CN110976481A - 一种含铜危废处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含铜危废处理工艺，涉及含铜废料处理的技术领域，旨在解决现有含铜废料处理过程中没有考虑到各种含铜废弃物的特异性，造成处理不彻底和污染环境的问题。其包括Ⅰ类危废焚烧、Ⅱ类危废预处理、制砖和铜砖熔炼；Ⅰ类危废焚烧包括：配料和焚烧，得到燃烧后的熟料；Ⅱ类危废预处理包括：将HW49类危废经预处理脱除有机物后收集含铜粉末；制砖：将Ⅰ类危废焚烧后收集的熟料与Ⅱ类危废预处理中收集的含铜粉末混合并进行压块处理，制成含铜砖块；铜砖熔炼：将含铜砖块送入侧吹炉进行熔炼，产出冰铜。本发明能够根据含铜危废物的特性进行区别处理，具有铜的转化率高、对环境污染小的优点。
Description
技术领域
本发明涉及含铜废料处理的技术领域，尤其是涉及一种含铜危废处理工艺。
背景技术
日常生活与生产中，含铜固废的来源广泛，成分复杂，主要包括含重金属净化处理过程中产生的铜泥、环保泥，电镀工业产生的电镀污泥，各类制造工业产生的海绵铜以及废旧线路板等。其中部分含铜废料已被计入国家危废名录HW49,例如废电路板（包括废电路板上附带的元器件、芯片、插件、贴脚等）。
为解决含铜固废资源再利用的问题，公开号为CN106399692A的中国发明公开了一种含铜固废资源化利用的富集熔炼方法，含铜固废在石灰溶液中通入氧气氧化转化，转化渣与其他含铜固废配料混合，使混合物料的水分、铜含量和FeO∶SiO2∶CaO质量比分别保持在要求范围，同时加入淀粉后制备砖块，将混合料砖块与焦炭交替加入到熔炼炉中，通入富氧空气进行富集熔炼，熔炼产出的重相熔体控制冷却制度分离产出粗铜与冰铜，熔炼渣在烟化炉中造锍贫化和烟化分别回收铜和锡，熔炼渣再磨细后选矿进一步回收铜。
上述工艺过程中，将所有的含铜固废进行统一处理，没有将含铜物质中的危废物进行区别处理，造成环境的污染，同时，处理过程中也没有考虑到各种含铜废弃物的特异性，造成处理不彻底和污染环境的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种含铜危废处理工艺，其具有根据含铜危废物的特性进行区别处理，具有铜的转化率高、对环境污染小的优点。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种含铜危废处理工艺，包括Ⅰ类危废焚烧、Ⅱ类危废预处理、制砖和铜砖熔炼；
Ⅰ类危废焚烧包括：
S11:配料：将危废原料中除HW49外的其它危险废物首先经人工配料，混合原料的含水率、含铜率，使之符合入炉要求；
S12:焚烧：将混合完毕后的原料送入回转窑焚烧炉焚烧，收集废物燃烧后的熟料；
Ⅱ类危废预处理包括：将HW49类危废经预处理脱除有机物后收集含铜粉末；
制砖：将S12中收集的熟料与Ⅱ类危废预处理中收集的含铜粉末混合并进行压块处理，制成含铜砖块；
铜砖熔炼：将含铜砖块送入侧吹炉进行熔炼，产出冰铜。
通过采用上述技术方案，Ⅰ类危废（除HW49外的危废）通过焚烧，可以去除危险废物中的有机化合物，生成二氧化碳和水，得到含铜熟料，使危险废物减量化、无害化，在此之前的配料工序中，通过调控带焚烧危废的含水量和含铜量，使得危废能够在回转窑内充分燃烧；Ⅱ类危废预处理（HW49类危废）主要包括废电路板，其中含有大量的有机物，含铜量极低，将其经过预处理，去除其中大量的有机物之后，对仅剩的含铜粉末进行后续的制砖和熔炼处理，提高了铜的转化析出率；含铜砖块具有一定的强度和粒度，运输和处理更加方便，并且含铜砖块的含铜率和含水率一定，在熔炼过程中具有较为稳定的燃烧性能，能够较好的在熔炼过程中实现铜渣分离，保证生产出的冰铜中的含铜率。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述S11中人工配料采用的物质为含铜一般固废，至少包括尾渣、镁砖、精炼渣、铜精粉；经人工配料后的混合原料的含水率小于25%、含铜率大于22%。
