CN107586961B - 一种含铅除尘灰物理脱铅方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含铅除尘灰物理脱铅方法，将含铅除尘灰通入风力分级‑风磁分选系统，通过风力分级将大粒度除尘灰分离出来得到风选铁精矿；通过风磁分选将细粒度除尘灰中的磁性物料分离出来得到磁选铁精矿；风选铁精矿和磁选铁精矿直接返回烧结、冶炼工序使用；由布袋除尘器捕集到的干尾灰富为富铅矿粉，可用作提取铅的原料。本发明解决了现有物理脱铅方法在处理含铅除尘灰过程中，处理性价比较低、造成资源和能源浪费、处理成本高及全铁回收率低等问题，将含铅除尘灰变废为宝，显著增加了产品的经济价值。

Description

一种含铅除尘灰物理脱铅方法

技术领域

本发明涉及冶金废弃物综合利用技术领域，尤其涉及一种含铅除尘灰物理脱铅方法。

背景技术

钢铁冶炼过程各工序都会产生大量的尘泥，由于尘泥具有一定的回用价值，钢铁企业一般作为二次原料返回烧结利用。目前，伴随钢铁行业所产生的固体废弃物不断增加，环境保护问题日趋突显。而且，随着这些固体废物在烧结的循环利用，有害元素不断富集，对烧结矿的质量和工序顺行造成明显影响。

目前，国内很多钢铁企业将含铅除尘灰(如高炉烟气除尘灰、烧结机头除尘灰)在烧结系统中的循环使用，造成重金属在高炉中循环富集。液态铅随温度升高体积膨胀，导致砖层浮动甚至炉底砌体毁坏以及炉壳开裂，渗入炉衬的铅可能会导致炉壳爆裂。铅所形成的低熔点化合物或共晶体粘附在烧结矿上，降低烧结矿的软融温度；粘结在焦炭上，会影响高炉料柱的透气性；粘结在炉墙上，会促使形成炉瘤，影响高炉正常生产。此外，铅的富集易引起炉前工作失常，如堵死撇渣器酿成跑铁事故，还会污染炉前环境，导致操作者铅中毒。因此，有必要将高铅除尘灰分离出来进行脱铅处理。如何将这些粉尘进行无害化处理，减少环境污染，已经成为钢铁企业迫在眉睫的问题。另一方面，我国是一个钢铁大国，冶金固废的大量弃用或外排造成大量的资源浪费，其回收处理和循环利用也符合我国绿色可持续发展战略要求。

20世纪70年代，国内外就开始有回收钢铁冶金粉尘中的Zn、Pb、Fe的相关研究，最近也有相关工艺报道。随着人们对环境问题的日益重视，如何合理开发利用除尘灰更引起了企业和环保部门的高度重视。国外如日本、美国等对除尘灰的回收利用非常重视，除尘灰由专业化工厂进行处理，已趋于资源化。除尘灰的利用包括：将金属回收，用离子交换树脂系统制备极高纯度氧化铁，用于做精用颜料、磁性材料、催化剂等。

马昱等人发表的题为《基于焙烧实验的高炉瓦斯灰脱锌、脱铅基础研究》的文章，介绍了采用高温沸腾炉进行火法焙烧处理高炉瓦斯灰实验，探索和研究了焙烧时间、焙烧温度、碱度以及氯化添加剂含量等因素影响瓦斯灰脱铅的作用规律，将铅的氧化物转化为铅单质或挥发性较强的铅氯化物，从而将其分离。在温度1100℃，碱度为0.8，无氯化钙添加剂条件下，加热30min后铅脱除率达到70％。佘雪峰等人发表的题为《冶金粉尘中锌、铅及碱金脱除行为研究》采用钢铁企业含铅粉尘制成含碳球团，在高温条件下模拟转底炉试验，在碳氧比为1，温度1250-1300℃条件下还原15min时金属化率大于70％，脱铅率达99.5％以上。采用火法处理含铅尘泥取得了较好的效果，但火法脱铅设备如转底炉一次性投资巨大，且成本和能耗过高，经济效益不显著，在钢铁企业微利的今天较难大面积推广应用。

