CN109554551B - 一种烧结电场除尘灰的处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及涉及冶金固废综合利用技术领域，具体一种烧结电场除尘灰的处理装置及方法，方法包括除尘灰的输送、浸出、固液分离、固液分离后物料的输送、蒸发浓缩、提取等步骤，装置包括除尘灰的气力输送单元、浸出罐、固液分离单元、含铁固体物料输送单元、蒸发浓缩单元、喷雾干燥单元和选矿分离单元。本发明的处理方法可将烧结灰处理与钾盐提取工序进行分离，把除尘灰的浸出、固液分离、浓缩、干燥装置直接装配在烧结机上，喷雾干燥获得的盐通过就地或不同厂区收集后集中选矿提取的方式获得钾盐和有色金属原料，便于技术推广，具有环境友好、投资小、能耗低、处理方式简单等优点。
Description
技术领域
本发明涉及冶金固废综合利用技术领域，同时也属于化工生产技术领域，具体涉及一种烧结电场除尘灰的处理装置及方法。
背景技术
我国是世界上最大的钢铁生产国，烧结矿是我国高炉炼铁的主要原料约占高炉炉料的70％～75％，2017年我国铁产量约为7.1亿吨，烧结矿使用量约为8亿吨。每生产一吨烧结矿约产生2％～4％的烧结除尘灰，烧结机采用电场除尘，其中烧结机末端电场的第三、第四电场除尘灰的量约占除尘灰总量的20％，按此计算，2017年我国铁矿烧结过程副产的高钾含量除尘灰约有400万吨。烧结末端电场除尘灰中有较高含量的可溶性钾盐，同时还含有一些铜、铅、锌等有色金属盐。这些除尘灰如果返回烧结配料使用一方面由于电场除尘灰润湿性差，比表面能大使烧结配料困难。另一方面会造成烧结矿质量降低，烧结除尘灰循环富集后还会使烧结矿中碱金属含量超标，进而引起高炉生产过程中的烧结矿、焦炭粉化，高炉结瘤，破坏炉缸内碳砖等一系列问题。
我国同时又是一个缺钾的国家，每年进口钾肥超过国内消费量的40％以上。国内开采的大部分钾资源主要是分布在青海柴达木盆地和新疆罗布泊的卤水钾资源，约占全国总储量96％以上，地理位置相对偏僻、交通不便，远离东部钾肥需求地区，物流成本成为我国钾肥自给使用的制约因素。因此开发钾盐提取钾肥的渠道在我国具有重要的实际意义。
烧结电场除尘灰综合处理提取钾肥和有色金属原料近年来受到很大关注。很多专利文献都公开了钢铁厂烧结灰综合利用提取钾肥的方法，上述专利申请都采取将除尘灰浸出后沉淀除去有色金属杂质，将溶液通过蒸发结晶获得钾肥的工艺步骤，设备和工艺规模较大，能耗高，而当前世界上钾肥的生产主要采取生产成本较低的选矿方式进行。由于烧结除尘灰中钾含量高的灰量比较少，每100万吨规模的铁产量副产钾含量超过10％的除尘灰年产量只有1000吨左右。对于中小型钢铁企业每个企业都建设一座除尘灰处理提取钾肥的工艺流程用作原料的除尘灰量太少，采取将不同企业的除尘灰运输到集中的综合处理厂处理的方式又产生大量的除尘灰和副产含铁物料的来回运输成本，并存在运输过程的物料洒落的环境威胁。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种烧结电场除尘灰的处理装置及方法，用以解决现有除尘灰无法有效处理的问题。
为实现上述目的，具体地，该烧结电场除尘灰的处理这种包括除尘灰输送装置、浸出罐、固液分离单元、含铁固体物料输送单元和蒸发浓缩单元，除尘灰输送装置、浸出罐和固液分离单元依次连接的，固液分离单元的固体物料出口连接含铁固体物料输送单元，固液分离单元的液体物料出口通过管路连接蒸发浓缩单元。
所述浸出罐、固液分离单元、蒸发浓缩单元直接装配在烧结机上。
所述蒸发浓缩单元的颗粒物料输出端还连接有喷雾干燥单元。将盐溶液送入喷雾干燥单元得到无水的物料进行下一步处理。
也可以直接将蒸发浓缩得到的盐溶液通过管道输送至运输车运送到加工中心自然晾晒结晶后进行下一步处理。
所述固液分离单元为带式压滤机或板框压滤机。
