CN107964594A - 一种减少烧结重金属排放及回收重金属的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种减少烧结重金属排放及回收重金属的方法，属于冶金环境保护及资源回收技术领域，特别是涉及一种将含有重金属Pb的烧结配料进行重金属预除杂后再配加烧结，同时对除杂副产物进行重金属Pb再回收的方法。该方法为：首先将重金属Pb含量较高的烧结配料通过溶液清洗脱除其中的可溶性重金属化合物，然后进行固液分离，将脱除重金属Pb的固相烧结配料与可溶性重金属化合物分离；经过脱除重金属Pb后的烧结配料经干化后进入烧结利用；分离后的溶液利用捕集药剂对重金属进行捕集，然后通过固液分离实现重金属富集回收；本发明提供的减少烧结重金属排放及回收重金属的方法，可以实现烧结过程重金属的减排以及重金属Pb的回收，达到重金属减排和回收的双重目的，具有较好的环境效益和经济效益。

Description

一种减少烧结重金属排放及回收重金属的方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金环保领域，特别涉及一种通过减少烧结配料中重金属Pb的配入来减少烧结重金属排放，并同时从烧结配料中回收重金属的方法。
背景技术
随着经济和城市化进程快速发展，我国主要大气污染物排放量已升居世界第一，污染负荷远远超出大气环境承载能力，尤其以城市群地区的排放较为集中。近年来，我国先后颁布实施《重点区域大气污染防治十二五规划》和《大气污染防治行动计划》(大气十条)，坚持“科技先行”，通过精细认知大气复合污染的成因和来源，以求大幅度提升大气污染防治和减缓气候变化的技术水平，形成空气质量改善支撑经济增长和社会发展的机制。
冶金烧结是钢铁冶金的重要工序，能耗仅次于炼铁，约占总能耗10％，但烧结也是钢铁工业污染物的排放大户，不仅含有颗粒物、SO2等传统工业共性污染物，而且还会排放重金属如含Pb的污染物，烧结烟气排放的重金属污染物也会对周边大气、土壤、地下水等造成进一步的污染，以烧结烟气外排占重金属比最高的重金属Pb为例，其在烧结烟气中的排放约占全流程总排放的50％左右，是烟气排放的重要影响因素之一。国外发达国家针对烧结重金属的排放提出了明确规定，如德国规定烟气Pb排放限值低于1.0mg/Nm3。目前我国对烧结烟气中传统共性污染物的治理取得了初步成效，未来对重金属污染物的综合治理将成为钢铁工业环保领域的重要方向，另外重金属Pb价值较高，合理的回收也是对有价资源的一种保护。
现阶段烧结工序环保已经在颗粒物、SO2等传统污染物控制方面开展了大量工作，取得了良好的效果，但对烧结重金属排放治理的应用较少。从环保成本上讲，减少污染物从源头的排放成本远低于尾端烟气污染物治理技术，因此通过研究烧结烟气污染物的产生源头，分析其中的关键影响因素，截断其中的关键介质，避免其在烧结中的循环和富集，实现烧结污染物的控制性减排，将是未来烧结环保治理的重要发展方向。烧结原料包括铁矿粉、石灰、含铁固废和燃料等，原料中含有的重金属物质如Pb等在烧结过程中熔点低且高温容易挥发，导致烧结工序大量排放逸出，其中又以含铁固废如烧结除尘灰中含有较高的重金属Pb等的化合物，因此将烧结除尘灰中的重金属进行除杂和回收，降低烧结配料中的重金属Pb配比，将可以减少烧结重金属排放，同时也可以回收其中的Pb重金属，有助于实现环保效益和经济效益的双重发展。
经文献和专利检索，未发现有关通过源头配料重金属除杂控制来减少烧结重金属排放及回收重金属的相关文献研究和相关专利。
发明内容
烧结烟气中含有重金属Pb，其在烧结烟气中的排放约占全流程总排放量的50％左右，作为烧结配料的烧结除尘灰中含有较高含量的重金属Pb，其在高温烧结工艺中持续的循环利用和重金属富集是导致烧结烟气重金属Pb排放的重要原因之一。基于上述问题，本发明提出一种提高热态转炉钢渣综合利用的方法。其原理在于：将烧结除尘灰中的重金属进行固液分离，将烧结除尘灰中包括重金属Pb在内的可溶性杂质脱除，然后对液相中的重金属进行捕集回收，一方面显著降低了除尘灰中的重金属含量，另一方面也实现了高价重金属Pb的回收。
