采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910490952.9 (22)申请日 2019.06.06 (71)申请人 鑫联环保科技股份有限公司 地址 661000 云南省红河哈尼族彝族自治 州元阳县上新城乡 (72)发明人 马黎阳李金惠刘康林琳 李春林皇贵生 (74)专利代理机构 昆明盛鼎宏图知识产权代理 事 务 所( 特 殊 普 通 合 伙 ) 53203 代理人 许竞雄 (51)Int.Cl. C22B 7/02(2006.01) C22B 1/00(2006.01) C22B 5/16(2006.01) C。

2、22B 5/10(2006.01) C22B 19/30(2006.01) C22B 13/02(2006.01) (54)发明名称 一种采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦 斯灰中金属的方法 (57)摘要 一种采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦 斯灰中金属的方法， 涉及工业固体废弃物处理与 资源化技术领域， 该方法首先将高炉瓦斯灰与焦 炭进行混合， 通过机械研磨破坏高炉瓦斯灰的物 理化学结构， 并促使高炉瓦斯灰和焦炭的机械化 学反应。 随后在负压环境下对研磨后的混合料进 行冶炼， 充分研磨后的混合料在冶炼过程中不仅 所需温度更低， 氧气消耗少， 还能明显地加速高 炉瓦斯灰中金属的挥发， 提高金属的。

3、挥发率。 该 方法的操作简单方便， 对设备要求不高， 具有较 大的应用价值。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 110055426 A 2019.07.26 CN 110055426 A 1.一种采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的方法， 其特征在于， 包括： 将所述高炉瓦斯灰与焦炭混合， 得到混合料； 对所述混合料进行研磨， 并将研磨后的所述混合料于负压环境下进行冶炼。 2.根据权利要求1所述的采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的方法， 其 特征在于， 所述高炉瓦斯灰和所述焦炭的质量比为1:13。 3.根据权利要求2所述的采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的。

4、方法， 其 特征在于， 所述焦炭的热值大于4000 kcal/kg。 4.根据权利要求1所述的采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的方法， 其 特征在于， 对所述混合料进行研磨是采用球磨机进行， 球磨转速为400600 rpm。 5.根据权利要求4所述的采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的方法， 其 特征在于， 对所述混合料进行研磨的时间为14 h。 6.根据权利要求1所述的采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的方法， 其 特征在于， 研磨后的所述混合料的粒度为2001000 nm。 7.根据权利要求1所述的采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的方法， 其 特征在于，。

5、 对研磨后的所述混合料进行冶炼的温度为7001000。 8.根据权利要求7所述的采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的方法， 其 特征在于， 对研磨后的所述混合料进行冶炼的真空度为0.11 Pa。 9.根据权利要求8所述的采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的方法， 其 特征在于， 对研磨后的所述混合料进行冶炼的时间为12 h。 10.根据权利要求9所述的采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的方法， 其 特征在于， 对研磨后的所述混合料进行冶炼是在管式炉中进行， 并用真空泵将所述管式炉 内抽成负压环境。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110055426 A 2 一种采用机。

6、械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的方法 技术领域 0001 本发明涉及工业固体废弃物处理与资源化技术领域， 具体而言， 涉及一种采用机 械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的方法。 背景技术 0002 我国是钢铁冶炼大国。 在钢铁冶炼过程中， 由于冶炼过程中原料杂质较多和化学 反应的不充分， 往往产生大量的工业固体废弃物， 成为潜在的环境隐患。 在高炉钢铁冶炼的 过程中， 铁矿石中所含有的多金属杂质， 如铅、 锌等被还原， 并在高温下形成蒸汽， 与矿石、 焦炭、 熔剂等的微细粉尘一起随高炉煤气被带出炉外， 成为高炉钢铁冶炼的工业废弃物瓦 斯灰。 0003 高炉瓦斯灰的化学组分比较复杂， 其。

7、中包含铅、 铁、 铝、 锌和铜等金属及碱金属氧 化物， 这些瓦斯灰中的重金属元素会对生态环境产生潜在的威胁。 如果这些工业废弃物未 经处理直接排放到环境中， 其中的锌和铅等重金属通过雨水的侵蚀容易进入地下水循环， 从而对生态环境系统产生不可逆的影响。 考虑到瓦斯灰中的铁、 锌和铜等有色金属， 瓦斯灰 又可认定是宝贵的二次资源， 提取其中的金属对于缓解金属资源的供给紧张局面和实现循 环经济的理念具有显著的环境意义。 0004 当前工业上常用的方法是将低品位、 高杂质的瓦斯灰与焦炭在回转窑高温反应通 过火法富集处理得到其中富含金属元素的以次氧化锌粉为主的初级产品。 但是为了实现高 炉瓦斯灰中多金属。

8、的挥发和富集， 往往需要采用富氧技术在1000度以上高温进行反应， 不 仅极大的增加了生产的成本， 而且1000度的高温造成的反应能耗也是极其高的， 因此造成 了实际生产中利润的薄弱。 为了更好地实现高炉瓦斯灰中多金属的还原、 挥发和回收， 开发 简单易行、 操作安全和经济成本低的新方法势在必行。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的 方法， 其操作简单方便， 对设备要求不高， 具有金属挥发效率高， 生产耗能低的优点。 0006 本发明的实施例是这样实现的： 一种采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的方法， 其包括： S1. 将高炉瓦斯。

