CN106884091A - 一种高效率钢铁冶炼过程及后期处理工艺 - Google Patents

一种高效率钢铁冶炼过程及后期处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效率钢铁冶炼过程及后期处理工艺，包括如下步骤：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；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；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处理；将充分润湿后的混合液废水中加入沉淀剂和絮凝剂，形成悬浊液；将悬浊液进行固液分离，并分别收集固相和液相。本发明工艺方法简单、操作方便，较好地实现了冶炼过程中的除杂洗盐，并实现了其中有价金属的预富集及冷冻干燥，能耗相比高盐水蒸发有了大大的降低，同时这种预富集的方式在高盐废水治理中有着较为广阔的应用前景，整个工艺环境友好，经济高效。

Description

一种高效率钢铁冶炼过程及后期处理工艺
技术领域
本发明属于钢铁冶炼工艺技术领域，具体涉及一种高效率钢铁冶炼过程及后期处理工艺。
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。
发明内容
发明目的：本发明针对现有技术中的不足，提出一种工艺方法简单、操作方便，较好地实现了冶炼过程中的除杂洗盐，并实现了其中有价金属的预富集及冷冻干燥，能耗相比高盐水蒸发有了大大的降低的高效率钢铁冶炼过程及后期处理工艺。
技术方案：本发明所述的一种高效率钢铁冶炼过程及后期处理工艺，包括如下步骤：
（1） 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；
（2）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，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％；
（3）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 20-100℃下处理1-3h，使其充分润湿；
（4）将充分润湿后的混合液废水中加入沉淀剂和絮凝剂，形成悬浊液；
（5）将悬浊液进行固液分离，并分别收集固相和液相；
（6）液相输送至反渗透预富集系统完成碱金属和氯离子的预富集后得可用于冶炼尘洗涤的氯化钾含量5～30g/L 的低盐水和氯化钾含量30～100g/L 的浓盐溶液；
（7）将浓盐溶液进行冷冻干燥得钾盐和淡水。
进一步的，步骤（1）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，步骤（2）中所形成的混合液的固液比为 1:3-1:15。
进一步的，步骤（2）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。
进一步的，步骤（4）中所述沉淀剂的加入量为洗涤废水质量的 0.1％－ 1.5％。
进一步的，步骤（4）中的沉淀剂为氧化钾、氢氧化钾、碳酸钾、硫化钾、氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠或硫化钠中的一种或 两种以上的混合物。
进一步的，步骤（4）中絮凝剂的加入量为洗涤废水质量的 0.05％－ 1.0％，絮凝剂为聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸或聚合氯化铝中的一种或两种以上的混合物。
进一步的，步骤（6）中反渗透预富集系统为醋酸纤维膜、氧化石墨烯薄膜或芳香聚酰胺膜中的一种。
进一步的，步骤（6）中预富集温度为 15 ～ 45℃，液相在输送至反渗透预富集系统前用盐酸调整 pH 至 7.5 ～ 8.5。
进一步的，步骤（7）中冷 冻干燥操作的温度为 -10℃～ -30℃，气压为 1.5 ～9Pa。
有益效果：本发明工艺方法简单、操作方便，较好地实现了冶炼过程中的除杂洗盐，并实现了其中有价金属的预富集及冷冻干燥，能耗相比高盐水蒸发有了大大的降低，同时这种预富集的方式在高盐废水治理中有着较为广阔的应用前景，整个工艺环境友好，经济高效。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
一种高效率钢铁冶炼过程及后期处理工艺，包括如下步骤：
（1） 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，水或含表面活性剂的溶液的质量是钢铁冶炼尘的 0.1倍，所形成的混合液的固液比为 1:3；
（2）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，表面活性药剂为六偏磷酸钠，且含有表面活性药剂的溶液的质量浓度为0.05％，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；
（3）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 20℃下处理 1h，使其充分润湿；
（4）将充分润湿后的混合液废水中加入沉淀剂和絮凝剂，形成悬浊液，沉淀剂的加入量为洗涤废水质量的 0.1％，沉淀剂为氧化钾；絮凝剂的加入量为洗涤废水质量的 0.05％，絮凝剂为聚合硫酸铁；
（5）将悬浊液进行固液分离，并分别收集固相和液相；
（6）液相输送至反渗透预富集系统完成碱金属和氯离子的预富集后得可用于冶炼尘洗涤的氯化钾含量5g/L 的低盐水和氯化钾含量30g/L 的浓盐溶液，反渗透预富集系统为醋酸纤维膜、氧化石墨烯薄膜或芳香聚酰胺膜中的一种，预富集温度为15℃，液相在输送至反渗透预富集系统前用盐酸调整 pH 至7.5～8.5；
（7）将浓盐溶液进行冷冻干燥得钾盐和淡水，冷冻干燥操作的温度为 -10℃，气压为1.5Pa。
实施例2
一种高效率钢铁冶炼过程及后期处理工艺，包括如下步骤：
（1） 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，水或含表面活性剂的溶液的质量是钢铁冶炼尘的2.0 倍，所形成的混合液的固液比为 1:15；
（2）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，表面活性药剂为水玻璃、三聚磷酸钠两种混合，且含有表面活性药剂的溶液的质量浓度为2％，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；
