本发明属于危险废弃物处置和资源再生领域，具体涉及一种处理含贵金属废催化剂的装置和方法。
背景技术
90%以上的石油化学反应是通过催化剂来实现的，所用催化剂是将作为催化成分的各种铂族金属载于氧化铝等的载体上所构成的铂系催化剂。催化剂再生后原有的活性受损，多次再生后活性低于可接受的程度时就成为废催化剂。随着石油化工行业的迅速发展，石油化工废催化剂的增量也迅猛增长。石油化工行业废催化剂中往往含有一些有毒成分，主要是重金属和挥发性有机物，具有很大的环境风险，对其进行无害化处理显得尤为重要。此外，石油化工废催化剂中含有较高含量的贵金属和其它有价金属，有些甚至远高于某些贫矿中的相应组分的含量，金属品位高，可将其作为二次资源回收利用。对石油化工废催化剂进行综合回收利用既可以提高资源利用率，更可以避免废催化剂带来的环境问题，实现可持续发展。
目前废催化剂湿法回收是国内外研究最多、应用最广泛的方法。这种方法是用酸、碱或其它溶剂溶解废工业催化剂的主要成分，滤液除杂纯化后，经过分离，可得难溶于水的硫化物或金属氢氧化物，干燥后按需要再进一步加工成最终产品。用湿法处理废催化剂，其载体往往以不溶残渣形式存在，如无适当的处理方法，这些大量固体废弃物会造成二次危害，若载体随金属一起溶解，金属和载体的分离会产生大量废液易造成二次污染。此外，湿法回收贵金属后的残渣中仍含有一定量的铂系金属(一般为30-50g/t)，工艺流程长，操作繁杂，成本高。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种处理含贵金属废催化剂的装置，以解决现有装置存在的易造成二次污染的问题。
本发明的另一个目的是提供一种处理含贵金属废催化剂的方法，以解决现有方法存在的工艺流程长，操作繁杂，成本高的问题。
本发明的技术方案是：一种处理含贵金属废催化剂的装置，包括依次连接的电炉、沉降室、布袋除尘器、排烟风机和排气筒，所述电炉的顶部设有电极，所述电炉的炉壳上设有电极升降装置，所述电极的下端插入电炉的内部，所述电极的顶部与电极升降装置相连；所述电炉的下方侧壁设有炉口，所述电炉的底部设有放铜口；所述电炉的上方侧壁设有烟气出口，烟气出口与沉降室相连。
作为本发明的进一步改进，电炉采用石墨电极，电极数量为1根或3根，电极升降装置固定在电炉外壳上。
作为本发明的进一步改进，电炉炉膛宽度为0.8-2m，炉膛全高为1-2.2m。烟气出口设置可活动密封圈，与后续烟道相连，防止漏烟。
用上述的装置处理含贵金属废催化剂的方法，包括如下步骤：
a、将碎铜200-500kg加入电炉中，降低电极使其与碎铜接触，在电极作用下金属铜熔化成铜液，随着铜液面的升高，逐渐提升电极，
b、加料：废催化剂和石灰粉配料混匀，将混合物料从炉口加入电炉中，随着熔池液面的升高，逐渐提升电极，保证电极插入熔体液面以下100-200mm；
当熔池液面涨至距炉口200mm时停止加料，提升电极，使电极出于熔池液面，通过吹氧管吹入气体，对熔体进行搅拌，搅动熔液15-20分钟，使渣相和铜相充分混合；搅拌完成后，降低电极，使电极再次插入熔池液面以下100-200mm，保温20-40分钟；
c、放料：保温完成后倾动炉体，使炉渣从炉口放出，放出的渣进行水淬；待渣放完后将炉体摇正，铜液继续留在底部，然后从炉口继续加料，重复上述操作；最后一次放完渣后，摇正炉体，用氧气将炉体下方的放铜口烧开，使捕集了贵金属的铜液从放铜口放至模具进行浇铸得到富含贵金属的粗铜锭。可通过溜槽直接放入模具，也可放入中间包，由人工倒入模具进行浇铸。
d、冶炼产生的烟气先通过沉降室除去大颗粒粉尘，然后经过布袋除尘器除去小颗粒粉尘，最后烟气达标排放。
作为本发明的进一步改进，废催化剂与石灰粉的质量比为1:1.0-1.5。
作为本发明的进一步改进，通过吹氧管从炉口吹入的气体为氮气或氩气或液化天然气对熔体进行搅拌，加大铜相与渣相的接触面积，使贵金属被铜更好的吸收；电炉内衬为采用碳砖、镁铬砖中一种或两种混用。
