CN110369119A - 一种钢厂粉尘废料铁、碳、锌综合回收工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢厂粉尘废料铁、碳、锌综合回收工艺，先对粉尘物料进性精密分级就可实现物料中绝大部分锌的脱除，经过精密分级、强磁选、重选联合分离操作步骤。本发明采用物理方法分离粉尘物料中的铁、碳、锌，与现有火法、湿法技术相比而言，投资少，成本低，无污染，工艺操作简单；与目前现有的物理分离方法相比，本工艺采用精密分级、不同条件的强磁选、重选，分离效果更好，可综合回收钢厂粉尘中铁、碳、锌等有价元素，制得铁精矿、碳精矿和锌精矿，尾料制备建材，从而实现工业废渣的零排放。
Description
技术领域
本发明涉及钢厂含铁粉尘中有价元素的回收领域，特别是一种钢厂粉尘废料铁、碳、锌综合回收工艺。
背景技术
钢铁企业每生产1吨钢就会产生约100公斤的粉尘，其主要成分是铁、碳、锌。其中，铁含量一般在25％-58％之间，碳含量一般在5％-25％，锌含量一般在1-20％之间，具有可观的回收利用价值。如能综合回收钢厂粉尘中的铁、碳和锌等有价元素，不仅可以弥补我国资源日益短缺的现状，而且还能减少环境污染。因此，无论是从环保的角度，还是从资源综合利用的角度来讲，都具有巨大的经济效益和社会效益。
除了作为固废堆存外，传统的钢厂粉尘回收一般是作为烧结矿配料，即返烧结-高炉循环利用模式。这虽然使粉尘中铁元素得到了回收利用，但其中的锌在高炉内循环富集，锌含量达到一定含量时易使煤气管道堵塞、高炉结瘤，影响高炉的寿命且对高炉的顺产影响极大。另外，含铁粉尘中锌品位富集较高时，含铁粉尘就不能直接返烧结直接利用。因此，需对其中的锌进行综合回收，以减少高炉入炉料的锌含量。
目前已开发的钢厂含铁粉尘中有价元素的回收方法主要有湿法、火法和物理方法。
湿法工艺利用氧化锌溶于强酸、强碱或铵盐溶液，将锌溶出而实现分离的目的。如中国专利申请号CN201810063513公开的“一种钢铁厂含锌尘泥分离锌的方法”，采用碳酸铵和碳酸氢铵组成的混合溶液为浸出剂，将物料中的锌转变为易溶解化合物溶解进入溶液，而铁、碳、钙等元素不被溶解，实现锌与钢铁厂含锌尘泥中的铁、碳、钙等元素的分离；如中国专利申请号2016111131829公开的“一种回收钢铁厂含锌尘泥中锌的方法”，将瓦斯灰在亚氨基二乙酸-硫酸铵-氨水组成的浸出体系中进行配位浸出，实现瓦斯灰中锌分离。上述方法对ZnO的回收效果好，而对铁酸锌等的浸出效果差。
中国专利申请号CN201610017114公开的“一种微波焙烧预处理-氨法浸出高炉瓦斯灰制备ZnO的方法”，浸出前对高炉瓦斯灰进行微波焙烧预处理，首先实现难浸出矿相(ZnFe2O4和Zn2SiO4)向易浸出ZnO相的转变。湿法由于只回收了锌，运行成本高，后续存在含酸、碱污水处理以及对设备腐蚀严重问题，实际应用受限。
火法工艺主要有回转窑法、转底炉法等：
中国专利申请号CN201110040852公开的“利用回转窑焙烧高炉瓦斯泥提取锌的工艺方法”，向瓦斯泥中加入一定比例的焦粉，再把物料送入回转窑内焙烧还原，收集烟气得到氧化锌，实现锌的分离。回转窑法适应性广，处理量大，但设备投资大、能耗高、粉尘污染严重。
中国专利申请号CN201810378815公开的“一种多系统协同处置含铁尘泥的方法”，锌高的尘泥通过转底炉系统进行脱锌处理，脱锌率达85％以上，处理效果较好。但转底炉法存在同样设备投资大，烟气治理成本高，能耗大、对原料的要求高等缺点。