（3）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100℃下处理 1-3h，使其充分润湿；
（4）将充分润湿后的混合液废水中加入沉淀剂和絮凝剂，形成悬浊液，沉淀剂的加入量为洗涤废水质量的1.5％，沉淀剂为氧化钾、氢氧化钾两种混合物；絮凝剂的加入量为洗涤废水质量的 1.0％，絮凝剂为聚丙烯酰胺；
（5）将悬浊液进行固液分离，并分别收集固相和液相；
（6）液相输送至反渗透预富集系统完成碱金属和氯离子的预富集后得可用于冶炼尘洗涤的氯化钾含量30g/L 的低盐水和氯化钾含量100g/L 的浓盐溶液，反渗透预富集系统为醋酸纤维膜、氧化石墨烯薄膜或芳香聚酰胺膜中的一种，预富集温度为 45℃，液相在输送至反渗透预富集系统前用盐酸调整 pH 至7.5～8.5；
（7）将浓盐溶液进行冷冻干燥得钾盐和淡水，冷冻干燥操作的温度为-30℃，气压为9Pa。
实施例3
一种高效率钢铁冶炼过程及后期处理工艺，包括如下步骤：
（1） 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，水或含表面活性剂的溶液的质量是钢铁冶炼尘的 1.0倍，所形成的混合液的固液比为 1:9；
（2）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，表面活性药剂为三聚磷酸钠，且含有表面活性药剂的溶液的质量浓度为1.5％，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；
（3）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 60℃下处理 2h，使其充分润湿；
（4）将充分润湿后的混合液废水中加入沉淀剂和絮凝剂，形成悬浊液，沉淀剂的加入量为洗涤废水质量的 1.0％，沉淀剂为硫化钾；絮凝剂的加入量为洗涤废水质量的 0.5％，絮凝剂为聚丙烯酸；
（5）将悬浊液进行固液分离，并分别收集固相和液相；
（6）液相输送至反渗透预富集系统完成碱金属和氯离子的预富集后得可用于冶炼尘洗涤的氯化钾含量15g/L 的低盐水和氯化钾含量50g/L 的浓盐溶液，反渗透预富集系统为醋酸纤维膜、氧化石墨烯薄膜或芳香聚酰胺膜中的一种，预富集温度为 30℃，液相在输送至反渗透预富集系统前用盐酸调整 pH 至 7.5～8.5；
（7）将浓盐溶液进行冷冻干燥得钾盐和淡水，冷冻干燥操作的温度为 -20℃，气压为5Pa。
本发明工艺方法简单、操作方便，较好地实现了冶炼过程中的除杂洗盐，并实现了其中有价金属的预富集及冷冻干燥，能耗相比高盐水蒸发有了大大的降低，同时这种预富集的方式在高盐废水治理中有着较为广阔的应用前景，整个工艺环境友好，经济高效。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种高效率钢铁冶炼过程及后期处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：
（1） 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；
（2）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，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％；
（3）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 20-100℃下处理1-3h，使其充分润湿；
（4）将充分润湿后的混合液废水中加入沉淀剂和絮凝剂，形成悬浊液；
（5）将悬浊液进行固液分离，并分别收集固相和液相；
（6）液相输送至反渗透预富集系统完成碱金属和氯离子的预富集后得可用于冶炼尘洗涤的氯化钾含量5～30g/L 的低盐水和氯化钾含量30～100g/L 的浓盐溶液；
（7）将浓盐溶液进行冷冻干燥得钾盐和淡水。
2.根据权利要求1所述的一种高效率钢铁冶炼过程及后期处理工艺，其特征在于：步骤（1）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，步骤（2）中所形成的混合液的固液比为 1:3-1:15。
3.根据权利要求1所述的一种高效率钢铁冶炼过程及后期处理工艺，其特征在于：步骤（2）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。
4.根据权利要求1所述的一种高效率钢铁冶炼过程及后期处理工艺，其特征在于：步骤（4）中所述沉淀剂的加入量为洗涤废水质量的 0.1％－ 1.5％。
5.根据权利要求1所述的一种高效率钢铁冶炼过程及后期处理工艺，其特征在于：步骤（4）中的沉淀剂为氧化钾、氢氧化钾、碳酸钾、硫化钾、氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠或硫化钠中的一种或 两种以上的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种高效率钢铁冶炼过程及后期处理工艺，其特征在于：步骤（4）中絮凝剂的加入量为洗涤废水质量的 0.05％－ 1.0％，絮凝剂为聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸或聚合氯化铝中的一种或两种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种高效率钢铁冶炼过程及后期处理工艺，其特征在于：步骤（6）中反渗透预富集系统为醋酸纤维膜、氧化石墨烯薄膜或芳香聚酰胺膜中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种高效率钢铁冶炼过程及后期处理工艺，其特征在于：步骤（6）中预富集温度为 15 ～ 45℃，液相在输送至反渗透预富集系统前用盐酸调整 pH 至7.5 ～ 8.5。
9.根据权利要求1所述的一种高效率钢铁冶炼过程及后期处理工艺，其特征在于：步骤（7）中冷 冻干燥操作的温度为 -10℃～ -30℃，气压为 1.5 ～ 9Pa。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103991995A (zh) * 2014-06-04 2014-08-20 孙伟 一种钢铁冶炼尘洗涤废水的综合利用方法
CN104017984A (zh) * 2014-06-04 2014-09-03 孙伟 一种钢铁冶炼尘的处理方法及其所使用的处理系统

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