CN105331804A

CN105331804A - 钢厂脱锌炉共处理含锌浸出渣的方法

Info

Publication number: CN105331804A
Application number: CN201510626327.4A
Authority: CN
Inventors: 郭培民; 赵沛; 庞建明; 潘聪超; 刘云龙
Original assignee: China Iron and Steel Research Institute Group
Current assignee: China Iron and Steel Research Institute Group
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2015-09-28
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2035-09-28
Also published as: CN105331804B

Abstract

本发明涉及一种钢厂脱锌炉共处理含锌浸出渣的方法,包括如下步骤：第一步，将含锌浸出渣、还原剂配入钢厂粉尘内；第二步，采用对辊成型或采用圆盘造球机造球成型；第三步，采用废热气干燥；第四步，将干燥后的物料送入钢厂粉尘冶炼炉内进行冶炼，冶炼温度为1150℃～1250℃，炉内停留时间25min～120min；第五步，在布袋除尘灰内回收富集的含锌、铅灰；第六步，将钢厂脱锌炉出来的金属化球团进行冷却。本发明利用钢厂的粉尘处理设备共处理含锌浸出渣，解决了有色、化工等行业产生的含锌浸出渣或含锌电镀污泥等二次污染难题。

Description

钢厂脱锌炉共处理含锌浸出渣的方法

技术领域

本发明涉及危险固废治理领域，尤其涉及一种有色、化工等行业产生的含锌、含铅危险固废的共处置方法，特别是涉及一种钢厂脱锌炉共处理含锌浸出渣的方法。

背景技术

含锌浸出渣是含锌、含铅危险固废的一种主要类型，主要来自有色金属冶炼的工艺中和化工生产过程中，包括用稀硫酸浸出硫化物精矿的焙砂时得到的浸出渣，也包括热镀锌、金属表面热处理及加工产生的含锌电镀污泥，其主要由铁和锌的硫酸盐和铁酸锌组成，并含有铅、铜、金、银等重金属。含锌浸出渣中锌主要为铁酸锌和硫酸锌，铅主要为白铅矿(PbCO₃)和铅铁矾((Pb·Fe)·SO₄)，铁的含量通常为13～15％，S的含量较高，正常超过10％，多存在于金属硫酸盐中，锌浸出渣中矿物成分CaO、MgO的含量较低，SiO₂含量高，通常呈酸性。而且，含锌浸出渣为粒度非常小的粉状固态污染物，粒度小于74μm污染物含量大于95％，因此流动性好，极易造成二次污染，且吸水性较差。

含锌浸出渣和含锌电镀污泥由于含有超标的重金属离子而具有毒性，而且粒度小，流动性好，易造成环境的二次污染，是国家规定企业必须进行治理并将其列入《国家危险废物名录》的一种对环境和生命危害性较大的危险固废。目前对于含锌浸出渣和含锌电镀污泥这一类危险固废一般采用专门的锌渣处理设备进行解毒处理，但是存在以下问题：

1)专门的锌渣处理设备投资大，需要专门的处理企业进行处理，成本相对较高；

2)目前国内专门的锌渣处理设备相对欠缺，满足不了国内需求；

3)当遇到紧急情况，需要特殊处理时，由于附近缺少专门的锌渣处理设备，导致其处理能力跟不上。

本发明考虑到钢厂存在不少能够脱除钢厂粉尘中锌、铅的粉尘处理设备(脱锌炉)，如转底炉、回转窑等，同时我国钢厂数量众多，分布广泛。因此本发明利用钢厂的粉尘处理设备共处理(协同处理)含锌浸出渣来有效解决有色、化工等行业产生的含锌浸出渣或含锌电镀污泥等危险固废。

发明内容

鉴于上述分析，本发明旨在提供一种利用钢厂脱锌炉共处理含锌浸出渣的方法，用以解决现有含锌浸出渣污染严重、国内专门锌渣处理设备缺乏导致处理能力跟不上的问题。从而开发一种低成本、低能耗、制备过程简单的利用钢厂脱锌炉共处理含锌浸出渣的方法。

