CN106893866B - 一种含锌粉尘的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含锌粉尘的处理方法，包括：制造含锌粉尘球团；提供一竖炉，所述竖炉包括至少一个还原室，每个还原室由至少一个燃烧室供热；将含锌粉尘球团布于至少其中一个还原室内，在各还原室内得到含有煤气及锌蒸气的烟气；烟气排出竖炉进行锌的回收。通过采用隔焰加热式的竖炉，竖炉的还原室产生的烟气不与燃烧室产生的烟气混合，因而可单独对各还原室产生的含锌烟气进行处理，相较于转底炉处理含锌粉尘的工艺，本发明中，烟气含锌浓度高、烟气量小，因而易于处理，有效提高锌的回收效率及回收率，减少所需的处理设备投资及占地面积，经济效益显著。

Description

一种含锌粉尘的处理方法

技术领域

本发明涉及一种含锌粉尘的处理方法。

背景技术

我国是钢产量大国，钢铁生产为国民经济发展发挥了重要作用。然而钢铁生产中产生大量的粉尘和污泥，产生量一般为钢产量的10％左右，按照目前的钢产量，我国钢铁行业每年产生的粉尘量达上千万吨。占总粉尘量30％左右的粉尘(污泥)中，除Fe之外还含有大量Zn、Pb、K、Na等元素，并且一些粉尘粒度非常细小，这些粉尘被称为难利用粉尘或含锌粉尘。直接将难利用粉尘返回烧结生产的传统利用方式虽然利用了粉尘中的铁元素，但是浪费了大量的其他有价元素，而且由于粒度细小以及Zn、Pb、K、Na等元素的存在使烧结矿质量下降，并对高炉顺行以及高炉寿命有严重的影响，因此如何有效经济地利用这类粉尘成为钢铁厂目前亟待解决的问题。

近些年来，国内外学者对钢铁厂粉尘的有效利用开展了大量的研究工作，其中转底炉技术被人们普遍关注。但转底炉生产存在热效率低、能耗高、一次性投资大等难题。同时，转底炉生产得到的高温含锌烟气具有粘性高、腐蚀性强等特点，易造成烟气管道堵塞、余热回收管道腐蚀，严重影响了转底炉长期稳定、安全运行。维护成本居高不下，这也是转底炉难以在钢铁厂粉尘处理中大规模应用的主要原因之一。

另外，传统的火法炼锌方法中还有采用竖罐炼锌的，但其主要用于处理铁含量12％以下的锌精矿，当原料铁含量较高时铁被还原粘结在竖罐上，造成积铁，影响竖罐的正常生产，因此，竖罐不适用于处理钢铁厂含锌粉尘，一方面是由于钢铁厂粉尘锌含量较低，另一方面是由于钢铁厂粉尘铁含量较高。同时，竖罐炼锌为保证锌蒸汽的冷凝，竖罐炼锌造球时需要配加过量的煤，因此能耗较高。

发明内容

本发明实施例涉及一种含锌粉尘的处理方法，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明实施例涉及一种含锌粉尘的处理方法，包括如下步骤：

步骤一，制造含锌粉尘球团；

步骤二，提供一竖炉，所述竖炉包括至少一个还原室，每个所述还原室由至少一个燃烧室供热；将所述含锌粉尘球团布于至少其中一个所述还原室内，在各所述还原室内得到含有煤气及锌蒸气的烟气；

步骤三，所述烟气排出竖炉进行锌的回收。

作为实施例之一，各所述燃烧室内均自上而下依次形成有中温段和高温段，对应在各所述还原室内均自上而下依次形成有预热段和还原段。

作为实施例之一，每一所述还原室的排烟管道均连接于该还原室的还原段上，且横穿对应的所述燃烧室的高温段。

作为实施例之一，每一所述还原室的排烟管道均连接于该还原室的预热段上，且横穿对应的所述燃烧室的中温段，并在所述燃烧室的中温段内对对应的所述排烟管道进行加热。

作为实施例之一，控制所述烟气排出竖炉时的温度在600～1300℃范围内。

作为实施例之一，各所述还原段内的温度控制在600～1300℃范围内；还原时间为1h～10h。

作为实施例之一，步骤一中，将含锌粉尘、煤基还原剂与粘结剂混合造球，其中，按质量百分比计，含锌粉尘的配入比例为70～90％，煤基还原剂的配入比例为0～29％，粘结剂的配入比例为1～5％。

