富氧侧吹炉处理含铜污泥生产实践

富氧侧吹炉处理含铜污泥生产实践

刘超

广东同畅环境科技有限公司  湛江市  524000

摘要：近几年来，我国在有色金属冶炼行业出现了一种新的发展和应用，同时也出现了一种更加环保、节能、有利于资源循环再利用的处理方式，本文对含铜污泥的处理和废铜渣的循环利用方式进行了阐述，对其工艺内容、处理方式和设备的选择进行了较为详尽的阐述，相比常规的处理方式具有更大的优越性。

关键词：含铜污泥；富氧侧边炉；生产实践

1侧吹炉技术的国内发展背景

华北某铜冶炼公司首次在国内引进奥斯麦特顶吹铜冶炼技术，经过多年的消化、吸收和再创新，在国际上首家实现了浸没式富氧顶吹双炉炼铜技术的工业化生产。近年来，随着我国对生态环境保护方面的要求日益严格，以及国内而临的金属资源枯竭困局，含铜污泥作为一类重要的二次可再生资源而受到广泛关注。因此，其主流的处理处置方式由最初的固定化安全填埋技术转向更清洁、高效资源化利用工艺。相关技术主要分为两种：湿法浸出和火法熔炼。其中，湿法浸出工艺具有回收率高、投资成本低等优势，但工业生产的含铜污泥种类繁多，成分波动较大，导致其工艺适应性差，试剂消耗量大，且产出大量废水及废渣需要再次无害化处理，存在二次污染风险。常见火法熔炼工艺根据炉型又可分为鼓风炉和富氧侧吹炉，由于鼓风炉存在设备密封性差、自动化程度低、低空污染大，能耗高等缺点，己经是国家要求限期淘汰的落后生产工艺设备。

富氧侧吹炉原型来源于前苏联瓦纽科夫炉，引入我国以后，经过多年的消化、吸收，己经发展成为具有我国自主特色的铜富氧熔池熔炼工艺技术，被广泛运用于矿铜冶炼、矿铅冶炼、铜镍矿等领域。由于具有原料适应性强、金属回收率高、环保效果好、自动化水平程度高等优点，符合当前国家提倡使用先进富氧熔池熔炼工艺的政策。因此，在更为严格管控的工业危废处置行业受到高度重视，在废旧铅酸蓄电池综合处理、铜浮渣处理等领域己有成功案例。

2含铜污泥和废线路板的综合处理办法

2.1主体工艺

该方法是利用含铜渣与废旧线路板，对其进行综合处理，实现高效率、低能耗的目标。首先，从原材料方面来说，铜渣中含有多种重金属，同时还含有铁、硫、钙、硅等元素，它们通常是通过对污水进行处理，再与次氯酸钠、硫化钠、硫酸亚铁或氢氧化钙等试剂反应而获得。而废弃电路板中，金属元素占40%，有机元素占30%，其中主要成分是铜、锌、铝、铅、镍、铁等，它们能与铜渣发生化学反应，从而实现废弃物的资源化。含铜渣的含水量很高，因此在输送的时候，很容易粘附到设备上，随着时间的推移，就会产生输送堵塞，这对于处理设备是十分不利的，且含水过高将导致燃料成本的增大。因此，首先要将铜渣进行干燥，除去里面的水分，一般水份控制在10～30%较为合适。建议选择滚筒干燥机或旋耙飞腾三级多回路干燥机进行烘干脱水，该过程可用天然气或高温蒸汽进行脱水，通常将其温度控制在300℃，含铜污泥经干燥处理后，其含水量降为30%～35%，此时，污泥将成为颗粒，也可以对烘干后的粉状污泥通过圆盘造粒机或高压制球机进行造粒，然后按照科学的配料方法对含铜污泥与石英石、硫铁矿、粒煤、废活性炭等辅料进行配比和混合即可。

图1 三级多回路烘干机示意图

干燥后的金属污泥经过高压制球后通过上料皮带投入富氧侧吹浸没燃烧炉熔池表面，熔池温度高达1300℃～1350℃，物料中的铜、镍、钴等金属氧化物在炭精和废活性炭还原剂的还原反应下生成金属，在炉底部沉积形成金属相，熔融的金属通过溜槽流至熔炼圆盘浇铸机浇铸成金属锭，得到黑铜和冰铜产品。赤铁矿与石英石作为辅料投加进行造渣反应，形成的炉渣通过水淬系统进行冷却，形成水淬渣。对废弃线路板来说，只要将它粉碎，使其与基材分开，制成直径在20～70mm左右的微粒即可。在冶炼过程中，废弃的活性炭既是还原剂，又是燃料，也可以废矿物油、煤粉为辅助燃料，因此，侧吹炉工艺实现了废弃物的回收，并进一步减少了能耗。