钢厂粉尘主要含有铁、锌、铅、碳和硫，主要成分是铁，其中高炉粉尘、电炉粉尘中含锌有1～10％，转炉粉尘中锌含量小于1％；高炉粉尘中碳含量达到15～20％，电炉粉尘、转炉粉尘中碳含量不足2％；钢厂粉尘中硫含量低，正常小于1％。

含锌浸出渣主要含有铁、锌、铅和硫，其成分与钢厂粉尘有一定的相似性，但也有一定差距，表现在锌、铅含量明显高于5％，甚至10％以上，铁含量低于钢厂粉尘，硫含量明显高于钢厂粉尘。

针对钢厂粉尘和含锌浸出渣的不同特点，本发明人通过系统研究发现，锌及铅的氧化物能够被还原为金属态锌、铅，两者的沸点较低，能够在回转窑(1150～1200℃)和转底炉(1200～1250℃)的冶炼温度下(1150℃～1250℃)气化进入烟气。随着烟尘氧化性增加，锌及铅的蒸气重新被氧化成为ZnO和PbO。如果浸出渣中存在PbS，将会以PbS形式挥发；而如果浸出渣中存在自由CaO，则PbS则会优先还原成液态金属铅，液态金属铅再在较高的温度下挥发与粉尘主体分离。无论怎样，锌和铅能够最终形成气化物随烟气排出，通过烟气除尘收集装置在烟尘中得到富集，实现了锌铅与金属铁及渣的分离。将含锌浸出渣配入钢厂粉尘内，约有85％～95％的Zn和Pb在除尘灰中得到富集回收。含锌浸出渣内的硫含量成为金属化球团产品残硫量及尾气中的SO₂含量控制的限制环节。经研究配加不超过2％的含锌浸出渣(占钢厂粉尘质量)，对金属化球团硫含量没有显著影响。加入量过大，对产品质量影响大。

本发明的钢厂脱锌炉共处理含锌浸出渣的方法，包括如下步骤：

1)将含锌浸出渣、还原剂配入钢厂粉尘内，其中含锌浸出渣配入量占钢厂粉尘质量的0.5％～2％；总的碳配加摩尔量(考虑粉尘中碳的摩尔量和配加还原剂固定碳的摩尔量)与钢厂粉尘及含锌浸出渣中易还原的氧化物中氧的摩尔量的比值为1:1～1.3:1；

2)根据已有钢厂粉尘冶炼制度进行预处理成型，可采用对辊成型或圆盘造球；

3)对于转底炉工艺，将成型后的物料采用转底炉中的废热气干燥，将水含量降低到2％以下，对于回转窑工艺物料可不经过干燥可直接进入窑内冶炼；

4)将处理后的物料送入钢厂脱锌炉内按预定的现有钢厂处理粉尘的转底炉、回转窑工艺进行冶炼，冶炼温度为1150℃～1250℃，炉内停留时间25min～120min；

5)在布袋除尘灰内回收富集的含锌、铅灰；

6)将钢厂脱锌炉出来的金属化球团进行冷却。

上述步骤1)含锌浸出渣和总的碳配加摩尔量的配比是根据含锌浸出渣内的硫含量对金属化球团硫含量的影响而决定的。经过理论分析和实践，含锌浸出渣配入量占钢厂粉尘量质量的0.5％～2％为宜；总的碳配加摩尔量(考虑粉尘中碳的摩尔量和配加还原剂固定碳的摩尔量)与钢厂粉尘及含锌浸出渣中易还原的氧化物中氧的摩尔量的比值为1:1～1.3:1。

上述步骤3)成型物料的干燥是采用冶炼炉的余热进行。保证干燥后的物料水含量降低到2％以下，这主要针对转底炉处理钢厂粉尘工艺。对于回转窑冶炼工艺，由于回转窑内温度自低到高逐渐升高，可以省去物料的干燥。

