CN111302386A - 一种富锌冶金尘泥和半干法脱硫灰协同资源化方法 - Google Patents

一种富锌冶金尘泥和半干法脱硫灰协同资源化方法 Download PDF

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Abstract

一种富锌冶金尘泥和半干法脱硫灰协同资源化方法，属于资源再生领域。首先将富锌冶金尘泥与半干法脱硫灰按照质量比1：0.02～1.99混合造球，烘干后按照小球与煤粉(焦粉)质量比1：0.03～0.89混合氧化烧结。在烟尘中富集红锌矿和碱金属氯盐，重选提纯后作为氧化锌产品。重选水回用，循环富集可溶盐后并入湿法流程，以冷结晶正浮选法等工艺生产氯化钠、氯化钾。烧结所得的烧结矿冷却后用辊式破碎设备和棒磨设备破碎细磨至0.028mm～13.9mm，选择性解离出铁酸钙和石膏。之后实施磁选，分离出铁酸钙。磁选尾渣用于生产胶凝材料替代水泥；或者再利用微脉冲淘洗跳汰机从磁选尾渣中分离出低密度石膏，过滤尾矿后滤渣用作混凝土掺合料，滤液循环使用，富集可溶盐后并入前述湿法流程生产氯化钠、氯化钾。

Description

一种富锌冶金尘泥和半干法脱硫灰协同资源化方法
技术领域
本发明属于再生资源领域，涉及一种富锌冶金尘泥和半干法脱硫灰协同资源化方法。
背景技术
富锌冶金尘泥包括高炉瓦斯灰、烧结机和转炉除尘灰等，是冶金行业排放的强碱性和高重金属固体废弃物，很难单独处置或者资源化。但其中含有多种有价组分，具有潜在的综合利用价值。半干法脱硫灰中活性碱含量高、稳定性差，单独资源化的价值不高。与此同时，铁酸钙生产工序复杂，在钢铁、化工和电子工业中有众多应用，优质氧化锌也是我国的稀缺资源，用途广泛。以富锌冶金尘泥和半干法脱硫灰为原料生产铁酸钙和氧化锌(红锌矿)等高附加值产品，可充分利用半干法脱硫灰中的不稳定亚硫酸盐和残余生石灰，使之参与富锌冶金尘泥的烧结反应，进而实现全组分综合利用，技术和产品都具有现实的应用价值。
中国发明专利CN107557532A公开了一种处理冶金除尘灰的方法，将除尘灰按重量百分比为高炉瓦斯灰25％～45％、转炉灰15％～40％、矿槽灰15％～40％混合均匀，通过KR上料系统以0.25～0.5MPa的压力输送到KR的备用料仓，当铁水温度达到1250～1500℃时，对铁水进行脱硫作业，将除尘灰混合料通过脱硫剂加料装置加入到KR搅拌罐中，加料时间1～4分钟，除尘灰混合料的加入量控制在铁水重量的1.5％～3％，通过罐中搅拌桨按40～60rpm速度搅拌，满足铁水还原反应所需的热力学及动力学条件，还原出铁和锌，锌气化进入烟气除尘系统回收，从而实现除尘灰的有效处理，回收除尘灰中的铁、去除锌的目的，是一种处理除尘灰的新方法。铁资源回收率可达95％以上，锌去除率达95％以上。
中国发明专利CN103509559A公开了利用矿渣及火山灰反应的土壤固化剂组合物及其制造方法。该发明涉及利用矿渣及火山灰反应的软底土改良用土壤固化剂组合物及其制造方法，由高炉灰微粉45-65重量％、综合供热供电发电厂燃料焚烧时产生的氧化钙(CaO)含量为40％以上的飞灰10-40重量％、氧化钙(CaO)含量为50％以上且硫酸化物的含量为10％以上的脱硫石膏5-30重量％及氧化钙(CaO)的含量为50％以上的副产烧石灰1.5-10重量％混合而组成软底土改良用土壤固化剂，且所述软底土改良用土壤固化剂利用通过硫酸盐刺激的火山灰反应和潜在水硬性反应而硬化。该发明的软底土改良用土壤固化剂组合物，降低了碱度，抑制了强碱引起的2次环境污染；能够少受强度低下的影响；预期能够作为零排放概念的建筑材料。
