一种含铜危固废熔炼制砖的方法以及制黑铜的方法

技术领域

本发明属于冶炼炉吹炼、有色金属资源化技术领域，具体涉及一种含铜危固废熔炼制砖的方法以及制黑铜的方法。

背景技术

含铜的危固废污泥主要包括金属表面处理及热处理加工产生的表面处理废物HW17，玻璃制造、常用有色金属冶炼、电子元件制造产生的含铜废物HW22，常用有色金属冶炼产生的有色金属冶炼废物HW48等。处理处置此类工业污泥的传统方法为火法熔炼。该方法是将这类污泥作为固体燃料投入火法熔炼炉中燃烧，使其释放出能量并转化为高温燃烧气和少量性质稳定的固体残渣。

铝电解废阴极炭块是铝电解槽拆解过程中产生的固体废弃物，含有大量的氟化物及氰化物，氟化物含量一般在20％～40％，氰化物含量约为100g/t，被《国家危险废物名录》明确列为危险废物，编号为321-023-HW48。如果对这些危险废物不及时利用或处置，废阴极炭块中的大量氟化盐、氰化物等毒害物质，经过风吹、日晒、雨淋会逐步转移至大气、土壤和地下水中，严重影响动植物和人类的健康及生存。

随着经济发展石油需求增大，油田开采过程产生废油泥量持续增加，油泥对环境造成大的危害。这些废油泥中含有10-35％的原油、20-30％的水和25-60％的泥沙。目前对废油泥的处理法主要有焚烧、溶剂萃取、填埋、生物降解，直接焚烧使废油泥中的有用物被烧掉不仅浪费资源并产生大量的二氧化碳促进了温室效应的发生，以上其他处理方法会存在浪费石油资源，处理不彻底，占用土地还会造成二次污染。

目前，我国的废旧轮胎综合利用已初步形成旧轮胎翻新再制造、废轮胎生产再生橡胶、废轮胎生产橡胶粉和废轮胎(橡胶)热裂解四大板块，废旧轮胎循环利用产业链已初步形成。我国大部分大中型再生橡胶生产企业已基本实现了生产过程中对废水、废气的综合治理；再生橡胶生产先进适用技术与环保型助剂的研发和应用，则为行业向低碳绿色转化提供了转型契机；用连续裂解工艺技术处理废轮胎(橡胶)，解决生产过程中的环境污染和运行安全问题已成为行业的共识。

基于电解铝生产过程中产生的废阴极炭块、废油泥和废旧轮胎协同处置，并实现了各物质达到资源化利用的目的，本文针对含铜危固废原料提出一种含铜危固废熔炼协同处置制备方法，该方法通过工业试验，取得了良好的经济效益和环保效益。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种含铜危固废熔炼制砖的方法以及制黑铜的方法。

本发明所提供的技术方案如下：

一种含铜危固废熔炼制砖的方法，包括以下步骤：

1)将含铜危废、生石灰、废旧轮胎粉、电解铝废阴极炭块和油泥混合，其中：所述含铜危废的含铜率为15-35wt％；生石灰的投加量为所述含铜危固废的8～15wt％；所述废旧轮胎粉的投加量为所述含铜危固废的0～20wt％；所述电解铝废阴极炭块的投加量为所述含铜危固废的0～22wt％；所述油泥的投加量为所述含铜危固废的0～25wt％；

2)向步骤1)得到的混合物料中加入添加剂，测定得到的混合物料中的含铁量，得到含铁量达到3-5wt％，所述添加剂的控制值为3-8wt％，所述添加剂由以下重量百分含量的各组分组成：凹凸棒石粉占比45～55wt％，氧化铝粉占比25～45wt％，萤石粉占20～35wt％；

3)将步骤2)得到的混合物料送入搅拌机内进行搅拌，在搅拌过程中加入适量的水，使混合物料的含水率在35-43wt％，搅拌结束后通过密闭的皮带机进入制砖机，混合物料经制砖机制成砖块，将砖块自然风干，得到含水率为20-32wt％的含铜砖块，尺寸可为24cm×12cm×6cm(长×宽×高)。