物理方法主要是机械分离和磁选分离工艺：
中国专利申请号200710061640.3公开的“一种从瓦斯泥中提取铁、碳的工艺方法”，将除尘灰调浆，与水配制成一定浓度的浆液，再经离心分离机分离，底流中富含铁和碳再经重选实现铁、碳的分离出来。该方法采用水力旋流法分选机过程参数不易控制，影响分选效果。
中国专利申请号CN201010545274公开的“一种炼钢高炉瓦斯灰或高炉瓦斯泥的回收利用方法”，将瓦斯灰进行调浆后进行弱磁选，铁精矿进入浓密机，尾矿进行重选；再经强磁选以及浮选机内进行粗选一次精选、二次精选、扫选，实现铁、碳的回收利用，该法铁的回收率仅有28.79％，碳的回收率达到87.31％。物理方法工艺简单、设备投资少，工艺更为环保，但以上工艺也存在回收效率不高，均未能有效实现锌的综合回收利用。
目前粉尘物料中铁、碳、锌的综合回收利用，中国专利申请号CN201610495236公开的“一种高炉瓦斯泥中锌、铁、碳综合回收的方法”，该专利湿法-火法-物理方法实现对铁、碳、锌的综合回收利用，首先将高炉瓦斯泥干燥、破碎、细磨，再用硫酸溶液进行浸出，过滤得滤渣与滤液，对滤液进行氧化中和沉铁，过滤得铁渣与除铁后液，把除铁后液在萃取装置进行萃取，然后反萃取，将反萃后的硫酸锌溶液进行电积得到电锌。另外，将浸出所得的滤渣与除铁所得的铁渣混匀，控制适当条件磁化焙烧后湿磨、磁选得铁精矿粉，磁选后的尾矿进行浮选，回收其中的碳。但是该工艺流程复杂，有大量废水、废气需要处理，耗能高等缺点。
发明内容
本发明的目的是要针对现有技术中存在的不足，提供一种成本低、环境友好、处理效果好的钢厂粉尘废料铁、碳、锌综合回收工艺。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
一种钢厂粉尘废料铁、碳、锌综合回收工艺，包括以下步骤：
S1、调浆：收集钢厂粉尘物料加水调成矿浆，矿浆浓度控制在20％-40％之间；
S2、精密分级：采用卧式螺旋离心分级机对矿浆进行分级，将从卧式螺旋离心分级机出来的粉尘粒径<10μm的溢流浆进行强磁选Ⅰ；将从卧式螺旋离心分级机的浸出槽中的粉尘粒径>10μm的底流浆加上再次调成浓度为20％-40％的底流浆Ⅰ，对底流浆Ⅰ进行强磁选Ⅱ；
S3、强磁选Ⅰ：将S2中溢流浆送入高梯度磁选机进行强磁选Ⅰ，分选出的弱磁性物料即为铁精矿，分选出的非磁性物料则进行重选Ⅰ；
S4、强磁选Ⅱ：将S2中底流浆Ⅰ送入高梯度磁选机进行强磁选Ⅱ，分选出的弱磁性物料即为铁精矿，分选出的非磁性物料则进行重选Ⅱ；
S5、重选Ⅰ：将S3分选出的非磁性物料送入悬振锥面选矿机进行重选Ⅰ，分选出的重矿物即为锌精矿，分选出的轻矿物为硅、钙尾料；
S6、重选Ⅱ：将S4分选出的非磁性物料送入悬振锥面选矿机进行重选Ⅱ，分选出的轻矿物即为碳精矿，分选出的重矿物为硅、钙尾料。
进一步地，所述S2中卧式螺旋离心分级机的转鼓转速为2000-3000r/min，进料流量Δn＝10r/min。
进一步地，所述S3中高梯度磁选机的激磁电流为15A，背景场强0.80-0.95T。
进一步地，所述S4中高梯度磁选机的激磁电流为25A，背景场强1.00-1.10T。
进一步地，所述S5中悬振锥面选矿机的洗涤水流速为1.0-2.0m3/h，分选面震动频率300-500次/min，盘面转动周期120-200s/r。
