公布日：2023.07.28

申請日：2023.04.26

分類號：C22B15/00(2006.01)I;C22B7/00(2006.01)I

摘要

本發明涉及含銅廢物處理技術領域，公開了一種基于富氧頂吹工藝熔融還原含銅污泥的方法和設備。通過改進的富氧頂吹熔融工藝，能夠直接將污泥作為原料進行熔煉處理，無需對含銅污泥進行造塊處理，不存在堵塞設備的問題。通過熔煉，將含銅污泥中的銅氧化物還原為金屬銅，方便沉降于爐缸中進行后續與爐渣分離。在富氧側吹或富氧頂吹工序中，含銅污泥不會跟隨煙氣進入到后續的煙氣處理系統中。

權利要求書

1.基于富氧頂吹工藝熔融還原含銅污泥的方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一，烘干預處理，烘干含銅污泥，通過干燥將含銅污泥的水分含量降低至30％以下；步驟二，輻射熔煉，含銅污泥與原輔料在富氧空氣作用下進行輻射熔煉，含銅污泥熔煉成含銅污泥熔體；步驟三，富氧頂吹熔池熔煉，含銅污泥熔體與加入的燃料及造渣劑共同進入頂吹熔池區，噴槍插入到頂吹熔池中，鼓入的富氧空氣劇烈攪拌頂吹熔池，含銅污泥中的銅氧化物被加入的碳素等還原劑迅速還原，形成金屬銅沉降于爐缸；步驟四，出渣出銅，熔煉結束后，爐渣通過溜槽進入水渣池中水淬得到水淬渣；粗銅經出銅口經溜槽進入銅水包中鑄錠得到銅錠。

2.根據權利要求1所述的基于富氧頂吹工藝熔融還原含銅污泥的方法，其特征在于：所述步驟一中，烘干機為帶式干燥機。

3.根據權利要求1所述的基于富氧頂吹工藝熔融還原含銅污泥的方法，其特征在于：所述步驟二中，原輔料包括碳質材料和造渣材料，碳質材料和造渣材料破碎為粒度小于20mm的顆粒；碳質材料包括焦炭、碳精、無煙煤；造渣原料包括石英砂、球團礦、氧化鈣、氟化鈣。

4.根據權利要求1所述的基于富氧頂吹工藝熔融還原含銅污泥的方法，其特征在于：所述步驟二中，所述含銅污泥沿著輻射熔煉區爐底斜度向頂吹熔池區運動。

5.根據權利要求4所述的基于富氧頂吹工藝熔融還原含銅污泥的方法，其特征在于：輻射熔煉的熱源為電阻式發熱體，熱量通過輻射的方式進入輻射熔融區。

6.根據權利要求1所述的基于富氧頂吹工藝熔融還原含銅污泥的方法，其特征在于：所述步驟三中，加入的造渣劑中的CaO、SiO2、CaF2與含銅污泥的FeO及SiO2發生造渣反應，生成硅灰石或鐵橄欖石相的熔渣，熔渣與銅液于爐缸內沉降分層。

7.根據權利要求1所述的基于富氧頂吹工藝熔融還原含銅污泥的方法，其特征在于：還包括煙氣處理，冶煉過程產生的煙氣進入煙氣處理系統，煙氣處理的過程包括降溫、除塵、脫硫、脫硝工序。

8.根據權利要求1所述的基于富氧頂吹工藝熔融還原含銅污泥的方法，其特征在于：還包括針對爐缸和噴槍進行冷卻的冷卻系統，所述冷卻系統包括循環水泵，除鹽水生產裝置、冷卻裝置，除鹽水生產裝置生產的軟化水作為循環冷卻水，循環冷卻水在爐缸水冷套和冷卻裝置之間循環用于冷卻爐體。

9.根據權利要求1所述的基于富氧頂吹工藝熔融還原含銅污泥的方法，其特征在于：除含銅污泥以外的原料分別儲存在各自料倉中，按照原料的配料比例，調整料倉的下料閥門以控制出料速率。