上述技术方中，所述含铜危固废、电解铝废阴极炭块或油泥中的一种或多种的投加量不为零。

基于上述技术方案，本发明通过对含铜危固废添加废阴极炭块粉、废旧轮胎粉和油泥等含碳的辅料，可制作得到含铜砖块。含铜砖块可用于高效的炼制黑铜。

具体的，步骤1)中：所述含铜危废为HW17类危险废物、HW22类危险废物或HW48中的一种或几种含铜危废混合物。具体通过对各含铜危废的物料的成分检测，经过称重、混合配伍的方式将含铜率控制在15-35wt％。

具体的，步骤1)中：生石灰经过破碎、磨细至粒径为20-80目后投加使用。

具体的，步骤1)中：废旧轮胎经过破碎、抽丝、磨细至粒径为30-100目后作为所述废旧轮胎粉投加使用；所述废旧轮胎粉中：30-100目筛余物含量≤10wt％，相对密度在1.1～1.3之间，含水量<1wt％，铁含量<0.03wt％，纤维含量<1wt％，炭黑含量≥30wt％，橡胶烃含量≥48％。轮胎粉可为废旧轮胎粉，也可以为新轮胎粉。

具体的，步骤1)中：所述电解铝废阴极炭块经过破碎、磨细至30-100目后投加使用；所述电解铝废阴极炭块中碳含量≥85wt％。

具体的，步骤1)中：所述油泥经过过滤除杂后含油率30～55wt％，含水率<42wt％。

具体的，步骤2)中：

凹凸棒石粉粒径为80～120目，凹凸棒石含量≥75wt％，含水≤15wt％；

氧化铝粉粒径为80～120目，比表面积6～8m

萤石粉粒径为80～120目，CaF

上述技术方案中：

凹凸棒石粉粒的具体作用为高温助溶剂和造渣作用；

氧化铝粉的具体作用为骨架和调节高温熔融粘度作用；

萤石粉粒的具体作用为降低熔融温度，熔炼助溶剂的作用。

进一步的，步骤2)，如果检测得到含铁量小于所述控制值，添加铁粉以调整含铁量至所述控制值。

含铁量小于所述控制值，会导致熔融过程中除杂不彻底问题。

铁粉的成分指标为：含铁90wt％以上，粒度60-100目。

本发明还提供了一种制黑铜的方法，包括以下步骤：

1)通过本发明所提供的含铜危固废熔炼制砖的方法制备得到含铜砖块；

2)将步骤1)得到的含铜砖块、回收的电解铝生产过程的炭精和石子投入到熔炼炉中，经熔炼炉熔炼得到黑铜；熔炼渣送去水泥厂再利用。

炭精的指标为：固定碳≥90wt％，挥发分≤6.5wt％，且发热量≥8200kcal/kg。

石子的成分为：二氧化硅≥85wt％，其余主要为硅酸盐、氧化物及少量有机物和水分等。

熔炼的主要条件参数为：熔炼温度：1100-1230℃，熔炼时间2.0-3.2h。

本发明通过添加废阴极炭块粉、废旧轮胎粉和油泥等含碳的辅料制作得到含铜砖块，其在高温熔炼过程中具有升温反应快、除杂效果明显、渣相含铜低、增大熔炼炉的单位炉床的熔炼能力、同时达到降碳节能效果和提高黑铜产品的纯度等优点，并对其残渣进行水淬，水淬渣作为水泥厂原料。

附图说明

图1是基于本发明所提供的含铜危固废熔炼制砖的方法制黑铜的方法流程图。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1：