所述除尘灰输送装置为气力输送管道；所述含铁固体物料输送单元为管链输送机。
一种烧结电场除尘灰的处理方法，其特征在于：所述的处理方法包括以下步骤：
步骤1)、除尘灰的输送
除尘灰输送装置的起端与烧结末端第三、四电场或第四电场除尘灰泄灰口直接衔接，末端与浸出罐衔接，将除尘灰直接输送至浸出罐内，避免除尘灰的泄露；
步骤2)、浸出
浸出罐中加水进行混合搅拌，对除尘灰进行浸出，浸出的固液比保持在1:1.5～2；
步骤3)、固液分离
浸出后的泥浆通过压滤的方式进行固液分离；
步骤4)、固液分离后物料的输送
固液分离后的含铁固体物料通过管链输送机直接送入烧结配料环节，液体通过管道送入步骤5)的蒸发浓缩工序；
步骤5)、蒸发浓缩
对过滤得到的液体进行蒸发浓缩；
步骤6)、提取
浓缩后的物料提取氯化钾和有色金属。
所述步骤6)具体包括以下步骤：
步骤6-1)、喷雾干燥
蒸发浓缩后的盐溶液通过喷雾干燥的方式进行干燥；
步骤6-2)、选矿提取
对干燥的颗粒进行浮选提取氯化钾和有色金属，可以就地对干燥的颗粒进行浮选提取氯化钾，也可将不同钢铁企业烧结除尘灰处理得到的含钾物料集中到专门的加工点进行分离提取。
步骤5)中过滤得到的液体与来自步骤6-1)喷雾干燥的废气通过换热器换热，换热后废气的冷凝水与蒸发浓缩得到的蒸汽冷凝水分别通过管道送入步骤2)的浸出罐中；
喷雾干燥的废气换热后通过废气出口排出。
步骤6-1)所述喷雾干燥的气体来自烟气烧结脱硫后排出尾气至大气的烟筒；在步骤2)中，浸出罐中加入的水来自步骤5)蒸发浓缩工序和步骤6-1)喷雾干燥工序的冷凝水以及补充的新水。
在所述步骤6-2)中，选矿过程中定期分离选矿槽内的沉淀物，其组成为Ca2+、Mg2+、Cu2+、Pb2+等离子的碳酸盐和NaCl，所述沉淀物用作铜、铅有色金属提取的原料。
所述烟气烧结脱硫采用湿法烧结脱硫工艺，在尾气引入步骤6)喷雾干燥加热前进行除湿。
由于烧结脱硫尾气含有10％左右的CO2，在喷雾干燥过程浓缩液中的有色金属离子与其发生反应生成碳酸盐水不溶物，其反应方程式如下：
Ca2++CO3 2-＝CuCO3
Mg2++CO3 2-＝MgCO3
Cu2++CO3 2-＝CuCO3
Pb2++CO3 2-＝PbCO3。
本发明实施例具有如下优点：
1、本发明实施例将采用除尘灰输送装置输送除尘灰，采用管链输送方式输送浸出后的固体含铁物料，通过管道方式输送浓缩液或最后得到干燥盐颗粒，除尘灰处理的整个过程物料都在密闭容器中进行，不会对环境造成污染。对除尘灰浓缩后的物料提取，得到氯化钾和铜、铅、锌等有色金属，提高烧结质量的同时，提高企业的经济效益，实现对除尘灰的有效处理。
2、将除尘灰的浸出、固液分离、浓缩、干燥装置直接装配在烧结机上，避免的除尘灰和除尘灰提取钾肥后的含铁物料的长距离运输。
3、采用后续工序余热进行浸出液的蒸发浓缩，降低了处理工艺的能耗。
4、采用烧结脱硫尾气对浓缩液进行喷雾干燥，在干燥的同时将浸出液中的重金属离子转化成不溶于水的碳酸盐，保证了后续选矿获得氯化钾产品的质量。
5、除尘灰脱除碱金属和重金属盐过程与氯化钾提取过程分离，降低了投资成本，易于技术推广。
附图说明
图1为本发明实施例1烧结电场除尘灰的处理装置的示意图。
图2为本发明实施例1的流程示意图。
图3为本发明实施例2的流程示意图。
图中：1-烧结机2-气力输送管道3-浸出罐4-固液分离单元5-管链输送机6-蒸发浓缩单元7-喷雾干燥单元8-烧结配料车间。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
参见图1，该烧结电场除尘灰的处理装置包括除尘灰输送装置、浸出罐3、固液分离单元4、管链输送机5和蒸发浓缩单元6，除尘灰输送装置、浸出罐3和固液分离单元4依次连接的，固液分离单元4的固体物料出口连接管链输送机5，固液分离单元4的液体物料出口通过管路连接蒸发浓缩单元6。本实施例中的除尘灰输送装置为气力输送管道2，浸出罐3、固液分离单元4、蒸发浓缩单元6直接装配在烧结机1上，避免的除尘灰和除尘灰提取钾肥后的含铁物料的长距离运输。
