CN102127645A - 利用回转窑焙烧高炉瓦斯泥提取锌的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提取锌的工艺方法，尤其是公开了一种利用回转窑焙烧高炉瓦斯泥提取锌的工艺方法，属于冶金生产技术领域。提供一种对瓦斯泥中的氧化锌还原彻底、生产成本低廉的利用回转窑焙烧高炉瓦斯泥提取锌的工艺方法。所述工艺方法包括以下步骤，a)配料，向瓦斯泥中加入质量比为16％～20％的焦粉并混合均匀；b)检查，抽样检测混合均匀的瓦斯泥焦粉混合物的热值为1600～2000大卡/千克；c)焙烧还原，将检测合格的瓦斯泥焦粉混合物直接送入回转窑窑体内焙烧还原，生成氧化锌微粒和金属化炉渣；d)收集，从窑尾收集氧化锌微粒，从窑头排出剩余的金属化炉渣。

Description

利用回转窑焙烧高炉瓦斯泥提取锌的工艺方法

技术领域

本发明涉及一种提取锌的工艺方法，尤其是涉及一种利用回转窑焙烧高炉瓦斯泥提取锌的工艺方法，属于冶金生产技术领域。

背景技术

瓦斯泥是由在高炉炼铁过程中产生的微细炉尘经集尘、水洗等过程汇集形成的、含铁和含碳量各约占1/4～1/3的一种炼铁尾料，由于其含有大量的铁和碳，是一种很好的炼铁原料，如能再回收利用，则可以节约部分煤炭资源和铁矿资源，同时能够大量减少瓦斯泥运输、堆存等费用，以及避免弃置瓦斯泥而造成的严重环境污染，具有深远的经济和环保意义。

近年来随着铁矿石资源的紧张，高炉不得不使用部分含锌量较高的铁矿石来炼铁，从而造成了氧化锌在高炉瓦斯泥中的富集。以某钢铁厂高炉瓦斯泥为样本进行分析，用磨机磨到-200目后，检测化学成分见表1、分析物相见表2。

表1某钢铁厂高炉瓦斯泥主要化学成分(％)

元系	TFe	Zn	C	Al2O3	SiO2	CaO	MgO	TiO2	S	P
											含量	29.70	9.92	16.8	3.71	11.2	4.82	1.92	3.55	0.53	0.07

从表1的化学成分分析可知：1、瓦斯泥含铁量不高，TFe仅为29.70％，若采用直接配入烧结矿将使烧结矿的铁含量降低；但是，若对瓦斯泥先进行还原焙烧处理，处理后的TFe含量可富集到50％以上，可成为高炉很好的炉料。2、Zn含量较高达到9.92％，已大大超过了国外Zn含量小于2％的允许配入标准；但是，若对这部分Zn进行分离、提取、富集，将具有极大的经济价值。3、碳含量在15％左右，可以作为焙烧时部分热源及还原剂加以利用。

表2某钢铁厂高炉瓦斯泥物相分析

从表2的物相分析结果可知，瓦斯泥中的假象赤铁矿颗粒中粘连有部分铁铝硅酸盐，而含钛磁铁矿边缘主要是假象赤铁矿和铁的硅酸盐矿物；少部分氧化锌与赤铁矿连接；矿物这样的镶嵌关系，对铁矿物的选矿富集是不利的，故直接对瓦斯泥进行选矿富集利用价值不大。

现在大多数钢铁厂，对这种富含氧化锌的高炉瓦斯泥的处理方法，基本上都是将富含氧化锌的高炉瓦斯泥直接回收后送烧结厂烧结，烧结后作为高炉的主要原料重新回到高炉中，其间不对瓦斯泥中的氧化锌进行处理，这样，由于大量锌的存在，既对高炉炼铁设备产生很大的危害，又造成大量锌资源的浪费。不经处理的瓦斯泥直接经烧结后回到高炉中的主要危害表现在以下两个方面：一是影响高炉寿命，氧化锌在还原气体的作用下被还原生成锌蒸汽渗入炉衬，使炉衬异常膨胀、脆化；二是影响高炉顺行，锌蒸汽弱化焦炭和矿石的冶金性能，恶化料柱透气性，产生炉瘤和悬料。