上述步骤4)钢厂脱锌炉的冶炼是根据具体冶炼设备的不同，来调整主要冶炼参数：转底炉采用1200℃～1250℃冶炼，停留时间25min～35min；回转窑冶炼温度为1150℃～1200℃，停留时间90min～120min。

上述步骤5)脱锌粉尘的回收是在布袋除尘灰内回收富集的含锌、铅灰，回转窑处理后富锌粉尘内锌含量超过40％，而转底炉处理后富锌粉尘内锌含量超过15％。

上述步骤6)金属化球团的后处理所采用的冷却方式，既可采用干冷，也可采用水冷。

本发明有益效果如下：

1)本发明利用钢厂脱锌炉共处理含锌浸出渣的方法突破了传统依赖专门锌渣处理设备的限制，利用钢厂现有的脱锌炉实现含锌浸出渣的解毒处理，减少设备投资；

2)本发明利用钢厂脱锌炉共处理含锌浸出渣的方法结合了我国国情，充分利用我国钢厂分布广泛的特点，更方便我国处理含锌浸出渣的操作；

3)本发明利用钢厂脱锌炉共处理含锌浸出渣的方法不仅提高含锌、含铅危险固废的处理效率，同时也扩大了钢厂脱锌炉用途面，提高现有资源利用价值和企业的经济效益。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明：

实施例1

本实施例所用的含锌浸出渣主要成份见表1。共处置含锌浸出渣的冶炼设备是钢厂粉尘回转窑，其长度36m、内径1.8m，钢厂粉尘处理量5万吨/年。主原料高炉粉尘的主要成份见见表2。冶炼还原剂采用三级焦粉，其主要成份见表3。

表1含锌浸出渣主要成份(干基)(wt％)

Zn	Pb	S	Fe	SiO₂	Al₂O₃
						10.5	6.7	12.7	13.5	18.3	3.4

表2高炉粉尘主要成分(wt％)

TFe	CaO	SiO₂	MgO	Al₂O₃	C	Pb	Zn	S
									35.2	6.1	12.0	4.2	1.9	16.3	0.35	4.52	0.58

表3还原剂主要成分(wt％)

固定碳	挥发份	灰分	S
				78	1.24	15.18	0.5

冶炼步骤如下：

第一步：将使用的含锌浸出渣、焦粉配入高炉粉尘内，其中含锌浸出渣配入量占钢厂粉尘质量的1.5％；总的碳配加摩尔量(考虑粉尘中碳的摩尔量和配加还原剂固定碳的摩尔量)与钢厂粉尘及含锌浸出渣中易还原的氧化物中氧的摩尔量的比值为1.2:1；

第二步：采用圆盘造球机造球成型；

第三步：将成型后的物料送入回转窑内进行冶炼，冶炼窑高温段的温度控制在1180±20℃，炉内停留时间100±10min；

第四步：在布袋除尘灰内回收富集的含锌、铅灰；

第五步：从回转窑出来的金属化球团进行水冷却。

经检验，金属化球团内硫含量为0.2％，满足返回炼钢使用要求。富锌料内的锌含量达到52.3％，铅的含量达到7.4％，总的脱锌率达到92％、铅的脱除率达到88％。

实施例2

在钢厂粉尘转底炉内进行含锌浸出渣的共处置。使用的转底炉中径21m；炉膛内宽5m，处理粉尘量为20万吨/年。锌浸出渣主要成份见表1，钢厂粉尘主要成份见表4，还原剂采用无烟煤，热值为5500kCal/kg，固定碳含量73％。

表4钢厂粉尘主要成份(wt％)

TFe	C	SiO₂	CaO	MgO	Al₂O₃	Zn	Pb	S
									51.2	5.8	2.3	11.2	1.7	0.8	0.52	0.12	0.32

冶炼步骤如下：

第一步：将使用的含锌浸出渣、焦粉配入钢厂粉尘内，其中含锌浸出渣配入量占钢厂粉尘质量的2.0％；总的碳配加摩尔量(考虑粉尘中碳的摩尔量和配加还原剂固定碳的摩尔量)与钢厂粉尘及含锌浸出渣中易还原的氧化物中氧的摩尔量的比值为1.1:1；