进一步地，所述S6中悬振锥面选矿机的洗涤水流速为0.5-1.5m3/h，分选面震动频率250-450次/min，盘面转动周期80-160s/r。
进一步地，所述S5和S6中分选出的重矿物为硅、钙尾料经脱水、干燥后用于制备建材。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、先对粉尘物料进性精密分级就可实现物料中绝大部分锌的脱除。经过精密分级、强磁选、重选联合分离操作步骤，可高效实现粉尘物料中铁、碳、锌的综合回收利用；
2、本发明采用物理方法分离粉尘物料中的铁、碳、锌，与现有火法、湿法技术相比而言，投资少，成本低，无污染，工艺操作简单；与目前现有的物理分离方法相比，本工艺采用精密分级、不同条件的强磁选、重选，分离效果更好，可综合回收钢厂粉尘中铁、碳、锌等有价元素，制得铁精矿、碳精矿和锌精矿，尾料制备建材，从而实现工业废渣的零排放。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。
实施例1
如图1所示，本实施例的一种钢厂粉尘废料铁、碳、锌综合回收工艺，具体步骤如下：
S1、调浆：收集钢厂粉尘物料加水调成矿浆，矿浆浓度控制在40％(固含量)；
S2、精密分级：采用卧式螺旋离心分级机对矿浆进行分级，卧式螺旋离心分级机的转鼓转速为3000r/min，进料流量Δn＝10r/min，将从卧式螺旋离心分级机出来的粉尘粒径<10μm的溢流浆(溢流浆中的粉尘粒径95％以上都是<10μm的)进行强磁选Ⅰ；将从卧式螺旋离心分级机的浸出槽中的粉尘粒径>10μm的底流浆(底流浆中的粉尘粒径95％以上都是>10μm的)加上再次调成浓度为40％的底流浆Ⅰ，对底流浆Ⅰ进行强磁选Ⅱ；
S3、强磁选Ⅰ：将S2中溢流浆送入高梯度磁选机进行强磁选Ⅰ，高梯度磁选机的激磁电流为15A，背景场强0.95T，分选出的弱磁性物料即为铁精矿，分选出的非磁性物料则进行重选Ⅰ；
S4、强磁选Ⅱ：将S2中底流浆Ⅰ送入高梯度磁选机进行强磁选Ⅱ，高梯度磁选机的激磁电流为25A，背景场强1.10T，分选出的弱磁性物料即为铁精矿，分选出的非磁性物料则进行重选Ⅱ；
S5、重选Ⅰ：将S3分选出的非磁性物料送入悬振锥面选矿机进行重选Ⅰ，悬振锥面选矿机的洗涤水流速为2.0m3/h，分选面震动频率500次/min，盘面转动周期200s/r分选出的重矿物即为锌精矿，分选出的轻矿物为硅、钙尾料经脱水、干燥后用于制备建材；
S6、重选Ⅱ：将S4分选出的非磁性物料送入悬振锥面选矿机进行重选Ⅱ，悬振锥面选矿机的洗涤水流速为1.5m3/h，分选面震动频率450次/min，盘面转动周期160s/r，分选出的轻矿物即为碳精矿，分选出的重矿物为硅、钙尾料经脱水、干燥后用于制备建材。
实施例2
如图1所示，本实施例的一种钢厂粉尘废料铁、碳、锌综合回收工艺，具体步骤如下：
S1、调浆：收集钢厂粉尘物料加水调成矿浆，矿浆浓度控制在20％(固含量)；
S2、精密分级：采用卧式螺旋离心分级机对矿浆进行分级，卧式螺旋离心分级机的转鼓转速为2000r/min，进料流量Δn＝10r/min，将从卧式螺旋离心分级机出来的粉尘粒径<10μm的溢流浆(溢流浆中的粉尘粒径95％以上都是<10μm的)进行强磁选Ⅰ；将从卧式螺旋离心分级机的浸出槽中的粉尘粒径>10μm的底流浆(底流浆中的粉尘粒径95％以上都是>10μm的)加上再次调成浓度为20％的底流浆Ⅰ，对底流浆Ⅰ进行强磁选Ⅱ；