刘宪发表的题为《烧结机头电除尘灰制取一氧化铅试验研究》的文章，将烧结机头电除尘灰制成悬浮浆液并磁选出铁精粉，磁选后尾泥加入氯化钠溶液，采用氯化浸提方式回收尾泥中的铅，经溶解、沉淀反应、离心过滤、洗涤，所得固体经干燥焙烧后得到一氧化铅产品。付志刚发表的题为《钢铁冶金烧结除尘灰中铅的浸取回收和一氧化铅的制备》的文章，同样采用湿法磁选结合湿法浸铅的方法脱除除尘灰中的铅，最终获得纯度99.5％以上的氧化铅产品。蒋新民发表的《钢铁厂烧结机头电除尘灰综合利用》的文章，采用弱磁-强磁联合梯度磁选的方法，将除尘灰中的铁回收起来，得到铁精矿和富铅尾矿。在弱磁强度2000Oe，强磁强度16000Oe条件下，获得了品位55.23％的铁精矿，铁回收率大于70％，富铅尾矿中铅含量达11.52％。采用“盐酸+NaCl”的氯化浸提方式回收磁选后尾矿中的铅，NaCl浓度＝260g/L，尾矿/NaCl溶液比＝1:2，盐酸用量/尾矿＝20mL/100g，温度＝85℃，时间＝30min，在此条件下，铅浸出率为97.65％，获得了较好的处理效果。以上几种方法工艺流程简单，相比火法脱铅方案投资成本较小，处理成本较低，且脱铅效果显著，对环境污染较小。但是，由于含铅除尘灰种类繁多，铅含量波动范围较大，不仅同一位置不同日期取样成分波动大，甚至同一钢厂的两座高炉瓦斯灰中铅含量相差10倍以上，烧结电除尘灰更是由于电场级别的不同，在成分上出现了巨大差异。而以上几种方法中用到的物理脱铅方法-湿法磁选工艺，普遍都是通过将灰、水、分散剂混合搅拌后进行磁选，达到提铁脱铅的效果，但这种方案在工业生产中存在一定的弊端：在处理低铅除尘灰过程中，由于铅的含量较低，采用以上工艺方案不但不能达到明显的脱铅效果，还会造成水和药剂资源浪费，同时提高搅拌、过滤等设备的处理量，造成能源浪费，提高处理成本，降低处理性价比。此外，现有物理脱铅方法处理效果普遍不够显著，全铁回收率很难达到80％以上，有待进一步提高。

目前处理含铅除尘灰的方法归纳起来主要有物理法、火法和湿法，现有技术中普遍采用三种方法中的一种，或任意两种进行组合。以上方法对含铅除尘灰脱铅都取得了较好的效果，但这些方法在工业化应用过程中，由于含铅除尘灰中铅含量波动范围较大，单一使用湿法或火法处理含铅除尘灰时，不可避免在处理低铅除尘灰时造成资源浪费或能源浪费，处理性价比较低。所以，单一物理法，物理-湿法联合法，物理-火法联合法三种方法成为了较合适的处理方法。物理法脱铅工艺也自然的成为了该工艺的重点研究方向，而现有的针对含铅除尘灰的物理处理方法中，经济性和合理性有待提高，处理效果也普遍不够显著，尚没有一种同时保证低成本、低能耗、高回收率，处理效果理想的经济合理的含铅除尘灰处理方法。

发明内容

本发明提供了一种含铅除尘灰物理脱铅方法，解决了现有物理脱铅方法在处理含铅除尘灰过程中，处理性价比较低、造成资源和能源浪费、处理成本高及全铁回收率低等问题，将含铅除尘灰变废为宝，显著增加了产品的经济价值。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种含铅除尘灰物理脱铅方法，包括如下步骤：