作为实施例之一，步骤三中，所述烟气排出竖炉后进行冷却处理，使所述烟气中的锌蒸气冷却为固态氧化锌。

步骤三中，所述烟气排出竖炉后进行调质处理，改变烟气所含飞灰的表面物性，减少飞灰的粘结。

本发明实施例至少具有如下有益效果：通过采用隔焰加热式的竖炉，竖炉的还原室产生的烟气不与燃烧室产生的烟气混合，因而可单独对各还原室产生的含锌烟气进行处理，相较于转底炉处理含锌粉尘的工艺，本实施例中，烟气含锌浓度高、烟气量小，因而易于处理，有效提高锌的回收效率及回收率，减少所需的处理设备投资及占地面积，经济效益显著。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的含锌粉尘处理装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的竖炉的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1，本发明实施例提供一种含锌粉尘的处理方法，包括如下步骤：

步骤一，制造含锌粉尘球团；

步骤二，提供一竖炉2，所述竖炉2包括至少一个还原室202，每个所述还原室202由至少一个燃烧室201供热；将所述含锌粉尘球团布于至少其中一个所述还原室202内，在各所述还原室202内得到含有煤气及锌蒸气的烟气；

步骤三，所述烟气排出竖炉2进行锌的回收。

上述方法中，步骤一中，具体地，将含锌粉尘、煤基还原剂与粘结剂混合造球，球团原料中，按质量百分比计，含锌粉尘的配入比例为70～90％，煤基还原剂的配入比例为0～29％，粘结剂的配入比例为1～5％。其中，含锌粉尘主要采用钢铁企业产生的含锌粉尘，当然，也适用于含锌污泥的处理，这属于等同替换；由于钢铁企业含锌粉尘中一般含有C，因此，上述球团中可以不配入煤基还原剂，另外，由于钢铁企业产生多种含锌粉尘，配入的煤基还原剂宜根据含锌粉尘中的C含量确定配料比例，本实施例中，上述的煤基还原剂采用煤粉；将上述各原料按比例混合均匀后进行造球，造球工艺可采取压制等常规造球团工艺，具体此处不赘述，球团大小控制为球团直径在5～50mm范围内。

上述方法中，步骤二中，将含锌粉尘球团布入上述竖炉2的至少其中一个还原室202内，优选为均匀布置在各还原室202内；各还原室202由对应的各燃烧室201供热，从而含锌粉尘球团在还原室202内发生还原反应，其中的氧化锌、氧化铁等至少部分被还原，还原后的锌即形成锌蒸气。上述的竖炉2为隔焰加热式的竖炉或者说为外热式的竖炉，即将竖炉2的还原区与燃烧区分开，燃烧室201产生的热量通过该燃烧室201与对应的还原室202之间的炉墙传递至对应的还原室202内，以满足还原室202内还原反应的热量需求。其中，还原室202与对应的燃烧室201可以为相邻排列的布置方式，如还原室202为长方体结构，在该长方体还原室202的其中一个或多个侧壁相邻布置燃烧室201，还原室202与对应侧的燃烧室201共用一炉墙；本实施例中，则优选为采用燃烧室201与对应的还原室202套设的结构，即将还原室202布置于燃烧室201内，这样可提高还原室202各侧面的热量传递的均匀性。