鉴于直接回收利用富含氧化锌的瓦斯泥对炼铁设备及生产过程的危害，也有一些钢铁厂，在回收利用这种瓦斯泥之前，先将富含氧化锌的瓦斯泥通过回转窑进行处理，清除其中含有的大量氧化锌后再作为原料重新送回到高炉中。为了将瓦斯泥中大量的氧化锌还原清除掉，在利用回转窑进行处理时，目前普遍采用的是加炭造球还原法，即在瓦斯泥中加入质量比大于30％的煤干和/或焦煤，形成热值大于3000大卡/千克的高热值混合料，然后再通过造球机将瓦斯泥煤干和/或焦煤混合物压制成小球，经烘干后送入回转窑中将氧化锌进行还原清除。这种处理瓦斯泥的方法存在以下问题：一是处理后的炉渣中的残碳、残锌含量较高，造成炭资源的浪费和生产成本的增加；二是对瓦斯泥中氧化锌的处理不彻底，作为原料加入高炉后，仍然会对炼铁设备和炼铁生产造成较大危害；三是还原前还要对瓦斯泥煤干和/或焦炭混合物进行造球和干燥处理，生产成本高；四是向瓦斯泥中加入的煤干和/或焦煤的杂质含量较高，容易造成回转窑的结圈现象，延长了生产窑期，进一步的增加了生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种对瓦斯泥中的氧化锌还原彻底、生产成本低廉的利用回转窑焙烧高炉瓦斯泥提取锌的工艺方法。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：利用回转窑焙烧高炉瓦斯泥提取锌的工艺方法，包括以下步骤，

a)配料，向瓦斯泥中加入质量比为16％～20％的焦粉并混合均匀；

b)检查，抽样检测混合均匀的瓦斯泥焦粉混合物的热值为1600～2000大卡/千克；

c)焙烧还原，将检测合格的瓦斯泥焦粉混合物直接送入回转窑窑体内焙烧还原，生成氧化锌微粒和金属化炉渣；

d)收集，从窑尾收集氧化锌微粒，从窑头排出剩余的金属化炉渣。

进一步的是，配料时，向瓦斯泥中加入的焦粉与瓦斯泥的质量比为18％。

进一步的是，混合均匀后的瓦斯泥焦粉混合物的热值为1800大卡/千克。

进一步的是，瓦斯泥焦粉混合物直接送入回转窑内焙烧还原时，先通过回转窑干燥段进行干燥；然后再通过回转窑预热段进行预热；最后才送入还原温度为1000℃～1100℃的回转窑还原段内完成锌的还原和炉渣的金属化。

进一步的是，瓦斯泥还原后生成的氧化锌微粒，在回转窑尾部进行收集时，先通过炉尾冷却后进入一次沉降室进行一次沉降收集，未沉降的氧化锌微粒再经过管道冷却后进入二次沉降室进行二次沉降收集，最后未沉降的氧化锌微粒经过引风机冷却后进入布袋收集室完成布袋收集。