图2 主要工艺流程图

2.2熔炼过程中的烟气处理

冶炼过程中，生成的CO及有机物质可在炉顶与二次风充分燃烧，但为减轻污染、保护环境，在烟气处理工艺中增加三次风，使其能更好地充分燃烧，通常将烟气温度控制在1250℃～1350℃。首先，当烟气进入废热锅炉后，通过SNCR法进行脱硝，通常是氨、尿素等脱硝剂，此时，可对烟气进行一定的冷却，并回收余热，确保其出口温度为500～550℃。第二个步骤是，从锅炉的出口处，排出的烟雾会被骤冷塔迅速冷却，然后再被冷却枪中的雾化水或者石灰浆液进行彻底的脱酸处理。在此基础上，本项目提出了一种新的高效节能的方法，即通过对雾化水的加热，使其在较短的时间内实现对高温烟气的快速降温，达到200℃的目的。第三个步骤，采用干式脱硫设备，对烟气中的硫进行快速处理，其智能传感，采用氢氧化钙喷洒设备和活性碳喷洒设备对其进行处理。在脱硫过程中，脱硫效果显著，脱硫效果明显，脱硫效果良好，脱硫效果好，脱硫效率高、脱硫效果好。在此基础上，提出了一种以碱金属为吸收剂的石灰石-石膏法烟气脱硫技术。经脱硫后的烟气与湿式电除雾排出的烟气经GGH换热器进行换热，达到135℃以下的排放标准。该工艺结束后，可将石膏渣输送到本地水泥厂，使资源优势得到最大程度的发挥。在此流程中，锅炉排出的热量除了用来发电之外，还可以用来烘干含铜渣，起到保温袋收尘器的作用，还能对脱酸塔出口的烟气进行二次加热，从而消除白雾，这很好地满足了能量回收的需要，使得整个流程体系更加完善，这也是烟气处理技术的一大优点。

3利用富氧侧吹炉进行综合处理的优势

3.1成熟的技术和设备

国内有相对成熟的设备加工流程，技术成熟可靠，在前苏联用于炼铜和废物处理的熔炼炉已有30余年的实践经验。我国不但开发了氧气侧吹炼铅技术，同时也已成功应用于炼铜、镍领域。富氧侧吹浸没燃烧炉喷枪寿命长，可达3个月；喷枪附近区域砖寿命1年以上；耐火材料的寿命3年以上。冶金炉的应用和技术改造升级都在有序地进行着，并且设备齐全，工作效率很高，在现实的工业应用中十分普遍。

3.2充分节约能源

该技术具有节能降耗、充分提炼金属成分等特点，可从多个角度实现节能减排，如利用有机废气（废弃矿物油）所产热能减少燃油消耗、废弃活性炭部分代替还煤、减少燃油消耗等。喷枪喷入的富氧空气浓度为60～80%，使侧吹熔炼工艺烟气量大大减少，具有能耗低、热效率高的优点。熔池熔炼过程不产生废水，仅需补充冷却水。利用废热煤气对原料进行处理，并对其进行保温，为烟气处理创造了良好的条件，且无需另寻热源。

3.3原料适用性强，处理效率高

富氧侧吹式炉能单次处理大量的含铜污泥，处理能力很强，从原料进入到反应处理的整个流程都很快速和彻底，在实现“资源化”的同时，发挥了巨大的作用。目前较大型的炉型床处理能力在30～45t/m2，单台炉处理能力可高达500～700t/d，具备减量化和资源化能力。

3.4科学环保的处理方式

富氧侧吹技术是一种环保、科学的处理方法，经过对工艺的研究与分析，不管是对工业废物，还是对处理过程中产生的烟气，都能将有毒有害物质彻底地处理掉，使烟气排放符合环保标准，更重要的是该工艺能大量回收含铜污泥或废铜渣里面的铜，废弃物的资源化回收是国家未来不可逆转的趋势。

3.5使用范围广

富氧侧吹式对原料适应性强，可处理各种含铜、镍的原料，对原料中铜、镍的品位适应范围大。使用范围广，可用于铜、镍、铅等有色金属冶炼、废物处理和炼铁等。在还原剂选择时，也可以采用煤、炭精、废活性炭等。在选择燃料时，还可采用煤粉、重油等，从而拓宽了此技术的适用范围，并可用于其他金属废弃物的提炼。由于炉内处理温度高达1350℃，对各类含金属，含危险性物质的废物深度化处置兼容性强。

结语

在现代化工业生产中，由于大量的原辅料生产和积累，产生了大量的含铜污泥、废旧电路板等危险废物，但它们并非真的没有任何用处，含铜污泥里的铜是一种可再生使用的金属资源，如果进行合理的回收，就能获得良好的经济效益。富氧侧吹炉是一种较好的治理技术。本文通过对富氧侧吹炉炉体结构的研究，从几个细节上解决了炉身结构的问题，使炉身充分发挥作用。通过工艺上的改进，与废旧线路板一起处置，实现了对铜渣和废旧线路板的综合利用，对有色金属冶炼行业具有较好的经济效益和环境保护作用。

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