富氧侧吹炉处置高镍含铜固废的方法与流程

本发明具体涉及富氧侧吹炉处置高镍含铜固废的方法，属于固废处置。

背景技术：

1、镍是一种重要的战略金属，在航空、国防工业及国民经济中起到举足轻重的作用，自然界中镍的粗炼主要原料为硫化矿、红土镍矿和海底含镍锰结核三个主要类型，主要采用火法粗炼成低冰镍，吹炼成高冰镍，然后通过羰基法、盐酸浸出法、电解精炼法等得到金属镍。

2、而危固废中的镍通常已氧化镍或者单质镍的形式存在，具有很高的回收价值，危固废富氧侧吹熔池熔炼主要目的是造渣，将危险废物熔炼变成一般固废，同时富集回收有价金属。

3、在对高镍含铜固废进行处理时，单质镍和氧化镍的熔点过高，吹炼和精炼较难达到其熔点，容易粘在炉膛内无法排斥，导致炉膛变小，同时铜的阳极板中含镍过高容易导致阳极板断裂，废板率高，而除镍非常影响精炼炉时。

4、因此通过控制富氧侧吹炉渣型，渣温，氧化还原气氛减少冶炼过程中铜、镍氧化物的产生，并降低渣含铜和镍，从而在处理固废时提高铜和镍的直收率是十分必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供富氧侧吹炉处置高镍含铜固废的方法，通过分次的进行还原反应来避免在冶炼过程中铜、镍氧化物的过度产生，并且能够通过合理降低渣温避免过氧化，控制合适的氧化气氛以达到降低渣含铜和镍的目的。

2、富氧侧吹炉处置高镍含铜固废的方法，包括s1：将固废料进行破碎，使用破碎机将大块的固废料进行细小化处理，使固废料颗粒直径小于1.5-3.5cm，将石英石或云母中至少一种进行破碎，破碎后的颗粒直径小于1-2.5cm，得到熔剂一，将固废料颗粒和熔剂一交替叠撒于炉中，在投入炉内时用于将固废料和熔剂一进行预先的混合，进一步辅助固废料之间的热量传递，辅助固废料进行融化，并对炉内进行预热处理，预热处理用于提升固废料的温度，以减少在熔炼时所耗费的燃料消耗，在固废料中设置熔剂一的目的是提供一种较好的热量传递介质，并且根据后续的工艺需求使用相关的助熔剂进行使用；

3、s2：向炉内投入助熔剂，助熔剂用于在熔炼时，添加硫化剂和除杂剂，并加热融化原料，使镍和铜反应成为低冰镍和低冰铜，然后通过铜口排出；

4、s3：向炉内添加固体还原剂或气体还原剂，对炉内进行升温处理，将所述固废料中的氧化进行第一次还原反应，持续40-60分钟，然后在炉内通入惰性气体覆盖固废料上表层，向炉内加入固体还原剂、硫化剂和除杂剂，保持30-50分钟，进行第二次还原反应；

5、s4：然后向炉内添加所述硫化剂、助熔剂和所述除杂剂，向炉内通入惰性气体覆盖熔融体上表面，初次冷却，排出上层炉渣，并对排出口处进行定点加热，使炉渣维持较好的流动性；

6、s5：然后进行二次冷却，炉内通入惰性气体，在熔体温度冷却至900-950℃时排出硫化物。

7、优选的，为了节省加热固废料的燃料消耗合理利用热量资源，步骤s1预热完成温度为220℃至350℃，预热方式为通入气流压力在0.1至0.4兆帕的高温烟气，烟气通入位置位于炉底，或者采用燃料加热。

8、优选的，为了能够快速提高炉内的材料温度，燃料加热方式具体为向炉内添加煤粉并通入富氧空气进行燃烧，或结合高温烟气进行共同预热。

9、优选的，为了减轻氧气用量，合理利用资源，步骤s1中预热时富氧空气中氧含量浓度为55％-65％，步骤s2中加热温度为850-950℃。

10、优选的，为了提高燃烧反应，促进炉内材料进行熔炼，步骤s3的升温程度为1100-1600摄氏度，富氧空气中氧含量为60.9％-90.9％。

11、优选的，为了方便除杂造渣，步骤s2中所述固废料和其他添加剂的添加组分配比为固废料82-92份，所述熔剂5-12份，所述硫化剂15-28份，所述除杂剂8-10份。

12、优选的，为了在多次的还原反应中使氧化镍还原，并且避免过度氧化，步骤s3中组分比为固体还原剂15-45份，硫化剂为10-15份，除杂剂为5-15份，气体还原剂的气体压力为0.3-0.6兆帕，在第二次氧化还原时，将熔融体单独引至排出口旁的单独腔室内，然后在单独腔室内保持充入0.7-0.9兆帕的惰性气体。

