CN104017984B - 一种钢铁冶炼尘的处理方法及其所使用的处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及资源综合利用领域，尤其涉及一种钢铁冶炼尘的处理方法及其所使用的处理系统。包括下列步骤：a)将钢铁冶炼尘在封闭输送的过程中对其进行喷淋，使其预润湿；b)将预润湿后的钢铁冶炼尘封闭输送至溶解设备，并与含有表面活性药剂的溶液混合；c)利用超声波分散溶解及高强度剪切力搅拌的方法将混合液在15-95℃下处理0.5-2h，使其充分润湿；d)将充分润湿后的混合液固液分离；e)对固相进行清水洗涤。处理系统包括封闭给料输送机、输送管道、喷淋设备、超声波分散溶解设备、高强度剪切力搅拌设备、固液分离设备以及洗涤设备。本发明工艺方法简单、操作方便，较好地实现了冶炼尘的除杂洗盐，并实现了其中有价金属的预富集。
Description
技术领域
本发明涉及资源综合利用领域，尤其涉及一种钢铁冶炼尘的处理方法及其所使用的处理系统。
背景技术
钢铁冶炼尘主要包括瓦斯灰、机头灰等。机头灰、瓦斯灰是钢铁企业烧结、炼铁环节的主要固废之一。
铁矿石烧结是钢铁生产中的重要环节，而烧结机头电除尘灰，简称机头灰，是铁矿石烧结过程中，通过烧结机头烟气电除尘器所扑集的粉尘，其铁、钾、铅、碳含量较高，并含有可观数量的贵金属。如果直接把机头灰回用于烧结混合料，则钾、钠、锌等元素的循环富集会给高炉的运行带来负面影响。
高炉瓦斯灰中同样含有碱金属以及锌、铅等有色重金属，如果不经处理直接回用作为烧结配料或制作球团用于炼铁生产，那么势必造成碱金属、锌、铅等有害元素在钢铁冶炼过程中不断的富集，不仅易造成炉缸、炉底侵蚀速度加快，而且可能使煤气除尘管路堵塞等，安全隐患重大。
为此如何采用先进、实用的高新技术，对电除尘灰、瓦斯灰进行无害化、资源化综合治理，是目前钢铁企业需研究的重要课题。而由于这些钢铁冶炼尘颗粒粒径小、质量轻、易扩散，运输及处理过程极易产生大量的废气、废尘，污染环境，具有严重危害人体健康的可能，同时冶炼尘比表面积大、表面自由能高、吸附能力强，普通的洗矿过程无法达到好的除杂清洗效果，造成了选冶方法在综合利用冶炼尘的过程中还存在较大的难度，因此采用一种高效清洁的钢铁冶炼尘除杂洗盐的方法显得十分重要。
发明内容
本发明的一个目的在于克服现有冶炼尘洗矿技术之不足，提供一种工艺方法简单、操作方便、环境友好，同时较好地实现了冶炼尘的除杂洗盐，并实现了其中有价金属的预富集的钢铁冶炼尘的处理方法。
本发明的另一目的在于提供一种简单、快捷、高效地实施上述处理方法的处理系统。
本发明的实施例提供了一种钢铁冶炼尘的处理方法及其所使用的处理系统，包括下列步骤：
a)将钢铁冶炼尘在封闭输送的过程中利用水或含表面活性剂的溶液对其进行喷淋，使其预润湿；
b)将预润湿后的钢铁冶炼尘封闭输送至溶解设备，并与含有表面活性药剂的溶液混合形成混合液；
c)利用超声波分散溶解以及高强度剪切力搅拌的方法将混合液在15-95℃下处理0.5-2h，使其充分润湿；
d)将充分润湿后的混合液进行固液分离；
e)对固相进行清水洗涤。
优选的，所述钢铁冶炼尘为钢铁火法冶炼过程中产生的含碱金属挥发物烟尘。
优选的，所述钢铁冶炼尘包括瓦斯灰和/或机头灰。
优选的，步骤a)中，水或含表面活性剂的溶液的质量是钢铁冶炼尘的0.1-2.0倍，且步骤b)中所形成的混合液的固液比为1:3-1:10。