1)将含铅除尘灰通入风力分级-风磁分选系统，即通过鼓风机将含铅除尘灰吹入风道中，风道内风量为100～150m³/min，风压为1250～1550Pa，含铅除尘灰加料速度为260～280kg/h；在第一段风道内通过风力分级将d≥10μm的大粒度除尘灰分离出来，得到风选铁精矿；

2)d＜10μm的细粒度除尘灰继续沿风道前行，进入第二段风道，第二段风道内设磁选装置，磁场强度为9000～12000Oe，通过风磁分选将细粒度除尘灰中的磁性物料分离出来，得到磁选铁精矿；

3)未被磁选装置捕集的细粒度除尘灰继续通过风道，最终进入风道尾端的布袋除尘器收集起来；

4)通过风力分级和风磁分选分离出的风选铁精矿和磁选铁精矿直接返回烧结、冶炼工序使用；由布袋除尘器捕集到的干尾灰富为富铅矿粉，可用作提取铅的原料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)采用风力分级+风磁分选的干选方式，解决了现有物理脱铅方法在处理含铅除尘灰过程中，处理成本高及全铁回收率低等问题；

2)有效解决了现有单一火法和单一湿法处理工艺由于含铅除尘灰中铅含量波动大而造成的资源浪费、能源浪费等问题；

3)可降低重金属铅对冶炼系统的危害，避免由于重金属在高炉中循环富集造成的砖层浮动、炉底砌体毁坏、炉壳开裂甚至炉壳爆裂等现象；避免铅所形成的低熔点化合物或共晶体造成的烧结矿软融温度降低、料柱的透气性下降、以及形成炉瘤等现象的发生；

4)所提取的铁精矿和富铅矿粉能够创造一定的经济效益。

附图说明

图1是本发明所述一种含铅除尘灰物理脱铅方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本发明所述一种含铅除尘灰物理脱铅方法，包括如下步骤：

1)将含铅除尘灰通入风力分级-风磁分选系统，即通过鼓风机将含铅除尘灰吹入风道中，风道内风量为100～150m³/min，风压为1250～1550Pa，含铅除尘灰加料速度为260～280kg/h；在第一段风道内通过风力分级将d≥10μm的大粒度除尘灰分离出来，得到风选铁精矿；

2)d＜10μm的细粒度除尘灰继续沿风道前行，进入第二段风道，第二段风道内设磁选装置，磁场强度为9000～12000Oe，通过风磁分选将细粒度除尘灰中的磁性物料分离出来，得到磁选铁精矿；

3)未被磁选装置捕集的细粒度除尘灰继续通过风道，最终进入风道尾端的布袋除尘器收集起来；

4)通过风力分级和风磁分选分离出的风选铁精矿和磁选铁精矿直接返回烧结、冶炼工序使用；由布袋除尘器捕集到的干尾灰富为富铅矿粉，可用作提取铅的原料。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例1】

取某钢厂烧结机头除尘灰(含铅除尘灰)样品100kg。首先进行干法分选，打开风选分级系统鼓风机，调节管道风压至1550Pa，调节磁场强度至12000Oe，将含铅除尘灰样品加入干选系统中，加料速度280kg/h，收集到各个环节的产物分别为风选铁精矿、磁选铁精矿及富铅矿粉。

含铅除尘灰成分如表1所示：

表1 含铅除尘灰成分(wt％)

样品	TFe	Pb	Zn	SiO<sub>2</sub>	CaO	MgO	MnO
								含铅除尘灰	39.80	6.11	0.30	2.01	3.78	2.70	0.09

经检测分析，各个步骤得到的产品主要成分含量如表2所示：

表2 产品主要成分(wt％)

产品	TFe	Pb	Zn	SiO<sub>2</sub>	CaO	MgO	MnO
								风选铁精矿	58.28	0.39	0.06	0.45	0.98	0.27	0.06
磁选铁精矿	56.11	0.59	0.07	0.76	0.80	0.58	0.03
								富铅矿粉	14.54	14.31	0.51	4.19	8.39	6.16	0.12

