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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

阅读：830发布：2020-05-17

专利汇可以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专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且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。，下面是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专利的具体信息内容。

权利要求

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1:1 3。
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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400 600 rpm。
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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1 4 h。
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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200 1000 nm。
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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，对研磨后的所述混合料进行冶炼的温度为700 1000℃。
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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0.1 1 Pa。
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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1 2 h。
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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。

说明书全文

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

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，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1:1 3。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400 600 rpm。对混~合料进行研磨的时间为1 4 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200 1000 nm，在上述粒度范~
围内，即可认为达到了所需的研磨效果。

[0015] 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700 1000℃，冶炼的真空度为0.1 1 ~ ~Pa，冶炼的时间为1 2 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。

[0018] 实施例1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，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。

[0025] 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：
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，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，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，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1 4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700 1000℃的温度下进行，大大地节约了能耗。
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[0041] 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。

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