上述方案的优选方式是，在一次沉降室收集的氧化锌微粒，收集完成后重新返回瓦斯泥焦粉混合物中进行再次还原。

上述方案的优选方式是，二次沉降室沉降收集的氧化锌微粒和布袋沉降室沉降收集的氧化锌微粒经过混合制成锌产品。

上述方案的优选方式是，二次沉降室沉降收集的氧化锌微粒与布袋沉降室沉降收集的氧化锌微粒混合时采用螺旋机进行混合。

进一步的是，金属化炉渣从窑头排出后先进行防氧化水淬处理再进行收集。

进一步的是，配料时，瓦斯泥和焦粉通过装载机进行混合。

本发明的有益效果是：通过用焦粉取代原来的煤干或焦炭，并且降低焦粉与瓦斯泥的质量比，进而降低瓦斯泥焦粉混合物的热值，这样，既减少了加入瓦斯泥中的焦粉的数量，节约了生产成本，又能满足还原瓦斯泥中的锌所需要的还原炭和加热炭的数量，保证对瓦斯泥中锌的彻底还原，进而大大的减轻了瓦斯泥在回收利用过程中，锌的存在对炼铁设备和炼铁生产造成的危害；同时由于焦粉的热值高，杂质含量少，随焦粉带入瓦斯泥中的杂质的含量便可以大量的降低，进而减少了回转窑在还原锌的过程中出现的结圈现象，缩短了生产窑期；混合均匀的瓦斯泥焦粉混合物不再进行造球和烘干处理，直接送到回转窑内进行焙烧还原，减少了工序，缩短了瓦斯泥的处理周期，降低了生产成本。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术中，对高炉瓦斯泥的回收利要么直接烧结后回收利用，这样瓦斯泥中含有的大量氧化锌会对炼铁设备和炼铁生产造成极大的危害；还有就是通过回转窑焙烧还原其中含的氧化锌后再回收利用。当采用回转窑焙烧还原清除掉其中含有的大量氧化锌再回收利用时，由于加入的作为还原和加热的材料为含杂质较多、还原能力较差、热值较低的煤干和/或焦炭，这样便存在对氧化锌的还原不彻底、还原成本高等缺点。

为此，本发明提供了一种对瓦斯泥中的氧化锌还原彻底、生产成本低廉的利用回转窑焙烧高炉瓦斯泥提取锌的工艺方法。所述工艺方法包括以下步骤，

a)配料，向瓦斯泥中加入质量比为16％～20％的焦粉并混合均匀；

b)检查，抽样检测混合均匀的瓦斯泥焦粉混合物的热值为1600～2000大卡/千克；

c)焙烧还原，将检测合格的瓦斯泥焦粉混合物直接送入回转窑炉内焙烧还原，生成氧化锌微粒和金属化炉渣；

d)收集，从窑尾收集氧化锌微粒，从窑头排出剩余的金属化炉渣。像这样，通过用焦粉取代原来的煤干或焦炭，并且降低焦粉与瓦斯泥的质量比，进而降低瓦斯泥焦粉混合物的热值，既减少了加入瓦斯泥中的焦粉的数量，节约了生产成本，又能满足还原瓦斯泥中的锌所需要的还原炭和加热炭的数量，保证对瓦斯泥中锌的彻底还原，从而大大的减轻了瓦斯泥在回收利用过程中，由于锌的存在对炼铁设备和炼铁生产造成的危害；同时，由于焦粉的热值高，杂质含量少，随焦粉带入瓦斯泥中的杂质的含量便可以大量的降低，从而减少回转窑在还原锌的过程中出现的结圈现象，缩短生产窑期；混合均匀的瓦斯泥焦粉混合物不再进行造球和烘干处理，直接送到回转窑内进行焙烧还原，减少了工序，缩短了瓦斯泥的处理周期，进一步的降低了生产成本。

在回转窑焙烧高炉瓦斯泥提取锌的过程中，氧化锌的还原率一般都是作为最重要的目标进行考虑的，要达到最大限度的还原存在于瓦斯泥中的氧化锌，既要考虑加入瓦斯泥中的还原炭的数量，又要考虑焙烧瓦斯泥时需要的加热炭的数量。为了既能有效的将瓦斯泥中的氧化锌还原出来，又能保证焙烧需要的加热炭的数量，同时还要使在残渣中残留的未反应或燃烧的炭最少，在配料时，向瓦斯泥中加入的焦粉与瓦斯泥的质量比为18％，混合均匀后的瓦斯泥焦粉混合物的热值为1800大卡/千克。

进一步的，为了既能节约生产成本，又能保证对瓦斯泥中氧化锌的处理质量，在充分利用回转窑现有结构特点的前提下，取消对瓦斯泥焦粉混合物的造球和焙干工序，这样，在瓦斯泥焦粉混合物直接送入回转窑内焙烧还原时，先通过回转窑干燥段进行干燥，干燥温度为350℃～450℃；然后再通过回转窑预热段进行预热，预热温度为800℃～900℃的；最后才送入还原温度为1000℃～1100℃的回转窑还原段内完成锌的还原和炉渣的金属化。这样既提高了生产设备的利用率，降低了生产成本，又缩短了生产周期，减少了生产设备。

