CN105483371B - 一种综合回收利用高炉含铅锌粉尘的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种综合回收利用高炉含铅锌粉尘的方法，属于钢铁冶炼技术领域。本发明包括将回收的高炉含铅锌粉尘与炭粉剂按10：1～3的重量比混匀制成球团的配料步骤；将球团从窑尾加入回转窑，并从窑头喷入燃料加热球团至900～1300℃并冶炼30～50min，冶炼后得到的脱铅锌含铁物料从窑头排出并冷却至常温，粉尘及气体自窑尾排出的高温脱铅锌步骤；收集自回转窑窑尾排出的气体和粉尘送入旋风除尘器捕集得到含铅锌粉尘，剩余烟气外排的铅锌粉尘回收步骤；将脱铅锌含铁物料经磁选得到铁精矿和尾矿的含铁物料磁选。本发明工艺简单，可有效去除高炉含铅锌粉尘中99%以上的铅锌，可综合回收利用含铁粉尘及铅、锌，节能减排的特点。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种工艺简单、粉尘中铅锌去除率高、资源利用率高、节能减排的综合回收利用高炉含铅锌粉尘的方法。
背景技术
高炉含铅锌粉尘又俗称高炉灰或高炉瓦斯灰，一般来说钢铁企业粉尘的产量为钢产量的8～12％，炉尘中含铁的质量分数30～45%，含碳的质量分数10～40%。由于使用含锌铅较高矿石的高炉产出的粉尘中含有一定比例的铅、锌元素，对于普通高炉粉尘返回烧结可以得到很好地应用，但铅、锌含量较高粉尘的利用却比较麻烦，而且问题越来越突出。随着含铅、锌粉尘的不断循环利用，粉尘中铅、锌含量会越来越高。高炉中铅、锌含量较高会在炉内产生黏结现象，甚至可结厚至炉身中上部，改变正常的炉型结构，造成高炉受风能力下降，气流分布不均，甚至出现悬料、休风等，给高炉生产带来较大危害。目前，该类粉尘由于长期得不到有效处理，在许多钢厂附近堆积如山，不仅占据了大量的土地，也污染了环境，对人身体造成了危害，又浪费了其中铁、锌、铅、碳等有价资源。由于作为烧结材料不但会缩短炉衬的寿命，而且影响高炉的正常操作，严重制约了钢铁厂的可持续发展。
针对高炉含铅锌粉尘利用中存在的问题，有效去除并回收利用其中的铅、锌资源，并且能够得到符合冶炼要求的铁精矿是利用该类粉尘的研究方向。目前，国内外各大炼铁厂根据不同的物料性质，对高炉含铅锌粉尘主要采用物理法、湿法、火法3种工艺措施。物理法主要是通过浮、重、磁选等选矿手段对该粉尘进行干式或湿式分离，或利用水利旋流技术对其按粒度进行湿式分级，主要目的是得到合格的铁精矿，基本没有考虑其中铅、锌的利用问题，而且大多数物理法工艺均包括浮选除碳过程，浮选过程中水的大量消耗与后续处理是一个难题，同时也存在很大的弊端，而且粉尘中的锌一部分以铁酸锌复合氧化物的形式存在，使分选后铁精矿中的锌含量大都超标，由于这一难以克服的问题使国内外众多该方面的研究处于停滞状态。湿法工艺主要是国外钢铁企业用来处理锌含量大于15%的高锌粉尘，但也还存在锌、铅的浸出率较低，浸渣难以作为钢厂原料循环使用，也满足不了环保法提出的堆放要求；而且普遍存在单元操作过多，浸出剂消耗较多，成本较高；设备腐蚀严重．大多数操作条件较恶劣；对原料比较敏感，使工艺难以优化；处理过程中引入的硫、氯等易造成新的环境污染；效率较低等缺陷，因此使用较为局限。