CN102029223B - 用于锌挥发窑窑渣干法磁选回收铁、炭的工艺 - Google Patents

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Abstract

一种用于锌挥发窑窑渣干法磁选回收铁、炭的工艺，其特征在于：该工艺包括窑渣选前预分级流程，细粒微波干燥--梯次磁选收炭流程，以及粗粒选铁流程；其中，所述粗粒选铁流程包括：两段破碎、一段预磁选抛尾、风力分级--干式球磨、微波干燥--二段磁选精选工艺。本发明的方法可使产品分选品位提高，实现了资源的回收再利用，可推广到针对固废中具有明显磁性差异等物料的分选领域。

Description

用于锌挥发窑窑渣干法磁选回收铁、炭的工艺
技术领域
本发明涉及一套全干法永磁分选新工艺，具体来说是涉及一种用于锌挥发窑窑渣干法磁选回收铁、炭的工艺；该工艺还可推广到针对固废中具有明显磁性差异等物料的分选领域，对有价成分的综合利用有一定的意义。
背景技术
2010年国家统计数据显示，1-6月份，我国锌产量累计增加30.4%，达到247.7万吨；随着锌产量的逐年增加，锌挥发窑窑渣作为炼锌行业中一种常见的工业固体废弃物，大面积堆放、污染问题显得日益突出；同时，锌挥发窑窑渣中富含多种有价成分，含量较多的是：铁和炼锌的残余焦炭，存在较为普遍；而目前成熟的处理工艺，主要集中在针对贵金属的综合回收，却忽略了含量丰富的铁及炭的综合利用；资源化处理得不到有效开展。  
当前，各大炼锌厂将挥发窑窑渣做为水泥熟料销售，一方面不仅浪费了宝贵的铁矿资源，另一方面也无形的损失了企业的利润。我国也是铁矿石和焦炭的消费大国。铁矿资源“贫、细、杂”的特点突出，每年需要大量进口铁精矿，专家预计铁矿石将成为未来我国严重短缺的十种资源之一；我国的焦炭消费量连续三年超过3亿吨，但是焦煤资源有限，炼焦能耗高，污染严重，因此焦炭作为一种宝贵的资源具有重大的回收意义。从锌挥发窑窑渣中回收铁和焦炭，既可以在环境保护的同时取得经济效益，同时也可以通过丰富产品在动荡的资源市场里减轻经营风险。
当前应用的分选工艺包括：株洲冶炼厂的全湿法分选工艺，在部分回收有价金属的同时，耗费了大量的水资源，后期水处理工艺复杂；浙江某冶炼厂的半干法、半湿法结合工艺流程，分选品位和回收率低，不能满足后期资源化再处理的需要；同时，相应的分选设备多为筒式磁选机，分选物料单一，不能进行多种磁性物的同台分选。因此，寻求高效的分选工艺并配套相应的分选设备势在必行。
对不同粒度级物料进行的分析显示，锌挥发窑窑渣中大部分铁以强磁性单体和化合物的状态存在，具备磁选回收的可能性；同时，不同粒度级矿物的组成存在较大差异，适当的粒度分级具有较好的矿物富集效果；在研究的分选工艺中，分选设备选用专利号：CN201529567 U公开的一种永磁多元多辊磁选机，可对细粒物料进行有效的干法磁选，这为窑渣的分级分选提供了有效的技术基础。
发明内容
本发明的目的正是针对锌挥发窑窑渣中铁、炭的赋存特性而提供一种采用多段分级、多段磁选回收铁、炭的用于锌挥发窑窑渣干法磁选回收铁、炭的新工艺。其中，分选铁的主要组成成分为单质铁、氧化物铁和硫化物铁。该方法可使产品分选品位提高，实现了资源的回收再利用，可推广到针对固废中具有明显磁性差异等物料的分选领域。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
    本发明的工艺包括窑渣选前预分级流程，细粒微波干燥--梯次磁选收炭流程，以及粗粒选铁流程；其中，所述粗粒选铁流程包括：两段破碎、一段预磁选抛尾、风力分级--干式球磨、微波干燥--二段磁选精选工艺；
    a、所述窑渣选前预分级流程采用空气流化床进行筛分分级，将分级粒度设定为3mm（根据实际情况也可进行调整），并从窑渣中得到含铁相对较高的+3mm（大于3mm）粗粒级产物、以及富集焦炭的-3mm（小于3mm）细粒级产物（空气介质可很好的依据铁与焦炭的密度差异进行分离，在高效的前提下，可为下一步分选提供适宜的粒级产物）；其中：+3mm粗粒级产物作为粗粒选铁流程的原料，-3mm细粒级产物作为细粒微波干燥--磁选收炭流程的原料；