对高炉瓦斯泥的焙烧提锌处理，既是为了清除掉其中的大量氧化锌，也是为了对还原的锌进行收集，降低随瓦斯泥处理后的废料释放到环境中的锌对周围环境造成的污染，同时还可以将收集的锌重新利用，节约锌资源。为此，可以利用回转窑窑尾的第一、二次沉降室、布袋收集室和引风机对高温还原出来的氧化锌微粒进行收集，即氧化锌微粒在引风机风力的作用下，先通过炉尾冷却后进入一次沉降室进行一次沉降收集，未沉降的氧化锌微粒再经过管道冷却后进入二次沉降室进行二次沉降收集，最后未沉降的氧化锌微粒经过引风机冷却后进入布袋收集室完成布袋收集，达到较彻底的收集高温还原出来的氧化锌微粒的目的，提高了收集率。

在上述实施方式中，从回转窑窑尾不同收集段收集到的氧化锌微粒的品位，即氧化锌在收集物中所占的比例是不一样的，其中一次沉降室中收集到的氧化锌的品位约为20％，而且杂质较多，二次沉降室中收集至的氧化锌的品位约为50％，布袋收集室中收集到的氧化锌的品位约为65％。而能够再利用的氧化锌的品位需要达到45％以上，为了保证再利用的氧化锌的品位质量，在一次沉降室收集的氧化锌微粒，收集完成后重新返回瓦斯泥焦粉混合物中进行再次还原；二次沉降室沉降收集的氧化锌微粒和布袋沉降室沉降收集的氧化锌微粒经过螺旋机机械混合后制成锌产品。这样既可以保证回收利用的氧化锌的品位达到45％的要求，又能不会使品位不合格的氧化锌微粒释放到空气中，对周围环境造成污染。

上述实施方式中，瓦斯泥在回转窑中经高温提取锌后，其中含铁的氧化物也在高温下被部分还原形成金属化炉渣，并从回转窑窑头排出。为了防止金属铁在高温下被氧化，对从窑头排出金属化炉渣进行水淬处理，以保证炉渣的金属化率，然后再进行收集。

上述实施方式中，在配料时，为了使焦粉与瓦斯泥的混合更均匀，瓦斯泥和焦粉通过装载机进行混合。

实施例

下面以某钢铁厂一次性处理50吨瓦斯泥为例，对利用回转窑焙烧瓦斯泥提取锌的工艺方法进行说明：

1、量取50吨的瓦斯泥，然后向其中配入质量比为18％的焦粉，再用装载机进行均匀混合，接着对混匀后的混合料进行抽样检测，使其热值应保持在约1800大卡/千克。

2、将符合热值要求的瓦斯泥焦粉混合料通过皮带传输机送入回转窑中，混合料在经过回转窑中干燥段的干燥、预热段的预热和反应段的培烧还原后，生成次氧化锌产品及金属化炉渣，其中干燥段的最高温度保持在400℃左右、预热段的最高温度保持在850℃左右、反应段的最高温度保持在1050℃左右。

3、瓦斯泥中的氧化锌在回转窑中利用焦粉及自身的碳，在提供热源的同时作还原剂在1050℃条件下被还原成锌蒸汽，锌蒸汽又在空气中被氧化为氧化锌微粒，并在回转窑窑尾引风机的作用下由窑尾依次进入一次沉降室、二次沉降室和布袋收集室；其中一次沉降室中沉降的锌品位约为20％，由于其含有较多杂质，不能直接作为产品利用，所以作为返料返回混合料中继续进行烧结还原，二次沉降室中沉降的锌品位约为50％，布袋收集室中沉降的锌品位约为65％，将两种锌粉产品通过螺旋搅拌机进行混合，综合后的锌品位能保证大于45％的产品质量要求，然后将其打包制作成产品出售或利用。