中国发明专利CN110368801A公开了一种钠基干法或半干法烟气脱硫副产物处理装置及处理方法。钠基干法或半干法烟气脱硫副产物处理装置包括石灰浆液装置、碳酸氢钠装置、一号布袋除尘器、二号布袋除尘器、旋转喷雾脱硫塔、再生池、沉淀池、澄清池、钠碱池、硫酸罐、氧化装置，旋转喷雾脱硫塔入口分别与石灰浆液装置出口、钠碱池出口连通，石灰浆液装置与再生池连通，旋转喷雾脱硫塔固体物出口与氧化装置连通，旋转喷雾脱硫塔气体出口依次与一号布袋除尘器、二号布袋除尘器、再生池、沉淀池、澄清池、钠碱池连通，一号与二号布袋除尘器之间设置碳酸氢钠装置，沉淀池通过排渣泵与氧化装置连通。
可见，上述方法都涉及高炉瓦斯灰和脱硫石膏/脱硫灰的协同处置技术，但尚未能实现对脱硫灰中不稳定组分如生石灰和亚硫酸钙，以及高炉瓦斯灰中铁、锌、炭等有价组分的协同综合利用。
发明内容
本发明提供了富锌冶金尘泥和半干法脱硫灰协同资源化方法。富锌冶金尘泥有价组分含量高且组成复杂，很难资源化利用。半干法脱硫灰中的游离碱含量高、组分复杂且性质不稳定，目前也缺乏高效利用方法。
本发明首先将富锌冶金尘泥与半干法脱硫灰混合造球，烘干后将小球与煤粉(焦粉)混合氧化烧结。在烟气中富集氧化锌，重选提纯后作为氧化锌产品。重选水回用，循环富集可溶盐后并入湿法流程，以冷结晶正浮选法等工艺生产氯化钠、氯化钾。烧结所得的烧结矿冷却后用辊式破碎设备和棒磨设备破碎细磨，选择性解离出铁酸钙和石膏，之后磁选、分离出铁酸钙。磁选尾渣用于生产胶凝材料替代水泥；或者再利用微脉冲淘洗跳汰机从磁选尾矿中分离出低密度石膏。过滤尾矿后滤渣用作混凝土掺合料。滤液循环使用，富集可溶盐后并入前述湿法流程生产氯化钾、氯化钠。
进一步地，将富锌冶金尘泥与半干法脱硫灰按照质量比1：0.02～1.99混合造球，烘干后按照小球与煤粉(焦粉)质量比1：0.03～0.89混合在1050℃～1350℃下氧化烧结，收集烟气、生产烧结矿。
进一步地，重选提纯烟尘中富集的氧化锌，分离出氧化锌产品。重选水回用，循环富集可溶盐后并入湿法流程，以冷结晶正浮选法等工艺生产氯化钠、氯化钾。
进一步地，烧结矿冷却后用辊式破碎设备将烧结矿破碎至0.028mm～13.9mm。
进一步地，在磁选场强300Gs～2600Gs、矿浆浓度12％～99.99％的条件下实施磁选，分离出铁酸钙。
进一步地，所述采用微脉冲淘洗跳汰机从细碎烧结矿中分离出低密度石膏。其中，跳汰冲程为0.2～23cm，冲次20～950。
富锌冶金尘泥与脱硫石膏相比，半干法脱硫灰中的游离碱含量高、组分更加复杂且性质不稳定。与现有的富锌冶金尘泥与半干法脱硫灰资源化技术相比较，本发明充分利用了半干法脱硫灰中最难利用的氧化钙和亚硫酸钙，使之参与富锌冶金尘泥的烧结反应。采用了常见的氧化烧结技术，将原料中的主要组分全部转化为有价产品。在原料、分选原理、分选设备，分选方法和最终产品等方面都有创新，是一种新的、高效分离方法。
附图说明
图1富锌冶金尘泥与半干法脱硫灰共资源化工艺流程(不分离石膏产品)；
图2富锌冶金尘泥与半干法脱硫灰共资源化工艺流程(分离石膏产品)。
具体实施方式
以下实例用于说明本发明的实施过程，但不用来限制本发明的使用方法和适用范围。
实例1：
山东某钢厂半干法脱硫灰、高炉瓦斯灰，主要成分(实例中列出的范围为多次测试范围值，下同)为：高炉瓦斯灰TFe 26.53％～26.65％，SiO2 5.51％～5.89％，ZnO 4.45％～4.84％，Al2O3 2.91％～3.22％，CaO 3.07％～3.93％，MgO 0.06％～0.16％；半干法脱硫灰TFe 5.56％～5.61％，SiO2 10.59％～11.20％，Al2O3 0.81％～1.19％，CaO 32.21％～39.96％，MgO 0.35％～1.09％。
