CN107604169B - 一种含铅除尘灰资源化再利用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含铅除尘灰资源化再利用的方法，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与氯化钠和水混合后升温、搅拌、过滤，得到氯化铅结晶；氯化铅晶体与氯化钠、碳酸钠和水混合后升温、搅拌、过滤、焙烧得到氧化铅产品。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而造成的资源浪费、能源浪费、处理成本高、处理性价比低等问题，可降低重金属铅对冶炼系统的危害；又能通过一种经济合理的新工艺生产出氧化铅产品。

Description

一种含铅除尘灰资源化再利用的方法

技术领域

本发明涉及废弃物综合利用领域，尤其涉及一种含铅除尘灰资源化再利用的方法。

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。

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资源化再利用的方法，避免了现有处理工艺由于含铅除尘灰中铅含量波动大而造成的资源浪费、能源浪费、处理成本高、处理性价比低等问题，可降低重金属铅对冶炼系统的危害；同时，又能通过一种经济合理的新工艺生产出氧化铅产品，创造可观的经济效益。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种含铅除尘灰资源化再利用的方法，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一步进行脱铅提铅处理；

(二)干尾灰提取氧化铅：

1)将氯化钠、干尾灰按照3:3～5的质量比混合，两者的固体混合物再与水以固液质量比2:3～4的比例混合；

2)加水混合后的溶液搅拌均匀后加入盐酸，将溶液的pH值调整到2.5～2.7；

3)升温后恒温搅拌；

4)将搅拌后的泥浆保持恒温过滤，得到的滤液冷却到室温得到氯化铅结晶，过滤后将氯化铅结晶烘干后得到氯化铅产品；

5)将得到的氯化铅晶体与氯化钠、碳酸钠按照质量比11～12:13～15：4的配比混合，再以固液质量比3:4～5加入水，升温搅拌；

6)过滤，滤出沉淀物为碳酸铅沉淀物，经焙烧后得到氧化铅产品。

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。

所述风磁分选时的磁场强度为9000～12000Oe。

所述过程(二)步骤3)中，加水混合后的溶液升温至91～99℃，搅拌器以200r/min的转速恒温搅拌80～100min。

所述过程(二)步骤5)中，升温搅拌为升温至91～99℃，以200r/min的转速搅拌15～20min。

所述过程(二)步骤6)中的焙烧，是在610～630℃下焙烧4.0～4.5h。

所述过程(二)步骤4)中的滤液可回收利用，返回步骤1)与干尾灰按照固液质量比1:2～4混合，再通过步骤2)-步骤6)进行铅的浸提，滤液循环使用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明通过风力分级+风磁分选+湿法脱铅工艺，避免了现有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、处理成本高、处理性价比低等问题；

2)实现了含铅除尘灰的无害化处理，且工艺过程简单，经济性高；

3)降低了铅对冶炼生产带来的各类危害；

4)实现了含铅除尘灰的综合利用，合理利用了资源，并可创造可观的经济效益。

附图说明

图1是本发明一种含铅除尘灰资源化再利用的方法的工艺流程图。

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资源化再利用的方法，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一步进行脱铅提铅处理；

(二)干尾灰提取氧化铅：

1)将氯化钠、干尾灰按照3:3～5的质量比混合，两者的固体混合物再与水以固液质量比2:3～4的比例混合；

2)加水混合后的溶液搅拌均匀后加入盐酸，将溶液的pH值调整到2.5～2.7；

3)升温后恒温搅拌；

4)将搅拌后的泥浆保持恒温过滤，得到的滤液冷却到室温得到氯化铅结晶，过滤后将氯化铅结晶烘干后得到氯化铅产品；

5)将得到的氯化铅晶体与氯化钠、碳酸钠按照质量比11～12:13～15：4的配比混合，再以固液质量比3:4～5加入水，升温搅拌；

6)过滤，滤出沉淀物为碳酸铅沉淀物，经焙烧后得到氧化铅产品。

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。

所述风磁分选时的磁场强度为9000～12000Oe。

所述过程(二)步骤3)中，加水混合后的溶液升温至91～99℃，搅拌器以200r/min的转速恒温搅拌80～100min。

所述过程(二)步骤5)中，升温搅拌为升温至91～99℃，以200r/min的转速搅拌15～20min。

所述过程(二)步骤6)中的焙烧，是在610～630℃下焙烧4.0～4.5h。

所述过程(二)步骤4)中的滤液可回收利用，返回步骤1)与干尾灰按照固液质量比1:2～4混合，再通过步骤2)-步骤6)进行铅的浸提，滤液循环使用。

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，调节风管内风压至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。