第二步：采用对辊压球机成型；

第三步：将成型后的椭球采用废热气干燥；将水含量降低到2％以下；

第四步：将干燥后的物料送入转底炉内进行冶炼，冶炼窑高温段的温度控制在1220±20℃，炉内停留时间30±5min；

第五步：在布袋除尘灰内回收富集的含锌、铅灰；

第六步：从转底炉出来的金属化球团采用滚筒冷却。

经检验，金属化球团内硫含量为0.15％，满足返回炼钢使用要求。富锌料内的锌含量达到12.5％，铅的含量达到4.5％，总的脱锌率达到88％、铅的脱除率达到85％。

综上所述，本发明实施例提供了一种利用钢厂脱锌炉共处理含锌浸出渣的方法，不仅解决了国内专门锌渣处理设备欠缺、污染严重的问题，也提高了我国处理含锌、含铅危险固废的可操作性和处理效率。同时大大降低了生产成本、降低了能耗且工艺简单易于操作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种钢厂脱锌炉共处理含锌浸出渣的方法，包括如下步骤：

1)将含锌浸出渣、还原剂配入钢厂粉尘内，其中含锌浸出渣配入量占钢厂粉尘质量的0.5％～2％；考虑粉尘中碳的摩尔量和配加还原剂固定碳的摩尔量，总的碳配加摩尔量与钢厂粉尘及含锌浸出渣中易还原的氧化物中氧的摩尔量的比值为1:1～1.3:1；

2)采用对辊成型或圆盘造球机造球成型；

3)将物料送入钢厂脱锌炉内按预定的工艺进行冶炼，冶炼温度为1150℃～1250℃，炉内停留时间25min～120min；

4)在布袋除尘灰内回收富集的含锌、铅灰；

5)将钢厂脱锌炉出来的金属化球团进行冷却。

2.根据权利要求1所述的钢厂脱锌炉共处理含锌浸出渣的方法，其特征在于，所述含锌浸出渣包括用稀硫酸浸出硫化物精矿的焙砂时得到的浸出渣和热镀锌、金属表面处理及热加工产生的含锌电镀污泥。

3.根据权利要求2所述的钢厂脱锌炉共处理含锌浸出渣的方法，其特征在于，所述预定的冶炼工艺包括现有钢厂处理粉尘的转底炉、回转窑工艺。

4.根据权利要求3所述的钢厂脱锌炉共处理含锌浸出渣的方法，其特征在于，所述钢厂脱锌炉包括钢厂现有的用来处理钢厂粉尘中锌、铅的转底炉、回转窑。

5.根据权利要求4所述的钢厂脱锌炉共处理含锌浸出渣的方法，其特征在于，所述脱锌炉为转底炉，采用1200℃～1250℃冶炼，停留时间25min～35min。

6.根据权利要求4所述的钢厂脱锌炉共处理含锌浸出渣的方法，其特征在于，所述脱锌炉为回转窑，冶炼温度为1150℃～1200℃，停留时间90min～120min。

7.根据权利要求5所述的钢厂脱锌炉共处理含锌浸出渣的方法，其特征在于，在步骤3)之前将成型后的物料进行预处理：对于转底炉工艺，将成型后的物料进行干燥处理，将含水量降低到2％以下。

8.根据权利要求7所述的钢厂脱锌炉共处理含锌浸出渣的方法，其特征在于，所述成型后的物料干燥处理采用转底炉中的废热气干燥。

9.根据权利要求6所述的钢厂脱锌炉共处理含锌浸出渣的方法，其特征在于，对于回转窑工艺，在步骤3)之前成型后的物料不经过干燥可以直接进入窑内冶炼。

10.根据权利要求8或9任一所述的钢厂脱锌炉共处理含锌浸出渣的方法，其特征在于，将金属化球团进行冷却可采用干冷或者水冷。