使用过程：
(1)混合配料。取高炉瓦斯灰1kg，与半干法脱硫灰按照质量比1：0.35～0.5混合造球，干燥后在1250℃～1260℃下氧化烧结，收集烟尘、生产烧结矿。
(2)回收氧化锌。重选处理烟尘，产品ZnO品位96.25％～96.63％。
(3)提取氯化钾。重选水循环使用、富集可溶盐，后续用于提取氯化钾、氯化钠。
(4)选择性破碎。烧结矿冷却后用辊式破碎设备将烧结矿破碎至0.8mm～1.5mm，选择性解离出铁酸钙和石膏。
(5)磁选铁酸钙。在磁选场强550Gs～600Gs、矿浆浓度98.9％～99.5％的条件下的实施磁选，分离出铁酸钙。
(6)胶凝材料。磁选尾渣用于生产全固废胶凝材料。
实例2：
内蒙古某钢厂半干法脱硫灰、高炉瓦斯灰，主要成分为：高炉瓦斯灰TFe 26.11％～28.35％，ZnO 4.22％～4.67％，SiO2 4.53％～5.12％，Al2O3 2.22％～2.26％，CaO3.66％～3.75％，MgO 0.38％～0.65％；半干法脱硫灰TFe 3.55％～4.21％，SiO2 11.22％～11.37％，Al2O3 0.71％～1.37％，CaO 35.42％～38.59％，MgO 0.22％～1.17％。
使用过程：
(1)混合配料。取高炉瓦斯灰1kg，与半干法脱硫灰按照质量比1：0.36～0.55混合造球，干燥后在1280℃～1300℃下氧化烧结，生产烧结矿。
(2)回收氧化锌。重选处理烟尘，产品ZnO品位94.53％～96.16％。
(3)选择性破碎。烧结矿冷却后用辊式破碎设备将烧结矿破碎至0.55mm～0.6mm，选择性解离出铁酸钙和石膏。
(4)磁选铁酸钙。在磁选场强860Gs～880Gs、矿浆浓度99％～99.83％的条件下的实施磁选，分离出铁酸钙。
(5)重选石膏。采用微脉冲淘洗跳汰机从细碎烧结矿中分离出低密度石膏。其中，跳汰冲程为3.5cm～5cm，冲次650～660。
(6)提取氯化钾。过滤尾矿，滤渣用作混凝土掺合料。滤液以冷结晶正浮选法生产氯化钾，精矿KCl品位68.34％～70.12％，KCl回收率69.22％～69.76％，副产氯化钠。
实例3：
广西某钢厂半干法脱硫灰、高炉瓦斯灰，主要成分为：高炉瓦斯灰TFe 28.53％～26.65％，SiO2 5.51％～5.89％，ZnO 6.81％～8.26％，Al2O3 2.91％～3.22％，CaO 3.07％～3.93％，MgO 0.06％～0.16％；半干法脱硫灰TFe 5.53％～6.07％，SiO2 10.73％～10.81％，Al2O3 0.97％～1.49％，CaO 36.42％～39.01％，MgO 0.39％～0.79％。
使用过程：
(1)混合配料。高炉瓦斯灰5kg，与半干法脱硫灰按照质量比1：0.56～0.68混合造球，干燥后在1230℃～1260℃下氧化烧结，收集烟尘、生产烧结矿。
(2)回收氧化锌。重选处理烟尘，产品ZnO品位98.12％～98.46％。
(2)选择性破碎。烧结矿冷却后用辊式破碎设备将烧结矿破碎至3.5mm～3.8mm，选择性解离出铁酸钙和石膏。
(3)磁选铁酸钙。在磁选场强1150Gs～1160Gs、矿浆浓度99.8％～99.9％的条件下的实施磁选，分离出铁酸钙。
(4)重选石膏。采用微脉冲淘洗跳汰机从细碎烧结矿中分离出低密度石膏。其中，跳汰冲程为2.5cm～3.5cm，冲次620～630。
(5)提取氯化钾。过滤尾矿，滤渣用作混凝土掺合料。滤液以冷结晶正浮选法生产氯化钾，精矿KCl品位69.37％～69.91％，KCl回收率68.11％～69.32％，副产氯化钠。