    b、所述细粒微波干燥--梯次磁选收炭流程包括下述步骤：1）将-3mm细粒级产物经过微波干燥环节，减少外在水分以实现物料的全干法分选效率；2）将干燥物料送入永磁磁选机的两级梯次磁选系统，分离出磁性较弱的焦炭和磁性相对较强的铁渣混合物（所述永磁磁选机最好采用中国专利公开号为“CN 201529567 U”的具有对多种磁性物成分同台梯次分选功效的多元多辊永磁磁选机）； 3）在回收焦炭的同时，将铁渣混合物和粗粒选铁流程中颚式破碎和对辊破碎后的产物混合作为下一级粗选的原料，满足各级物料的闭合分选；该细粒微波干燥--梯次磁选收炭流程融入了微波干燥环节，可在一定程度上从微观机理改变物料的磁性差异；并同时结合多元多辊机，最终实现多种物料的直接分离，大大简化了分选工艺；
c、所述两段破碎工艺是将+3mm粗粒级产物中颗粒较大且粒级不均匀的块状物料经颚式破碎机和对辊破碎机两级破碎，保证破碎产物最大粒级不超过3mm；同时破碎产物与以上所述焦炭提纯系统分选出来的铁渣混合物混合进入选铁流程的一段预磁选抛尾作业；
    d、所述一段预磁选抛尾工艺是针对步骤c所述的混合物料进行分选，在分选过程中首先抛出掉含铁较少的渣体，而富集含铁较多的精矿得到一级铁渣；此段工艺可选出品位极低的废渣，减少后期磨机的功耗；同时，对于有价金属铁回收的品位起到了提升作用；
e、所述风力分级--干式球磨工艺是对于步骤d所述的一级铁渣经过干式球磨机磨粉，并通过空气流化床进行风力分级，得到两段粒级产物：分别为0.5mm和0.074mm；在整个工艺流程中，-0.074mm（小于0.074mm）粒级产物一方面由于粒度过细对磁选指标影响严重；另一方面由于干式磨矿时各种矿物的可磨性差异，导致这一粒度级别的物料中铁的含量较少；因此作为粉尘进行回收，同时减少环境污染；+0.074（大于0.074mm）至0.5mm之间的物料可进入两段磁选精选作业；所述干式球磨和风力分级为闭路系统，直到一级铁渣全部得到有效分离；
f、所述微波干燥--二段磁选精选工艺是对+0.074至0.5mm的物料进行多级全干法磁选；具体流程为：首先，物料在                                                
Figure 2010105524749100002DEST_PATH_IMAGE001
级干法磁选前，物料要进行微波干燥处理，降低物料的外在水分，一定程度上该变物料的磁性差异，为干法磁选创造条件；其次，
Figure 418044DEST_PATH_IMAGE001
级干法磁选后的精矿被多元多辊机二级磁辊吸附进行级精选，
Figure 442949DEST_PATH_IMAGE001
级干法磁选后的尾矿和预抛选尾矿一起作为尾渣；所述二级磁辊辊表场强和
Figure 504446DEST_PATH_IMAGE001
级干法磁选所用磁辊辊表场强相同；
Figure 851114DEST_PATH_IMAGE002
级精选后的精矿作为最终铁精矿进行回收，再次选出的尾矿和以上所述尾矿作为最终的尾渣一并处理。
本发明中所述-3mm细粒级产物经过两级梯次磁选系统回收得到粗焦炭，可供冶炼还原焦炭配料使用。
本发明中所述+3mm粗粒级产物，经颚式破碎机和对辊破碎机两段破碎，至3mm以下，与回收焦炭流程出来的磁性产物一起进入预磁选抛尾，抛出单体解离的渣体，可大大提高铁矿石的品位。
本发明中所述预磁选精矿经干式球磨后，采用两级空气流化床分级，除去0.074以下的低品位飞尘，同时保证物料粒度0.5mm以下，合格粒级物料进入干法磁选精选工艺环节，提纯得到铁精矿。
本发明的有益结果如下：
1、所述全套工艺为全干法--永磁磁选分选流程，较以往的湿法--电磁选矿，不仅省去了大量的水资源，还降低了电能耗，符合国家节能减排政策。
2、所述永磁磁选机为中国专利公开号为“CN 201529567 U”的多元多辊机，能够实现锌渣物料的预抛选以及多种磁性矿物的同台分选，并且可满足物料的多段精选流程，精矿品位大大提高。
3、所述永磁磁选工艺前融入的微波干燥物料环节，可在降低物料外在水分为高效率分选创造条件的前提下，从微观机理上一定程度的改变物料间的磁性差异，增大被分选的可能性。
4、所述-0.074mm粒级产物作为粉尘进行回收，可减少环境污染，提高磁选指标。
5、锌挥发窑窑渣干法磁选回收铁、炭新工艺，最终获得铁精矿和粗焦炭。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图中序号：1、选前空气流化床风力分级；2、颚式破碎和对辊破碎；3、粗选抛尾；4、粗选后空气流化床风力分级；5、微波干燥
Figure 263641DEST_PATH_IMAGE001