火法工艺是目前处理低锌类粉尘最为可行的方法，但其中的硫化焙烧对原料要求较苛刻（不含大量碳），硫污染严重，烧渣硫含量过高而不宜作为钢铁厂原料；氯化焙烧对设备的腐蚀过于严重；直接烧结法把干、湿粉尘直接与烧结原料混合进行烧结，生产的烧结矿作为高炉原料；小球烧结法虽然解决了粉尘过细带来烧结性能变差的问题，但增加了球团粘结剂，降低了焙烧后铁精矿的品位。现有技术中的直接烧结工艺由于粉尘种类多，因此配料难于精确计量；另外，同时混料不均也会带来烧结矿成分偏析；此外，加入诸如粘结剂等烧结原料不仅增加了成本，而且降低了焙烧后铁精矿的品位。现有技术中的火法工艺大多只是单纯为了去除粉尘中的铅、锌等冶炼有害金属，但却很少能够对其加以有效回收而利用，不仅浪费了铅、锌资源，也污染了环境。
由于含锌铅粉尘中富含铁、碳、锌、铅等物质，具有良好的综合利用价值。如能综合回收利用，则铁、碳可以节约部分煤炭和铁矿资源，铅、锌可用来制作电池、导电材料，也可用来做各种锌合金。因此，如何高效利用高炉含锌铅粉尘并提高其综合附加值，减少环境污染，成为钢铁企业面临的重大课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单、粉尘中铅锌去除率高、资源利用率高、节能减排的综合回收利用高炉含铅锌粉尘的方法。
本发明的目的是这样实现的：包括配料、高温脱铅锌、铅锌粉尘回收、含铁物料磁选步骤，具体包括：
A、配料：将回收的高炉含铅锌粉尘与炭粉剂按10：1～3的重量比混匀制成球团；
B、高温脱铅锌：将球团从窑尾加入回转窑，并从窑头喷入燃料加热球团至900～1300℃并冶炼30～50min，冶炼后得到的脱铅锌含铁物料从窑头排出并冷却至常温，粉尘及气体自窑尾排出；
C、铅锌粉尘回收：收集自回转窑窑尾排出的气体和粉尘送入旋风除尘器捕集得到含铅锌粉尘，剩余烟气外排；
D、含铁物料磁选：将B步骤得到的脱铅锌含铁物料经磁选得到铁精矿和尾矿。
本发明针对高炉含铅锌粉尘中含有不利于冶炼的铅、锌以及部分碱性物质，利用铅、锌及部分碱金属沸点较低的性质，以粉尘自身含有的炭粉剂并外加焦炭粉和/或煤炭粉作为还原剂以及作为还原过程的一部分热量来源，通过从回转窑窑尾加入粉尘和炭粉剂制成的球团，并在回转窑窑头喷入的燃料燃烧形成的高温下，球团在回转窑内经过加热、还原、煅烧，即能使球团中铅、锌及部分碱金属的氧化物和硫化物还原为铅、锌、碱金属蒸汽随烟气排出，通过旋风除尘器冷凝、氧化固相分离以回收利用，避免综合回收过程中带来的二次污染，且还可使碳含量较高的高炉含铅锌粉尘中的碳资源得到较充分的利用，而且可以有效去除高炉含铅锌粉尘中99%以上的铅、锌及部分碱金属氧化物，确保二次资源再利用的安全可靠性，有效降低生产成本和环保成本。通过控制窑内球团冶炼温度在900～1300℃并保温，即能避免过高温度造成能耗过大且容易造成还原矿烧结而不利于后期磁选的弊端，又能避免温度过低使还原出的铅、锌以及其它碱性金属难以形成蒸汽溢出而降低去除铅、锌及碱金属的效果。此外，通过高炉含铅锌粉尘自身炭粉剂和外加焦炭粉和/或煤炭粉作为还原剂，还原剂来源广、价格低。特别是冶炼后的脱铅锌含铁物料排出采用空冷冷却，即能减少工艺成本，而且也避免了传统喷淋冷却污水处理成本高、排放环保压力大的困难，而对于运行强度大且无相关环保法规限定时则可适用喷淋冷却，选择较为灵活多样。