Claims (6)

1.一种富锌冶金尘泥和半干法脱硫灰协同资源化方法，其特征在于：将富锌冶金尘泥与半干法脱硫灰混合造球，烘干后将小球与煤粉焦粉混合氧化烧结；在烟气中富集氧化锌，重选提纯后作为氧化锌产品；重选水回用，循环富集可溶盐后并入湿法流程，以冷结晶正浮选法工艺生产氯化钠、氯化钾；烧结所得的烧结矿冷却后用辊式破碎设备和棒磨设备破碎细磨，选择性解离出铁酸钙和石膏；之后磁选，分离出铁酸钙；磁选尾渣用于生产胶凝材料替代水泥；或者再利用微脉冲淘洗跳汰机从磁选尾矿中分离出低密度石膏；过滤尾矿后滤渣用作混凝土掺合料；滤液循环使用，富集可溶盐后并入上述湿法流程生产氯化钾、氯化钠。
2.如权利要求1所述富锌冶金尘泥和半干法脱硫灰协同资源化方法，其特征在于：将富锌冶金尘泥与半干法脱硫灰按照质量比1：0.02～1.99混合造球，烘干后按照小球与煤粉焦粉质量比1：0.03～0.89混合在1050℃～1350℃下氧化烧结，收集烟气、生产烧结矿。
3.如权利要求1所述富锌冶金尘泥和半干法脱硫灰协同资源化方法，其特征在于：重选提纯烟尘中富集的氧化锌，分离出氧化锌产品；重选水回用，循环富集可溶盐后用于提取氯化钠、氯化钾。
4.如权利要求1所述富锌冶金尘泥和半干法脱硫灰协同资源化方法，其特征在于：烧结矿冷却后用辊式破碎设备将烧结矿破碎至0.028mm～13.9mm。
5.如权利要求1所述富锌冶金尘泥和半干法脱硫灰协同资源化方法，其特征在于：在磁选场强300Gs～2600Gs、矿浆浓度12％～99.99％的条件下实施磁选，分离出铁酸钙。
6.如权利要求1所述富锌冶金尘泥和半干法脱硫灰协同资源化方法，其特征在于：所述采用微脉冲淘洗跳汰机从磁选尾矿中分离出低密度石膏；其中，跳汰冲程为0.2～23cm，冲次20～950。
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