CN110066898A - 一种高炉分离含锌固体废弃物的工艺方法 - Google Patents

一种高炉分离含锌固体废弃物的工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的属于炼铁技术领域，具体为一种高炉分离含锌固体废弃物的工艺方法，该高炉分离含锌固体废弃物的工艺方法的具体步骤如下：S1：废弃物与还原剂混合：将固体废弃物与无机碳混合，并在固体废弃物与无机碳之间添加水，对固体废弃物、无机碳和水进行混合造粒，制成混合还原球；S2：对混合料焙烧；S3：对焙烧后的料研磨、磁选；S4：收集焙烧产生的烟气；S5：将烟气经过浸出、除杂、电积处理；S6：将电积用的电解液重复利用，通过对锌和铁的回收处理，能够减少能源的浪费，且对环境的污染较小；通过对锌的回收，能够避免传统方式对高炉的影响，且对于收集的锌能够重新利用；采用此种收集方式，回收效率较高。

Description

一种高炉分离含锌固体废弃物的工艺方法
技术领域
本发明涉及炼铁技术领域，具体为一种高炉分离含锌固体废弃物的工艺方法。
背景技术
将金属铁从含铁矿物(主要为铁的氧化物)中提炼出来的工艺过程，主要有高炉法，直接还原法，熔融还原法，等离子法。从冶金学角度而言，炼铁即是铁生锈、逐步矿化的逆行为，简单的说，从含铁的化合物里把纯铁还原出来。实际生产中，纯粹的铁不存在，得到的是铁碳合金。
随着我国钢铁工业的发展，钢铁企业产出的粉尘越来越多，如果不进行有效处理，直接堆存不仅占用大量土地，还带来严重的环境污染。
含锌废弃物是钢铁行业中废弃物的一种，这类含锌固体废弃物粒度细小、水分含量波动大，传统的堆积填埋处理，容易造成水土污染，直接烧结原料进行循环使用的方式会在高炉内循环富集，导致高炉不能正常运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高炉分离含锌固体废弃物的工艺方法，以解决上述背景技术中提出的含锌固体废弃物粒度细小、水分含量波动大，传统的堆积填埋处理，容易造成水土污染，直接烧结原料进行循环使用的方式会在高炉内循环富集，导致高炉不能正常运行的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高炉分离含锌固体废弃物的工艺方法，该高炉分离含锌固体废弃物的工艺方法的具体步骤如下：
S1：废弃物与还原剂混合：将固体废弃物与无机碳混合，并在固体废弃物与无机碳之间添加水，对固体废弃物、无机碳和水进行混合造粒，制成混合还原球，使得固体废弃物与无机碳之间充分接触；
S2：对混合料焙烧：将S1中的混合还原球并置于高炉中焙烧，在焙烧过程中对混合还原球抖动翻滚，使得混合还原球均匀受热燃烧，使得其内的固体废弃物充分受热还原，焙烧的温度为900-1300摄氏度，且焙烧的时间为100分钟；
S3：对焙烧后的料研磨、磁选：将S2中焙烧后的混合还原球取出，待其冷却后进行研磨，使得混合还原球被研磨成粉末状，将粉末通过磁力吸附设备进行往复接触吸附作用，对粉末中的金属铁进行吸附回收，未被吸附的粉末则作为尾渣；
S4：收集焙烧产生的烟气：在S2中焙烧的同时对焙烧过程中产生的烟气进行冷却收集；
S5：将烟气经过浸出、除杂、电积处理：将S4中收集的烟气在酸性条件下浸出，并不断搅拌，多余的无法浸出的残渣过滤得到滤液，对滤液进行电积，铅-银合金作为阳极、铝板作为阴极，将阴极和阳极通直流电，使得锌镀在铝板的表面上，滤液中锌离子逐渐减少，则滤液中的PH降低，将铝板上的锌剥下，继续进行电积作用；
S6：将电积用的电解液重复利用：在S5电积作用后滤液中锌离子较少或者电积去除完全，则酸性的电积液可再次使用对烟气浸出作用。
优选的，所述S1中将固体废弃物、无机碳和水置于20-22MPa的成型造粒机中进行造粒，且粒径为18-20mm。
优选的，所述S1中制成的混合还原球置于120-150摄氏度的环境下进行烘干处理，烘干的时间为8-10个小时。
