CN106119557B - 一种高炉瓦斯泥中锌、铁、碳综合回收的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高炉瓦斯泥中锌、铁、碳综合回收的方法，属于冶金二次资源综合利用领域。本发明所述方法将高炉瓦斯泥干燥、破碎、细磨，得高炉瓦斯泥粉用硫酸溶液进行浸出，过滤得滤渣与滤液，对滤液进行氧化中和沉铁，过滤得铁渣与除铁后液，把除铁后液在萃取装置进行萃取，然后反萃取，将反萃后的硫酸锌溶液进行电积，得到电锌。另外，将浸出所得的滤渣与除铁所得的铁渣混匀，控制适当条件磁化焙烧后湿磨、磁选得铁精矿粉，磁选后的尾矿进行浮选，回收其中的碳。本发明所述方法基本不产生污染物，硫酸溶液、萃取剂可循环利用，解决了高炉瓦斯泥堆存及重金属污染问题，有利于保护环境，实现了资源的综合利用，符合可持续发展战略。

Description

一种高炉瓦斯泥中锌、铁、碳综合回收的方法
技术领域
本发明涉及一种高炉瓦斯泥锌、铁、碳综合回收的方法，属于冶金资源综合利用领域。
背景技术
锌是重要的工业原料，金属锌抗耐腐蚀性能好，故金属锌最大的用途是镀锌，约占总耗锌量的50%；其次是用于制造各种牌号的黄铜，约占20%；压铸锌站15%左右；其余20%~25%主要用于制造各种锌基合金、干电池、氧化锌、建筑五金制品及化学制品等。锌在地壳中的平均含量为0.005%。据统计，2015年末，全球锌储量为2.0亿吨，全球锌产量为1400万吨，中国锌产量为615万吨，中国是世界上最大的锌生产国和消费国。铁精矿是高炉炼铁的原料，焦炭是重要的工业原料，是冶金行业主要的燃料及还原剂。目前，全球都面临着资源短缺，环境污染的严峻问题，实现资源的综合利用就显得至关重要。
高炉瓦斯泥是高炉冶炼过程中随着高炉煤气携带出的原料粉尘及高温区激烈反而产生的微粒经湿式或干式除尘而得到的产物，其主要成分是锌，铁和碳，还含有少量铋、铟和铅等有价金属，具有很高的回收价值。随着近几年钢铁工业的迅速发展，我国钢铁企业每年产生了大量的高炉瓦斯泥，这不仅给钢铁企业的运输、堆存带来了极大的困难，也造成了巨大的环境污染。综合回收高炉瓦斯泥中有价元素符合我国提出的环境保护战略及可持续发展战略。
传统的处理高炉瓦斯泥的方法是直接返回配制烧结料，但配入烧结料中将会大大影响烧结料层的透气性，从而影响烧结过程的效率。同时瓦斯泥中的金属Zn、Pb等易挥发元素在高炉内循环富集，造成高炉上部结瘤、煤气管道堵塞等问题，高炉不能正常运行。回转窑直接还原挥发是在高温下使瓦斯泥中的金属还原，锌蒸汽挥发后进入烟气，最终可得到含氧化锌较高的烟尘和含金属铁的脱锌瓦斯泥，该法适应性强、处理量大、分离效果好，但其存在设备投资大，能耗高，污染大等问题。选矿法处理瓦斯泥具有工艺简单、投资小等优点，但分离效果差，回收率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：高炉瓦斯泥金属回收率低、能耗高、污染大等问题。
本发明的目的在于提供一种高炉瓦斯泥锌、铁、碳综合回收的方法，该方法综合回收了高炉瓦斯泥中的主要有价成分，实现了高炉瓦斯泥处理过程的低成本、低能耗，低污染，高效率；具体包括以下步骤：
（1）将高炉瓦斯泥干燥、破碎、细磨、筛分后得高炉瓦斯泥粉，高炉瓦斯泥粉用硫酸浸出后过滤得滤渣与滤液，对滤液进行氧化中和沉铁，过滤得铁渣与除铁后液；
（2）将除铁后液进行萃取，然后反萃取，将反萃后的溶液进行电积得到电锌；
（3）将步骤（1）所得滤渣与除铁所得铁渣混匀，在750～950℃磁化焙烧1~2小时，然后进行湿磨、磁选得铁精矿粉，磁选后的尾矿进行浮选，回收其中的碳。
优选的，本发明所述高炉瓦斯泥粉的粒度为100～200目。
优选的，本发明所述硫酸浸出的具体过程为：按液固比为3～5的比例将高炉瓦斯泥粉加入到质量百分比浓度为15 %~20 %的硫酸溶液中进行搅拌，控制水浴温度为40～60℃。
优选的，本发明所述氧化中和沉铁的具体过程为：按滤液与H2O2溶液体积比为50:1~40:1的比例在滤液中加入H2O2溶液，将混合溶液加热至60～80℃，然后逐渐加入氧化钙调节pH值为5.2～5.4，然后静置将溶液温度降至室温。