S3、强磁选Ⅰ：将S2中溢流浆送入高梯度磁选机进行强磁选Ⅰ，高梯度磁选机的激磁电流为15A，背景场强0.80T，分选出的弱磁性物料即为铁精矿，分选出的非磁性物料则进行重选Ⅰ；
S4、强磁选Ⅱ：将S2中底流浆Ⅰ送入高梯度磁选机进行强磁选Ⅱ，高梯度磁选机的激磁电流为25A，背景场强1.00T，分选出的弱磁性物料即为铁精矿，分选出的非磁性物料则进行重选Ⅱ；
S5、重选Ⅰ：将S3分选出的非磁性物料送入悬振锥面选矿机进行重选Ⅰ，悬振锥面选矿机的洗涤水流速为1.0m3/h，分选面震动频率300次/min，盘面转动周期120s/r分选出的重矿物即为锌精矿，分选出的轻矿物为硅、钙尾料经脱水、干燥后用于制备建材；
S6、重选Ⅱ：将S4分选出的非磁性物料送入悬振锥面选矿机进行重选Ⅱ，悬振锥面选矿机的洗涤水流速为0.5m3/h，分选面震动频率250次/min，盘面转动周期80s/r，分选出的轻矿物即为碳精矿，分选出的重矿物为硅、钙尾料经脱水、干燥后用于制备建材。
实施例3
如图1所示，本实施例的一种钢厂粉尘废料铁、碳、锌综合回收工艺，具体步骤如下：
S1、调浆：收集钢厂粉尘物料加水调成矿浆，矿浆浓度控制在22％(固含量)；
S2、精密分级：采用卧式螺旋离心分级机对矿浆进行分级，卧式螺旋离心分级机的转鼓转速为2280r/min，进料流量Δn＝10r/min，将从卧式螺旋离心分级机出来的粉尘粒径<10μm的溢流浆(溢流浆中的粉尘粒径95％以上都是<10μm的)进行强磁选Ⅰ；将从卧式螺旋离心分级机的浸出槽中的粉尘粒径>10μm的底流浆(底流浆中的粉尘粒径95％以上都是>10μm的)加上再次调成浓度为22％的底流浆Ⅰ，对底流浆Ⅰ进行强磁选Ⅱ；
S3、强磁选Ⅰ：将S2中溢流浆送入高梯度磁选机进行强磁选Ⅰ，高梯度磁选机的激磁电流为15A，背景场强0.85T，分选出的弱磁性物料即为铁精矿，分选出的非磁性物料则进行重选Ⅰ；
S4、强磁选Ⅱ：将S2中底流浆Ⅰ送入高梯度磁选机进行强磁选Ⅱ，高梯度磁选机的激磁电流为25A，背景场强1.05T，分选出的弱磁性物料即为铁精矿，分选出的非磁性物料则进行重选Ⅱ；
S5、重选Ⅰ：将S3分选出的非磁性物料送入悬振锥面选矿机进行重选Ⅰ，悬振锥面选矿机的洗涤水流速为1.5m3/h，分选面震动频率360次/min，盘面转动周期120s/r分选出的重矿物即为锌精矿，分选出的轻矿物为硅、钙尾料经脱水、干燥后用于制备建材；
S6、重选Ⅱ：将S4分选出的非磁性物料送入悬振锥面选矿机进行重选Ⅱ，悬振锥面选矿机的洗涤水流速为0.9m3/h，分选面震动频率300次/min，盘面转动周期95s/r，分选出的轻矿物即为碳精矿，分选出的重矿物为硅、钙尾料经脱水、干燥后用于制备建材。
为了进一步验证本发明的可行性，采用实施例3的工艺对湖北某钢厂粉尘物料的铁、碳、锌进行回收，湖北某钢厂粉尘物料化学成分分析如表1。
表1
| 成份 | TFe | C | SiO<sub>2</sub> | Ca | Al | Zn | K+Na | Mg | Mn | S |
| 含量(wt％) | 36.45 | 15.23 | 17.73 | 10.25 | 5.33 | 3.12 | 2.25 | 2.56 | 2.24 | 1.13 |
回收后的产品的分析结果如表2所示。
表2
| 名称 | 产率％ | TFe品位％ | 铁的回收率％ | Zn品位％ | 锌的回收率％ | C品位％ | 碳的回收率％ |
