项目名称:复杂含锌危废渣减量无害化关键技术开发与应用
- 白银有色集团股份有限公司
- 甘肃省白银市白银区友好路96号
- 730900
- 巩燕飞
- 0939-3799818
姓名 |
金 忠 |
电话 |
0939-3799087 |
电子邮件 |
jinzh1968@163.com |
区号 |
0939 |
邮编 |
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通信地址 |
甘肃省陇南市成县抛沙镇姜家坪成州锌冶炼厂 |
张昱琛 巩燕飞 王 昕 王红吉 朱钦德 王述民 张建栋 孙腾笠
专利类型 |
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专利状态 |
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申请号 |
授权日期 |
授权专利号 |
ZL201510671643.4 |
2016-08-10 |
ZL201510671643.4 |
ZL201610241366.7 |
2017-12-12 |
ZL201610241366.7 |
ZL201710370246.1 |
2019-09-20 |
ZL201710370246.1 |
甘肃厂坝有色金属有限责任公司成州锌冶炼厂在原有渣库闭库后,积极响应国家环保政策,通过回转窑火法处理系统对各类含锌危废渣进行无害化处理,回收利用危废渣中有价金属。长期以来,冶炼行业回转窑不同温带采用不同耐火材砖分离堆砌而成,但由于浸出渣具有一定的腐蚀性,此类回转窑普遍存在耐火砖使用寿命短,生产开车率低,系统运行不稳定,铅、锌回收率低,能耗高等问题。此外,随着回转窑系统的投产运行,传统常规浸出工艺和黄钾铁矾法工艺产出的浸出渣由于其及渣量大或含硫较高的原因,在回转窑处理时存在铅、锌损失量较大或冶炼烟气 SO2含量高的问题,为保证回转转窑运行的经济、高效、环保和安全,必须对浸出渣型进行改进,以减少火法处理过程中铅、锌有价金属的损失,提高全系统运行效率。随着回转窑投入运行,原设计脱硫工艺为氧化锌脱硫,烟气中的氟氯等有害元素主要通过铅泥等从系统开路。整个脱硫系统洗涤污酸进入湿法炼锌污酸污水处理系统,烟气脱硫形成的亚硫酸锌矿浆返回湿法炼锌浸出系统。随着购进矿源不断多元化,氟氯等杂质元素增加,在生产运行过程中发现,整个系统的氟氯开路较少,系统氟氯有逐步富集现象存在;烟气洗涤污酸重金属含量高,给污酸污水处理带来极大压力,末端水质达标率低,污染控制难度激增,除重药剂消耗量增大,水处理产出的危废渣量又进一步增加了回转窑处理量。整个系统无法达到经济、高效的运行目标。
针对上述问题,本项目通过研究含锌危废渣的资源环境属性,揭示含锌危废渣资源化无害化过程中有价组元和有害成分的物质迁移和物相转变规律,对湿法炼锌浸出过程及含锌危废渣资源化工艺进行优化,降低湿法炼锌渣量的同时渣含锌与回转窑处理工艺进行匹配,提升铅、锌的回收率和有害物质的解毒效率;采用现代分析模拟技术,获得回转窑温度场与流场特征,优化渣处理核心设备与操作参数,提高回转窑运行效率,提高渣处理能力;优化渣处理烟气、烟尘处理系统,实现渣处理烟气洗涤污酸的自循环消化,提升烟气脱硫石膏品质,实现脱硫渣无害化后外销,整体实现含锌危废渣无害化资源化处理后渣的消纳。本项目的实施对提升含锌危废渣中锌铅等有价金属进行资源化利用具有重要的显示意义,对我省的经济发展与环境保护事业具有双重现实价值,对行业的技术进步和经济发展发挥重要的示范作用和推广应用价值。
1.节能型回转窑衬整体浇筑与烘炉技术。
该技术浇筑的窑内衬具有良好的刚性强度、抗热抗震性、耐磨性和耐高温侵蚀性,能有效延长回转窑有效运行周期和浸出渣处理能力。