优选的，步骤b)中，将润湿后的钢铁冶炼尘直接输送至含有表面活性药剂的溶液的液面以下2-20cm。
优选的，步骤b)中，表面活性药剂为六偏磷酸钠、水玻璃、三聚磷酸钠、碳酸钠、木质素磺酸钠中的一种或多种，且含有表面活性药剂的溶液的质量浓度为0.05％-2％。
优选的，步骤e)具体为：将固相用清水调浆后再进行固液分离。
本发明的另一个实施例提供了一种上述的钢铁冶炼尘的处理方法所使用的处理系统，包括封闭给料输送机、输送管道、喷淋设备、超声波分散溶解设备、高强度剪切力搅拌设备、固液分离设备以及洗涤设备；
所述封闭给料输送机与所述输送管道的进料端连接，所述输送管道的出料端伸入所述超声波分散溶解设备内，所述封闭给料输送机通过所述输送管道将钢铁冶炼尘输送至所述超声波分散溶解设备；所述喷淋设备设置在所述输送管道内；
所述超声波分散溶解设备用于利用超声波分散溶解混合液；
所述高强度剪切力搅拌设备用于利用剪切力搅拌混合液，使其充分润湿；
所述固液分离设备用于将充分润湿后的混合液进行固液分离；
所述洗涤设备用于对固液分离后的固相进行清水洗涤。
优选的，所述超声波分散溶解设备以及所述高强度剪切力搅拌设备一体设置；
其包括容器、用于发射超声波的超声波层以及强剪切力搅拌器；所述超声波层设置在所述容器的内壁上；所述容器的外壁设置有保温层；所述强剪切力搅拌器由所述容器的顶部伸入所述容器内。
优选的，所述输送管道的出料端沿竖直方向伸入所述容器内的液面下方2-20cm，所述喷淋设备的喷淋口正对所述输送管道的出料端。
本发明所提供的钢铁冶炼尘的处理方法及其所使用的处理系统，工艺方法简单、操作方便、环境友好，有效地保障了工厂人员的安全，同时较好地实现了冶炼尘的除杂洗盐，并实现了其中有价金属的预富集。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的钢铁冶炼尘的处理方法的工艺流程图；
图2为本发明实施例所提供的钢铁冶炼尘的处理系统的系统结构图；
图3为本发明实施例所提供的具备超声波分散溶解功能的高强度剪切力搅拌设备的结构示意图。
附图标记：1-封闭给料输送机；2-输送管道；3-喷淋设备；4-超声波分散溶解设备；5-高强度剪切力搅拌设备；6-固液分离设备；7-洗涤设备；8-超声波层；9-强剪切力搅拌器；10-保温层。
具体实施方式
为了便于清楚理解本发明的技术方案，下面结合实施例进行详细说明。
本发明的一个实施例提供了一种钢铁冶炼尘的处理方法，如图1所示，包括下列步骤：
a)将钢铁冶炼尘在封闭输送的过程中利用水或含表面活性剂的溶液对其进行喷淋，使其预润湿；
b)将预润湿后的钢铁冶炼尘封闭输送至溶解设备，并与含有表面活性药剂的溶液混合形成混合液；
c)利用超声波分散溶解以及高强度剪切力搅拌的方法将混合液在15-95℃下处理0.5-2h，使其充分润湿；
d)将充分润湿后的混合液进行固液分离；
e)对固相进行清水洗涤。
本发明实施例所提供的钢铁冶炼尘的处理方法，工艺方法简单、操作方便、环境友好，有效地保障了工厂人员的安全，同时较好地实现了冶炼尘的除杂洗盐，并实现了其中有价金属的预富集。
本实施例中钢铁冶炼尘的来源广泛，可以为钢铁火法冶炼过程中产生的含碱金属挥发物烟尘，例如瓦斯灰或机头灰等。
为了达到最佳的效果，步骤a)中，水或含表面活性剂的溶液的质量优选为钢铁冶炼尘的0.1-2.0倍，且步骤b)中所形成的混合液的固液比为1:3-1:10。