本发明提供的一种含铜危固废熔炼制砖的方法，将含铜危废原料根据入厂成分检测，经过称重，混合配伍的方式混合物料中含铜控制在18％；生石灰经过破碎磨细后，粒径为60目，投加量为含铜危废的9％；废旧轮胎经过破碎、抽丝、磨细后，粒径为70目，废旧轮胎粉投加量为含铜危固废的8％，废旧轮胎粉要求其筛余物含量为9wt％，相对密度为1.2，含水量0.8wt％，铁含量0.02wt％，纤维含量0.8wt％，炭黑含量31wt％，橡胶烃含量48.5wt％；电解铝废阴极炭块经过破碎、磨细后，废旧阴极炭块中碳含量85wt％，粒径为70目，其投加量为含铜危固废的5wt％；油泥经过过滤除杂后，其投加量为含铜危固废的8wt％，油泥的含油率45wt％，含水率35wt％；添加剂的投加量为废旧轮胎粉、废阴极炭块粉和油泥三者总量的4wt％，添加剂的主要成分为凹凸棒石粉、氧化铝粉和萤石粉，凹凸棒石粉占比45wt％、氧化铝粉占比30wt％和萤石粉占25wt％，其粒径均为100目，凹凸棒石粉中的凹凸棒石含量76wt％，含水10wt％；氧化铝粉比表面7m

经制砖后的含铜砖、回收的电解铝生产过程的炭精、石子等物料经熔炼炉提炼得到黑铜，熔炼渣送去水泥厂再利用，通过工业生产运行。熔炼炉中熔炼的具体工作条件为：熔炼温度：1200℃，熔炼时间2.5h。

水渣中含铜由原1.37wt％降至0.28wt％，熔炼炉的单位炉床的熔炼能力原48.2t/m

含铜危废具体为含铜危废为HW17、HW22、HW48中类型危险废物，其具体来源为昆山市亚盛资源利用有限公司、江苏通顺环保科技有限公司、江阴市马盛金属再生资源有限公司和昆山中粤工业固废处置有限公司等。

废旧轮胎的具体来源为灵寿县盛飞矿产品加工厂从市场收购的废旧轮胎。

电解铝废阴极炭的具体来源为山东魏桥电解铝厂。

油泥的具体来源为赤峰博元科技有限公司。

凹凸棒石粉的具体来源为石家庄大恒矿产品加工有限公司的凹凸棒石粉产品。

氧化铝粉的具体来源为山东氧化铝厂生产的超细氧化铝产品。

萤石的具体来源为河北瞩坤新材料科技有限公司的萤石粉产品。

铁粉的具体来源为石家庄市宇亨矿业有限公司的超细还原铁粉产品。

炭精的具体来源为邹平伟发商贸有限公司，出售的碳精产品。

石子的具体来源为宣城市寒亭镇金福石子厂。

熔炼炉的具体型号为富氧熔炼炉，性能参数为：炉床面积：4m

实施例2：

本发明提供的一种含铜危固废熔炼制砖的方法，将含铜危废原料根据入厂成分检测，经过称重，混合配伍的方式混合物料中含铜控制在25wt％；生石灰经过破碎磨细后，粒径为70目，投加量为含铜危废的11wt％；废旧轮胎经过破碎、抽丝、磨细后，粒径为80目，废旧轮胎粉投加量为含铜危固废的18wt％,废旧轮胎粉要求其筛余物含量为9.3wt％，相对密度为1.2，含水量0.7wt％，铁含量0.03wt％，纤维含量0.9wt％，炭黑含量32wt％，橡胶烃含量48.8wt％；添加剂的投加量为废旧轮胎粉量的6wt％，添加剂的主要成分为凹凸棒石粉、氧化铝粉和萤石粉，凹凸棒石粉占比50wt％、氧化铝粉占比25wt％和萤石粉占25wt％，其粒径均为80目，凹凸棒石粉中的凹凸棒石含量76％，含水10wt％；氧化铝粉比表面8m

水渣中含铜由原1.37wt％降至0.29wt％，熔炼炉的单位炉床的熔炼能力原48.2t/m

含铜危废具体为含铜危废为HW17、HW22、HW48中类型危险废物，其具体来源为昆山市亚盛资源利用有限公司、江苏通顺环保科技有限公司、江阴市马盛金属再生资源有限公司和昆山中粤工业固废处置有限公司等。