该技术以洛华粉体工程特种耐火材料有限公司研发的无定型耐火材料特征为基础,通过粉体耐火浇筑料的材质配置和施工方法设计、在内衬中配置合适的不锈钢金属锚固件等措施,采用的“长直线支模浇筑”工艺,在窑内形成整体浇筑成型的耐火内衬。组合炉衬技术增加回转窑内的档料圈、止推梁,对回转窑炉衬的扭曲力进行消解,采用了金字塔式金属锚固系统和金属锚固件与锚固砖矩阵系统,使不同温度下不同区段的回转窑炉衬有均匀的锚固强度,挥发窑内衬的刚性强度、抗热抗震性、耐磨性和耐高温侵蚀性得到大幅提升,减少在长期运行中炉衬的变形和损坏,挥发窑运行过程因窑衬脱落造成停窑检修的情况大大减少,整体系统的设备运行率得到了极大程度的提高,回转窑挥发处理含锌渣的处理能力逐渐达到并超过了设计能力值。
2.“锌浸渣-氧化锌一体化”处理新工艺。
在传统黄钾铁矾浸出工艺基础上进行改进,取消传统黄钾铁矾法预中和工序,降低酸浸工段酸度与温度,改进浸出渣型,形成类针铁矿铁矾渣,在保证锌回收率的前提下,适当提升浸出渣中锌含量,适用于回转窑火法处理。
该工艺汲取了黄钾铁矾法除铁效率高,形成的铁矾晶体过滤性能好的优点,解决了传统黄钾铁矾法沉矾过程添加焙砂中和剂造成的锌金属损失及环境污染的问题,解决了针铁矿法硫酸根富集的难题,同时也解决了常规法锌浸出率低、渣量大、火法处理成本高的弊端,回避了低污染黄钾铁矾法渣含硫高,浸出渣火法处理脱硫压力大的缺点。该工艺具有流程短、操作简单、能源消耗低、锌浸出率较高、渣率较小、渣含锌适中、渣含硫较低等特点,且更为突出的优势是适宜于回转窑挥发法处理该工艺产出的渣出渣,具有回转窑渣处理量少,脱硫压力小,回转窑运行经济可靠的特点。
3.含硫烟气洗涤污酸及脱硫渣一体化无害化处理技术。
本项目通过烟气热平衡管理,实现烟气洗涤水在洗涤污酸系统内循环,提升污酸酸度并在湿法浸出过程综合利用,配合改进脱硫工艺,脱硫石膏渣由危险废物转化为一般固废,实现渣外售。该技术将烟气洗涤污酸外排量从300m3/d降低至25m3/d,年减少危废渣量3万余吨,生态效益显著。
随着锌矿资源的不断开采和环保政策的愈发严厉,湿法炼锌精矿资源的短缺和渣的堆存已经成为目前锌冶炼厂发展面临的最大挑战。通过技术突破,加强现有锌冶炼系统原料适应性,强化自身产废渣源利用率,将铁矾渣和铅银渣中的锌进行资源化综合回收利用,提升系统锌回收率,通过购买成分更为复杂、价格更加便宜的含锌物料,提高冶炼效率,降低生产成本,是解决当下资源短缺与渣污染环境的重要途径,因此本项目具有广阔的产业化应用市场。本项目的实施效益显著:1、通过本项目的实施,采取挥发窑内衬整体浇筑技术后,挥发窑停窑由原来的一年 3-4 个月降低至 2 个月,大大提高了生产效率,处理量大幅度提高。项目实施前挥发窑处理量不足 9 万吨/年,项目实施后挥发窑处理量可达到 10 万吨/年以上,年新增锌产量 2000 吨/年以上。2、项目实施前,窑衬需每年维修更换。项目实施后,窑衬可使用 3 年左右,极大地延长了窑衬使用寿命。项目实施前每年更换耐火材料为 240-250 吨,项目实施后,一次性浇筑耐火材料消耗为 245 吨,使用年限为 3 年左右,回转窑维修维护费用可降低 120 万元/年。3、通过项目实施,改进了回转窑烟气脱硫与系统工艺,脱硫石膏渣实现消纳的同时外排污水由改造前 300m3/天降低至 20m3/天,排污量得到极大的消减,提高了洗涤污酸中有价金属回收率,对降低当地水质污染具有重要意义。4、通过本项目实施,锌浸出渣率由 40%降低至 37%,渣减量化率达 7.5%,减少减缓浸出渣库存增加量,减少资金积压。5、通过本项目的实施,避免回转窑烟气中氟氯等进入湿法炼锌系统,提升锌冶炼系统原料适应性,拓宽原料途径,降低原料成本约30%。此外还可以避免系统高氟氯造成阴极锌与阴极铝板发生粘连、难以剥离的生产故障,有效的将电解阳极单耗由 0.06 片/t.阴极锌降低至 0.059 片/t.阴极锌;电解阴极单耗由 0.16 片/t.阴极锌降低至 0.159片/t.阴极锌,电流效率由 88%提高至 89%。6、通过项目的实施,提升渣处理系统的处理能力,在保障湿法炼锌系统新浸出渣处理的同时,逐渐消化老渣,进而实现解决湿法炼锌渣堆存带来的环保风险。
截至 2022 年 6 月,该项目处理含锌危废渣超 33.58 万吨,累计新增锌产量 6500 余吨,累计新增产值达到 1.3 亿元以上,经济、社会及环保效益显著。