优选的，本发明步骤（2）中所述萃取过程中，除铁后液与萃取剂P204体积比为2:1~3:1。
优选的，本发明步骤（3）中磁选过程中的磁场强度为250~350 mT。
本发明的有益效果：
（1）解决了高炉瓦斯泥堆放及储存困难的问题，避免了高炉瓦斯泥中重金属对环境的污染，有利于钢铁企业实现污染物的零排放。
（2）与传统处理高炉瓦斯泥方法相比，该方法基本不产生对环境有害的物质，不需要消耗过多的能源，部分试剂还可以循环使用，对企业节能减排具有重要意义。
（3）综合回收了高炉瓦斯泥中的有价元素，实现了复杂冶金资源的高效利用，对钢铁企业降低成本，增加经济效益具有重要意义。
附图说明
图1是本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
本实施例选取四川某钢铁厂高炉瓦斯泥，瓦斯泥中Zn含量为9.13%、TFe含量为25.21%、C含量为24.34%。
表1 四川某钢铁厂高炉瓦斯泥成分分析
。
本实施例所述高炉瓦斯泥锌、铁、碳综合回收的方法，具体包括以下步骤：
（1）首先将高炉瓦斯泥放入电热鼓风干燥箱内干燥24小时，然后破碎，用磨矿机细磨10min，筛分得到200目的高炉瓦斯泥灰。
（2）将步骤（1）得到的高炉瓦斯泥灰装入烧杯放入恒温水浴锅中，控制水浴温度为50℃，电动搅拌器转速为200r/min，液固比为3，加入质量百分比浓度为16%的硫酸溶液浸出，过滤得滤渣与滤液。
（3）将步骤（2）过滤所得的滤液倒入烧杯置于磁力搅拌器上，在适当的转速条件下，在100mL的滤液中加入H2O2溶液2ml，将滤液中的Fe2+氧化为Fe3+，将溶液加热至60℃，然后逐渐加入石灰乳，调节pH值约为5.2～5.4中和水解除铁，取下烧杯，静置降温30min，过滤，得除铁后液与铁渣。
（4）将步骤（3）的滤液倒入烧杯置于磁力搅拌器上。以磺化煤油为稀释剂，将P204稀释为体积分数为20%的萃取剂。常温下控制含锌溶液与有机相相比（O∶A）=2∶1，加入萃取剂搅拌萃取，然后移入分液装置，静置10min后分液，得含Zn有机相和萃余液。
（5）将步骤（4）所得的含Zn有机相进行反萃，得ZnSO4溶液和有机废液。
（6）将步骤（6）得到的ZnSO4溶液加入到电解槽，进行电积，得电锌，锌的直收率在87%左右，电锌的锌含量为99.8%。
（7）将步骤（1）的滤渣与步骤（2）的铁渣混合均匀，放入到管式炉内，控制温度为850℃进行磁化焙烧1小时，取出，在磨矿机上湿磨10min，然后控制磁选管的磁场强度为250mT进行磁选，获得铁精矿及尾矿，铁精矿品位为65%，回收率为72%。
（8）将步骤（7）所得的尾矿进行浮选，回收其中的碳，碳回收率为84%，焦炭中固定碳含量为81%。
（9）步骤（4）所得的萃余液经洗涤后可返回步骤（2）做浸出剂，步骤（5）得到的有机废液可返回步骤（4）配制P204溶液做萃取剂。
实施例2
选取云南某钢铁厂的高炉瓦斯泥，高炉瓦斯泥中Zn含量为19.17 %、全铁含量为22.98 %、C含量为15.29 %。
表2 云南某钢铁厂高炉瓦斯泥成分分析
。
本实施例所述高炉瓦斯泥锌、铁、碳综合回收的方法，具体包括以下步骤：
（1）首先将高炉瓦斯泥放入电热鼓风干燥箱内干燥48小时，然后破碎，用磨矿机细磨12min，筛分得到200目的高炉瓦斯泥粉。
（2）将步骤（1）得到的高炉瓦斯泥粉装入烧杯放入恒温水浴锅中，控制水浴温度为60℃，液固比为4，电动搅拌器转速为200r/min，加入质量百分比浓度为20%的硫酸溶液浸出，过滤得滤渣与滤液。
（3）将步骤（2）过滤所得的滤液倒入烧杯置于磁力搅拌器上，在适当的转速条件下，在100mL的滤液中加入H2O2溶液8ml，将滤液中的Fe2+氧化为Fe3+，将溶液加热至70℃，然后逐渐加入石灰乳，调节PH值约为5.2～5.4水解除铁，取下烧杯静置降温30min，过滤，得除铁后液与铁渣。
（4）将步骤（3）的滤液倒入烧杯置于磁力搅拌器上，以磺化煤油为稀释剂，将P204稀释为体积分数为25%的萃取剂。常温下控制含锌溶液与有机相相比（O∶A）=3，然后移入分液装置，静置10min后分液，得含Zn有机相和萃余液。
（5）将步骤（4）所得的含Zn有机相进行反萃，得ZnSO4溶液和有机废液。