称取干尾灰800g，氯化钠600g，加入到2.8L水中，加入盐酸调节pH值至2.5，升温至98℃，搅拌器转速200r/min搅拌100min，保持恒温过滤，滤出氯化铅产品。

按照氯化铅晶体、氯化钠、碳酸钠质量比11:15:4的配比称重、混合，按固液质量比3:5加入水，升温至98℃后搅拌器在200r/min的条件下搅拌20min。过滤，滤出不溶物进行烘干、630℃焙烧4.5h，对焙烧后得到的氧化铅产品进行化验，纯度达99.68％。

经检测分析，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

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
								干尾灰	14.54	14.31	0.51	4.19	8.39	6.16	0.12

【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，调节风道内风压至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。

称取干尾灰1000g，氯化钠600g，加入到2.8L水中，加入盐酸调节pH值至2.6，升温至95℃，在搅拌器200r/min的转速下搅拌90min，保持恒温过滤，滤出氯化铅产品。

氯化铅晶体、氯化钠、碳酸钠按照质量比12:13:4的配比称重、混合，并按固液质量比3:4加入水，升温至95℃后搅拌器转速200r/min搅拌18min。过滤，滤出不溶物进行烘干、620℃焙烧4.3h，对焙烧后得到的氧化铅产品进行化验，纯度达99.31％。

经检测分析，含铅除尘灰成分如表3所示：

表3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

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
								干尾灰	15.72	12.45	0.91	3.78	7.74	7.24	0.18

【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，调节风道内风压至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。

称取干尾灰700g，氯化钠700g，加入到2.1L水中，加入盐酸调节pH值至2.7，升温至91℃，搅拌器在200r/min的转速下搅拌80min，保持恒温过滤，滤出氯化铅产品。

氯化铅晶体、氯化钠、碳酸钠按照质量比11:14:4的配比称重、混合，按固液质量比6:7加入水，升温至91℃后，搅拌器转速200r/min搅拌15min。过滤，滤出不溶物进行烘干、610℃焙烧4h，对焙烧后得到的氧化铅产品进行化验，纯度达99.53％。

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	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

各个步骤得到的产品主要成分含量如表6所示：

表6产品主要成分(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
								干尾灰	18.24	9.91	0.34	5.25	8.36	6.74	0.23

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 (6)

1.一种含铅除尘灰资源化再利用的方法，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，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；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一步进行脱铅提铅处理；

(二)干尾灰提取氧化铅：

1)将氯化钠、干尾灰按照3:3～5的质量比混合，两者的固体混合物再与水以固液质量比2:3～4的比例混合；

2)加水混合后的溶液搅拌均匀后加入盐酸，将溶液的pH值调整到2.5～2.7；

3)升温后恒温搅拌；

4)将搅拌后的泥浆保持恒温过滤，得到的滤液冷却到室温得到氯化铅结晶，过滤后将氯化铅结晶烘干后得到氯化铅产品；

5)将得到的氯化铅晶体与氯化钠、碳酸钠按照质量比11～12:13～15：4的配比混合，再以固液质量比3:4～5加入水，升温搅拌；

6)过滤，滤出沉淀物为碳酸铅沉淀物，经焙烧后得到氧化铅产品。

2.根据权利要求1所述的一种含铅除尘灰资源化再利用的方法，其特征在于，所述风磁分选时的磁场强度为9000～12000Oe。

3.根据权利要求1所述的一种含铅除尘灰资源化再利用的方法，其特征在于，所述过程(二)步骤3)中，加水混合后的溶液升温至91～99℃，搅拌器以200r/min的转速恒温搅拌80～100min。

4.根据权利要求1所述的一种含铅除尘灰资源化再利用的方法，其特征在于，所述过程(二)步骤5)中，升温搅拌为升温至91～99℃，以200r/min的转速搅拌15～20min。

5.根据权利要求1所述的一种含铅除尘灰资源化再利用的方法，其特征在于，所述过程(二)步骤6)中的焙烧，是在610～630℃下焙烧4.0～4.5h。

6.根据权利要求1所述的一种含铅除尘灰资源化再利用的方法，其特征在于，所述过程(二)步骤4)中的滤液可回收利用，返回步骤1)与干尾灰按照固液质量比1:2～4混合，再通过步骤2)-步骤6)进行铅的浸提，滤液循环使用。