| 锌精矿 | 12.21 | 28.56 | 79.57 | 18.60 | 72.80 | 0.53 | 0.42 |
| 铁精矿 | 35.16 | 61.23 | 59.07 | 0.53 | 6.10 | 0.86 | 1.96 |
| 碳精矿 | 17.34 | 12.65 | 5.98 | 0.78 | 4.50 | 78.46 | 89.33 |
| 尾料 | 35.29 | 26.19 | 25.38 | 1.47 | 16.60 | 3.60 | 8.29 |
从表2中可以看出：经过本工艺流程可以从粉尘中回收锌精矿锌的品位18.60％，锌的回收率72.80％；铁精矿铁的品位61.23％，铁的回收率59.07％；碳精矿碳品位78.46％，碳的回收率89.33％。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种钢厂粉尘废料铁、碳、锌综合回收工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、调浆：收集钢厂粉尘物料加水调成矿浆，矿浆浓度控制在20％-40％之间；
S2、精密分级：采用卧式螺旋离心分级机对矿浆进行分级，将从卧式螺旋离心分级机出来的粉尘粒径<10μm的溢流浆进行强磁选Ⅰ；将从卧式螺旋离心分级机的浸出槽中的粉尘粒径>10μm的底流浆加上再次调成浓度为20％-40％的底流浆Ⅰ，对底流浆Ⅰ进行强磁选Ⅱ；
S3、强磁选Ⅰ：将S2中溢流浆送入高梯度磁选机进行强磁选Ⅰ，分选出的弱磁性物料即为铁精矿，分选出的非磁性物料则进行重选Ⅰ；
S4、强磁选Ⅱ：将S2中底流浆Ⅰ送入高梯度磁选机进行强磁选Ⅱ，分选出的弱磁性物料即为铁精矿，分选出的非磁性物料则进行重选Ⅱ；
S5、重选Ⅰ：将S3分选出的非磁性物料送入悬振锥面选矿机进行重选Ⅰ，分选出的重矿物即为锌精矿，分选出的轻矿物为硅、钙尾料；
S6、重选Ⅱ：将S4分选出的非磁性物料送入悬振锥面选矿机进行重选Ⅱ，分选出的轻矿物即为碳精矿，分选出的重矿物为硅、钙尾料。
2.根据权利要求1所述的钢厂粉尘废料铁、碳、锌综合回收工艺，其特征在于：所述S2中卧式螺旋离心分级机的转鼓转速为2000-3000r/min，进料流量Δn＝10r/min。
3.根据权利要求1所述的钢厂粉尘废料铁、碳、锌综合回收工艺，其特征在于：所述S3中高梯度磁选机的激磁电流为15A，背景场强0.80-0.95T。
4.根据权利要求1所述的钢厂粉尘废料铁、碳、锌综合回收工艺，其特征在于：所述S4中高梯度磁选机的激磁电流为25A，背景场强1.00-1.10T。
5.根据权利要求1所述的钢厂粉尘废料铁、碳、锌综合回收工艺，其特征在于：所述S5中悬振锥面选矿机的洗涤水流速为1.0-2.0m3/h，分选面震动频率300-500次/min，盘面转动周期120-200s/r。
6.根据权利要求1所述的钢厂粉尘废料铁、碳、锌综合回收工艺，其特征在于：所述S6中悬振锥面选矿机的洗涤水流速为0.5-1.5m3/h，分选面震动频率250-450次/min，盘面转动周期80-160s/r。
7.根据权利要求1所述的钢厂粉尘废料铁、碳、锌综合回收工艺，其特征在于：所述S5和S6中分选出的重矿物为硅、钙尾料经脱水、干燥后用于制备建材。
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