本发明专利技术提供了一种铜渣回收装置及铜渣回收方法,所述铜渣回收装置包括粒化单元与混合气还原单元,所述粒化单元的出料口与所述混合气还原单元的进料口连通;所述混合气还原单元中的还原气体为一氧化碳与氢气的混合气体。本发明专利技术中铜渣在铜渣回收装置的粒化单元中形成具有余热的粒化铜渣,由于粒化铜渣具有余热,因此可以采用具有高氢气含量的还原气体来提升还原效率,粒化铜渣在余热与混合气还原单元中一氧化碳与氢气的混合气体的作用下被还原,避免了粒化铜渣的余热的浪费,省去了二次造球的繁琐流程、具有较高的还原率且降低了还原过程中的碳排放。程中的碳排放。程中的碳排放。
【技术实现步骤摘要】
一种铜渣回收装置及铜渣回收方法
[0001]本专利技术属于冶金工程
,涉及一种铜渣回收装置,尤其涉及一种铜渣回收装置及铜渣回收方法。
技术介绍
[0002]火法炼铜过程中产生大量的液态高温渣,每冶炼出1吨铜,反射炉法将产生10~20吨炉渣,鼓风炉法为50~100吨铜渣。铜渣大量堆存,造成严重环境污染,成为亟待处理的工业固废。铜渣中含有Fe、Cu、Zn、Pb、Co与Ni等多种有价金属,但是目前的处理方法仅能回收金属铜,处理后的铜渣仍含高于0.2%左右的铜,而铜渣中的铁含量高达40%~60%,仅通过磁选回收其中15%~20%的磁铁矿,造成极大资源浪费。铜冶炼过程中排出的液态铜渣温度在1200
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1350℃之间,每吨渣热焓约为1200MJ/t,相当于燃烧41吨标煤,余热品质非常高,极具利用价值。目前铜厂主要采用缓冷和水淬来处理铜渣,处理过程时间长、耗水量大且热量自然耗散。
[0003]面对铜渣金属资源与余热综合回收利用的两大主要难点,研究人员也提出了大量的解决方案。直接还原技术是铜渣金属回收的主要研究方向,主要包括煤基、气基与油基。煤基直接还原引入低温煤粉或含碳球团,会使铜渣热品质迅速下降,而油基则成本较高。高温铜渣余热回收的主要解决方案包括化学法和物理法。物理法主要是用气体、水或熔盐等与高温铜渣颗粒在热交换器或余热锅炉中进行热交换,但是存在换热面积小及余热利用率低的问题,同时高温铜渣颗粒对换热管道造成极大的磨损和隐患,管道也容易造成铜渣颗粒运行不顺。而且,由于铜冶炼炉的排渣制度为间歇排渣,造成现有回收技术热量波动较大,不利于稳定供热和发电。化学法利用渣粒余热进行热解煤、天然气、柴油或生物质等制备裂解产物,用裂解产物进一步还原粒化铜渣,余气以裂解气的化学能储存回收铜渣余热,然而裂解反应需要精细的催化剂容易受到含硫渣粒恶劣环境的影响。
[0004]CN107365914A公开了一种从干法离心粒化法制备的铜渣颗粒中磁选提铁的方法,该方法采用干法离心粒化设备制备铜渣粉末,该设备主要包括对熔融金属进行粒化的旋转粒化系统、将粒化飞溅出来金属颗粒冷却的空气冷却系统、对下落的金属颗粒进行收集的金属颗粒收集结构和对冷却金属颗粒的热空气进行收集的气体收集系统;该方法首先采用干法离心粒化设备制备铜渣粉末,在此过程中收集换热的热空气,然后对铜渣颗粒进行研磨得到铜渣粉末,最后对铜渣粉末进行磁选分离出Fe3O4。但是该方法仅实现了余热利用,铜渣未经过还原,磁选的Fe3O4仅占全部铁元素的15%~20%,从而无法充分回收铜渣中的金属。
[0005]CN106086276A公开了一种回收铜渣余热并直接还原提铁的系统及方法。该专利技术将粒化后的铜渣颗粒直接制备铜渣含碳颗粒,省去了磨矿工序,降低了现有技术中球团造球过程的能耗;在烘干炉内干燥后的铜渣含碳球团抗压强度增加,为直接还原的进行提供了保障;该专利技术通过对还原炉温度的控制,提高了铜渣中铁的还原率;但是,该方法使用引入了含碳球团,会使铜渣热品质迅速下降,还原过程中还会排放出大量含碳气体。
[0006]目前公开的铜渣回收装置及铜渣回收方法都有一定的缺陷,存在着无法在充分回收铜渣中金属的同时实现铜渣中余热的高效利用的问题。因此,开发设计一种新型的铜渣回收装置及铜渣回收方法至关重要。
技术实现思路
[0007]针对现有技术存在的不足,本专利技术的目的在于提供一种铜渣回收装置及铜渣回收方法,本专利技术中铜渣在铜渣回收装置的粒化单元中形成具有余热的粒化铜渣,由于粒化铜渣具有余热,因此可以采用具有高氢气含量的还原气体来提升还原效率,粒化铜渣在余热与混合气还原单元中一氧化碳与氢气的混合气体的作用下被还原,避免了粒化铜渣的余热的浪费,省去了二次造球的繁琐流程、具有较高的还原率且降低了还原过程中的碳排放。
[0008]为达此目的,本专利技术采用以下技术方案:
[0009]第一方面,本专利技术提供了一种铜渣回收装置,所述铜渣回收装置包括粒化单元与混合气还原单元,所述粒化单元的出料口与所述混合气还原单元的进料口连通;
[0010]所述混合气还原单元中的还原气体为一氧化碳与氢气的混合气体。
[0011]若直接使用一氧化碳与氢气的混合气体还原铜渣,由于氢气对铜渣的还原能力比一氧化碳更强,因此增加氢气比例可提高还原效率;但是,一氧化碳还原铜渣为放热反应,氢气还原铜渣为吸热反应,若氢气的含量过高,则会导致冷炉,所以很难通过使用具有高含量氢气的还原气体来提升还原效率。