作为优选，本实施例中所述的竖炉2采用如下结构：如图1和图2，所述竖炉2包括一个燃烧室201，各还原室202均呈竖直设置的圆柱体结构，各还原室202阵列布置于燃烧室201内。各还原室202与该燃烧室201通过还原室202炉墙隔开。即本直接还原工艺采用固定式炉床，由一个燃烧室201向各还原室202供热，取消了大多数直接还原炉窑庞大复杂的传动装置；将还原区与燃烧区分开，使得还原室202内气氛可控，防止还原后的锌蒸气等被二次氧化，从而提高锌的回收效率及回收率；通过调节下料速度可以控制还原速度，产品还原度可控。另外，可根据生产规模的需要，扩大燃烧室201的内部空间并增加还原室202的数量，实现大规模生产。

本实施例中，通过采用隔焰加热式的竖炉2，竖炉2的还原室202产生的烟气不与燃烧室201产生的烟气混合，因而可单独对各还原室202产生的含锌烟气进行处理，相较于转底炉处理含锌粉尘的工艺，本实施例中，烟气含锌浓度高、烟气量小，因而易于处理，有效提高锌的回收效率及回收率，减少所需的处理设备投资及占地面积，经济效益显著。

接续上述方法，优选地，含锌粉尘球团在还原室202内依次经过预热、还原和冷却后排出还原室202，即在各还原室202内自上而下形成有预热段、还原段和冷却段，对应的，在各所述燃烧室201内均自上而下依次形成有中温段和高温段，燃烧室201的中温段与还原室202的预热段对应，燃烧室201的高温段与还原室202的还原段对应；进一步可在各燃烧室201内形成低温段，该低温段位于高温段下方，与还原室202的冷却段对应，或者，各还原室202的冷却段采用空冷方式，即各还原室202的冷却段外穿出于对应的燃烧室201外。各还原室202均设有排烟管道，用于排出还原室202内产生的上述的烟气。

基于上述结构，本实施例中，上述排烟管道的设置方式可以为：

(1)每一所述还原室202的排烟管道均连接于该还原室202的还原段上，且横穿对应的所述燃烧室201的高温段。该排烟管道穿过燃烧室201的高温段后，伸出至该竖炉2外。采用这种结构，由于还原段内的温度较高，自该段引出的烟气温度也可保持在一较高的温度范围内；由于排烟管道穿过燃烧室201的高温段，因此排烟管道在经过燃烧室201时，可对烟气进行保温或者加热，从而保证烟气以较高的温度排出竖炉2，便于后续锌的回收。

(2)每一所述还原室202的排烟管道均连接于该还原室202的预热段上，且横穿对应的所述燃烧室201的中温段，并在所述燃烧室201的中温段内对对应的所述排烟管道进行加热。加热的方式可以为：在各燃烧室201的中温段内均设置至少一段横梁，每一横梁的一端连接于对应的燃烧室201的炉壁上，另一端连接于对应的还原室202的炉壁上，各横梁均优选为平行于对应的排烟管道；在各横梁上均设置有至少一个燃烧器，每一横梁上的各燃烧器优选为沿对应的排烟管道内烟气流通方向依次布置；燃气供应管道及助燃气供应管道可布置在对应的横梁内。每一排烟管道可对应配置一段或多段横梁，配置多段横梁时，多段横梁优选为均匀环绕对应的排烟管道布置。本实施例中，每一排烟管道对应配置一段上述的横梁，该横梁优选为布置于对应的排烟管道的下方(排烟管道内若有锌或其他金属盐等冷凝沉积，必然沉积于排烟管道的底部)。通过对排烟管道进行加热，保证排烟管道内的烟气温度保持在一较高的温度范围内，从而保证烟气以较高的温度排出竖炉2，便于后续锌的回收。

进一步地，基于上述排烟管道的设置方式，可提高后续的锌回收处理效果及回收效率，有效降低含锌烟气造成烟气管道堵塞和腐蚀的风险。本实施例中，控制所述烟气排出竖炉2时的温度在600～1300℃范围内，可获得较好的锌回收效果。