；6、干式球磨；7、精选
Figure 104689DEST_PATH_IMAGE001
；8、精选
Figure 348588DEST_PATH_IMAGE002
；9、铁精矿；10、精选尾矿；11、精选
Figure 248204DEST_PATH_IMAGE001
尾矿；12、粗选抛尾尾矿；13、磁选收炭尾矿（铁渣混合物）；14、微波干燥
Figure 876631DEST_PATH_IMAGE002
；15、磁选收炭工艺；16、磁选收炭工艺精矿（焦炭）。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例（附图）做进一步说明：
    如图1所示，本发明中所述窑渣选前预分级流程，通过选前空气流化床风力分级1，将物料分级粒度确定为+-3mm，可得到+3mm粗粒级产物、以及-3mm细粒级产物。其中，+3mm粗粒级产物作为粗粒选铁流程的原料，具体工艺包括：粗选抛尾3、精选
Figure 178300DEST_PATH_IMAGE001
7、精选
Figure 351923DEST_PATH_IMAGE002
8；-3mm细粒级产物作为细粒微波干燥
Figure 801359DEST_PATH_IMAGE002
14--磁选收炭工艺15流程的原料。
本发明中所述细粒微波干燥14--梯次磁选收炭工艺15流程，其具体分选过程指的是：1）将-3mm细粒级产物经过微波干燥
Figure 874805DEST_PATH_IMAGE002
14环节，减少外在水分以实现物料的全干法分选效率；2）将干燥物料送入永磁磁选机的两级梯次磁选系统，分离出磁性较弱的磁选收炭工艺精矿（焦炭）16和磁性相对较强的磁选收炭尾矿（铁渣混合物）13；3）在回收焦炭16的同时，将铁渣混合物13和粗粒选铁流程中颚式破碎和对辊破碎2后的产物混合作为下一级粗选抛尾3的原料，满足各级物料的闭合分选。
本发明中所述粗粒选铁流程，具体可分为：a、两段破碎工艺--颚式破碎和对辊破碎2；b、一段预磁选粗选抛尾3工艺；c、分级（粗选后空气流化床筛分）4--干式球磨6工艺；d、微波干燥
Figure 734177DEST_PATH_IMAGE001
5--两段磁选精选工艺。
    a、所述两段破碎工艺，主要指的是将+3mm粗粒级产物中颗粒较大且粒级不均匀的块状物料经颚式破碎和对辊破碎2两级破碎，保证破碎产物最大粒级不超过3mm；同时破碎产物与以上所述焦炭提纯系统分选出来的铁渣混合物13混合进入选铁流程的一段预磁选粗选抛尾3作业。
b、所述一段预磁选粗选抛尾3工艺，主要指的是针对以上所述的混合物料进行分选，在分选过程中首先抛出掉含铁较少的渣体，即粗选抛选尾矿12，而富集含铁较多的精矿得到一级铁渣；一级铁渣进入风力分级4--干式球磨6工艺。
c、所述风力分级4--干式球磨6工艺，主要指的是对于以上所述的一级铁渣经过干式球磨6磨粉，并通过粗选后空气流化床风力分级4，得到两段粒级产物：分别为0.5mm和+-0.074mm。在整个工艺流程中，-0.074mm粒级产物作为粉尘进行回收。+0.074至0.5mm之间的物料可进入两段磁选精选作业，即精选
Figure 343013DEST_PATH_IMAGE001
7和精选
Figure 329555DEST_PATH_IMAGE002
8。所述干式球磨6和粗选后空气流化床筛分4分级为闭路系统，直到一级铁渣全部得到有效分离。
d、所述微波干燥
Figure 340236DEST_PATH_IMAGE001
5--二段磁选精选7、8工艺，主要指的是对+0.074至0.5mm的物料进行多级全干法磁选。具体流程为：首先，物料在
Figure 370509DEST_PATH_IMAGE001
级干法磁选7前，物料要进行微波干燥5处理，降低物料的外在水分，一定程度上该变物料的磁性差异，为干法磁选创造条件；其次，
Figure 276760DEST_PATH_IMAGE001
级干法磁选7后的精矿被多元多辊机二级磁辊吸附进行
Figure 988364DEST_PATH_IMAGE002
级精选8，级干法磁选7后的尾矿11和粗选预抛尾尾矿12一起作为尾渣；所述二级磁辊辊表场强和
Figure 867776DEST_PATH_IMAGE001
级干法磁选7所用磁辊辊表场强相同；
Figure 451204DEST_PATH_IMAGE002