本发明的粉尘通过回转窑还原、煅烧并辅以旋风除尘器捕集得到含铅锌粉尘和磁选脱铅锌含铁物料，能够实现连续化生产，整体生产效率较高，设备占地面积较小；外排烟气中的铅、锌等重金属的去除彻底，可充分满足环保要求；粉尘中伴生的铁、碳资源可以得到充分回收；对原料的成分变化不敏感，工艺稳定，易于优化；可同时得到纯度很高的富含铅、锌的二次粉尘和高炉用铁精矿粉，加之粉尘粒度很细，适于造球。因此，本发明具有工艺简单、高炉炼铁粉尘中铅锌去除率高、资源利用率高、节能减排的特点。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图；
图2为本发明典型生产装置远离示意图；
图中：1-高炉含铅锌粉尘料仓，2-槽车，3-碳粉剂料仓，4-碳粉剂料库，5-混料装置，6-回转窑，7-烟尘沉降室，8-鼓风机，9-旋风除尘器，10-抽风机，11-烟囱，12-炉渣冷却盘，13-磁选机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。
如图1和2所示，本发明包括配料、高温脱铅锌、铅锌粉尘回收、含铁物料磁选步骤，具体包括：
A、配料：将回收的高炉含铅锌粉尘与炭粉剂按10：1～3的重量比混匀制成球团；
B、高温脱铅锌：将球团从窑尾加入回转窑，并从窑头喷入燃料加热球团至900～1300℃并冶炼30～50min，冶炼后得到的脱铅锌含铁物料从窑头排出并冷却至常温，粉尘及气体自窑尾排出；
C、铅锌粉尘回收：收集自回转窑窑尾排出的气体和粉尘送入旋风除尘器捕集得到含铅锌粉尘，剩余烟气外排；
D、含铁物料磁选：将B步骤得到的脱铅锌含铁物料经磁选得到铁精矿和尾矿。
所述碳粉剂为焦炭粉和/或煤炭粉。
所述碳粉剂粒度为20～200目且固定碳含量为45～90%。
本发明还包括将所述铁精矿经热压得到热压块铁的热压步骤。
所述旋风除尘器为单联或双联装旋风除尘器。
所述旋风除尘器排出的烟气经布袋除尘器或静电除尘器除尘得到高品位铅锌细粉尘和外排烟气。
所述燃料包括天然气、煤气、氢气、甲烷和/或丙烷。
所述冶炼后得到的脱铅锌含铁物料从窑头排出并经空冷或喷淋冷却至常温。
实施例1
如图1和2所示，取TFe含量为25.2%、Zn含量为12.74%、Pb含量为4.06%、C含量为37.24%的高炉布袋除尘粉含铅锌尘，通过以下步骤综合回收利用：
1、将以上回收的高炉含铅锌粉尘与细度为50目且固定碳含量为83%的焦炭粉按10：1.5的重量比加水混匀制成球团；
2、将上述球团按40～300吨/h从窑尾加入倾角3.5°、转速0.3～4m/min、出口气体流速50～450m3/s的Φ3.0×60回转窑，并从窑头喷入煤气加热球团，球团通过回转窑的不断转动进入烘干和预热段（650～750℃），然后进入中温段（750～1100℃），最后进入高温段（1100～1250℃）冶炼35min；随着回转窑转动，在高温段球团中的铅、锌及部分碱金属的氧化物、硫化物等被还原为单质金属并汽化，金属蒸汽随窑内强大的引风和鼓风逆向进入中温段、烘干和预热段，最后自窑尾排出，而高温冶炼后的脱铅锌含铁物料从窑头排出；
3、收集自窑尾排出的金属蒸汽和粉尘送入旋风除尘器冷凝、氧化并捕集得到含铅锌粉尘，剩余烟气通过烟囱外排；
4、将窑头排出并冷却的脱铅锌含铁物料经磁感应强度为1T的强磁机磁选得到铁精矿和尾矿；
5、将磁选得到的铁精矿经热压得到热压块铁供给高炉或转炉或电炉使用。