蒸发浓缩单元6的颗粒物料输出端还连接有喷雾干燥单元7。将盐溶液送入喷雾干燥单元7得到无水的物料进行下一步处理。也可以直接将蒸发浓缩得到的盐溶液通过管道输送至运输车运送到加工中心自然晾晒结晶后进行下一步处理。
参见图2，该烧结电场除尘灰的处理方法包括以下步骤：
步骤1)、除尘灰的输送
将气力输送管道2分别链接到烧结机1的机头第三、第四电场除尘灰泄灰口，管道末端与浸出罐3相连，将除尘灰直接输送至浸出罐3内，避免除尘灰的泄露；
步骤2)、浸出
浸出罐3中加入除尘灰总重量2倍的自来水搅拌浸出，搅拌时间为30min。浸出罐3中加入的水来自步骤5)蒸发浓缩工序和步骤6-1)喷雾干燥工序的冷凝水以及补充的新水。
步3)、固液分离
将泥浆送入板框压滤机中进行。
步骤4)、固液分离后物料的输送
压滤所得滤液通过泵和管道输送至步骤5)的蒸发浓缩工序换热浓缩，压滤得到的含铁固体物料通过管链输送机5输送至烧结配料车间8的烧结配料环节使用。
步骤5)、蒸发浓缩
对过滤得到的液体进行蒸发浓缩，过滤得到的液体与来自步骤6-1)喷雾干燥的废气通过钛合金管或不锈钢换热管直接接触换热，换热后废气的冷凝水与蒸发浓缩得到的蒸汽冷凝水分别通过管道送入步骤2)的浸出罐3中；喷雾干燥的废气换热后通过废气出口排出。蒸发浓缩所得的蒸汽通过顶部的冷凝管冷凝后流入浸出罐3中；
步骤6)、提取
浓缩后的物料提取氯化钾和有色金属，具体包括以下步骤：
步骤6-1)、喷雾干燥
蒸发浓缩后的盐溶液通过喷雾干燥的方式进行干燥；喷雾干燥的废气在蒸发浓缩单元6换热后冷凝水泵送至浸出罐3使用，废气在压差的作用下通过废气管道排出。喷雾干燥的气体来自烟气烧结脱硫后排出尾气至大气的烟筒。如果烟气烧结脱硫采用湿法烧结脱硫工艺，在尾气引入步骤6)喷雾干燥加热前进行除湿。
步骤6-2)、选矿提取
对干燥的颗粒进行浮选提取氯化钾和有色金属，可以就地对干燥的颗粒进行浮选提取氯化钾，也可将不同钢铁企业烧结除尘灰处理得到的含钾物料集中到专门的加工点进行分离提取。
当选矿槽内的沉淀物达到其容积的8％～10％时将选矿槽内的沉淀物分离，其组成为Ca2+、Mg2+、Cu2+、Pb2+等离子的碳酸盐和NaCl，用作铜、铅等有色金属的原料使用。
由于烧结脱硫尾气含有10％左右的CO2，在喷雾干燥过程浓缩液中的有色金属离子与其发生反应生成碳酸盐水不溶物，其反应方程式如下：
Ca2++CO3 2-＝CuCO3
Mg2++CO3 2-＝MgCO3
Cu2++CO3 2-＝CuCO3
Pb2++CO3 2-＝PbCO3。
在烧结电场除尘灰附近如果有富裕的钢厂余热也可接入更多的余热用于浸出液的蒸发浓缩。蒸发浓缩过程控制浸出液的蒸发量在浸出液中KCl饱和浓度以上。将浓缩液通过泵送入喷雾干燥单元7喷雾干燥，喷雾干燥的热气来自烧结机1干法脱硫的尾气，尾气经喷雾干燥装置将浓缩液加热成干燥的颗粒。将颗粒送至选矿工序通过正浮选方式选矿得到氯化钾晶体。
实施例2
参见图3，本实施例中将气力输送管道2分别链接到烧结机1机头第四电场除尘灰泄灰口，管道末端与浸出罐3相连。烧结除尘灰排出后，通过管道输送至浸出罐3中，加入除尘灰总重量1.5倍的自来水搅拌浸出。搅拌30min后将泥浆送入板框压滤机中进行压滤，所得滤液通过泵输送至蒸发浓缩单元6换热浓缩，压滤得到的固体物料通过管链输送至烧结配料车间8使用。