通过采用上述技术方案，经过调配后的含铜危废中的含水率较小，含铜量较大，使得物料在回转窑内燃烧室不会由于含水率较大而降低回转窑内的温度，影响回转窑内的燃烧进程，同时，经过调配后的物料中的含铜率稳定，熟铜的产出率稳定，便于人员控制。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述Ⅱ类危废预处理过程包括：
S21：HW49类危废破碎；
S22：破碎物筛分；将破碎后的危废物经过振动筛分机进行筛分、筛下物进行比重分选机分选、静电分选机分选，最终将含铜分料与非金属分开。
通过采用上述技术方案，通过破碎，并经过振动筛分机的筛分和进一步的比重分选机筛分，使得进入静电分选机的HW49类危废达到可选粒径，随后通过静电分选机分离出有机物与金属，使得含铜粉料与非金属分开，得到含铜粉末，极大地减小了后续处理中的物料基数。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述S21中的HW49类危废破碎分为初碎和二次粉碎，振动筛分机筛分后的筛上物返回二次粉碎工段再次粉碎后重新进入振动筛分机。
通过采用上述技术方案，对HW49类危废进行了较为彻底的破碎，使得大量的危废碎块之间的区别仅在与重量，而重量的大小是由危废碎片上是否含有金属决定的，因此在后续的比重筛分机分选和静电筛分机分选的过程中，能够更加精准的分选出含铜碎片，减少不含铜碎片的混入，筛分更加精准。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：制砖工序包括：
S31：混料：将Ⅰ类危废焚烧产生的含铜熟料与Ⅱ类危废预处理产生的含铜粉末在封闭式空间内混合配料；
S32：调节含铜率：加入含铜一般固废，调节混合后的物料至含铜率大于25%；
S33：制备含铜砖块：添加胶结剂水泥和水制备含铜砖块，含铜物料:水泥+水=18:1。
通过采用上述技术方案，制备出的含铜砖块的含铜率和燃烧性能都十分稳定，砖块达到既能稳定燃烧，又不会轻易发生松散，为后续的输送和燃烧制备冰铜提供了保障。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：铜砖熔炼工序包括：
S41：加入添加剂：在含铜砖块上添加助溶剂、还原剂、燃料至适当比例；
S42：投料：将添加剂和含铜砖块一起投入侧吹熔炼炉内，同时向炉内鼓入氧气；
S43：冰铜收集：每两小时出一次铜液，将手机的铜液（冰铜）送到一般固废区进行进一步熔炼；
S44：尾渣处理：根据熔炼后的尾渣的含铜率情况，含铜率高于4.5%，返回熔炼炉继续熔炼；含铜率低于4.5%，加工成铜精粉备用。
通过采用上述技术方案，向熔炼炉内投入含铜砖块的过程中同时投入了助溶剂、还原剂和燃料，使得整个的燃烧过程中，助溶剂、还原剂和燃料均能够稳定的帮助含铜砖块的燃烧和融化，而不会由于其中一项外加物的量超标或者不达标而导致燃烧进程无法稳定地进行，冰铜的产率和尾渣中的含铜率也更加稳定，冰铜和尾渣收集过程更加可控。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括烟气处理工序：
S51：二次燃烧：炉窑产出的高温含尘烟气，经过旋风收尘器除去大粒径颗粒物后，进入二燃室，鼓入助燃风、天然气，使未燃尽物料及烟气中的CO在高于1200℃温度下充分燃烧；
S52：余热锅炉吸热：每台炉窑配备有余热锅炉，二次燃烧室出来的高温烟气先经过余热锅炉回收余热，使烟气温度降至650℃以下；