按上述步骤工业试验高炉含铅锌粉尘得到的热压快TFe含量为76.83%、Zn含量≤0.11%、Pb含量≤0.02%。
实施例2
取TFe含量为39.57%、Zn含量为15.81%、Pb含量为2.12%、C含量为26.74%的高炉布袋除尘粉含铅锌尘，通过以下步骤综合回收利用：
1、将以上回收的高炉含铅锌粉尘与细度为200目且固定碳含量为45%的煤炭粉按10：3的重量比加水混匀制成球团；
2、将上述球团从窑尾加入回转窑，并从窑头喷入丙烷加热球团，球团通过回转窑的不断转动进入烘干和预热段（600～700℃），然后进入中温段（700～850℃），最后进入高温段（900～1000℃）冶炼50min；随着回转窑转动，在高温段球团中的铅、锌及部分碱金属的氧化物、硫化物等被还原为单质金属并汽化，金属蒸汽随窑内强大的引风和鼓风逆向进入中温段、烘干和预热段，最后自窑尾排出，而高温冶炼后的脱铅锌含铁物料从窑头排出；
3、收集自窑尾排出的金属蒸汽和粉尘送入旋风除尘器冷凝、氧化并捕集得到含铅锌粉尘，剩余烟气通过烟囱外排；
4、将窑头排出并冷却的脱铅锌含铁物料经磁感应强度为1.2T的强磁机磁选得到铁精矿和尾矿；
5、将磁选得到的铁精矿经热压得到热压块铁供给高炉或转炉或电炉使用。
按上述步骤工业试验高炉含铅锌粉尘得到的热压快TFe含量为80.14%、Zn含量≤0.08%、Pb含量≤0.03%。
实施例3
取TFe含量为20.23%、Zn含量为16.93%、Pb含量为3.68%、C含量为54.39%的高炉布袋除尘粉含铅锌尘，通过以下步骤综合回收利用：
1、将以上回收的高炉含铅锌粉尘与细度为120目且固定碳含量为78%的煤炭粉按10：2的重量比加水混匀制成球团；
2、将上述球团从窑尾加入回转窑，并从窑头喷入天然气加热球团，球团通过回转窑的不断转动进入烘干和预热段（600～700℃），然后进入中温段（700～950℃），最后进入高温段（950～1100℃）冶炼45min；随着回转窑转动，在高温段球团中的铅、锌及部分碱金属的氧化物、硫化物等被还原为单质金属并汽化，金属蒸汽随窑内强大的引风和鼓风逆向进入中温段、烘干和预热段，最后自窑尾排出，而高温冶炼后的脱铅锌含铁物料从窑头排出；
3、收集自窑尾排出的金属蒸汽和粉尘送入旋风除尘器冷凝、氧化并捕集得到含铅锌粉尘，剩余烟气再经静电除尘器除尘后通过烟囱外排；
4、将窑头排出并冷却的脱铅锌含铁物料经磁感应强度为0.8T的强磁机磁选得到铁精矿和尾矿；
5、将磁选得到的铁精矿经热压得到热压块铁供给高炉或转炉或电炉使用。
按上述步骤工业试验高炉含铅锌粉尘得到的热压快TFe含量为68.57%、Zn含量≤0.14%、Pb含量≤0.02%。
实施例4
取TFe含量为31.69%、Zn含量为8.43%、Pb含量为5.47%、C含量为42.05%的高炉布袋除尘粉含铅锌尘，通过以下步骤综合回收利用：
1、将以上回收的高炉含铅锌粉尘与细度为80目且固定碳含量为89%的焦炭粉按10：1的重量比加水混匀制成球团；
2、将上述球团从窑尾加入回转窑，并从窑头喷入工业煤气加热球团，球团通过回转窑的不断转动进入烘干和预热段（600～800℃），然后进入中温段（800～1150℃），最后进入高温段（1150～1300℃）冶炼30min；随着回转窑转动，在高温段球团中的铅、锌及部分碱金属的氧化物、硫化物等被还原为单质金属并汽化，金属蒸汽随窑内强大的引风和鼓风逆向进入中温段、烘干和预热段，最后自窑尾排出，而高温冶炼后的脱铅锌含铁物料从窑头排出；