上述目的和任务是通过如下技术方案实现的：
一种减少烧结重金属排放及回收重金属的方法，其特征在于，通过减少烧结配料中重金属Pb化合物的配入来减少烧结重金属排放，并同时从烧结配料中回收重金属化合物的方法。具体步骤为：
(1)将烧结配料加入溶液后进行搅拌清洗和溶解，混合充分均匀后形成固液混合物，在固液混合物中添加絮凝剂，然后进行固液分离，实现烧结配料中不溶固相物质与含重金属液体的分离；
(2)将固液分离后的不溶固相物质进行干燥脱水，然后作为烧结配料配入到烧结中利用；
(3)在固液分离后的含重金属液体中加入重金属捕集药剂，混合均匀后形成固液混合物，在固液混合物加入絮凝剂，对固液混合物进行固液分离，实现重金属在固相中的富集与回收。
其中，所述的烧结配料为含有可溶性重金属Pb化合物的烧结原料，在步骤(1)中，添加的溶液为水或是含有少量表面活性剂丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的水溶液，烧结配料与溶液的配比比例按质量百分比为10：90-35：65，表面活性剂的加入质量比例为水质量的0.001％-0.003％；添加的絮凝剂为聚丙烯酰胺，其加入比例为固液混合物总质量的0.005％-0.03％；
在步骤(3)中，所述的重金属捕集药剂为硫化钠或三聚硫氰酸三钠盐，其加入比例为烧结配料总质量的0.5％-2％；添加的絮凝剂为聚丙烯酰胺，其加入比例为固液混合物总质量的0.005％-0.03％。
具体实施方式
实施例1
烧结厂A所利用的配料中烧结除尘灰组成测定结果为：TFe(46.58％)，CaO(4.25％)，K2O(6.05％)，Cl(10.67％)，Pb(2.27％)，C(2.09％)，将其与水按照35：65质量比例混合，搅拌均匀后形成固液混合物，在固液混合物中添加絮凝剂，添加的絮凝剂为聚丙烯酰胺，其加入比例为固液混合物总质量的0.005％，然后进行固液分离，分离后的固相物质进行自然风干或烘干后以5％质量比例配入烧结配矿中使用，同烧结除尘灰直接配入烧结配矿相比，烟气重金属Pb排放减少47％；对于分离后的液相，向液相中添加烧结配料(除尘灰)质量的2.0％硫化钠，进行均匀搅拌，然后加入固液混合物总质量0.005％的聚丙烯酰胺，然后再进行絮凝物相与溶液的固液分离，分离后的固相中Pb的质量比例为16％，可以进一步作为Pb资源回收利用的原料。
实施例2
烧结厂A所利用的配料中烧结除尘灰组成测定结果为：TFe(46.58％)，CaO(4.25％)，K2O(6.05％)，Cl(10.67％)，Pb(2.27％)，C(2.09％)，将其与加入微量表面活性剂的水溶液(丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物，其加入比例为水质量比例的0.002％)按照25：75质量比例混合，搅拌均匀后形成固液混合物，在固液混合物中添加絮凝剂，添加的絮凝剂为聚丙烯酰胺，其加入比例为固液混合物总质量的0.01％，然后进行固液分离，分离后的固相物质进行自然风干或烘干后以3％质量比例配入烧结配矿中使用，同烧结除尘灰直接配入烧结配矿相比，烟气重金属Pb排放减少52％；对于分离后的液相，向液相中添加烧结配料(除尘灰)质量的1.8％的三聚硫氰酸三钠盐，进行均匀搅拌，然后加入固液混合物总质量0.01％的聚丙烯酰胺，然后再进行絮凝物相与溶液的固液分离，分离后的固相中Pb的质量比例为19％，可以进一步作为Pb资源回收利用的原料。
实施例3
烧结厂B所利用的配料中烧结除尘灰组成测定结果为：TFe(24.73％)，CaO(2.72％)，K2O(13.57％)，Cl(25.23％)，Pb(6.62％)，C(1.18％)，将其与加入微量表面活性剂的水溶液(丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物，其加入比例为水质量比例的0.003％)按照20：80质量比例混合，搅拌均匀后形成固液混合物，在固液混合物中添加絮凝剂，添加的絮凝剂为聚丙烯酰胺，其加入比例为固液混合物总质量的0.03％，然后进行固液分离，分离后的固相物质进行自然风干或烘干后以5％质量比例配入烧结配矿中使用，同烧结除尘灰直接配入烧结配矿相比，烟气重金属Pb排放减少65％；对于分离后的液相，向液相中添加烧结配料(除尘灰)质量的0.5％的三聚硫氰酸三钠盐，进行均匀搅拌，然后加入固液混合物总质量0.03％的聚丙烯酰胺，然后再进行絮凝物相与溶液的固液分离，分离后的固相中Pb的质量比例为28％，可以进一步作为金属Pb资源回收利用的原料。