接续上述方法，步骤二中，优选地，各还原段内的温度控制在600～1300℃范围内；还原时间为1h～10h。基于上述工艺，本发明以除锌为主要目的，锌脱除率可达90％以上；在含锌粉尘球团的高温还原过程中，铁氧化物也会被一定程度还原，得到含有部分Fe的金属化球团，该金属化球团中的Fe金属化率受到含锌粉尘的铁品位、配入的煤基还原剂量以及还原时间等因素的影响。另外，含锌粉尘球团中的其他有害物质(主要指K、Na、Pb的化合物)也会被还原，因此，排出还原室202外的金属化球团为无害化含铁物料，便于钢铁企业的后续再利用。

进一步优化上述方法，步骤三中，所述烟气排出竖炉2后进行冷却处理，使所述烟气中的锌蒸气冷却为固态氧化锌。本实施例中，金属锌以气态随高温烟气排出，优选为排出竖炉2后即进入烟气处理装置3内进行冷却处理(烟气处理装置3与竖炉2间的距离越小越好，避免烟气温降过大，影响锌的回收)，含锌烟气排出竖炉2后被迅速冷却，使烟气中的粉尘快速冷凝并被收集，从而解决了长期以来困扰企业高温含锌煤气易造成煤气管道堵塞的问题。锌蒸汽被冷却过程中，还原过程中产生的其他各种不同熔点的金属化合物也能被冷却、凝固后收集，金属盐来不及与煤气中的水形成酸性物质便被沉积收集，使得烟气不具备腐蚀条件，避免煤气管道被腐蚀，同时实现了钢铁企业粉尘的无害化处理。本实施例中，锌蒸气被快速冷却成固态氧化锌，便于后续粗锌的收集与提取；其中，优选地，600～1300℃的烟气排出竖炉2后被快速冷却至400℃以下；实现上述烟气冷却过程的方法可以采取在烟气处理装置3中喷入冷却介质或采用高效辐射换热器加水冷管组合与烟气进行快速换热等方式。

进一步优化上述方法，步骤三中，所述烟气排出竖炉2后进行调质处理，改变煤气所含飞灰的表面物性，减少飞灰的粘结。优选地，上述调质过程也在上述的烟气处理装置3内进行，即烟气排出竖炉2后在该烟气处理装置3内进行冷却处理及调质处理，通过调质处理与冷却处理配合，可进一步提高烟气中粉尘、锌蒸气及不同熔点的金属盐等的冷凝效果及效率，提高烟气的冷却效果。上述冷却处理过程与调质处理过程可先后进行也可同时进行，若先后进行，先后顺序可依照实际情况确定，本实施例中，先进行调质处理再进行冷却处理。本实施例中，实现上述烟气调质处理的方法可以采取在烟气处理装置3中喷入调质介质(根据烟气所携带的待调质对象而定)或喷入干燥剂如石灰等方式。

进一步地，如图1，在上述烟气处理装置3后设置引风机4，调节该引风机4流量可控制各还原室202的烟气出口处及炉料入口处的压力，从该引风机4引出的煤气可回收利用，如可通入上述燃烧室201内进行燃烧。

实施例二

本实施例提供一种含锌粉尘的处理方法，具体包括：

1)将钢铁厂含锌粉尘、煤粉和粘结剂按70％:25％:5％的比例在混匀机上混匀，然后送往压球机压制成20～30mm的生球，所造生球再进入烘干机中干燥；

2)将干燥后的生球运送至料罐1中，均匀布料至竖炉2的各还原室202内，生球在各还原室202内被预热并进入还原段，还原段温度控制为1000℃左右，还原时间5h；

3)还原得到的无害化含铁物料经高温排料器排料，排料温度600℃，经热压，得到热压块送炼钢转炉使用；

4)还原得到的高温含锌烟气排出竖炉2时的温度为900℃，进入烟气处理装置3，经冷却改质后煤气温度350℃进入外供煤气管网，回收利用，并提取回收得到的粗锌。

所收集富锌物成分如表1所示，所副产无害化含铁物料成分如表2所示。

表1收集得到的富锌物成分(％)

Zn	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	SiO<sub>2</sub>	CaO	MgO
						28.28	13.05	5.88	0.11	0.13	0.09

表2无害化含铁物料成分(％)