4、瓦斯泥在回转窑中经过提取锌处理后，其中含铁的氧化物也在高温下被部分还原形成金属化炉渣，并从窑头排出。为了防止金属铁在高温下被氧化，对从窑头排出的金属化炉渣进行水淬处理，以保证炉渣的金属化率，然后再进行收集利用。

按照上述工艺对高炉瓦斯泥进行处理，最终在布袋收集室得到的次氧化锌锌品位高达65％以上，二次沉降室收集到的次氧化锌产品品位高达50％以上，通过螺旋搅拌机混合后的综合次氧化锌产品品位在45％以上，可以直接进行销售或利用；金属化炉渣中TFe≥50％，ZnO≤1％，金属化率≥70％，可以作为高炉、转炉、电炉原料进行使用，为企业带来巨大的经济效益。

上述实施例中，为了保证瓦斯泥焦粉混合物的热值，常常需要多次增加瓦斯泥或焦粉，为了减少这种添加次数，在添加焦粉可以对焦粉的热值进行检测，达到下述要求后再作为原料进行使用。

焦粉的技术指标

Claims (10)

1.利用回转窑焙烧高炉瓦斯泥提取锌的工艺方法，包括以下步骤，

a)配料，向瓦斯泥中加入质量比为16％～20％的焦粉并混合均匀；

b)检查，抽样检测混合均匀的瓦斯泥焦粉混合物的热值为1600～2000大卡/千克；

c)焙烧还原，将检测合格的瓦斯泥焦粉混合物直接送入回转窑炉内焙烧还原，生成氧化锌微粒和金属化炉渣；

d)收集，从窑尾收集氧化锌微粒，从窑头排出剩余的金属化炉渣。

2.根据权利要求1所述的利用回转窑焙烧高炉瓦斯泥提取锌的工艺方法，其特征在于：配料时，向瓦斯泥中加入的焦粉与瓦斯泥的质量比为18％。

3.根据权利要求1所述的利用回转窑焙烧高炉瓦斯泥提取锌的工艺方法，其特征在于：混合均匀后的瓦斯泥焦粉混合物的热值为1800大卡/千克。

4.根据权利要求1所述的利用回转窑焙烧高炉瓦斯泥提取锌的工艺方法，其特征在于：瓦斯泥焦粉混合物直接送入回转窑内焙烧还原时，先通过回转窑干燥段进行干燥；然后再通过回转窑预热段进行预热；最后才送入还原温度为1000℃～1100℃的回转窑还原段内完成锌的还原和炉渣的金属化。

5.根据权利要求1所述的利用回转窑焙烧高炉瓦斯泥提取锌的工艺方法，其特征在于：瓦斯泥还原后生成的氧化锌微粒，在回转窑尾部进行收集时，先通过炉尾冷却后进入一次沉降室进行一次沉降收集，未沉降的氧化锌微粒再经过管道冷却后进入二次沉降室进行二次沉降收集，最后未沉降的氧化锌微粒经过引风机冷却后进入布袋收集室完成布袋收集。

6.根据权利要求5所述的利用回转窑焙烧高炉瓦斯泥提取锌的工艺方法，其特征在于：在一次沉降室收集的氧化锌微粒，收集完成后重新返回瓦斯泥焦粉混合物中进行再次还原。

7.根据权利要求5所述的利用回转窑焙烧高炉瓦斯泥提取锌的工艺方法，其特征在于：二次沉降室沉降收集的氧化锌微粒和布袋沉降室沉降收集的氧化锌微粒经过混合制成锌产品。

8.根据权利要求7所述的利用回转窑焙烧高炉瓦斯泥提取锌的工艺方法，其特征在于：二次沉降室沉降收集的氧化锌微粒与布袋沉降室沉降收集的氧化锌微粒混合时采用螺旋机进行混合。

9.根据权利要求1所述的利用回转窑焙烧高炉瓦斯泥提取锌的工艺方法，其特征在于：金属化炉渣从窑头排出后先进行防氧化水淬处理再进行收集。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的利用回转窑焙烧高炉瓦斯泥提取锌的工艺方法，其特征在于：配料时，瓦斯泥和焦粉通过装载机进行混合。