌烟灰装包进入专门存储库待出售
7.5环集收尘(脉冲布袋除尘器)收集的粉尘返回原料库配料使用
7.6脱硫液(亚硫酸氢钠溶液)通过管输到钠盐工序生产亚硫酸钠，溶液经过过滤、中和、MVR蒸发、结晶、离心、烘干、包装、计量后待出售。
产品数据：
镍钴冰铜：钴5.5～9.5％，镍9～17％，铜18～25％，铁13～18％，硫16～21％；
铜直收率和回收率：90.1％、95.6％；
镍直收率和回收率：90.3％、95.3％；
钴直收率和回收率：80.4％、90.2％。
实施例3
固废(危废)3：
钴(Co)1.0-1.5％、铜(Cu)0.5-2.0％、氧化镁(MgO)1.0-2.0％、铁(Fe)3-6％、硫(S)10-15％、氧化铝(Al2O3)3-5％、氯根1.5-3.0％。
固废(危废)4：
钴(Co)1.0-3.0％、锌(Zn)10-20％、铁(Fe)4-12％、硫(S)15-25％、氧化铝(Al2O3)2-6％、氯根2.0-5.0％、有机物3-10％。
利用含铜、钴、镍低品位固废原料回收铜钴镍的方法，其工艺流程见图1，具体步骤如下：
步骤1：原料入厂检验
1.1：计量、取样、分类存放、化验。
步骤2：原料预处理
2.1根据每一批次的化验报告单数据进行配料计算，原料与石灰、脱硫石膏等按一定的比例数量进行混合、均匀，石灰重量占比10～12％；
2.2混合后加入到蒸汽干燥机系统进行一次烘干(水分从约60％下降到30％～35％)，环集收尘的粉尘收集后返回到固废原料中拌料使用
2.3一次烘干料通过皮带输送到二次烘干并造粒(水分从30～35％下降到约15％～17％)，环集收尘的粉尘收集后返回到固废原料中拌料使用。
步骤3：原料输送
3.1二次烘干料从原料库通过管带输送机输送到备料仓现场分类存放。
步骤4：原料和熔剂(原料：5～7吨/小时固废3，4～6吨/小时固废4；熔剂：红砂岩、石英砂、含硅废料、石灰、铁渣/硫铁矿)等上仓，并取样化验分析。
步骤5：原料和熔剂等投料入炉
5.1根据冰铜产品的原料入炉与工艺等要求，设定原料和熔剂、燃料煤丁等小时投入量参数(石英砂0.5～1吨/小时，含硅废料1.5～2.5吨/小时，石灰0.3～0.7吨/小时，铁渣/硫铁矿0.5～0.7吨/小时，煤丁0.8～1.3吨/小时，残极碳粉/粒焦1～1.3吨/小时)，启动计量给料机系统按预定的要求出料到皮带输送机上；
5.2原料和熔剂等汇聚后通过皮带输送加料口的平皮带投料入炉。
步骤6：熔炼(过程中)
6.1根据炉内温度、水套温度、气氛(氧化性和还原性的强弱情况)、残氧量、烟气中一氧化碳浓度等参数，调整燃料煤丁、粒焦或残极碳粉的小时投入量(过程中单个组分以100～200公斤/小时增、减)；
6.2根据溜槽熔炼渣的渣性(渣温、流动性、粘度)、取样干渣化验的炉前分析数据，工艺需要的渣型结构(硅铁钙比例范围)(高硅渣，铁硅比0.45～0.6，钙硅比0.25～0.4)，调整石英砂、红砂岩、含硅废料、硫铁矿、铁渣、石灰石、生石灰等组合熔剂的小时投入量(过程中微调，单个组分以100～200公斤/小时增、减)，优化渣型结构，控制渣中金属量；
6.3根据熔渣温度、水套温度、氧碳比等调整固废小时投入量(过程中固废3以0.5吨/小时、固废4以0.5～1吨/小时增、减)；
6.4放铜前后1个小时阶段，根据炉内温度、熔炼渣温度等，调整固废原料与熔剂、燃料、还原剂的小时投入量(固废调整：0.5～1吨/小时增、减；熔剂调整：石英砂0.5～1吨/小时减、增；燃料/还原剂调整：0.2～0.3吨/小时增、减)，控制渣中金属损失和保证炉况正常；
6.5根据水套支管温度、进水与回水温度、温度差等调节给水泵电机频率和冷却塔的开启；
6.6根据生产冰铜产品的种类，搭配固废原料中的铜、钴、镍的含量品位与比例，选择一次风和二次风中的氧浓(一次风氧浓58～60％，二次风氧浓44～46％)；
6.7根据固废原料的种类、特性、小时处理量和炉内温度等选择启用的风眼数量(启用一次风眼五或六个，二次风眼六个)；