作为本发明的进一步改进，所述步骤b电极出于熔池液面后，从炉口添加氟化钙，氟化钙添加比例为1%-3%。
作为本发明的进一步改进，加料和放渣共进行10-12次。
作为本发明的进一步改进，所述步骤c中炉渣放出，下次开炉时起弧方式采用焦炭将电极与电炉内衬相连接进行起弧。
作为本发明的进一步改进，所述步骤c中炉渣放出，下次开炉时起弧方式采用预埋金属棒，将电极与金属棒连接导电进行起弧。
本发明装置的原理为：先将碎铜熔化，然后将废催化剂和石灰粉配料后通过人工方式从炉口加入电炉中，物料在电极作用下熔化，由于铜的密度大沉于底部，废催化剂中其余部分与辅料进行造渣，而渣浮于熔液上方，熔炼过程中，通过熔体沸腾和不断搅拌，废催化剂中的贵金属被铜液吸收，经反复加料、搅拌、保温及倒渣过程后，废催化剂中的贵金属不断富集于粗铜中，粗铜于炉体下方的放铜口放出并浇铸得到含贵金属的粗铜。
冶炼产生的烟气先通过沉降室除去大颗粒粉尘，然后经过布袋除尘器除去小颗粒粉尘，最后烟气达标排放。
本发明方法为含贵金属的废催化剂和石灰粉在电极作用下熔化，用金属铜为贵金属的捕集剂，使贵金属富集在金属铜中，催化剂中氧化铝、二氧化硅等以渣的形式产出，有效解决了废催化剂堆存带来的环境问题，并高效地回收了废催化剂中的贵金属铂、钯，具有良好的环境效益和经济效益。
本发明具有炉型大小可调、贵金属回收率高、开炉起弧容易、设备投资少等特点。
本发明具有以下优点：
1、可以连续操作亦可以间断操作，间断操作停炉再开炉时可用焦炭将电极与炉壁连通进行导电来起弧，也可以在停炉后的熔体中预先插入铁棒或铜棒，下降电极使其与铁棒或铜棒连接起弧。
2、电炉耐火材料采用导电的碳砖、镁铬砖其中一种或两种间隔混用。电炉炉膛大小可根据处理量调整，电炉可以小型化处理含贵金属废催化剂。
3、采用铜作为贵金属的捕集剂，粗铜于炉体下方的放铜口放出并浇铸得到含贵金属的粗铜。避免了炉渣和粗铜都从上部炉口放出时炉体倾动过大、粗铜不能完全倒出的局面。
4、工艺流程简单，大大降低劳动人员数量。贵金属回收率高，炉渣中铂含量将至5g/t以下，钯含量将至5g/t以下。
附图说明
图1是一种处理含贵金属废催化剂的装置的结构示意图；
图2为一种处理含贵金属废催化剂的装置中电炉的结构示意图；
图3为一种起弧方式的示意图；
图4为另一种起弧方式的示意图。
图中：1-电炉，2-沉降室，3-布袋除尘，4-风机，5-排气筒，11-电极升降装置，12-炉壳，13-电极，14-烟气出口，15-炉口，16-放铜口，17-金属棒；18-电炉内衬；19-焦炭；20-铜层；21-渣层。
具体实施方式
下面以实施例可以进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。
如图所示，一种处理含贵金属废催化剂的装置，包括依次连接的电炉1、沉降室2、布袋除尘器3、排烟风机4和排气筒5，电炉1的顶部设有电极13，电炉1的炉壳12上设有电极升降装置11，电极13的下端插入电炉1的内部，电极13的顶部与电极升降装置11相连；电炉1的下方侧壁设有炉口15，电炉1的底部设有放铜口16；电炉1的上方侧壁设有烟气出口14，烟气出口14与沉降室2相连。
电炉采用石墨电极加热，电极13数量为1根或3根，电极升降装置11固定在电炉外壳上，当电炉转动时，电极跟随炉体转动。烟气出口14设置可活动密封圈。电炉内衬砌筑在炉壳内侧，炉体外层是钢板做的炉壳。
图3为处理含贵金属废催化剂的方法中一种起弧方式的示意图；图4为另一种起弧方式的示意图。图中电炉（1）内腔下层为铜层20，上层为渣层21。
实施例1
将碎铜200kg加入电炉中，降低电极使其与碎铜接触，在电极作用下金属铜熔化成铜液层20，随着铜液面的升高，逐渐提升电极，加热过程电极采用单根电极，电炉内衬为镁铬砖，电炉炉膛宽度为0.8m，炉膛全高1m。