9、灰与焦炭混合， 得到混合料； S2. 对混合料进行研磨， 并将研磨后的混合料于负压环境下进行冶炼。 0007 本发明实施例的有益效果是： 本发明实施例提供了一种采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的方法， 其 首先将高炉瓦斯灰与焦炭进行混合， 通过机械研磨破坏高炉瓦斯灰的物理化学结构， 并促 使高炉瓦斯灰和焦炭的机械化学反应。 随后在负压环境下对研磨后的混合料进行冶炼， 充 分研磨后的混合料在冶炼过程中不仅所需温度更低， 氧气消耗少， 还能明显地加速高炉瓦 斯灰中金属的挥发， 提高金属的挥发率。 该方法的操作简单方便， 对设备要求不高， 具有较 说明书 1/4 页 3 CN 110055。

10、426 A 3 大的应用价值。 附图说明 0008 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案， 下面将对实施例中所需要使用的附 图作简单地介绍， 应当理解， 以下附图仅示出了本发明的某些实施例， 因此不应被看作是对 范围的限定， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这 些附图获得其他相关的附图。 0009 图1为本发明实施例1所提供的一种采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中 金属的方法的流程示意图。 具体实施方式 0010 为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将对本发明实施例中 的技术方案进行清楚、 完整地描述。 实施例中未注明具体条件者，。

11、 按照常规条件或制造商建 议的条件进行。 所用试剂或仪器未注明生产厂商者， 均为可以通过市售购买获得的常规产 品。 0011 下面对本发明实施例的一种采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的 方法进行具体说明。 0012 本发明实施例提供了一种采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的方 法， 其流程示意图参照图1所示， 其包括： S1. 将高炉瓦斯灰与焦炭混合， 得到混合料； S2. 对混合料进行研磨， 并将研磨后的混合料于负压环境下进行冶炼。 0013 其中， 高炉瓦斯灰和焦炭的质量比为1:13。 发明人发现， 在上述比例范围内， 高炉 瓦斯灰和焦炭混合的活化效果较佳， 利于降低挥发。

12、温度， 降低反应能耗， 提高金属的回收 率。 优选地， 焦炭的热值大于4000 kcal/kg。 0014 进一步地， 对混合料进行研磨是采用球磨机进行， 球磨转速为400600 rpm。 对混 合料进行研磨的时间为14 h。 通常情况下， 球磨机的转速越高， 高炉瓦斯灰和焦炭的活化 反应越充分， 后续达到的焙烧效果更好。 但考虑到球磨机的能耗和设备成本， 按照上述参数 对混合料进行研磨， 即可高炉瓦斯灰的物理化学结构造成充分的破坏， 从而达到更好的冶 炼效果， 提高金属的回收率。 可选地， 研磨后的混合料的粒度为2001000 nm， 在上述粒度范 围内， 即可认为达到了所需的研磨效果。 0。

13、015 球磨机优选为氧化锆球磨罐， 由于球磨过程中， 氧化锆球磨罐是密闭的， 因此在反 应过程中没有物料和粉尘的挥发， 具备显著的环境效益和技术效益。 0016 可选地， 对研磨后的混合料进行冶炼的温度为7001000， 冶炼的真空度为0.11 Pa， 冶炼的时间为12 h。 在上述冶炼环境下， 高炉瓦斯灰中的多种主要金属均能快速挥发， 具备较好的回收率。 尤其是对于锌和铅的挥发， 可以达到90 wt%以上。 进一步地， 对研磨后 的混合料进行冶炼是在管式炉中进行， 并用真空泵将管式炉内的石英管抽真空， 来达到所 需的负压环境。 0017 以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。。

14、 0018 实施例1 说明书 2/4 页 4 CN 110055426 A 4 本实施例提供了一种采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的方法， 其包括 以下步骤： S1. 将高炉瓦斯灰和焦炭按照质量比1:3进行混合， 得到混合料。 0019 S2. 将上述混合料放入高能行星式球磨机研磨以进行机械化学反应。 机械化学反 应的转速设定为400 rpm， 反应时间设定为3 h。 0020 S3. 采用真空油泵将管式炉内的石英管抽真空至1 Pa， 将经过球磨的混合料放入 管式炉的石英管内， 升温至800， 进行冶炼1 h。 在整个冶炼过程中保持真空度的基本不 变。 0021 S4. 冶炼结束后，。

15、 自然冷却降温， 取出冶炼后的混合料采用混酸消解后得到含多 金属的浸出液。 取0.22微米滤膜过滤后全谱直读等离子体发射光谱分析。 0022 实验结果显示， 相比原矿石， 经过机械力化学和真空冶金联合处理后高炉瓦斯灰 中锌和铅的挥发效率为97.5 wt%和94.8 wt%。 0023 实施例2 本实施例提供了一种采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的方法， 其包括 以下步骤： S1. 将高炉瓦斯灰和焦炭按照质量比1:2进行混合， 得到混合料。 0024 S2. 将上述混合料放入高能行星式球磨机研磨以进行机械化学反应。 机械化学反 应的转速设定为500 rpm， 反应时间设定为1 h。 0。