6.8根据烟气中一氧化碳的浓度高低、波动范围，选择是否启动或停止三次风机、运行与关闭电除雾器、三次风机的电机频率等。
步骤7熔炼渣、冰铜中间品、烟气处理
7.1熔炼渣从沉淀的前床溜槽放出口经过冷却水(压力0.2～0.4MPa,流量约120方/小时)激冷水淬得到水淬渣进入渣池，渣池水淬渣经过斗式提升机到渣仓利用铲车转移到渣库集中后等待出售；对于含铜镍钴金属超过控制标准的，单独存放，搭配回炉使用
7.2铜锍从放出口间断地放出通过流槽进入到铸钢模中冷却得到冰铜(钴冰铜)，冰铜脱模后计量分类存放，等待出售或自用
7.3侧吹炉的高温烟气通过钢制水冷烟道(氨水一级脱硝)进入余热锅炉系统(余热利用生产蒸汽，产出的蒸汽通过汽包、蒸汽输送管道进入固废干燥车间与湿法冶炼车间使用或外售)，后面通过钢制烟管进入降尘室、活性炭喷射脱二恶喑、脉冲布袋除尘器、两级动力波除尘、两级电除雾、两级碱液喷淋脱硫、两级臭氧脱硝后经过引风机、排气筒达标排放(连续在线监测)
7.4沉降室和除尘器收集的含锌烟灰装包进入专门存储库待出售
7.5环集收尘(脉冲布袋除尘器)收集的粉尘返回原料库配料使用
7.6脱硫液(亚硫酸氢钠溶液)通过管输到钠盐工序生产亚硫酸钠，溶液经过过滤、中和、MVR蒸发、结晶、离心、烘干、包装、计量后待出售。
产品数据：
钴冰铜：钴10～17％，铜25～35％，铁15～25％，硫19～26％
铜直收率和回收率：90.6％、96.1％
钴直收率和回收率：82.5％、91.4％
锌湿法冶炼过程中产生的钴精矿渣为金属有机碳胺类的化合物，有机物挥发性大，气味重，有油腻性，水分高(40％～60％)，含锌10％～20％，含硫高15～20％，密度小，渣带粘性，在加热升温过程中剧烈分解。在常温下干燥的钴精矿渣，加热在300度以上，产生大量的粉尘、二硫化碳、硫醇等低分子有机气体，有咸鱼臭味，焙烧后的渣率在20％左右。钴精矿渣若未经过有效、合理工艺的原料预处理后直接进入火法冶炼，可能会剧烈分解并放热(有机物燃烧放热、硫燃烧放热、锌燃烧放热)，造成炉子内气体的剧烈膨胀(水分含量高，短时间形成大量水蒸汽)，产生不良后果。据了解行业中有过工业性生产试验，在投料的过程中发生过炉料和1000℃以上的高温熔体喷射、爆燃事故，烧毁侧吹炉的加料系统、人员受伤的安全事故，并造成炉窑停产大修。
本发明科学、有效的原料预处理保证原料使用的安全、环保：搭配其它物料进行稀释，降低入炉料中的有机物、硫、锌等含量并处于受控的范围内
本发明进行两道烘干工序，降低入炉料的含水量并受控、满足入炉水分含量的使用要求；搭配一定比例的熟石灰等物料熔剂进行造粒处理，增加团矿的固化程度与强度，降低粉尘量，满足正常的入炉使用要求。
本发明专门的混料设备和手段，保证混料的均匀性；熔炼过程中的工艺参数选择与过程中的微调与精细化操作等影响冰铜品位(钴、镍、铜的含量)、有价金属直收率与回收率的高低。如固废小时投入料量、炉内氧化与还原性气氛的控制(合适的氧碳比、残氧量、一次风与二次风的氧浓)、启用风眼数量、炉内温度和熔炼渣温度控制、渣型结构(硅铁钙比例)等。根据固废原料中的金属含量情况，优选合适数量与比例的一般含铜物料、富铜渣、富钴渣的循环使用，可以提高有价金属的直收率与回收率。
本发明利用富氧侧吹熔池熔炼处理含钴铜镍的低品位固废(危废)，经过技术改进和试验摸索，已经成功地拿出了镍冰铜、钴冰铜、镍钴冰铜产品，并且镍、铜、钴的直收率指标不错，相比现有技术中转炉熔炼钴金属的平均直收率低于65％，有技术突破。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种利用含铜、钴、镍低品位固废原料回收铜钴镍的熔炼方法，其特征在于：包括，
将含铜、钴、镍低品位固废原料与石灰、脱硫石膏混合均匀，制得混合物料，脱硫石膏重量占比10~12%；
其中，固废1的成分含量：重量%：
