第六章固体废物的化工利用.ppt

第六章 固体废物的化工利用 第一节 硫铁矿烧渣的氯化焙烧与有色金属的回收 第二节 含汞固体废物的培烧 第三节 煤矸石酸浸处理与聚合铝的制备过滤 第一节 硫铁矿烧渣的氯化焙烧与有色金属的回收 一、硫铁矿烧渣的来源和组成 二、氯化焙烧的概念及分类 三、氯化焙烧工艺流程 一、硫铁矿烧渣的来源和组成 硫铁矿烧渣是生产硫酸时焙烧硫铁矿产生的废渣。其组成主要是三氧化二铁和四氧化三铁，金属的硫酸盐、硅酸盐和氧化物。其成分随硫铁矿的组分和焙烧工艺而变。其中含有的有色金属有铜、铅、锌、金、银等。可以用氯化焙烧法回收有色金属，同时提高矿渣含铁品位，直接作为炼铁的原料。 二、 氯化焙烧的概念及分类 氯化焙烧是利用硫铁矿烧渣与氯化剂在一定温度下加热焙烧，使有用金属转变为气相或凝固相的金属氯化物而与其他组分分离。根据反应温度不同可分为中温氯化焙烧与高温氯化焙烧。 中温氯化焙烧是指烧渣与氯化剂在500~600℃的温度下焙烧，使金属氯化物留在固相中用水或酸浸取，可溶性物质与渣分离，再从溶液中回收金属，故该法又称氯化溶出法。 高温氯化焙烧是将烧渣与氯化剂造粒，然后在1000~1200℃下反应，使金属氯化物变成气体挥发出来，从而收集、分离，回收各种金属氯化物，故该法又叫氯化焙烧挥发法。 三、氯化焙烧工艺流程 1. 中温氯化焙烧法 2. 氯化焙烧挥发法 1. 中温氯化焙烧法 该法历史较长、规模较大的是西德杜依斯堡炼钢厂，年处理能力为200万吨硫铁矿烧渣。 硫铁矿烧渣加入8%~10%的NaCl,在10~11层的多膛炉中焙烧，最高温度600~650℃，氯化焙烧4~5h,焙燃后的烧渣用50%~7%的稀硫酸浸出，浸出液中的铜、锌、钻、芒硝、镉、金和银分别回收，有用金属回收率为：Cu80%，Zn75%，Ag45%，Co50%。浸出渣含Fe61%~63%及部分PbSO4和AgCl，干燥后加煤混合，在烧结机上烧结4~5h，烧结块作为炼铁原料。 我国南京钢铁厂，采用高硫（7%~11%）低盐(4%~5%NaCl)配料，在沸腾炉内氯化焙烧含钻烧渣，焙烧温度(650±30)℃。焙烧后浸出率为：Co81.86%，Cu83. 4%，Ni60. 6%。 中温氯化焙烧工艺比较成熟，流程简单，氯化剂价廉而来源广，操作易掌握。不足之处是浸出液处理大，有用金属Au、Ag、Pb的回收率不理想，浸出后的渣要经过焙烧才能用来炼铁，且需加入一定量的含硫原料促进NaCl分解，在烧结过程中易造成SO2对环境的污染。近几年来，氯化焙烧的发展已偏重于高温氯化挥发焙烧。但对钴渣用中温氯化焙烧还是很合适的。因为氯化钴的挥发率较低。 2. 氯化焙烧挥发法 (1)流程 (2)氯化物挥发 (3)氯化物的捕集 (1) 流程 高温氯化焙烧法以日本光和精矿法为典型代表。其流程为：硫铁矿烧渣经调湿机喷入温度为40%CaCl2溶液与适量的水，使其含CaCl23%~4%，水10%~11%，通过定量给料装置混料皮带和混料仓进行混合，使物料成分一致CaC12分布均匀，水分波动小。经球磨后烧渣的粒度小于325目的占86.4%以上。大于325目的占13.6%，细粒在圆盘造粒机中制成粒度为10~15mm的圆球，在干燥带上用200~250 C热风干燥0.5h以上。干球团水分小于0.5%，干燥后的小球入回转窑中焙烧，窑长20~29m，内径2.4~3m，坡度为3.2%~3. 5%，燃料以煤气为主，在加热氯化区保持温度1000℃，加热固结区为1250 ℃，每吨球团耗热(138~167)×104kJ。 (2) 氯化物挥发 氯化物的挥发主要决定于其蒸气压、挥发速度和回凝速度、金属蒸气分子聚合和络合物的热稳定性等，蒸气压大的易挥发，但挥发的分子也会产生冷凝又回到球团中。若有其他分子的存在也会影响挥发产物的扩散，热的传导对挥发速率也有影响。根据实验，各种金属氯化物的挥发速度有明显的最大值，一般随温度的升高而增大。相同温度下ZnCl2挥发速度于PbC12和CuCl2。 某些金属氯化物易与其他氯化物形成络合物，其蒸气压大于简单氯化物，如AuCl3常以聚合分子Au2Cl6的形式挥发，但若存在Fe2C16或Al2Cl6时则形成AuFeCls或AuAlCls络合物，在332℃、Pcl2=66. 87kPa时AuFeCl6的蒸气压比Au2Cl6的大25倍，因此有利于Au的氯化挥发。换句话说，可以降低挥发温度。 (3) 氯化物的捕集 高温氯化挥发的焙烧烟气除含有大量的N2,CO2,O2和水蒸气外，还含有少量的有用金属氯化物以及HCl、Cl2和SOx二等气体，后者虽不多，但有经济价值，应将其捕集回收，同时也有利于环境保护。 氯化挥发物烟尘很细，具有吸湿性，易溶于水，都采用湿法收集。常用的设备有冲击式收尘器或文丘里