S53：急冷降温：采用激冷装置使烟气温度骤降至150℃以下；
S54：活性炭吸附：在激冷装置之后的出烟道内安装活性炭装置；
S55：烟气除尘：在活性炭装置之后设置脉冲袋式除尘器；
S56：烟气脱硫：经过除尘后的烟气进入脱硫塔，经过脱硫净化排入大气。
通过采用上述技术方案，危废物在燃烧过程中产生的烟气中的主要污染物包括烟尘、二氧化硫、氮氧化物、二噁英类、金属化合物（含重金属），通过上述烟气处理工艺，使熔炼炉烟气中的主要固态和气态污染物逐步被吸收，实现燃烧气体的达标排放，减小了对环境的污染，危废处理的过程更加环保。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述余热锅炉回收余热产生的蒸汽作为厂区采暖、供热和发电使用。
通过采用上述技术方案，不仅实现了危废的处理，并且合理利用了处理过程中产生的热量，达到了节约能源的目的。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过将Ⅰ类危废和Ⅱ类危废分开预处理，得到含铜率较高的物料，再将其制成铜砖进行熔炼，使得熔炼过程中铜的转化率高、对环境污染小，并且冰铜的产出稳定；
2.通过设置烟气处理工艺，使熔炼炉烟气中的主要固态和气态污染物逐步被吸收，实现燃烧气体的达标排放，减小了对环境的污染，危废处理的过程更加环保。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是Ⅰ类危废焚烧过程的工艺流程图。
图3是Ⅱ类危废预处理过程的工艺流程图。
图4是制砖过程的工艺流程图。
图5是铜砖熔炼过程的工艺流程图。
图6是烟气处理过程的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1，为本发明公开的一种含铜危废处理工艺，包括Ⅰ类危废焚烧、Ⅱ类危废预处理、制砖、铜砖熔炼和烟气处理。
其中，Ⅰ类危废是指除HW49外的其它危险废物，如HW12染料、涂料废物、HW17表面处理物、HW22含铜废物、HW45含有机卤化物废物、HW46含镍废物、HW48有色金属冶炼废物、HW50废催化剂等。Ⅱ类危废是指HW49类危废，常见的为废电路板。
参照图2，Ⅰ类危废焚烧包括配料和焚烧两步，具体为：采用外购的含铜一般固废，至少包括尾渣、镁砖、精炼渣、铜精粉或与之具有相同性质的含铜物质，并将其人工添加到上述Ⅰ类危废中，经人工配料后的混合原料的含水率小于25%、含铜率大于22%，经过调配后的含铜危废中的含水率较小，含铜量较大，使得物料在回转窑内燃烧室不会由于含水率较大而降低回转窑内的温度，影响回转窑内的燃烧进程，同时，经过调配后的物料中的含铜率稳定，熟铜的产出率稳定，便于人员控制。
将调配好的各种Ⅰ类危险废物用密闭卡车运到危废区仓库，通过进料机输送入回转窑进料斗，进料斗下设有推料机及锁风设施，确保回转窑负压运行。回转窑内的焚烧温度为850℃左右，采用兰炭作为燃料。危险废物在回转窑焚烧完成后生成含铜熟料，由回转窑尾部排出，送压块制砖工序。
参照图3，Ⅱ类危废预处理包括：将HW49类危废经预处理脱除有机物后收集含铜粉末，整个过程具体包括危废破碎和破碎物筛分，工艺过程如下：
HW49类危废预处理设备选用一体化拆解设备，采用PLC控制全套生产线均匀进料，破碎筛分原理为“三级粉碎+气流分选”，依次经双辊破碎机初碎、粉碎机二次粉碎后进入振动筛分机，筛上物再返回二次粉碎工段再次粉碎，筛下物分别经比重分选机、静电分选机分选后使得含铜粉物料与非金属分开。预处理分离出来的有机物粉末送生活垃圾填埋场处理，分离出来的含铜粉末，送制砖工序。
