一、再生铜冶炼渣处置现状
目前再生铜冶炼渣处理方法包括火法贫化、选矿法和浸出法:
1.火法贫化法
采取提高温度强化贫化的方法,将炉膛温度升至1300℃旁边,加入碎煤和黄铁矿,鼓风搅拌。火法贫化法虽然可以达到降落渣含铜、锌含量并回收有价金属的目的,但是贫化过程中能耗高、金属回收率较低,同时污染环境。
2.选矿法
选矿法是从含铜泥渣中回收铜、锌的经济有效方法之一,其本色是依据铜渣中各组分的比重、铜渣表面亲水、疏水性及磁性差别,利用重选、磁选、浮选等选矿的方法对不同组分进行分离富集。选矿法回收含铜泥渣中的金属本钱较低,回收率较高,但单一选矿法均有其局限性,如重选法难以处理比重差别小的铜渣,磁选难以处理含磁介质少的铜渣,浮选虽然在处理硫化铜有着无可比拟的上风,但处理氧化铜的效果不理想等。
3.浸出法
浸出法是处理冶金废物的有效方法,浸出过程能耗较少,产生废气少,具有很强的选择性,掌握不同条件能够使得不同的金属元素选择性分离,简化提纯的步骤,有效回收含铜泥渣的各种有价金属;同时浸出过程能够将含铜泥渣中品位很低的其它有价元素进行富集;此外,浸出过程有毒气体排放少,不产生烟尘,可达到清洁生产的目的。现今常用的浸出工艺紧张有预处理后浸出、加压浸出、微生物浸出等,但有其本身的缺陷,如加压浸出须要更多基建投入和管理本钱,微生物浸出韶光较长且回收率低等。
二、再生铝冶炼渣处置现状
1 . 从再生铝冶炼渣中回收铝的方法
从铝灰中回收铝的方法紧张有热处理回收法和冷处理回收法,开拓了多种工艺,紧张列举如下:
1 .1 炒灰回收法
炒灰回收法是在倾斜铁锅中加入铝灰和熔剂,通过外部热源及自身的热量进行人工翻炒。翻炒之后铝熔体搜集到铁锅底部[ 4 ]。该法存在人工操作,劳动强度大,产生大量烟雾,操作环境差等缺陷。
1.2 转炉法
采取回转式的的熔化炉,通过富氧的天然气快速加热至高温,将铝熔化在熔化炉的底部,渣浮于铝液上。该法效率高,能耗低,操作环境好,但生产本钱高、收尘系统烟尘量大。
1.3 回转窑法
在回转窑中稠浊铝灰、熔盐(NaCl、KCl、C aF 稠浊物,边迁徙改变边高温加热,使金属铝熔化并沉于炉底,实现分离。该法操作简便,易于实现,但须要燃料升温,设备内衬材料损耗大,设备故障率高,生产规模小。
1.4 压榨法
该方法是在机器上部加入热铝渣,通过施加静压或动压,将熔融铝挤压出来。该法具有设备大略、投资少、操作环境好、掩护用度低、不需集尘系统、功能完善和自动化程度高的优点。但设备投资大,操作哀求高。
1.5 磨碎筛分法
磨碎筛分法是通过磨碎、筛分来回收金属铝。该法工艺成熟,设备大略,但生产效率低,污染严重。
2. 二次铝灰综合利用的方法
铝灰经由回收铝处理后的产物为二次铝灰,铝灰的紧张身分为三氧化二铝,目前国内外针对铝灰的回收己经开拓出了许多铝灰综合利用方法。
2.1 制备陶瓷净水砖
铝灰通过除氮固氟后添加适量的粘土、石英和添加剂,可制备了陶瓷材料。该法开辟了一条铝灰的回收利用的新路子,降落了陶瓷制造的质料本钱。
2.2 合成Sialon陶瓷粉
采取碳热铝热复合还原氮化工艺,以铝灰、碳黑和粉煤灰为紧张质料可制备Sialon 粉体。该法利用了工业危废渣,保护了环境,降落了陶瓷的合成本钱 ,但本钱过高。
2.3 生产烧结材料
利用铝灰可生产强度高,内部多孔洞,既轻又具有透水性烧结材料的材料,该方法工艺相对大略且产品运用广泛。
2.4 合成聚合氯化铝
以铝灰和盐酸为质料采取酸法制备了液体聚合氯化铝。该工艺具有反应速率快、工艺大略等特点,但盐酸对设备有堕落,后续废液处理成高。
三、Sialon的制备
Sialon具有良好的物理和力学性能,广泛运用于冶金、电子、化工和航空航天等行业。Sialon材料是一种良好的高温构造材料,目前合成Sialon材料的方法有很多种,紧张有直接合成法(高温固相反应法)、自蔓延高温合成法和还原氮化法。
(1)直接合成法