为了防止钢铁冶炼尘再次漂浮到空中，使其能够快速与含有表面活性药剂的溶液混合，优选步骤b)中，将润湿后的钢铁冶炼尘直接输送至含有表面活性药剂的溶液的液面以下2-20cm。
优选的，步骤b)中，表面活性药剂为六偏磷酸钠、水玻璃、三聚磷酸钠、碳酸钠、木质素磺酸钠中的一种或多种，且含有表面活性药剂的溶液的质量浓度为0.05％-2％。
步骤e)的实施方式多种多样，例如将固相用清水调浆后再进行固液分离。
为了更加便捷的实施上述处理方法，本发明的一个实施例还提供了一种钢铁冶炼尘的处理方法所使用的处理系统，如图2所示，包括封闭给料输送机1、输送管道2、喷淋设备3、超声波分散溶解设备4、高强度剪切力搅拌设备5、固液分离设备6以及洗涤设备7；
封闭给料输送机1与输送管道2的进料端连接，输送管道2的出料端伸入超声波分散溶解设备4内，封闭给料输送机1通过输送管道2将钢铁冶炼尘输送至超声波分散溶解设备4；喷淋设备3可以为花洒或雾化器等，其设置在输送管道2内；
超声波分散溶解设备4用于利用超声波分散溶解混合液；
高强度剪切力搅拌设备5用于利用剪切力搅拌混合液，使其充分润湿；
固液分离设备6用于将充分润湿后的混合液进行固液分离；
洗涤设备7用于对固液分离后的固相进行清水洗涤。
通过上述处理系统能够简单、快捷、高效地实施本发明实施例所提供的处理方法。
上述系统中，超声波分散溶解设备4与高强度剪切力搅拌设备5可分别采用单独的设备，也可采用一体式设置，采用一台具备超声波分散溶解功能的高强度剪切力搅拌设备实现；如图3所示，其包括容器、用于发射超声波的超声波层8以及强剪切力搅拌器9；超声波层8设置在容器的内壁上；容器的外壁设置有保温层10；强剪切力搅拌器9由容器的顶部伸入容器内。
为了提高预润湿的效果以及有效防止钢铁冶炼尘再次漂浮到空中，优选的，输送管道2的出料端沿竖直方向伸入容器内的液面下方2-20cm，喷淋设备3的喷淋口正对输送管道2的出料端。
洗涤设备可以选择调浆容器搭配固液分离设备，也可以直接采用压滤机的反洗装置。
下面结合方法以及系统提供具体实验例进行说明。
具体实验例一
将某钢铁厂的机头灰通过封闭皮带给料至具备超声波分散溶解功能的高强度剪切力的搅拌设备，在进入搅拌设备处采用喷淋设备，利用55℃热水对其进行预润湿，再将预润湿后的机头灰与0.1％的六偏磷酸钠溶液混合，并使固液比为1:8，之后利用具备超声波分散溶解功能的高强度剪切力的搅拌设备在55℃下保温1h，完成清洗后利用板框进行固液分离，滤饼通过板框反洗进行二次清水洗涤，最终完成机头灰的除杂洗盐净化。除杂洗盐处理前后的机头灰中主要元素的含量如表1所示。
表1某钢铁厂机头灰除杂洗盐处理前后主要元素的含量/％
| 项目 | Fe品位 | Pb品位 | K2O品位 | Cl品位 |
| 除杂洗盐前 | 34.15 | 2.70 | 11.61 | 9.02 |
| 除杂洗盐后 | 43.02 | 3.40 | 0.78 | 0.53 |
具体实验例二
将某钢铁厂的瓦斯灰通过封闭皮带给料至搅拌设备，在进入搅拌设备处采用封闭给料喷淋系统，利用25℃热水对其进行预润湿，再将预润湿后的瓦斯灰与0.1％的六偏磷酸钠溶液混合，使固液比为1:3，并利用超声波分散溶解和高强度剪切力搅拌系统在25℃下保温2h，完成清洗后利用板框进行固液分离，滤饼通过板框反洗进行二次清水洗涤，最终完成瓦斯灰的除杂洗盐净化。除杂洗盐处理前后的瓦斯灰中主要元素的含量如表2所示。