TFe	MFe	My	C
				75	57	76	3

实施例三

本实施例提供一种含锌粉尘的处理方法，具体包括：

1)将钢铁厂含锌粉尘、煤粉和粘结剂按78％:20％:2％的比例在混匀机上混匀，然后送往压球机压制成30～40mm的生球，所造生球再进入烘干机中干燥；

2)将干燥后的生球运送至料罐1中，均匀布料至竖炉2的各还原室202内，生球在各还原室202内被预热并进入还原段，还原段温度控制为1100℃，还原时间3h；

3)还原得到的无害化含铁物料经排料器排料，排料温度100℃，得到无害化含铁物料送高炉使用；

4)还原得到的高温含锌烟气排出温度为1000℃，进入烟气处理装置3，经冷却改质后煤气温度350℃进入外供煤气管网，回收利用，并提取回收得到的粗锌。

所收集富锌物成分如表3所示，所副产无害化含铁物料成分如表4所示。

表3收集得到的富锌物成分(％)

Zn	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	SiO2	CaO	MgO
						50.27	10.8	3.6	0.1	0.1	0.1

表4无害化含铁物料成分(％)

TFe	MFe	My	C
				65	48	73	2.5

实施例四

本实施例提供一种含锌粉尘的处理方法，具体包括：

1)将钢铁厂含锌粉尘、煤粉和粘结剂按85％:12％:3％的比例在混匀机上混匀，然后送往压球机压制成30～40mm的生球，所造生球再进入烘干机中干燥；

2)将干燥后的生球运送至料罐1中，均匀布料至竖炉2的各还原室202内，生球在各还原室202内被预热并进入还原区，还原区温度控制为1200℃，还原时间1h；

3)还原得到的无害化含铁物料经排料器排料，排料温度100℃，无害化含铁物料外卖；

4)还原得到的高温含锌烟气排出温度为1100℃，进入烟气处理装置3，经冷却改质后煤气温度350℃进入外供煤气管网，回收利用，并提取回收得到的粗锌。

所收集富锌物成分如表5所示，所副产无害化含铁物料成分如表6所示。

表5收集得到的富锌物成分(％)

Zn	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	SiO2	CaO	MgO
						44.14	9.01	3.5	0.11	0.13	0.08

表6无害化含铁物料成分(％)

TFe	MFe	My	C
				80	72.25	85	4

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种含锌粉尘的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，制造含锌粉尘球团；

步骤二，提供一竖炉，所述竖炉包括至少一个还原室，每个所述还原室由至少一个燃烧室供热；将所述含锌粉尘球团布于至少其中一个所述还原室内，在各所述还原室内得到含有煤气及锌蒸气的烟气；其中，各所述燃烧室内均自上而下依次形成有中温段和高温段，对应在各所述还原室内均自上而下依次形成有预热段和还原段；每一所述还原室的排烟管道均连接于该还原室的还原段上，且横穿对应的所述燃烧室的高温段；

步骤三，所述烟气排出竖炉且控制所述烟气排出竖炉时的温度在600～1000℃范围内，所述烟气排出竖炉后进行冷却处理，使所述烟气中的锌蒸气冷却为固态氧化锌。

2.如权利要求1所述的含锌粉尘的处理方法，其特征在于：每一所述还原室的排烟管道均连接于该还原室的预热段上，且横穿对应的所述燃烧室的中温段，并在所述燃烧室的中温段内对对应的所述排烟管道进行加热。

3.如权利要求1所述的含锌粉尘的处理方法，其特征在于：各所述还原段内的温度控制在600～1300℃范围内；还原时间为1h～10h。

4.如权利要求1所述的含锌粉尘的处理方法，其特征在于：步骤一中，将含锌粉尘、煤基还原剂与粘结剂混合造球，其中，按质量百分比计，含锌粉尘的配入比例为70～90％，煤基还原剂的配入比例为0～29％，粘结剂的配入比例为1～5％。

5.如权利要求1所述的含锌粉尘的处理方法，其特征在于：步骤三中，所述烟气排出竖炉后进行调质处理，改变烟气所含飞灰的表面物性，减少飞灰的粘结。