（6）将步骤（6）得到的ZnSO4溶液加入到电解槽，进行电积，得电锌，锌的直收率在93%左右，电锌的锌含量为99.8%。
（7）将步骤（1）的滤渣与步骤（2）的铁渣混合均匀，放入到管式炉内，控制温度为750℃进行磁化焙烧1h，取出，在磨矿机上湿磨10min，然后控制磁选管的磁场强度为300mT进行磁选，获得铁精矿及尾矿，铁精矿品位为63%，回收率为76%。
（8）将步骤（7）所得的尾矿进行浮选，回收其中的碳，碳回收率为81%，焦炭中固定碳含量为83%。
（9）步骤（4）所得的萃余液经洗涤后可返回步骤（2）做浸出剂，步骤（5）得到的有机废液可返回步骤（4）配制P204溶液做萃取剂。
实施例3
选取云南另一钢铁厂的高炉瓦斯泥，高炉瓦斯泥中Zn含量为13.44 %、全铁含量为21.18%、C含量为17.62 %。
表3 云南某钢铁厂高炉瓦斯泥成分分析
。
本实施例所述高炉瓦斯泥锌、铁、碳综合回收的方法，具体包括以下步骤：
（1）首先将高炉瓦斯泥放入电热鼓风干燥箱内干燥40小时，然后破碎，用磨矿机细磨15min，筛分得到200目的高炉瓦斯泥粉。
（2）将步骤（1）得到的高炉瓦斯泥粉装入烧杯放入恒温水浴锅中，控制水浴温度为40℃，液固比为5，电动搅拌器转速为200r/min，加入质量百分比浓度为18%的硫酸溶液浸出，过滤得滤渣与滤液。
（3）将步骤（2）过滤所得的滤液倒入烧杯置于磁力搅拌器上，在适当的转速条件下，在100mL的滤液中加入H2O2溶液2 ml，将滤液中的Fe2+氧化为Fe3+，将溶液加热至80℃，然后逐渐加入石灰乳，调节pH值约为5.2～5.4中和水解除铁，取下烧杯静置降温30min，过滤，得除铁后液与铁渣。
（4）将步骤（3）的滤液倒入烧杯置于磁力搅拌器上，以磺化煤油为稀释剂，将P204稀释为体积分数为25%的萃取剂。常温下控制含锌溶液与有机相相比（O∶A）=2，然后移入分液装置，静置10min后分液，得含Zn有机相和萃余液。
（5）将步骤（4）所得的含Zn有机相进行反萃，得ZnSO4溶液和有机废液。
（6）将步骤（6）得到的ZnSO4溶液加入到电解槽，进行电积，得电锌，锌的直收率在91 %左右，电锌的锌含量为98 %。
（7）将步骤（1）的滤渣与步骤（2）的铁渣混合均匀，放入到管式炉内，控制温度为950℃进行磁化焙烧1小时，取出，在磨矿机上湿磨10min，然后控制磁选管的磁场强度为350mT进行磁选，获得铁精矿及尾矿，铁精矿品位为61 %，回收率为73 %。
（8）将步骤（7）所得的尾矿进行浮选，回收其中的碳，碳回收率为82 %，焦炭中固定碳含量为81 %。
（9）步骤（4）所得的萃余液经洗涤后可返回步骤（2）做浸出剂，步骤（5）得到的有机废液可返回步骤（4）配制P204溶液做萃取剂。

Claims (1)

1.一种高炉瓦斯泥锌、铁、碳综合回收的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）将高炉瓦斯泥干燥、破碎、细磨后得高炉瓦斯泥粉，高炉瓦斯泥粉用硫酸浸出后过滤得滤渣与滤液，对滤液进行氧化中和沉铁，过滤得铁渣与除铁后液；
（2）将除铁后液进行萃取，然后反萃取，将反萃后的溶液进行电积得到电锌；
（3）将步骤（1）所得滤渣与除铁所得铁渣混匀，在750～950℃磁化焙烧1~2h，然后进行湿磨、磁选得铁精矿粉，磁选后的尾矿进行浮选，回收其中的碳；
所述高炉瓦斯泥粉的粒度为100～200目；
所述硫酸浸出的具体过程为：按液固比为3～5的比例将高炉瓦斯泥粉加入到质量百分比浓度为15%~20%的硫酸溶液中进行搅拌，控制水浴温度为40～60℃；
所述氧化中和沉铁的具体过程为：按滤液与H2O2溶液体积比为50:1~40:1的比例在滤液中加入H2O2溶液，将混合溶液加热至60～80℃，然后逐渐加入石灰乳调节pH值为5.2～5.4，然后静置将溶液温度降至室温；
步骤（2）中所述萃取过程中，除铁后液与萃取剂P204体积比为2:1~3:1；
步骤（3）中磁选过程中的磁场强度为250~350mT。
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