[0012]本专利技术中铜渣在铜渣回收装置的粒化单元中形成具有余热的粒化铜渣,由于粒化铜渣具有余热,因此可以采用具有高氢气含量的还原气体来提升还原效率,粒化铜渣在余热与混合气还原单元中一氧化碳与氢气的混合气体的作用下被还原,避免了粒化铜渣的余热的浪费,省去了二次造球的繁琐流程、具有较高的金属还原率且降低了还原过程中的碳排放。
[0013]优选地,所述粒化单元包括粒化器与第一余热锅炉,所述粒化器的冷气流入口与所述第一余热锅炉的气流出口连通,所述粒化器的热气流出口与所述第一余热锅炉的气流入口连通。
[0014]优选地,所述粒化器为转杯粒化器,所述转杯粒化器包括上端的柱形区域与下端的漏斗形区域,所述漏斗形区域的侧壁上设置有冷气流入口,所述柱形区域的侧壁上设置有热气流出口。
[0015]本专利技术中使用转杯粒化器对液态铜渣进行粒化,转杯粒化获得的粒化铜渣的均匀性及球形度好,还原过程更容易调控,反应速率、反应时间、反应温度与进出料速度等关键参数更加稳定可控。
[0016]优选地,所述第一余热锅炉的下端设置有气流出口,上端设置有气流入口,所述第一余热锅炉的气流入口处设置有旋风除尘器。
[0017]本专利技术中粒化器内产生的余热烟气进入第一余热锅炉内后实现热量的回收利用。
[0018]优选地,本专利技术所述第一余热锅炉的气流出口处还设置有加压风机。
[0019]优选地,所述混合气还原单元包括直接还原炉、煤气发生炉与第二余热锅炉,所述直接还原炉包括上端的反应区域与下端的冷却区域,所述反应区域与煤气发生炉连通,所述冷却区域与第二余热锅炉连通。
[0020]优选地,所述反应区域的侧壁上端设置有混合气出口,侧壁下端设置有混合气入口,所述煤气发生炉通过输送管道与所述混合气入口连通,所述输送管道上设置有配气环节,所述混合气出口连通至配气环节,所述配气环节用于重新配比煤气发生炉与混合气出口输送的还原气体并将重新配比后的还原气体输送至所述混合气入口。
[0021]优选地,所述冷却区域的冷气流入口与所述第二余热锅炉的气流出口连通,所述冷却区域的热气流出口与所述第二余热锅炉的气流入口连通。
[0022]优选地,所述第二余热锅炉的下端设置有气流出口,上端设置有气流入口,所述第二余热锅炉的气流入口处设置有旋风除尘器。
[0023]本专利技术中冷却区域对还原后的海绵铁颗粒进行冷却的过程中会产生余热烟气,冷却区域内产生的余热烟气进入第二余热锅炉内后实现热量的回收利用。
[0024]本本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铜渣回收装置,其特征在于,所述铜渣回收装置包括粒化单元与混合气还原单元,所述粒化单元的出料口与所述混合气还原单元的进料口连通;所述混合气还原单元中的还原气体为一氧化碳与氢气的混合气体。2.根据权利要求1所述的铜渣回收装置,其特征在于,所述粒化单元包括粒化器与第一余热锅炉,所述粒化器的冷气流入口与所述第一余热锅炉的气流出口连通,所述粒化器的热气流出口与所述第一余热锅炉的气流入口连通。3.根据权利要求2所述的铜渣回收装置,其特征在于,所述粒化器为转杯粒化器,所述转杯粒化器包括上端的柱形区域与下端的漏斗形区域,所述漏斗形区域的侧壁上设置有冷气流入口,所述柱形区域的侧壁上设置有热气流出口。4.根据权利要求2或3所述的铜渣回收装置,其特征在于,所述第一余热锅炉的下端设置有气流出口,上端设置有气流入口,所述第一余热锅炉的气流入口处设置有旋风除尘器。5.根据权利要求1~4任一项所述的铜渣回收装置,其特征在于,所述混合气还原单元包括直接还原炉、煤气发生炉与第二余热锅炉,所述直接还原炉包括上端的反应区域与下端的冷却区域,所述反应区域与煤气发生炉连通,所述冷却区域与第二余热锅炉连通。6.根据权利要求5所述的铜渣回收装置,其特征在于,所述反应区域的侧壁上端设置有混合气出口,侧壁下端设置有混合气入口,所述煤气发生炉通过输送管道与所述混合气入口连通,所述输送管道上设置有配气环节,所述混合气出口连通至配气环节,所述配气环节用于重新配比煤气发生炉与混合气出口输送的还原气体并将重新配比后的还原气体输送至所述混合气入口。7.根据权利要求5或6所述的铜渣回收装置,其特征在于,所述冷却区域的冷气流入口与所述第二余热锅炉的气流出口连通,所述冷却区域的热气流出口与所述第二余热锅炉的气流入口连通;优选地,所述第二余热锅炉的下端设置有气流出口,上端设置有气流入口,所述第二余热锅炉的气流入口处设置有旋风除尘器。8.一种采用权利要求1~7任一项所述铜渣回收装置的铜渣回收方...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘硕,雷承勇,武海军,史彦辉,阎新志,杨国强,张娟,朱晓磊,段东平,刘艳,张晓冬,
申请(专利权)人:上海发电设备成套设计研究院有限责任公司,
类型:发明
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