CN107586963A - 一种含铅除尘灰综合处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含铅除尘灰综合处理方法，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返回烧结、冶炼工序使用；布袋除尘器捕集到的干尾灰进行脱铅提铅处理；干尾灰与粉磨后的含碳还原剂、粘结剂并加水混合制团块，团块焙烧后得到金属化团块供高炉和转炉使用；烟气回收系统中的除尘灰为富铅矿粉，作为炼铅提铅原料使用。本发明避免了现有处理工艺由于含铅除尘灰中铅含量波动大、工艺设计不合理而造成的资源浪费、能源浪费、处理性价比低等问题；降低了重金属铅对冶炼系统的危害，将含铅除尘灰变废为宝。

Description

一种含铅除尘灰综合处理方法

技术领域

本发明涉及冶金废弃物综合利用领域，尤其涉及一种含铅除尘灰综合处理方法。

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(如含铅除尘灰、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，有必要将含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。

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，铅含量波动范围非常大，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湿法磁选工艺普遍都是通过将灰、水、药剂混合搅拌后进行磁选，达到提铁脱铅的效果，但这种处理工艺设计不合理，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。

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，但火法脱铅能耗较高，导致处理成本较高，经济效益不显著，这也是火法脱铅工艺在钢铁企业微利的今天较难大面积推广应用的主要原因。同时，火法脱铅工艺在工业生产中也同样存在一定的弊端：由于含铅除尘灰铅含量波动范围非常大，火法脱锌工艺在处理低铅除尘灰过程中，由于铅的含量较低，同样会造成不必要的能源浪费，增大处理量，提高处理成本，降低处理性价比。

目前国内现有含铅除尘灰处理方法中，还没有较为经济、合理的，可以适应不同含铅量除尘灰的脱铅、提铅方法。

发明内容

本发明提供了一种含铅除尘灰综合处理方法，避免了现有处理工艺由于含铅除尘灰中铅含量波动大、工艺设计不合理而造成的资源浪费、能源浪费、处理性价比低等问题；降低了重金属铅对冶炼系统的危害，将含铅除尘灰变废为宝，提取出铁精矿和富铅矿粉，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：

一种含铅除尘灰综合处理方法，包括如下步骤：

(一)干选，采用风力分级+风磁分选的干法分选工艺；

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内，在第一段风道通过风力分级将d≥10μm的大粒度除尘灰分离出来，得到风选铁精矿；

2)d＜10μm细粒度除尘灰继续前行进入第二段风道，第二段风道内设磁选装置，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)未被磁选装置捕集到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；布袋除尘器捕集到的干尾灰进行脱铅提铅处理；

(二)干尾灰火法脱铅：

1)将干尾灰与粉磨后的含碳还原剂、粘结剂按1:0.15～0.2:0.03～0.05的质量比混匀，并向混合物均匀喷水，控制固液质量比为18～23:1，喷水后搅拌均匀，通过冷压成型制成含铁的团块；

2)将团块进行焙烧，团块中的铁氧化物和铅氧化物被还原，还原后的铅在高温下挥发进入烟气回收系统，团块冷却后得到金属化团块，供高炉和转炉使用；

3)收集烟气回收系统中的除尘灰，其为富铅矿粉，作为炼铅提铅原料使用。

所述风道中的风量为100～150m³/min，风压为1250～1550Pa，含铅除尘灰加料速度为260～280kg/h kg/h。

所述风磁分选时的磁场强度为9000～12000Oe。

所述含碳还原剂为煤粉或焦粉，粒度为100～300目。

所述团块焙烧时的焙烧温度为1250～1350℃，焙烧时间为30～35min。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)实现含铅除尘灰的无害化资源化处理，并可避免现有处理工艺由于含铅除尘灰中铅含量波动大、工艺设计不合理而造成的资源浪费、能源浪费、处理性价比低等问题；

2)降低了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；

3)将含铅除尘灰变废为宝，通过独创的干选工艺结合火法脱铅工艺，脱出含铅除尘灰中的铅，提取出铁精矿和富铅矿粉，显著增加了产品的经济价值；

4)工艺过程简单，经济性好。

附图说明

图1是本发明所述一种含铅除尘灰综合处理方法的工艺流程图。

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综合处理方法，包括如下步骤：

(一)干选，采用风力分级+风磁分选的干法分选工艺；

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内，在第一段风道通过风力分级将d≥10μm的大粒度除尘灰分离出来，得到风选铁精矿；

2)d＜10μm细粒度除尘灰继续前行进入第二段风道，第二段风道内设磁选装置，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)未被磁选装置捕集到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；布袋除尘器捕集到的干尾灰进行脱铅提铅处理；

(二)干尾灰火法脱铅：

1)将干尾灰与粉磨后的含碳还原剂、粘结剂按1:0.15～0.2:0.03～0.05的质量比混匀，并向混合物均匀喷水，控制固液质量比为18～23:1，喷水后搅拌均匀，通过冷压成型制成含铁的团块；