表2某钢铁厂瓦斯灰除杂洗盐处理前后主要元素的含量/％
| 项目 | Fe品位 | Zn品位 | K2O品位 | Cl品位 |
| 除杂洗盐前 | 32.49 | 6.52 | 14.36 | 8.47 |
| 除杂洗盐后 | 44.51 | 8.95 | 1.33 | 0.63 |
具体实验例三
将某钢铁厂的机头灰通过封闭皮带给料至具备超声波分散溶解功能的高强度剪切力的搅拌设备，在进入搅拌设备处采用喷淋设备，利用55℃含表面活性剂的溶液对其进行预润湿，含表面活性剂的溶液的质量是机头灰的2.0倍；再将预润湿后的机头灰与0.05％的水玻璃溶液混合，并使固液比为1:10，之后利用具备超声波分散溶解功能的高强度剪切力的搅拌设备在95℃下保温0.5h，完成清洗后利用板框进行固液分离，滤饼通过板框反洗进行二次清水洗涤，最终完成机头灰的除杂洗盐净化。除杂洗盐处理前后的机头灰中主要元素的含量如表3所示。
表3某钢铁厂机头灰除杂洗盐处理前后主要元素的含量/％
| 项目 | Fe品位 | Pb品位 | K2O品位 | Cl品位 |
| 除杂洗盐前 | 36.59 | 10.23 | 6.72 | 5.75 |
| 除杂洗盐后 | 41.57 | 11.98 | 0.41 | 0.72 |
具体实验例四
将某钢铁厂的瓦斯灰通过封闭皮带给料至搅拌设备，在进入搅拌设备处采用封闭给料喷淋系统，利用25℃的水对其进行预润湿，水的质量是瓦斯灰的0.1倍；再将预润湿后的瓦斯灰与2％的木质素磺酸钠溶液混合，使固液比为1:5，并利用超声波分散溶解和高强度剪切力搅拌系统在15℃下保温2h，完成清洗后利用板框进行固液分离，滤饼通过板框反洗进行二次清水洗涤，最终完成瓦斯灰的除杂洗盐净化。除杂洗盐处理前后的瓦斯灰中主要元素的含量如表4所示。
表4某钢铁厂瓦斯灰除杂洗盐处理前后主要元素的含量/％
| 项目 | Fe品位 | Zn品位 | K2O品位 | Cl品位 |
| 除杂洗盐前 | 39.88 | 12.87 | 4.38 | 3.41 |
| 除杂洗盐后 | 43.90 | 14.04 | 0.39 | 0.47 |
具体实验例五
将某钢铁厂的机头灰通过封闭皮带给料至具备超声波分散溶解功能的高强度剪切力的搅拌设备，在进入搅拌设备处采用喷淋设备，利用35℃含表面活性剂的溶液对其进行预润湿，含表面活性剂的溶液的质量是机头灰的1.0倍；再将预润湿后的机头灰与等量的0.5％的三聚磷酸钠溶液以及0.8％的碳酸钠溶液混合，并使固液比为1:10，之后利用具备超声波分散溶解功能的高强度剪切力的搅拌设备在75℃下保温1.5h，完成清洗后利用压滤机进行固液分离，滤饼通过压滤机的反洗装置进行二次清水洗涤，最终完成机头灰的除杂洗盐净化。除杂洗盐处理前后的机头灰中主要元素的含量如表5所示。
表5某钢铁厂机头灰除杂洗盐处理前后主要元素的含量/％
| 项目 | Fe品位 | Pb品位 | K2O品位 | Cl品位 |
| 除杂洗盐前 | 31.64 | 3.90 | 18.67 | 14.10 |
| 除杂洗盐后 | 47.15 | 5.39 | 0.901 | 0.64 |