实施例4
烧结厂B所利用的配料中烧结除尘灰组成测定结果为：TFe(24.73％)，CaO(2.72％)，K2O(13.57％)，Cl(25.23％)，Pb(6.62％)，C(1.18％)，将其与水按照15：85质量比例混合，搅拌均匀后形成固液混合物，在固液混合物中添加絮凝剂，添加的絮凝剂为聚丙烯酰胺，其加入比例为固液混合物总质量的0.01％，然后进行固液分离，分离后的固相物质进行自然风干或烘干后以5％质量比例配入烧结配矿中使用，同烧结除尘灰直接配入烧结配矿相比，烟气重金属Pb排放减少46％；对于分离后的液相，向液相中添加烧结配料(除尘灰)质量的0.5％的硫化钠，进行均匀搅拌，然后加入固液混合物总质量0.01％的聚丙烯酰胺，然后再进行絮凝物相与溶液的固液分离，分离后的固相中Pb的质量比例为22％，可以进一步作为金属Pb资源回收利用的原料。
实施例5
烧结厂C所利用的配料中烧结除尘灰组成测定结果为：TFe(11.68％)，CaO(1.79％)，K2O(34.05％)，Cl(35.76％)，Pb(3.43％)，C(1.55％)，将其与加入微量表面活性剂的水溶液(丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物，其加入比例为水质量比例的0.001％)按照10：90质量比例混合，搅拌均匀后形成固液混合物，在固液混合物中添加絮凝剂，添加的絮凝剂为聚丙烯酰胺，其加入比例为固液混合物总质量的0.03％，然后进行固液分离分离后的固相物质进行自然风干或烘干后以5％质量比例配入烧结配矿中使用，同烧结除尘灰直接配入烧结配矿相比，烟气重金属Pb排放减少53％；对于分离后的液相，向液相中添加烧结配料(除尘灰)质量的2.0％的三聚硫氰酸三钠盐，进行均匀搅拌，然后加入固液混合物总质量0.03％的聚丙烯酰胺，然后再进行絮凝物相与溶液的固液分离，分离后的固相中Pb的质量比例为27％，可以进一步作为金属Pb资源回收利用的原料。

Claims (2)

1.一种减少烧结重金属排放及回收重金属的方法，其特征在于，通过减少烧结配料中重金属的配入来减少烧结重金属排放，并同时从烧结配料中回收重金属的方法，具体步骤为：
(1)将烧结配料加入溶液后进行搅拌清洗和溶解，混合充分均匀后形成固液混合物，在固液混合物中添加絮凝剂，然后进行固液分离，实现烧结配料中不溶固相物质与含重金属液体的分离；
(2)将固液分离后的不溶固相物质进行干燥脱水，然后作为烧结配料配入到烧结中利用；
(3)在固液分离后的含重金属液体中加入重金属捕集药剂，混合均匀后形成固液混合物，在固液混合物加入絮凝剂，对固液混合物进行固液分离，实现重金属在固相中的富集与回收。
2.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的烧结配料为含有可溶性重金属Pb化合物的烧结原料，
在步骤(1)中，添加的溶液为水或是含有少量表面活性剂丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的水溶液，烧结配料与溶液的配比比例按质量百分比为10：90-35：65，表面活性剂的加入质量比例为水质量的0.001％-0.003％；添加的絮凝剂为聚丙烯酰胺，其加入比例为固液混合物总质量的0.005％-0.03％；
在步骤(3)中，所述的重金属捕集药剂为硫化钠或三聚硫氰酸三钠盐，其加入比例为烧结配料总质量的0.5％-2％；添加的絮凝剂为聚丙烯酰胺，其加入比例为固液混合物总质量的0.005％-0.03％。
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