这种方法是合成Sialon的早期方法,采取氮化硅、氮化铝和氧化铝为质料。按照理论配比,经由高温固相来合成,纯挚的固相传质较为困难,常日还会加入烧结助剂,这种方法对质料和制备工艺较为苛刻,既要担保反应质料的纯度,而且热处理条件须要达到1700℃以上并且进行热压烧结。
(2)自蔓延高温合成法(SHS)
采取单质硅或者二氧化硅、氮化铝和氮化硅为紧张质料。在混匀和干燥后在10MPa的高纯氮气(N2>99.999%)气氛下,用发热体点燃经由稠浊烘干后的粉体顶真个钛颗粒,进而产生2000℃以上的高温,使得反应物开始燃烧(氮化反应)。该反应具有很强的放热效应,点燃后便可自发坚持,并且以2mm/s的速率向四周蔓延。该燃烧合成反应的化学方程式可表示为:
Si+N2+SiO2+AlN→Si6-2Al2O2N8
此方法合成的优点为反应速率较快、能量丢失率较低和制得的产物相对较纯。缺陷和直接合成法同等,对质料的纯度哀求较高,且制备工艺繁芜,不适宜大规模运用。
(3)还原氮化法
还原氮化法中以碳热还原氮化法运用最为广泛,铝热还原氮化法、硅热还原氮化法和多种还原剂共还原合成Sialon较少。总体来说,碳热还原制备Sialon的本钱较低,且合成Sialon的效果相对付本钱较高的铝热还原氮化法和硅热还原氮化法以及多种还原剂共还原差距不是特殊明显。自Lee等人首次采取黏土通过碳热还原氮化法成功制备出了β-Sialon粉体以来,还原氮化天然铝硅酸盐矿物合成Sialon成为一种低本钱合成Sialon的切实可行的一种路径。
到目前为止,已有大量事情以高岭土为紧张质料通过碳热还原氮化法合成β-Sialon粉体]。曹瑛等人]采取硅作为还原剂,通过硅热还原氮化粉煤灰制备Sialon粉体。侯新梅等人则采取铝作为还原剂,通过铝热还原氮化法制备出矾土基β-Sialon。在这些事情中还原剂起到主要浸染。由于碳来源广泛且价格相对较低,碳热还原氮化法得到广泛运用,并且常日为提高还原程度而引入过量的碳。但是过量的碳还原剂摧残浪费蹂躏资源的同时也会阻碍合成β-Sialon过程中的固相传质。
2、Sialon的运用及发展
2.1 Sialon的运用
Sialon紧张运用在以下几个方面:(1)可利用其高硬度作为耐磨材料;(2)利用其较好的韧性和抗热震性能,扩散系数小等优点,可以将其用作金属切削刀具;(3)Sialon材料作为发光材料的研究和开拓事情得到了广泛的开展。
2.2 Sialon的发展
由于Sialon具有精良的性能,近些年来,人们对其进行了大量的研究。Sialon的合成研究紧张集中在如何降落本钱、掌握微不雅观构造来提高材料的性能上。对Sialon复相材料进行磋商和研究,可以使得材料的各项性能进一步提升,末了可以制备出符合理论设计和实际运用预期的材料。Sialon材料还有待于人们对其展开更深入的研究,来让Sialon材料运用在更广泛的领域。
本项目将开拓一种短流程综合处置铜、铝冶炼渣的生产工艺,利用的设备大略,工艺操作不繁芜,处置成本相对较低,产出产品代价较高。可以很好用于铜、铝冶炼渣产生单位的原位处置,投资省,见效快,将很好地办理再生铜、铝冶炼企业废渣处置的问题。为企业节省本钱,创造经济效益。也减少了固体废弃物存储、运输、处置的包袱,减小了固体废物在运输和处置过程中产生的风险,具有较好的社会效益。
本项目工艺技能路线如下图1所示:
图1 由铝灰生产SiaLon陶瓷流程图
该工艺流程的特点有:
1)通过对质料配比的调配,用气氛焙烧法,生产高性能陶瓷粉和回收有价金属,多种冶炼渣协同处置,以废治废,既做到冶炼渣的无害化,又使冶炼渣吃干榨尽,得到综合利用。
2)充分利用了铝灰中残留的铝与铜渣、锌灰中的金属氧化物反应产生的热量,节省了能量花费。
3)处置设备大略,处置流程不繁芜,操作相对随意马虎,投资省,适用于小批量处理,适用于产废单位原地处置。
4)相较于现有湿法处置方法,无需废水处置,产出产品代价较高,运用较广。因此,该方法本钱低,经济效益高。
来源:稀土有色新材料与环保
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