通过上述具体实验例一至五可以看出，本发明所提供的钢铁冶炼尘的处理方法及其所使用的处理系统，针对冶炼尘颗粒粒径小、质量轻、易扩散的特点，采用了封闭喷淋给矿，同时针对冶炼尘比表面积大、表面自由能高、吸附能力强的特点，采用了表面活性剂、超声波、剪切力搅拌强化清洗，已达到充分洗涤冶炼尘的效果，减少了冶炼尘表面杂质给分选和冶炼的问题，同时使冶炼尘中的有价金属得到了预富集，实现了冶炼尘资源综合回收利用的高效预处理，同时工艺环境友好，设备流程工艺操作简单、经济高效。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种钢铁冶炼尘的处理方法，其特征在于，包括下列步骤：
a)将钢铁冶炼尘在封闭输送的过程中利用水或含表面活性剂的溶液对其进行喷淋，使其预润湿；
b)将预润湿后的钢铁冶炼尘封闭输送至溶解设备，并与含有表面活性药剂的溶液混合形成混合液；
c)利用超声波分散溶解以及高强度剪切力搅拌的方法将混合液在15-95℃下处理0.5-2h，使其充分润湿；
d)将充分润湿后的混合液进行固液分离；
e)对固相进行清水洗涤；
步骤b)中，表面活性药剂为六偏磷酸钠、水玻璃、三聚磷酸钠、碳酸钠、木质素磺酸钠中的一种或多种，且含有表面活性药剂的溶液的质量浓度为0.05％-2％。
2.根据权利要求1所述的钢铁冶炼尘的处理方法，其特征在于，所述钢铁冶炼尘为钢铁火法冶炼过程中产生的含碱金属挥发物烟尘。
3.根据权利要求2所述的钢铁冶炼尘的处理方法，其特征在于，所述钢铁冶炼尘包括瓦斯灰和/或机头灰。
4.根据权利要求1至3任一项所述的钢铁冶炼尘的处理方法，其特征在于，步骤a)中，水或含表面活性剂的溶液的质量是钢铁冶炼尘的0.1-2.0倍，且步骤b)中所形成的混合液的固液比为1:3-1:10。
5.根据权利要求1至3任一项所述的钢铁冶炼尘的处理方法，其特征在于，步骤b)中，将润湿后的钢铁冶炼尘直接输送至含有表面活性药剂的溶液的液面以下2-20cm。
6.根据权利要求1至3任一项所述的钢铁冶炼尘的处理方法，其特征在于，步骤e)具体为：将固相用清水调浆后再进行固液分离。
7.根据权利要求1至3任一项所述的钢铁冶炼尘的处理方法所使用的处理系统，其特征在于，包括封闭给料输送机、输送管道、喷淋设备、超声波分散溶解设备、高强度剪切力搅拌设备、固液分离设备以及洗涤设备；
所述封闭给料输送机与所述输送管道的进料端连接，所述输送管道的出料端伸入所述超声波分散溶解设备内，所述封闭给料输送机通过所述输送管道将钢铁冶炼尘输送至所述超声波分散溶解设备；所述喷淋设备设置在所述输送管道内；
所述超声波分散溶解设备用于利用超声波分散溶解混合液；
所述高强度剪切力搅拌设备用于利用剪切力搅拌混合液，使其充分润湿；
所述固液分离设备用于将充分润湿后的混合液进行固液分离；
所述洗涤设备用于对固液分离后的固相进行清水洗涤。
8.根据权利要求7所述的处理系统，其特征在于，所述超声波分散溶解设备以及所述高强度剪切力搅拌设备一体设置；
其包括容器、用于发射超声波的超声波层以及强剪切力搅拌器；所述超声波层设置在所述容器的内壁上；所述容器的外壁设置有保温层；所述强剪切力搅拌器由所述容器的顶部伸入所述容器内。
9.根据权利要求8所述的处理系统，其特征在于，所述输送管道的出料端沿竖直方向伸入所述容器内的液面下方2-20cm，所述喷淋设备的喷淋口正对所述输送管道的出料端。
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