粉碎室采用循环水控温与降噪，全套生产线采用负压送料有效降低粉尘溢出，回料系统使粉碎更高效，气流分选设备分选率高达98%以上，该预处理设备粉碎工段自带脉冲袋式除尘器收集粉尘。
参照图4，制砖：该工序包括：混料、调节含铜率和压制含铜砖块三步，即将来自回转窑的含铜熟料和Ⅱ类危废预处理产生的含铜粉末经封闭式混合配料机配料后，添加外购的铜精粉控制混合物料的含铜率大于25%后送入制砖系统，并根据尾渣和精炼渣的含铜率，配比一定量的尾渣或精炼渣，并配以添加胶结剂水泥和水制备含铜砖块，最终制备出的含铜砖块中的含铜物料:水泥+水=18:1。该配比下制备出的含铜砖块的含铜率和燃烧性能都十分稳定，砖块达到既能稳定燃烧，又不会轻易发生松散，为后续的输送和燃烧制备冰铜提供了保障。
参照图5，铜砖熔炼工序包括加入添加剂、投料、冰铜收集和尾渣处理，具体为：
将制砖工序制成的含铜砖块，添加石灰石和石英石作为助熔剂，其中，石灰石:铜砖=1:10、石英石:铜砖=1:10，并添加氧化铁粉作为还原剂，其中，氧化铁粉:铜砖=1:10，添加兰炭作为燃料，兰炭:铜砖=1:7，将上述含铜砖块、助溶剂、还原剂和燃料输送至侧吹熔炼炉上方，由炉顶下料口投入炉内，同时由鼓风机向炉内鼓入氧气，使入炉空气中的氧气达到28-30%，含铜砖块、还原剂、助熔剂和燃料在窑内在自重作用下，经预热带、还原带，完成冶炼全过程。
富氧熔炼炉熔炼温度1100-1200℃，富氧熔炼炉一般二个半小时出一次铜液，半个小时出一次渣。尾渣较轻，由上部排渣口排出；尾渣根据含铜率情况，含铜率高于4.5%，返回熔炼炉继续熔炼；含铜率低于4.5%，送浮选厂外协加工成铜精粉。熔炼所得冰铜较重（含铜率在20%~70%之间），沉于下层，可以从熔炼炉下部排铜口流出来，作为中间产品送到一般固废区进行进一步熔炼。
参照图6，烟气处理工序包括：二次燃烧、余热锅炉吸热、急冷降温、活性炭吸附、烟气除尘和烟气脱硫，其目的是去除危废物在燃烧过程中产生的烟气中的烟尘、二氧化硫、氮氧化物、二噁英类、金属化合物（含重金属），使熔炼炉烟气实现达标排放。各个工序具体如下：
二次燃烧：炉窑产出的高温含尘烟气，经过旋风收尘器除去大粒径颗粒物后，进入二燃室，鼓入助燃风、天然气，使未燃尽物料及烟气中的CO在高于1200℃温度下充分燃烧，烟气停留时间大于2秒，使二噁英彻底分解，并沉降部分金属粉尘。二次燃烧发生的主要化学反应为：2CO+O2=2CO2。
余热锅炉吸热：每台炉窑配备有余热锅炉，二次燃烧室出来的高温烟气先经过余热锅炉回收余热，使烟气温度降至650℃以下，优选为600℃左右。余热锅炉回收余热产生的蒸汽作为厂区采暖、供热和发电使用，达到了节约能源的目的。
急冷降温：采用激冷装置使烟气温度在1秒钟内骤冷至150℃左右，避开或大大缩短了350℃~500℃时的二噁英再生工况区，大大减少了有害气体二噁英的产生,本发明此实施中的激冷装置为急冷塔。
活性炭吸附：在激冷装置之后的出烟道内安装活性炭装置,活性炭装置能够吸附烟气中残余的有害物质，防止有害物质随着烟气流出；
烟气除尘：在活性炭装置之后设置脉冲袋式除尘器，烟气最后进入脉冲袋式除尘器，去除烟气中99.5%以上的固态烟尘；
烟气脱硫：在脉冲袋式除尘器之后设置脱硫塔。本发明此实施例中采用双碱法脱硫，烟气在逆喷管中从顶部自上而下与自下而上的NaOH吸收液逆流接触，气液充分接触后，SO2和卤素与NaOH吸收液反应，生成Na2SO3，同时烟气温度降至70℃，烟气中80%以上的SO2被吸收，烟气在吸收塔内脱硫净化后，经除雾器除去水雾，再经过脱硫塔顶部的直排烟囱排入大气，达标后的净烟气汇入排气筒排放。脱硫碱液循环使用，NaOH吸收SO2后生成亚硫酸钠，经氧化与氢氧化钙反应后转化成硫酸钙沉淀，捞出硫酸钙后，NaOH废液循环使用作为脱硫剂，不外排。