优选的，所述S2中焙烧分为5个焙烧阶段，且5个阶段的焙烧温度逐渐升高，每个阶段的焙烧时间为20分钟。
优选的，所述S3中混合还原球被研磨后的粒径为300-320目。
优选的，所述S4中的冷却收集采用水冷的方式吸收烟气，烟气进入水中后焙烧产生的烟尘被吸附在水中，达到收集的作用。
优选的，所述S5中浸出分为两次浸出操作：
一次浸出：第一次浸出液采用酸性溶液浸出，固液比为1：(12-14)的比例将收集的烟气与第一次浸出液混合，上清液为锌浸出液，并将浸出渣过滤下来；
二次浸出：将浸出渣加入使用后的酸性的电积液，固液比为1：(8-9)，上清液为锌浸出液，将两次锌浸出液集中即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)通过对锌和铁的回收处理，能够减少能源的浪费，且对环境的污染较小；
2)通过对锌的回收，能够避免传统方式对高炉的影响，且对于收集的锌能够重新利用；
3)采用此种收集方式，回收效率较高。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例：
固体废弃物中主要为Fe2O3、ZnFe2O4和ZnO，在还原过程中主要发生以下反应：
3Fe2O3+C＝2Fe3O4+CO；
Fe3O4+C＝FeO+CO；
FeO+C＝Fe+CO；
ZnO+C＝Zn+CO；
3ZnFe2O4+4C＝3Zn+2Fe3O4+4CO；
ZnFe2O4+4C＝Zn+2Fe+4CO；
3Fe2O3+CO＝2Fe3O4+CO2；
Fe3O4+CO＝3FeO+CO2；
FeO+CO＝Fe+CO2；
ZnO+CO＝Zn+CO2；
3ZnFe2O4+4CO＝3Zn+2Fe3O4+4CO2；
ZnFe2O4+4CO＝3Zn+2Fe+4CO2。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种高炉分离含锌固体废弃物的工艺方法，该高炉分离含锌固体废弃物的工艺方法的具体步骤如下：
S1：废弃物与还原剂混合：将固体废弃物与无机碳混合，并在固体废弃物与无机碳之间添加水，对固体废弃物、无机碳和水进行混合造粒，制成混合还原球，将固体废弃物、无机碳和水置于20MPa的成型造粒机中进行造粒，且粒径为18-20mm，使得固体废弃物与无机碳之间充分接触，制成的混合还原球置于140摄氏度的环境下进行烘干处理，烘干的时间为9个小时；
S2：对混合料焙烧：将S1中的混合还原球并置于高炉中焙烧，在焙烧过程中对混合还原球抖动翻滚，使得混合还原球均匀受热燃烧，使得其内的固体废弃物充分受热还原，焙烧的温度为900-1300摄氏度，且焙烧的时间为100分钟，焙烧分为5个焙烧阶段，且5个阶段的焙烧温度逐渐升高，5个焙烧阶段的温度分别为900摄氏度、1000摄氏度、1100摄氏度、1200摄氏度、1300摄氏度，每个阶段的焙烧时间为20分钟；
从铁氧化物到金属铁是一个逐渐还原的过程，在719摄氏度以上即可生成还原铁，由于含锌废弃物及其他化合物的存在，温度需要升高，对于锌来说ZnO在952摄氏度以上开始还原，ZnFe2O4在771摄氏度开始生成金属锌；
S3：对焙烧后的料研磨、磁选：将S2中焙烧后的混合还原球取出，待其冷却后进行研磨，使得混合还原球被研磨成粉末状，混合还原球被研磨后的粒径为300目，将粉末通过磁力吸附设备进行往复接触吸附作用，对粉末中的金属铁进行吸附回收，未被吸附的粉末则作为尾渣；
S4：收集焙烧产生的烟气：在S2中焙烧的同时对焙烧过程中产生的烟气进行冷却收集，烟气中的Zn含量最高，达到70％以上，冷却收集采用水冷的方式吸收烟气，烟气进入水中后焙烧产生的烟尘被吸附在水中，达到收集的作用；
S5：将烟气经过浸出、除杂、电积处理：将S4中收集的烟气在酸性条件下浸出，并不断搅拌，多余的无法浸出的残渣过滤得到滤液，浸出分为两次浸出操作：
一次浸出：第一次浸出液采用酸性溶液浸出，酸性溶液为硫酸120g/L，废酸30g/L，固液比为1：13的比例将收集的烟气与第一次浸出液混合，在温度为70摄氏度开始浸出，PH值控制在5.2-5.4，上清液为锌浸出液，并将浸出渣过滤下来；