级精选8后的精矿作为最终铁精矿9进行回收，再次选出的尾矿10和以上所述尾矿11、12作为最终的尾渣一并处理。
选取某一炼锌厂锌挥发窑窑渣，通过此套新工艺进行全干法磁选试验，得出：有用矿物铁的回收率达到75%，窑渣残炭的回收率达到61%，固体废弃物的减排量达到43%。设计的流程达到了资源回收再利用，降低了工业固体废弃物的排放量的目的；可推广到针对固废中具有明显磁性差异等物料的分选领域，对有价成分的综合利用有一定的意义。

Claims (4)

1.一种用于锌挥发窑窑渣干法磁选回收铁、炭的工艺，其特征在于：该工艺包括窑渣选前预分级流程，细粒微波干燥--梯次磁选收炭流程，以及粗粒选铁流程；其中，所述粗粒选铁流程包括：两段破碎、一段预磁选抛尾、风力分级--干式球磨、微波干燥--二段磁选精选工艺；
    a、所述窑渣选前预分级流程采用空气流化床进行筛分分级，将分级粒度设定为3mm，并从窑渣中得到含铁相对较高的+3mm粗粒级产物、以及富集焦炭的-3mm细粒级产物；其中：+3mm粗粒级产物作为粗粒选铁流程的原料，-3mm细粒级产物作为细粒微波干燥—梯次磁选收炭流程的原料；
b、所述细粒微波干燥--梯次磁选收炭流程包括下述步骤：1）将-3mm细粒级产物经过微波干燥环节，减少外在水分以实现物料的全干法分选效率；2）将干燥物料送入永磁磁选机的两级梯次磁选系统，分离出磁性较弱的焦炭和磁性相对较强的铁渣混合物； 3）在回收焦炭的同时，将铁渣混合物和粗粒选铁流程中颚式破碎和对辊破碎后的产物混合作为下一级粗选的原料，满足各级物料的闭合分选；
c、所述两段破碎工艺是将+3mm粗粒级产物中颗粒较大且粒级不均匀的块状物料经颚式破碎机和对辊破碎机两级破碎，保证破碎产物最大粒级不超过3mm；同时破碎产物与以上所述b步骤分选出来的铁渣混合物混合进入选铁流程的一段预磁选抛尾作业；
d、所述一段预磁选抛尾工艺是针对步骤c所述的混合物料进行分选，在分选过程中首先抛出掉含铁较少的渣体，而富集含铁较多的精矿得到一级铁渣；此段工艺可选出品位极低的废渣，减少后期磨机的功耗；同时，对于有价金属铁回收的品位起到了提升作用；
e、所述风力分级--干式球磨工艺是对于步骤d所述的一级铁渣经过干式球磨机磨粉，并通过空气流化床进行风力分级，得到两段粒级产物：分别为0.5mm和0.074mm；在整个工艺流程中，-0.074mm粒级产物一方面由于粒度过细对磁选指标影响严重；另一方面由于干式磨矿时各种矿物的可磨性差异，导致这一粒度级别的物料中铁的含量较少；因此作为粉尘进行回收，同时减少环境污染；+0.074至0.5mm之间的物料可进入两段磁选精选作业；所述干式球磨和风力分级为闭路系统，直到一级铁渣全部得到有效分离；
f、所述微波干燥--二段磁选精选工艺是对+0.074至0.5mm的物料进行多级全干法磁选；具体流程为：首先，物料在 级干法磁选前，物料要进行微波干燥处理，降低物料的外在水分，一定程度上该变物料的磁性差异，为干法磁选创造条件；其次，级干法磁选后的精矿被多元多辊机二级磁辊吸附进行级精选，
Figure 167461DEST_PATH_IMAGE001
级干法磁选后的尾矿和预抛选尾矿一起作为尾渣；所述二级磁辊辊表场强和
Figure 238185DEST_PATH_IMAGE001
级干法磁选所用磁辊辊表场强相同；
Figure 353908DEST_PATH_IMAGE002
级精选后的精矿作为最终铁精矿进行回收，再次选出的尾矿和以上所述尾矿作为最终的尾渣一并处理。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述-3mm细粒级产物经过两级梯次磁选系统回收得到粗焦炭，可供冶炼还原焦炭配料使用。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述+3mm粗粒级产物，经颚式破碎机和对辊破碎机两段破碎，至3mm以下，与回收焦炭流程出来的磁性产物一起进入预磁选抛尾，抛出单体解离的渣体。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：经e步骤干式球磨后，采用两级空气流化床分级，除去0.074mm以下的低品位飞尘，同时保证物料粒度在0.5mm以下，合格粒级物料进入干法磁选精选工艺环节，提纯得到铁精矿。
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