13、优选的，为了方便控制熔渣的成分类型，所述熔剂为石英石或云母，所述硫化剂为硫磺和石膏，所述除杂剂为石灰石或白云石，固体还原剂为铁矿石、石墨粉或焦炭，气体还原剂为一氧化碳或氢气。

14、优选的，为了避免过度氧化，步骤4中初次冷却温度为1100-1300摄氏度，定点加热炉渣排出位置时使用富氧空气搭配煤粉进行加热。

15、本发明通过分次的进行还原反应来避免在冶炼过程中铜、镍氧化物的过度产生，并且能够通过合理降低渣温避免过氧化，控制合适的氧化气氛以达到降低渣含铜和镍的目的。

技术特征：

1.富氧侧吹炉处置高镍含铜固废的方法，其特征在于：包括s1：将固废料进行破碎，使固废料颗粒直径1.5-3.5cm，将石英石或云母中至少一种进行破碎，破碎后的颗粒直径1-2.5cm，得到熔剂一，将固废料颗粒和熔剂一交替叠撒于炉中，并对炉内进行预热处理；

2.如权利要求1所述的富氧侧吹炉处置高镍含铜固废的方法，其特征在于：步骤s1预热完成温度为220℃至350℃，预热方式为通入气流压力在0.1至0.4兆帕的高温烟气，烟气通入位置位于炉底，或者采用燃料加热。

3.如权利要求2所述的富氧侧吹炉处置高镍含铜固废的方法，其特征在于：燃料加热方式具体为向炉内添加煤粉并通入富氧空气进行燃烧，或结合高温烟气进行共同预热。

4.如权利要求3所述的富氧侧吹炉处置高镍含铜固废的方法，其特征在于：步骤s1中预热时富氧空气中氧含量浓度为55％-65％，步骤s2中加热温度为850-950℃。

5.如权利要求4所述的富氧侧吹炉处置高镍含铜固废的方法，其特征在于：步骤s3的升温程度为1100-1600摄氏度，富氧空气中氧含量为60.9％-90.9％。

6.如权利要求1所述的富氧侧吹炉处置高镍含铜固废的方法，其特征在于：步骤s2中所述固废料和其他添加剂的添加组分配比为固废料82-92份，所述熔剂5-12份，所述硫化剂15-28份，所述除杂剂8-10份。

7.如权利要求6所述的富氧侧吹炉处置高镍含铜固废的方法，其特征在于：步骤s3中组分比为固体还原剂15-45份，硫化剂为10-15份，除杂剂为5-15份，气体还原剂的气体压力为0.3-0.6兆帕，在第二次氧化还原时，将熔融体单独引至排出口旁的单独腔室内，然后在单独腔室内保持充入0.7-0.9兆帕的惰性气体。

8.如权利要求7所述的富氧侧吹炉处置高镍含铜固废的方法，其特征在于：所述熔剂为石英石或云母，所述硫化剂为硫磺和石膏，所述除杂剂为石灰石或白云石，固体还原剂为铁矿石、石墨粉或焦炭，气体还原剂为一氧化碳或氢气。

9.如权利要求1所述的富氧侧吹炉处置高镍含铜固废的方法，其特征在于：步骤4中初次冷却温度为1100-1300摄氏度，定点加热炉渣排出位置时使用富氧空气搭配煤粉进行加热。

技术总结本发明公开了富氧侧吹炉处置高镍含铜固废的方法，属于固废处置技术领域，包括将固废料进行破碎，使固废料颗粒直径小于1.5‑3.5cm，将石英石或云母中至少一种进行破碎，破碎后的颗粒直径小于1‑2.5cm，得到熔剂一，将固废料颗粒和熔剂一交替叠撒于炉中，并对炉内进行预热处理；向炉内投入助熔剂，添加硫化剂和除杂剂，并加热融化原料，使镍和铜反应成为低冰镍和低冰铜，然后通过铜口排出，向炉内添加固体还原剂或气体还原剂，对炉内进行升温处理，将所述固废料中的氧化进行第一次还原反应，本发明能够通过分次的进行还原反应来避免在冶炼过程中铜、镍氧化物的过度产生，并且能够通过合理降低渣温避免过氧化，控制合适的氧化气氛以达到降低渣含铜和镍的目的。技术研发人员：张建,艾中华,李正东,贺智睿,黄双胜,汪和僧,赖超,李标受保护的技术使用者：江西鑫科环保高新技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5