镍Ni 0.5-1.5%、铜Cu 0.5-1.5%、氧化镁MgO 1.5-4%、铁Fe 5-12%、 硫S 5-8%、氧化铝Al2O3 4-8%、氯根1.0-2.5%、二氧化硅SiO2 11-14%、水分H2O 45-60%；
固废2的成分含量：重量%：
镍Ni 0-0.5%、铜Cu 0.5-3.5%、氧化镁MgO 1.0-2.0%、铁Fe 9-11%、 硫S 6-9%、氧化铝Al2O3 7-9%、氯根2.5-6.0%、二氧化硅SiO2 60-75%、水分H2O 25-45%；
将混合物料加入到蒸汽干燥机系统进行第一次烘干，制得第一次烘干料，其水分含量为30%~35%；
将第一次烘干料，进行第二次烘干并造粒，制得第二次烘干料，其水分含
量为18~20%；
将原料和熔剂上仓，其中，原料：5~8吨/小时固废1，3~6吨/小时固废2；熔剂：红砂岩、石英砂、含硅废料、石灰、铁渣/硫铁矿，并取样化验分析；
根据冰铜产品的原料入炉与工艺要求，设定原料和熔剂、燃料煤丁小时投入量参数，其中，红砂岩/石英砂0.5~1吨/小时，含硅废料1.5~2.5吨/小时，石灰05~1吨/小时，铁渣/硫铁矿0.5~1吨/小时，煤丁1.2~1.8吨/小时，残极碳粉/粒焦1.0~1.6吨/小时，启动计量给料机系统按预定的要求出料到皮带输送机上；
原料和熔剂汇聚后通过皮带输送加料口的平皮带投料入炉；
根据炉内温度、水套温度、气氛、残氧量、烟气中一氧化碳浓度，调整燃料煤丁、粒焦或残极碳粉的小时投入量，过程中微调，单个组分以100~200公斤/小时增、减；
根据溜槽熔炼渣的渣性、取样干渣化验的炉前分析数据，工艺需要的渣型结构，调整石英砂、红砂岩、含硅废料、硫铁矿、铁渣、石灰石、生石灰的小时投入量，过程中微调，单个组分以100~200公斤/小时增、减，优化渣型结构，控制渣中金属量；
根据熔渣温度、水套温度、氧碳比调整固废小时投入量，过程中单个组分以0.5~1吨/小时增、减；
放铜前后1个小时阶段，根据炉内温度、熔炼渣温度，调整固废原料与熔剂、燃料、还原剂的小时投入量，固废调整：0.5~1吨/小时增、减；熔剂调整：石英砂/红砂岩0.5~1吨/小时减、增；燃料/还原剂调整：0.1~0.3吨/小时增、减，控制渣中金属损失和保证炉况正常；
根据水套支管温度、进水与回水温度、温度差调节给水泵电机频率和冷却塔的开启；
根据生产冰铜/镍冰铜的种类，搭配固废原料中的铜、钴、镍的含量品位与比例，选择一次风和二次风中的氧浓，一次风氧浓60~62%，二次风氧浓42~44%；
根据固废原料的种类、特性、小时处理量和炉内温度选择启用的风眼数量，启用一次风眼六个，二次风眼六个；
根据烟气中一氧化碳的浓度高低、波动范围，选择是否启动或停止三次风机、运行与关闭电除雾器、三次风机的电机频率；
熔炼渣从沉淀的前床溜槽放出口经过冷却水，压力0.2~0.4MPa，流量120方/小时，急冷水淬得到水淬渣进入渣池，渣池水淬渣经过斗式提升机到渣仓利用铲车转移到渣库集中后等待出售；对于含铜镍钴金属超过控制标准的，单独存放，搭配回炉使用；
铜锍从放出口间断地放出通过流槽进入到铸钢模中冷却得到冰铜/镍冰铜，冰铜脱模后计量分类存放，等待出售或自用；
侧吹炉的高温烟气通过氨水一级脱硝的钢制水冷烟道，进入余热锅炉系统，余热利用生产蒸汽，产出的蒸汽通过汽包、蒸汽输送管道进入固废干燥车间与湿法冶炼车间使用或外售，后面通过钢制烟管进入降尘室、活性炭喷射脱二恶喑、脉冲布袋除尘器、两级动力波除尘、两级电除雾、两级碱液喷淋脱硫、两级臭氧脱硝后经过引风机、排气筒达标排放，需连续在线监测；
沉降室和除尘器收集的含锌烟灰装包进入专门存储库待出售；
脉冲布袋除尘器环集收尘收集的粉尘返回原料库配料使用；
脱硫液，即亚硫酸氢钠溶液，通过管输到钠盐工序生产亚硫酸钠，溶液经过过滤、中和、MVR蒸发、结晶、离心、烘干、包装、计量后待出售。
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