二次浸出：将浸出渣加入使用后的酸性的电积液，固液比为1：8，上清液为锌浸出液，将两次锌浸出液集中即可得到锌浸出液的滤液；
S6：将电积用的电解液重复利用：在S5电积作用后滤液中锌离子较少或者电积去除完全，则酸性的电积液可再次使用对烟气浸出作用，对锌浸出液的滤液进行电积，利用在作为电子导体的电极与作为离子导体的电解质的界面上发生的电化学反应进行化学品的合成高纯物质的制造以及材料表面的处理的过程。
通电时，电解质中的阳离子移向阴极，吸收电子，发生还原作用，生成新物质；
电解质中的阴离子移向阳极，放出电子，发生氧化作用，亦生成新物质，铅-银合金作为阳极、铝板作为阴极，将阴极和阳极通直流电，使得锌镀在铝板的表面上，滤液中锌离子逐渐减少，则滤液中的PH降低，将铝板上的锌剥下，继续进行电积作用。酸性的电积液在步骤S5中的二次浸出中使用。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种高炉分离含锌固体废弃物的工艺方法，其特征在于：该高炉分离含锌固体废弃物的工艺方法的具体步骤如下：
S1：废弃物与还原剂混合：将固体废弃物与无机碳混合，并在固体废弃物与无机碳之间添加水，对固体废弃物、无机碳和水进行混合造粒，制成混合还原球，使得固体废弃物与无机碳之间充分接触；
S2：对混合料焙烧：将S1中的混合还原球并置于高炉中焙烧，在焙烧过程中对混合还原球抖动翻滚，使得混合还原球均匀受热燃烧，使得其内的固体废弃物充分受热还原，焙烧的温度为900-1300摄氏度，且焙烧的时间为100分钟；
S3：对焙烧后的料研磨、磁选：将S2中焙烧后的混合还原球取出，待其冷却后进行研磨，使得混合还原球被研磨成粉末状，将粉末通过磁力吸附设备进行往复接触吸附作用，对粉末中的金属铁进行吸附回收，未被吸附的粉末则作为尾渣；
S4：收集焙烧产生的烟气：在S2中焙烧的同时对焙烧过程中产生的烟气进行冷却收集；
S5：将烟气经过浸出、除杂、电积处理：将S4中收集的烟气在酸性条件下浸出，并不断搅拌，多余的无法浸出的残渣过滤得到滤液，对滤液进行电积，铅-银合金作为阳极、铝板作为阴极，将阴极和阳极通直流电，使得锌镀在铝板的表面上，滤液中锌离子逐渐减少，则滤液中的PH降低，将铝板上的锌剥下，继续进行电积作用；
S6：将电积用的电解液重复利用：在S5电积作用后滤液中锌离子较少或者电积去除完全，则酸性的电积液可再次使用对烟气浸出作用。
2.根据权利要求1所述的一种高炉分离含锌固体废弃物的工艺方法，其特征在于：所述S1中将固体废弃物、无机碳和水置于20-22MPa的成型造粒机中进行造粒，且粒径为18-20mm。
3.根据权利要求1所述的一种高炉分离含锌固体废弃物的工艺方法，其特征在于：所述S1中制成的混合还原球置于120-150摄氏度的环境下进行烘干处理，烘干的时间为8-10个小时。
4.根据权利要求1所述的一种高炉分离含锌固体废弃物的工艺方法，其特征在于：所述S2中焙烧分为5个焙烧阶段，且5个阶段的焙烧温度逐渐升高，每个阶段的焙烧时间为20分钟。
5.根据权利要求1所述的一种高炉分离含锌固体废弃物的工艺方法，其特征在于：所述S3中混合还原球被研磨后的粒径为300-320目。
6.根据权利要求1所述的一种高炉分离含锌固体废弃物的工艺方法，其特征在于：所述S4中的冷却收集采用水冷的方式吸收烟气，烟气进入水中后焙烧产生的烟尘被吸附在水中，达到收集的作用。
7.根据权利要求1所述的一种高炉分离含锌固体废弃物的工艺方法，其特征在于：所述S5中浸出分为两次浸出操作：
一次浸出：第一次浸出液采用酸性溶液浸出，固液比为1：(12-14)的比例将收集的烟气与第一次浸出液混合，上清液为锌浸出液，并将浸出渣过滤下来；
二次浸出：将浸出渣加入使用后的酸性的电积液，固液比为1：(8-9)，上清液为锌浸出液，将两次锌浸出液集中即可。
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