废旧轮胎的具体来源为灵寿县盛飞矿产品加工厂从市场收购的废旧轮胎。

凹凸棒石粉的具体来源为石家庄大恒矿产品加工有限公司的凹凸棒石粉产品。

氧化铝粉的具体来源为山东氧化铝厂生产的超细氧化铝产品。

萤石的具体来源为河北瞩坤新材料科技有限公司的萤石粉产品。

铁粉的具体来源为石家庄市宇亨矿业有限公司的超细还原铁粉产品。

炭精的具体来源为邹平伟发商贸有限公司，出售的碳精产品。

石子的具体来源为宣城市寒亭镇金福石子厂。

熔炼炉的具体型号为富氧熔炼炉，性能参数为：炉床面积：4m

实施例3：

本发明提供的一种含铜危固废熔炼制砖的方法，将含铜危废原料根据入厂成分检测经过称重，混合配伍的方式混合物料中含铜控制在22wt％；生石灰经过破碎磨细后，粒径为45目，投加量为含铜危废的12.5wt％；电解铝废阴极炭块经过破碎、磨细后，废旧阴极炭块中碳含量89wt％，粒径为85目，其投加量为含铜危固废的13wt％；废旧轮胎经过破碎、抽丝、磨细后，粒径为70目，废旧轮胎粉投加量为含铜危固废的8wt％,废旧轮胎粉要求其筛余物含量为9.5wt％，相对密度为1.2，含水量0.8wt％，铁含量0.02wt％，纤维含量0.8wt％，炭黑含量31wt％，橡胶烃含量48.6wt％；添加剂的投加量为电解铝废阴极炭块和废旧轮胎粉总量的4.5wt％，添加剂的主要成分为凹凸棒石粉、氧化铝粉和萤石粉，凹凸棒石粉占比55wt％、氧化铝粉占比30wt％和萤石粉占20wt％，其粒径均为100目，凹凸棒石粉中的凹凸棒石含量76wt％，含水10wt％；氧化铝粉比表面8m

水渣中含铜由原1.37wt％降至0.28wt％，熔炼炉的单位炉床的熔炼能力原48.2t/m

含铜危废具体为含铜危废为HW17、HW22、HW48中类型危险废物，其具体来源为昆山市亚盛资源利用有限公司、江苏通顺环保科技有限公司、江阴市马盛金属再生资源有限公司和昆山中粤工业固废处置有限公司等。

废旧轮胎的具体来源为灵寿县盛飞矿产品加工厂从市场收购的废旧轮胎。

电解铝废阴极炭的具体来源为山东魏桥电解铝厂。

凹凸棒石粉的具体来源为石家庄大恒矿产品加工有限公司的凹凸棒石粉产品。

氧化铝粉的具体来源为山东氧化铝厂生产的超细氧化铝产品。

萤石的具体来源为河北瞩坤新材料科技有限公司的萤石粉产品。

铁粉的具体来源为石家庄市宇亨矿业有限公司的超细还原铁粉产品。

炭精的具体来源为邹平伟发商贸有限公司，出售的碳精产品。

石子的具体来源为宣城市寒亭镇金福石子厂。

熔炼炉的具体型号为富氧熔炼炉，性能参数为：炉床面积：4m

实施例4

本发明提供的一种含铜危固废熔炼制砖的方法，将含铜危废原料根据入厂成分检测，经过称重，混合配伍的方式混合物料中含铜控制在32％；生石灰经过破碎磨细后，粒径为50目，投加量为含铜危废的11wt％；废旧轮胎经过破碎、抽丝、磨细后，粒径为80目，废旧轮胎粉投加量为含铜危固废的9％，废旧轮胎粉要求其筛余物含量为9.3wt％，相对密度为1.2，含水量0.8wt％，铁含量0.02wt％，纤维含量0.8wt％，炭黑含量32wt％，橡胶烃含量49.2wt％；油泥经过过滤除杂后，其投加量为含铜危固废的10wt％，油泥的含油率52wt％，含水率31wt％；添加剂的投加量为废旧轮胎粉和油泥三者总量的7wt％，添加剂的主要成分为凹凸棒石粉、氧化铝粉和萤石粉，凹凸棒石粉占比45wt％、氧化铝粉占比30wt％和萤石粉占25wt％，其粒径均为100目，凹凸棒石粉中的凹凸棒石含量76wt％，含水10wt％；氧化铝粉比表面7m