采用机械式蒸汽再压缩装置对浸出液加热浓缩，浓缩至浸出液中的氯化钾饱和，蒸发得到的蒸汽通过冷凝后用作浸出除尘灰。通过泵将饱和氯化钾溶液输送至耐盐罐车，然后运输至钾盐提取车间或工厂。钾盐提取厂首先向浓缩液中投入硫化钠、草酸钠、碳酸钠盐的一种或者几种沉淀浓缩液中的重金属离子，然后进行固液分离，分离所得的固体用作铜、铅等有色金属冶炼的原料使用，分离所得的液体送入盐场露天蒸发结晶。结晶后将结晶盐送入浮选车间进行选矿，当选矿槽中氯化钾选矿用的饱和氯化钾溶液中氯化钠含量达到一定浓度送入专门的盐场晾晒结晶获得的混合盐用作除雪剂。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种烧结电场除尘灰的处理方法，其特征在于：所述的处理方法包括以下步骤：
步骤1)、除尘灰的输送
除尘灰输送装置的起端与烧结末端第三、四电场或第四电场除尘灰泄灰口直接衔接，末端与浸出罐(3)衔接，将除尘灰直接输送至浸出罐(3)内，避免除尘灰的泄露；
步骤2)、浸出
浸出罐(3)中加水进行混合搅拌，对除尘灰进行浸出，浸出的固液比保持在1:1.5～2；
步骤3)、固液分离
浸出后的泥浆通过压滤的方式进行固液分离；
步骤4)、固液分离后物料的输送
固液分离后的含铁固体物料通过管链输送机(5)直接送入烧结配料环节，液体通过管道送入步骤5)的蒸发浓缩工序；
步骤5)、蒸发浓缩
对过滤得到的液体进行蒸发浓缩；
步骤6)、提取
浓缩后的物料提取氯化钾和有色金属；
所述步骤6)具体包括以下步骤：
步骤6-1)、喷雾干燥
蒸发浓缩后的盐溶液通过喷雾干燥的方式进行干燥；
步骤6-2)、选矿提取
对干燥的颗粒进行浮选提取氯化钾和有色金属；
步骤5)中过滤得到的液体与来自步骤6-1)喷雾干燥的废气通过换热器换热，换热后废气的冷凝水与蒸发浓缩得到的蒸汽冷凝水分别通过管道送入步骤2)的浸出罐(3)中；
喷雾干燥的废气换热后通过废气出口排出；
步骤6-1)所述喷雾干燥的气体来自烟气烧结脱硫后排出尾气至大气的烟筒；在步骤2)中，浸出罐(3)中加入的水来自步骤5)蒸发浓缩工序和步骤6-1)喷雾干燥工序的冷凝水以及补充的新水；
采用机械式蒸汽再压缩装置对浸出液加热浓缩，浓缩至浸出液中的氯化钾饱和，蒸发得到的蒸汽通过冷凝后用作浸出除尘灰；通过泵将饱和氯化钾溶液输送至耐盐罐车，然后运输至钾盐提取车间或工厂；钾盐提取厂首先向浓缩液中投入硫化钠、草酸钠、碳酸钠盐的一种或者几种沉淀浓缩液中的重金属离子，然后进行固液分离，分离所得的固体用作铜、铅有色金属冶炼的原料使用，分离所得的液体送入盐场露天蒸发结晶；结晶后将结晶盐送入浮选车间进行选矿，当选矿槽中氯化钾选矿用的饱和氯化钾溶液中氯化钠含量达到一定浓度送入专门的盐场晾晒结晶获得的混合盐用作除雪剂。
2.根据权利要求1所述的烧结电场除尘灰的处理方法，其特征在于：在所述步骤6-2)中，选矿过程中定期分离选矿槽内的沉淀物，所述沉淀物用作铜、铅有色金属提取的原料。
3.一种烧结电场除尘灰的处理装置，采用权利要求1至2任一项所述的烧结电场除尘灰的处理方法，其特征在于：所述处理装置包括除尘灰输送装置、浸出罐(3)、固液分离单元(4)、含铁固体物料输送单元和蒸发浓缩单元(6)，除尘灰输送装置、浸出罐(3)和固液分离单元(4)依次连接的，固液分离单元(4)的固体物料出口连接含铁固体物料输送单元，固液分离单元(4)的液体物料出口通过管路连接蒸发浓缩单元(6)。
4.根据权利要求3所述的烧结电场除尘灰的处理装置，其特征在于：所述浸出罐(3)、固液分离单元(4)、蒸发浓缩单元(6)直接装配在烧结机(1)上。
5.根据权利要求3所述的烧结电场除尘灰的处理装置，其特征在于：所述蒸发浓缩单元(6)的颗粒物料输出端还连接有喷雾干燥单元(7)。
6.根据权利要求3所述的烧结电场除尘灰的处理装置，其特征在于：所述固液分离单元(4)为带式压滤机或板框压滤机。
7.根据权利要求3所述的烧结电场除尘灰的处理装置，其特征在于：所述除尘灰输送装置为气力输送管道；所述含铁固体物料输送单元为管链输送机(5)。
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