按废催化剂：石灰粉质量比为1:1.0配料，将配好的料进行混匀。将混合物料由人工方式从炉口加入电炉，随着熔池液面的升高，逐渐提升电极，保证电极插入熔体液面以下100-200mm。
当熔池液面涨至距炉口200mm时停止加料，提升电极，使电极出于熔池液面，向熔池内加入1%氟化钙以降低渣的熔点。用氮气或氩气通过吹氧管搅动熔液15分钟，使渣相和铜相充分混合，使贵金属尽可能多的富集在铜液中。搅拌完成后，降低电极，使电极再次插入熔池液面以下100-200mm，保温20分钟。
出渣时，电炉在驱动装置作用下倾动，炉渣从出渣口（炉口）倒出，放出的渣进行水淬，然后将水淬渣进行堆存或外售。
待渣放完后将炉体摇正，铜液继续留在底部，然后从炉口继续加料，重复上述操作，共加料和放渣十次，其中需停炉时将炉渣放出，并将电极提升至剩余液面以上，在剩余熔体中的中心插入一根铜棒，下次开炉时将电极与铜棒连接导电进行起弧。
最后一次放完渣后，摇正炉体，用氧气将炉体下方的放铜口烧开，使捕集了贵金属的铜液从放铜口放至模具进行浇铸得到富含贵金属的粗铜锭。
实施例2
将碎铜400kg加入电炉中，降低电极使其与碎铜接触，在电极作用下金属铜熔化成铜液，随着铜液面的升高，逐渐提升电极，加热过程电极采用单根电极，电炉内衬为镁铬砖与碳砖间隔排列，电炉炉膛宽度为1.8m，炉膛全高2m。
按废催化剂：石灰粉质量比为1:1.4配料，将配好的料进行混匀。将混合物料由人工方式从炉口加入电炉，随着熔池液面的升高，逐渐提升电极，保证电极插入熔体液面以下100-200mm。
当熔池液面涨至距炉口200mm时停止加料，提升电极，使电极出于熔池液面，用氮气通过吹氧管搅动熔液20分钟，使渣相和铜相充分混合，使贵金属尽可能多的富集在铜液中。搅拌完成后，降低电极，使电极再次插入熔池液面以下100-200mm，保温30分钟。
出渣时，电炉在驱动装置作用下倾动，炉渣从出渣口（炉口）倒出，放出的渣进行水淬，然后将水淬渣进行堆存或外售。
待渣放完后将炉体摇正，铜液继续留在底部，然后从炉口继续加料，重复上述操作，共加料和放渣12次，其中需停炉时将炉渣放出，并将电极提升至剩余液面以上，在剩余熔体中的中心插入一根铁棒，下次开炉时将电极与铁棒连接导电进行起弧。
最后一次放完渣后，摇正炉体，用氧气将炉体下方的放铜口烧开，使捕集了贵金属的铜液从放铜口放出至中间包，由人工倒入模具进行浇铸得到富含贵金属的粗铜。
实施例3
将碎铜500kg加入电炉中，降低电极使其与碎铜接触，在电极作用下金属铜熔化成铜液，随着铜液面的升高，逐渐提升电极，加热过程电极采用单根电极，电炉内衬为碳砖，电炉炉膛宽度为2m，炉膛全高2.2m。
按废催化剂：石灰粉质量比为1:1.5配料，将配好的料进行混匀。将混合物料由人工方式从炉口加入电炉，随着熔池液面的升高，逐渐提升电极，保证电极插入熔体液面以下100-200mm。
当熔池液面涨至距炉口200mm时停止加料，提升电极，使电极出于熔池液面，向熔池内加入1.5%氟化钙以降低渣的熔点。用液化天然气通过吹氧管搅动熔液20分钟，使渣相和铜相充分混合，使贵金属尽可能多的富集在铜液中。搅拌完成后，降低电极，使电极再次插入熔池液面以下100-200mm，保温40分钟。
出渣时，电炉在驱动装置作用下倾动，炉渣从出渣口（炉口）倒出，放出的渣进行水淬，然后将水淬渣进行堆存或外售。
待渣放完后将炉体摇正，铜液继续留在底部，然后从炉口继续加料，重复上述操作，共加料和放渣12次，其中需停炉时将炉渣放出，并将电极提升至剩余液面以上，下次开炉时用焦炭将电极和炉壁连接导电进行起弧。
最后一次放完渣后，摇正炉体，用氧气将炉体下方的放铜口烧开，使捕集了贵金属的铜液从放铜口放出至中间包，由人工倒入模具进行浇铸得到富含贵金属的粗铜。
实施例4：与实施例2不同之处在于当熔池液面涨至距炉口200mm时停止加料，提升电极，使电极出于熔池液面，此时向熔池内加入2%氟化钙以降低渣的熔点。