经制砖后的含铜砖、回收的电解铝生产过程的炭精、石子等物料经熔炼炉提炼得到黑铜，熔炼渣送去水泥厂再利用，通过工业生产运行。熔炼炉中熔炼的具体工作条件为：熔炼温度：1190℃，熔炼时间2.55h。

水渣中含铜由原1.37wt％降至0.26wt％，熔炼炉的单位炉床的熔炼能力原48.2t/m

含铜危废具体为含铜危废为HW17、HW22、HW48中类型危险废物，其具体来源为昆山市亚盛资源利用有限公司、江苏通顺环保科技有限公司、江阴市马盛金属再生资源有限公司和昆山中粤工业固废处置有限公司等。

废旧轮胎的具体来源为灵寿县盛飞矿产品加工厂从市场收购的废旧轮胎。

油泥的具体来源为赤峰博元科技有限公司。

凹凸棒石粉的具体来源为石家庄大恒矿产品加工有限公司的凹凸棒石粉产品。

氧化铝粉的具体来源为山东氧化铝厂生产的超细氧化铝产品。

萤石的具体来源为河北瞩坤新材料科技有限公司的萤石粉产品。

铁粉的具体来源为石家庄市宇亨矿业有限公司的超细还原铁粉产品。

炭精的具体来源为邹平伟发商贸有限公司，出售的碳精产品。

石子的具体来源为宣城市寒亭镇金福石子厂。

熔炼炉的具体型号为富氧熔炼炉，性能参数为：炉床面积：4m

实施例5

本发明提供的一种含铜危固废熔炼制砖的方法，将含铜危废原料根据入厂成分检测，经过称重，混合配伍的方式混合物料中含铜控制在28％；生石灰经过破碎磨细后，粒径为80目，投加量为含铜危废的10wt％；电解铝废阴极炭块经过破碎、磨细后，废旧阴极炭块中碳含量87wt％，粒径为90目，其投加量为含铜危固废的5wt％；油泥经过过滤除杂后，其投加量为含铜危固废的8wt％，油泥的含油率45wt％，含水率35wt％；添加剂的投加量为废阴极炭块粉和油泥总量的6wt％，添加剂的主要成分为凹凸棒石粉、氧化铝粉和萤石粉，凹凸棒石粉占比55wt％、氧化铝粉占比25wt％和萤石粉占20wt％，其粒径均为90目，凹凸棒石粉中的凹凸棒石含量77wt％，含水9wt％；氧化铝粉比表面8m

经制砖后的含铜砖、回收的电解铝生产过程的炭精、石子等物料经熔炼炉提炼得到黑铜，熔炼渣送去水泥厂再利用，通过工业生产运行。熔炼炉中熔炼的具体工作条件为：熔炼温度：1210℃，熔炼时间2.3h。

水渣中含铜由原1.37wt％降至0.285wt％，熔炼炉的单位炉床的熔炼能力原48.2t/m

含铜危废具体为含铜危废为HW17、HW22、HW48中类型危险废物，其具体来源为昆山市亚盛资源利用有限公司、江苏通顺环保科技有限公司、江阴市马盛金属再生资源有限公司和昆山中粤工业固废处置有限公司等。

电解铝废阴极炭的具体来源为山东魏桥电解铝厂。

油泥的具体来源为赤峰博元科技有限公司。

凹凸棒石粉的具体来源为石家庄大恒矿产品加工有限公司的凹凸棒石粉产品。

氧化铝粉的具体来源为山东氧化铝厂生产的超细氧化铝产品。

萤石的具体来源为河北瞩坤新材料科技有限公司的萤石粉产品。

铁粉的具体来源为石家庄市宇亨矿业有限公司的超细还原铁粉产品。

炭精的具体来源为邹平伟发商贸有限公司，出售的碳精产品。

石子的具体来源为宣城市寒亭镇金福石子厂。

熔炼炉的具体型号为富氧熔炼炉，性能参数为：炉床面积：4m

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。