经过上述烟气处理工艺，使炉窑烟气中的主要固态和气态污染物逐步被吸收，实现燃烧气体的达标排放，减小了对环境的污染，危废处理的过程更加环保。该烟气处理工艺可以单独应用到各种燃烧炉窑。
危废经过本发明中的含铜危废处理工艺处理之后有害物质均被逐步合理的除去，最终得到一般固废——冰铜，将其可用于后续的持续炼铜，有害气体也逐步被去除，最终洁净的排入大气中，处理过程中不会对环境造成污染，并且铜的转化率高、对环境污染小。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种含铜危废处理工艺，其特征在于：包括Ⅰ类危废焚烧、Ⅱ类危废预处理、制砖和铜砖熔炼；
Ⅰ类危废焚烧包括：
S11:配料：将危废原料中除HW49外的其它危险废物首先经人工配料，混合原料的含水率、含铜率，使之符合入炉要求；
S12:焚烧：将混合完毕后的原料送入回转窑焚烧炉焚烧，收集废物燃烧后的熟料；
Ⅱ类危废预处理包括：将HW49类危废经预处理脱除有机物后收集含铜粉末；
制砖：将S12中收集的熟料与Ⅱ类危废预处理中收集的含铜粉末混合并进行压块处理，制成含铜砖块；
铜砖熔炼：将含铜砖块送入侧吹炉进行熔炼，产出冰铜。
2.根据权利要求1所述的含铜危废处理工艺，其特征在于：所述S11中人工配料采用的物质为含铜一般固废，至少包括尾渣、镁砖、精炼渣、铜精粉；经人工配料后的混合原料的含水率小于25%、含铜率大于22%。
3.根据权利要求1所述的含铜危废处理工艺，其特征在于：所述Ⅱ类危废预处理过程包括：
S21：HW49类危废破碎；
S22：破碎物筛分；将破碎后的危废物经过振动筛分机进行筛分、筛下物进行比重分选机分选、静电分选机分选，最终将含铜分料与非金属分开。
4.根据权利要求3所述的含铜危废处理工艺，其特征在于：所述S21中的HW49类危废破碎分为初碎和二次粉碎，振动筛分机筛分后的筛上物返回二次粉碎工段再次粉碎后重新进入振动筛分机。
5.根据权利要求1所述的含铜危废处理工艺，其特征在于：制砖工序包括：
S31：混料：将Ⅰ类危废焚烧产生的含铜熟料与Ⅱ类危废预处理产生的含铜粉末在封闭式空间内混合配料；
S32：调节含铜率：加入含铜一般固废，调节混合后的物料至含铜率大于25%；
S33：制备含铜砖块：添加胶结剂水泥和水制备含铜砖块，含铜物料:水泥+水=18:1。
6.根据权利要求1所述的含铜危废处理工艺，其特征在于：铜砖熔炼工序包括：
S41：加入添加剂：在含铜砖块上添加助溶剂、还原剂、燃料至适当比例；
S42：投料：将添加剂和含铜砖块一起投入侧吹熔炼炉内，同时向炉内鼓入氧气；
S43：冰铜收集：每两小时出一次铜液，将手机的铜液（冰铜）送到一般固废区进行进一步熔炼；
S44：尾渣处理：根据熔炼后的尾渣的含铜率情况，含铜率高于4.5%，返回熔炼炉继续熔炼；含铜率低于4.5%，加工成铜精粉备用。
7.根据权利要求1所述的含铜危废处理工艺，其特征在于：还包括烟气处理工序：
S51：二次燃烧：炉窑产出的高温含尘烟气，经过旋风收尘器除去大粒径颗粒物后，进入二燃室，鼓入助燃风、天然气，使未燃尽物料及烟气中的CO在高于1200℃温度下充分燃烧；
S52：余热锅炉吸热：每台炉窑配备有余热锅炉，二次燃烧室出来的高温烟气先经过余热锅炉回收余热，使烟气温度降至650℃以下；
S53：急冷降温：采用激冷装置使烟气温度骤降至150℃以下；
S54：活性炭吸附：在激冷装置之后的出烟道内安装活性炭装置；
S55：烟气除尘：在活性炭装置之后设置脉冲袋式除尘器；
S56：烟气脱硫：经过除尘后的烟气进入脱硫塔，经过脱硫净化排入大气。
8.根据权利要求7所述的含铜危废处理工艺，其特征在于：所述余热锅炉回收余热产生的蒸汽作为厂区采暖、供热和发电使用。
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