16、025 S3. 采用真空油泵将管式炉内的石英管抽真空至1 Pa， 将经过球磨的混合料放入 管式炉的石英管内， 升温至700， 进行冶炼1 h。 在整个冶炼过程中保持真空度的基本不 变。 0026 S4. 冶炼结束后， 自然冷却降温， 取出冶炼后的混合料采用混酸消解后得到含多 金属的浸出液。 取0.22微米滤膜过滤后全谱直读等离子体发射光谱分析。 0027 实验结果显示， 相比原矿石， 经过机械力化学和真空冶金联合处理后高炉瓦斯灰 中锌和铅的挥发效率为90.5 wt%和90.6 wt%。 0028 实施例3 本实施例提供了一种采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的方法， 其包括 以下步骤：。

17、 S1. 将高炉瓦斯灰和焦炭按照质量比1:3进行混合， 得到混合料。 0029 S2. 将上述混合料放入高能行星式球磨机研磨以进行机械化学反应。 机械化学反 应的转速设定为600 rpm， 反应时间设定为2 h。 0030 S3. 采用真空油泵将管式炉内的石英管抽真空至1 Pa， 将经过球磨的混合料放入 管式炉的石英管内， 升温至900， 进行冶炼1 h。 在整个冶炼过程中保持真空度的基本不 变。 0031 S4. 冶炼结束后， 自然冷却降温， 取出冶炼后的混合料采用混酸消解后得到含多 金属的浸出液。 取0.22微米滤膜过滤后全谱直读等离子体发射光谱分析。 0032 实验结果显示， 相比原矿石。

18、， 经过机械力化学和真空冶金联合处理后高炉瓦斯灰 中锌和铅的挥发效率为98.2 wt%和96.9wt%。 0033 实施例4 说明书 3/4 页 5 CN 110055426 A 5 本实施例提供了一种采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的方法， 其包括 以下步骤： S1. 将高炉瓦斯灰和焦炭按照质量比1:3进行混合， 得到混合料。 0034 S2. 将上述混合料放入高能行星式球磨机研磨以进行机械化学反应。 机械化学反 应的转速设定为600 rpm， 反应时间设定为4 h。 0035 S3. 采用真空油泵将管式炉内的石英管抽真空至0.5 Pa， 将经过球磨的混合料放 入管式炉的石英管内，。

19、 升温至900， 进行冶炼1 h。 在整个冶炼过程中保持真空度的基本不 变。 0036 S4. 冶炼结束后， 自然冷却降温， 取出冶炼后的混合料采用混酸消解后得到含多 金属的浸出液。 取0.22微米滤膜过滤后全谱直读等离子体发射光谱分析。 0037 实验结果显示， 相比原矿石， 经过机械力化学和真空冶金联合处理后高炉瓦斯灰 中锌和铅的挥发效率为99.7 wt%和98.6 wt%。 0038 对比例 本对比例采用现有技术的方法， 将原始高炉瓦斯灰和焦炭按照质量比1:3进行物理混 合， 得到混合料。 将上述混合料放入石英舟内， 然后将石英舟放入石英管内于富氧环境下， 在1200下的大气压下冶炼， 。

20、反应时间设定为4 h。 冶炼结束后， 将石英管自然冷却降温， 取 出冶炼后的残留固体物料采用混酸消解， 定容到容量瓶后得到含多金属的浸出溶液。 取 0.22微米滤膜过滤后全谱直读等离子体发射光谱分析计算金属的回收效率。 0039 实验结果显示， 相比原矿石， 现有技术的方法处理后高炉瓦斯灰中锌和铅的挥发 效率为45.3 wt%和56.3 wt%。 0040 通过实施例14与对比例的比较可以看出， 本发明实施例所提供的一种采用机械 力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中金属的方法， 对于高炉瓦斯灰中金属的回收率明显高于 现有技术， 同时其只需要在7001000的温度下进行， 大大地节约了能耗。 0041。

21、 综上所述， 本发明实施例提供了一种采用机械力联合真空冶金回收高炉瓦斯灰中 金属的方法， 其首先将高炉瓦斯灰与焦炭进行混合， 通过机械研磨破坏高炉瓦斯灰的物理 化学结构， 并促使高炉瓦斯灰和焦炭的机械化学反应。 随后在负压环境下对研磨后的混合 料进行冶炼， 充分研磨后的混合料在冶炼过程中不仅所需温度更低， 氧气消耗少， 还能明显 地加速高炉瓦斯灰中金属的挥发， 提高金属的挥发率。 该方法的操作简单方便， 对设备要求 不高， 具有较大的应用价值。 0042 以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本领域的技 术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修 改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说明书 4/4 页 6 CN 110055426 A 6 图 1 说明书附图 1/1 页 7 CN 110055426 A 7 。