3、收集自窑尾排出的金属蒸汽和粉尘送入旋风除尘器冷凝、氧化并捕集得到含铅锌粉尘，剩余气体再经布袋除尘器除尘后通过烟囱外排；
4、将窑头排出并冷却的脱铅锌含铁物料经磁感应强度为1.5T的强磁机磁选得到铁精矿和尾矿；
5、将磁选得到的铁精矿经热压得到热压块铁供给高炉或转炉或电炉使用。
按上述步骤工业试验高炉含铅锌粉尘得到的热压快TFe含量为74.85%、Zn含量≤0.08%、Pb含量≤0.04%。
实施例5
取TFe含量为35.03%、Zn含量为6.17%、Pb含量为6.82%、C含量为32.27%的高炉布袋除尘粉含铅锌尘，通过以下步骤综合回收利用：
1、将以上回收的高炉含铅锌粉尘与细度为120目且固定碳含量为62%的煤炭粉按10：2.5的重量比加水混匀制成球团；
2、将上述球团从窑尾加入回转窑，并从窑头喷入工业煤气加热球团，球团通过回转窑的不断转动进入烘干和预热段（600～800℃），然后进入中温段（800～1000℃），最后进入高温段（1000～1150℃）冶炼45min；随着回转窑转动，在高温段球团中的铅、锌及部分碱金属的氧化物、硫化物等被还原为单质金属并汽化，金属蒸汽随窑内强大的引风和鼓风逆向进入中温段、烘干和预热段，最后自窑尾排出，而高温冶炼后的脱铅锌含铁物料从窑头排出；
3、收集自窑尾排出的金属蒸汽和粉尘送入双联旋风除尘器冷凝、氧化并捕集得到含铅锌粉尘，剩余烟气通过烟囱外排；
4、将窑头排出并冷却的脱铅锌含铁物料经磁感应强度为1.1T的强磁机磁选得到铁精矿和尾矿；
5、将磁选得到的铁精矿经热压得到热压块铁供给高炉或转炉或电炉使用。
按上述步骤工业试验高炉含铅锌粉尘得到的热压快TFe含量为72.65%、Zn含量≤0.06%、Pb含量≤0.05%。
Claims (5)
1.一种综合回收利用高炉含铅锌粉尘的方法，其特征在于包括配料、高温脱铅锌、铅锌粉尘回收、含铁物料磁选步骤，具体包括：
A、配料：将回收的高炉含铅锌粉尘与炭粉剂按10:1~3的重量比混匀制成球团；炭粉剂为粒度20~200目且固定碳含量为45~90%的焦炭粉和/或煤炭粉；
B、高温脱铅锌：将球团从窑尾加入回转窑，并从窑头喷入燃料加热球团至900~1300℃并冶炼30~50min，冶炼后得到的脱铅锌含铁物料从窑头排出并冷却至常温，粉尘及气体自窑尾排出；燃料为天然气、煤气、氢气、甲烷和/或丙烷；
C、铅锌粉尘回收：收集自回转窑窑尾排出的气体和粉尘送入旋风除尘器捕集得到含铅锌粉尘，剩余烟气外排；
D、含铁物料磁选：将B步骤得到的脱铅锌含铁物料经磁选得到铁精矿和尾矿。
2.根据权利要求1所述综合回收利用高炉含铅锌粉尘的方法，其特征在于还包括将所述铁精矿经热压得到热压块铁的热压步骤。
3.根据权利要求1所述综合回收利用高炉含铅锌粉尘的方法，其特征在于所述旋风除尘器为单联或双联装旋风除尘器。
4.根据权利要求1或3所述综合回收利用高炉含铅锌粉尘的方法，其特征在于所述旋风除尘器排出的烟气经布袋除尘器或静电除尘器除尘得到高品位铅锌细粉尘和外排烟气。
5.根据权利要求1所述综合回收利用高炉含铅锌粉尘的方法，其特征在于所述冶炼后得到的脱铅锌含铁物料从窑头排出并经空冷或喷淋冷却至常温。
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