10.根據權利要求9所述的基于富氧頂吹工藝熔融還原含銅污泥的方法，其特征在于：所述原料從料倉出來后進入稱量皮帶控制輸送的重量，通過上料皮帶加入到輻射熔煉區入口。

發明內容

本發明意在提供基于富氧頂吹工藝熔融還原含銅污泥的方法和設備，無需繁雜的預處理工藝，以解決含銅污泥原料中銅資源高效回收的問題。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：基于富氧頂吹工藝熔融還原含銅污泥的方法，包括以下步驟：

步驟一，烘干預處理，烘干含銅污泥，通過干燥將含銅污泥的水分含量降低至30％以下；

步驟二，輻射熔煉，含銅污泥與原輔料在富氧空氣作用下進行輻射熔煉，含銅污泥熔煉成含銅污泥熔體；

步驟三，富氧頂吹熔池熔煉，含銅污泥熔體與加入的燃料及造渣劑共同進入頂吹熔池區，噴槍插入到頂吹熔池中，鼓入的富氧空氣劇烈攪拌頂吹熔池，含銅污泥中的銅氧化物被加入的碳素等還原劑迅速還原，形成金屬銅沉降于爐缸；

步驟四，出渣出銅，熔煉結束后，爐渣通過溜槽進入水渣池中水淬得到水淬渣；粗銅經出銅口經溜槽進入銅水包中鑄錠得到銅錠。

本方案的原理及優點是：實際應用時能夠直接將污泥作為原料進行熔煉處理，無需對含銅污泥進行造塊處理，不存在堵塞設備的問題。通過熔煉，將含銅污泥中的銅氧化物還原為金屬銅，方便沉降于爐缸中進行后續與爐渣分離。在富氧側吹或富氧頂吹工序中，含銅污泥不會跟隨煙氣進入到后續的煙氣處理系統中。

優選的，作為一種改進，所述步驟一中，烘干機為帶式干燥機。

優選的，作為一種改進，所述步驟二中，原輔料包括碳質材料和造渣材料，碳質材料和造渣材料破碎為粒度小于20mm的顆粒；碳質材料包括焦炭、碳精、無煙煤；造渣原料包括石英砂、球團礦、氧化鈣、氟化鈣。

優選的，作為一種改進，所述步驟二中，所述含銅污泥沿著輻射熔煉區爐底斜度向頂吹熔池區運動。

優選的，作為一種改進，輻射熔煉的熱源為電阻式發熱體，熱量通過輻射的方式進入輻射熔融區。

優選的，作為一種改進，所述步驟三中，加入的造渣劑中的CaO、SiO2、CaF2與含銅污泥的FeO及SiO2發生造渣反應，生成硅灰石或鐵橄欖石相的熔渣，熔渣與銅液于爐缸內沉降分層。

優選的，作為一種改進，還包括煙氣處理，冶煉過程產生的煙氣進入煙氣處理系統，煙氣處理的過程包括降溫、除塵、脫硫、脫硝工序。

優選的，作為一種改進，還包括針對爐缸和噴槍進行冷卻的冷卻系統，所述冷卻系統包括循環水泵，除鹽水生產裝置、冷卻裝置，除鹽水生產裝置生產的軟化水作為循環冷卻水，循環冷卻水在爐缸水冷套和冷卻裝置之間循環用于冷卻爐體。

優選的，作為一種改進，除含銅污泥以外的原料分別儲存在各自料倉中，按照原料的配料比例，調整料倉的下料閥門以控制出料速率。

優選的，作為一種改進，所述原料從料倉出來后進入稱量皮帶控制輸送的重量，通過上料皮帶加入到輻射熔煉區入口。

（發明人：陳士朝;丁銀貴;張欣;管子豪;劉夢瑤;宋瑋華;黃文;趙海）