经计算，通过风磁干选系统处理后选出的风选铁精矿和磁选铁精矿，综合全铁回收率高达86.49％。

【实施例2】

取某钢厂烧结机头除尘灰(含铅除尘灰)样品100kg。首先进行干法分选，打开风选分级系统鼓风机，调节管道风压至1400Pa，调节磁场强度至10500Oe，将含铅除尘灰样品加入干选系统中，加料速度270kg/h，收集到各个环节的产物分别为风选铁精矿、磁选铁精矿及富铅矿粉。

含铅除尘灰成分如表3所示：

表3 含铅除尘灰成分(wt％)

样品	TFe	Pb	Zn	SiO<sub>2</sub>	CaO	MgO	MnO
								含铅除尘灰	40.59	5.33	0.46	1.84	3.61	3.23	0.11

经检测分析，各个步骤得到的产品主要成分含量如表4所示：

表4 产品主要成分(wt％)

产品	TFe	Pb	Zn	SiO<sub>2</sub>	CaO	MgO	MnO
								风选铁精矿	58.65	0.56	0.17	0.45	0.86	0.47	0.08
磁选铁精矿	55.11	0.62	0.16	0.63	0.91	0.74	0.04
								富铅矿粉	15.72	12.45	0.91	3.78	7.74	7.24	0.18

经计算，通过风磁干选系统处理后选出的风选铁精矿和磁选铁精矿，综合全铁回收率高达84.52％。

【实施例3】

取某钢厂烧结机头除尘灰(含铅除尘灰)样品100kg。首先进行干法分选，打开风选分级系统鼓风机，调节管道风压至1250Pa，调节磁场强度至9000Oe，将含铅除尘灰样品加入干选系统中，加料速度260kg/h，收集到各个环节的产物分别为风选铁精矿、磁选铁精矿及富铅矿粉。

含铅除尘灰成分如表5所示：

表5 含铅除尘灰成分(wt％)

样品	TFe	Pb	Zn	SiO<sub>2</sub>	CaO	MgO	MnO
								含铅除尘灰	39.39	4.31	0.18	2.43	3.95	2.95	0.15

经检测分析，各个步骤得到的产品主要成分含量如表6所示：

表6 试验过程中主要产品成分(wt％)

产品	TFe	Pb	Zn	SiO<sub>2</sub>	CaO	MgO	MnO
								风选铁精矿	56.53	0.56	0.09	0.56	1.13	0.32	0.08
磁选铁精矿	53.25	0.63	0.06	0.57	0.93	0.67	0.08
								富铅矿粉	18.24	9.91	0.34	5.25	8.36	6.74	0.23

经计算，通过风磁干选系统处理后选出的风选铁精矿和磁选铁精矿，综合全铁回收率高达84.03％。

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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种含铅除尘灰物理脱铅方法，其特征在于，采用风力分级+风磁分选的干选方式实现，具体包括如下步骤：

1)将含铅除尘灰通入风力分级-风磁分选系统，即通过鼓风机将含铅除尘灰吹入风道中，风道内风量为100～150m³/min，风压为1250～1550Pa，含铅除尘灰加料速度为260～280kg/h；在第一段风道内通过风力分级将d≥10μm的大粒度除尘灰分离出来，得到风选铁精矿；

2)d＜10μm的细粒度除尘灰继续沿风道前行，进入第二段风道，第二段风道内设磁选装置，磁场强度为9000～12000Oe，通过风磁分选将细粒度除尘灰中的磁性物料分离出来，得到磁选铁精矿；

3)未被磁选装置捕集的细粒度除尘灰继续通过风道，最终进入风道尾端的布袋除尘器收集起来；

4)通过风力分级和风磁分选分离出的风选铁精矿和磁选铁精矿直接返回烧结、冶炼工序使用；由布袋除尘器捕集到的干尾灰为富铅矿粉，可用作提取铅的原料。