2)将团块进行焙烧，团块中的铁氧化物和铅氧化物被还原，还原后的铅在高温下挥发进入烟气回收系统，团块冷却后得到金属化团块，供高炉和转炉使用；

3)收集烟气回收系统中的除尘灰，其为富铅矿粉，作为炼铅提铅原料使用。

所述风道中的风量为100～150m³/min，风压为1250～1550Pa，含铅除尘灰加料速度为260～280kg/h kg/h。

所述风磁分选时的磁场强度为9000～12000Oe。

所述含碳还原剂为煤粉或焦粉，粒度为100～300目。

所述团块焙烧时的焙烧温度为1250～1350℃，焙烧时间为30～35min。

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，收集到风选铁精矿、磁选铁精矿及干尾灰。

将干尾灰与粉磨后的还原煤、粘结剂按1:0.18:0.04的质量比混合，再喷水混合均匀后制成含铁团块。团块置于管式炉中在1300℃下焙烧30min，收集反应过程中产生的金属化团块和烟气回收系统中的除尘灰(即富铅矿粉)，对含铅除尘灰及产物进行化学分析。

经检测分析，含铅除尘灰的成分如表1所示：

表1含铅除尘灰成分(wt％)

样品	TFe	Pb	Zn	SiO2	CaO	MgO	MnO
								含铅除尘灰	39.80	6.11	0.30	2.01	3.78	2.70	0.09

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	SiO2	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	9.78	42.42	5.01	0.85	1.22	1.73	0.08
金属化团块	60.75	0.13	0.09	5.05	3.82	1.69	0.35

【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，收集到风选铁精矿、磁选铁精矿及干尾灰。

将干尾灰与粉磨后的还原煤、粘结剂按1:0.2:0.05的质量比混合，再喷水混合均匀后制成含铁团块。团块置于管式炉中在1280℃焙烧32min，收集反应过程中产生的金属化团块和烟气回收系统中的除尘灰(即富铅矿粉)，对含铅除尘灰和产物进行化学分析。

经检测分析，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	SiO2	CaO	MgO	MnO
								含铅除尘灰	40.59	5.33	0.46	1.84	3.61	3.23	0.11

各个步骤得到的产品主要成分含量如表4所示：

表4试验过程中主要产品成分(wt％)

产品	TFe	Pb	Zn	SiO2	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	13.22	37.50	6.59	1.52	1.14	0.98	0.15
金属化团块	60.35	0.15	0.08	5.53	3.45	2.02	0.41

【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，收集到风选铁精矿、磁选铁精矿及干尾灰。

将干尾灰与粉磨后的还原煤、粘结剂按1:0.15:0.03的质量比混合，再喷水混合均匀后制成含铁团块。团块置于管式炉中在1250℃焙烧30min，收集反应过程中产生的金属化团块和烟气回收系统中的除尘灰(即富铅矿粉)，对含铅除尘灰及产物进行化学分析。

经检测分析，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	SiO2	CaO	MgO	MnO
								含铅除尘灰	39.39	4.31	0.18	2.43	3.95	2.95	0.15

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	SiO2	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	10.29	41.09	4.81	0.82	1.36	0.72	0.20
金属化团块	59.92	0.10	0.05	1.32	1.42	0.66	0.12

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 (5)

1.一种含铅除尘灰综合处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

(一)干选，采用风力分级+风磁分选的干法分选工艺；

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内，在第一段风道通过风力分级将d≥10μm的大粒度除尘灰分离出来，得到风选铁精矿；

2)d＜10μm细粒度除尘灰继续前行进入第二段风道，第二段风道内设磁选装置，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)未被磁选装置捕集到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；布袋除尘器捕集到的干尾灰进行脱铅提铅处理；

(二)干尾灰火法脱铅：

1)将干尾灰与粉磨后的含碳还原剂、粘结剂按1:0.15～0.2:0.03～0.05的质量比混匀，并向混合物均匀喷水，控制固液质量比为18～23:1，喷水后搅拌均匀，通过冷压成型制成含铁的团块；

2)将团块进行焙烧，团块中的铁氧化物和铅氧化物被还原，还原后的铅在高温下挥发进入烟气回收系统，团块冷却后得到金属化团块，供高炉和转炉使用；

3)收集烟气回收系统中的除尘灰，其为富铅矿粉，作为炼铅提铅原料使用。

2.根据权利要求1所述的一种含铅除尘灰综合处理方法，其特征在于，所述风道中的风量为100～150m³/min，风压为1250～1550Pa，含铅除尘灰加料速度为260～280kg/h kg/h。

3.根据权利要求1所述的一种含铅除尘灰综合处理方法，其特征在于，所述风磁分选时的磁场强度为9000～12000Oe。

4.根据权利要求1所述的一种含铅除尘灰综合处理方法，其特征在于，所述含碳还原剂为煤粉或焦粉，粒度为100～300目。

5.根据权利要求1所述的一种含铅除尘灰综合处理方法，其特征在于，所述团块焙烧时的焙烧温度为1250～1350℃，焙烧时间为30～35min。