CN110904328B - 一种提高球团厂粉尘综合利用率的方法 - Google Patents

一种提高球团厂粉尘综合利用率的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高球团厂粉尘综合利用率的方法，该方法是将球团粉尘进行水浸后，固液分离，所得浸出渣经过脱水干燥后，与草酸亚铁和腐殖酸钠置于球磨机中进行机械球磨活化处理，球磨物料作为球团生产配料。该方法以球团粉尘为原料，分离回收其中氯盐的同时，实现产物中含铁元素的综合利用，且该方法操作简单、生产成本低、环境友好，满足工业化生产要求。

Description

一种提高球团厂粉尘综合利用率的方法
技术领域
本发明涉及一种球团厂粉尘再利用的方法，特别涉及将球团厂粉尘脱氯、活化预处理，以提高球团厂粉尘作为球团配料再利用率的方法，属于钢铁冶金烧结球团领域。
背景技术
烧结矿和球团矿是高炉炼铁的主要炉料，球团矿因其具备优良的冶金性能、良好的机械强度，是理想的高炉原料。球团矿生产原料主要为高品质的铁精矿，要求铁品位高、杂质含量少、粒度细。但是铁精矿中不可避免的存在少量钾、钠、铅、锌、硫、磷、氯、氟等杂质元素，这些杂质在球团氧化焙烧过程中，一部分残留在成品球团矿中，另一部分在高温焙烧过程中挥发、分解最终与部分未固结的铁精矿形成含铁粉尘，在静电除尘、布袋除尘等阶段回收。
目前，国内钢铁厂每年产生各类含铁粉尘总量超过8000万吨，现有主要处理方法为直接返回烧结、部分填埋，综合利用率低。根据2019年最新编订的《国家危险废物名录(修订稿)》规定，将部分含铁粉尘划分为“危险废物”，其转运、排放、处置都收到严格管控，这给钢铁企业带来新的挑战。
球团厂粉尘中，杂质组分主要种类为氯化钾和氯化钠，含量较低，一般在1％以下，但是若将其直接返回球团制备过程造球工序，将会导致钾、钠元素在球团矿中循环富集，导致成品球团矿钾、钠超标。另一方面，粉尘粒度较细，具有较高的比表面积，很容易吸附烟气中的二噁英等有机物，导致粉尘亲水性较差，直接用于造球，会对生球强度产生不利影响。
发明内容
为解决球团粉尘综合利用率低、直接返回造球影响生球性能的问题，本发明的目的是在于提供一种通过对球团厂粉尘进行脱氯、活化预处理以提高球团厂粉尘造球性能以实现其综合利用率的方法，该方法操作简单、生产成本低、环境友好，满足工业化生产要求。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种提高球团厂粉尘综合利用率的方法，该方法是将球团粉尘进行水浸后，固液分离，所得浸出渣经过脱水干燥后，与草酸亚铁和腐殖酸钠置于球磨机中进行机械球磨活化处理，球磨物料作为球团生产配料。
优选的方案，所述水浸的条件为：液固比10mL:1g～5mL:1g，浸出温度为50～80℃，浸出时间为1～4h。优选的浸出条件下可以脱除绝大部分水溶性氯盐，减少了有害物质返回铁矿烧结过程。
优选的方案，所述浸出渣干燥至水分质量百分比含量为3.0～5.0％。
优选的方案，所述草酸亚铁用量为浸出渣干基质量的1.0～3.5％。
优选的方案，所述腐殖酸钠用量为浸出渣干基质量的1.5～4.5％。
优选的方案，所述球磨活化处理的条件为：球磨机填充率40％～50％、球磨机转速为30～50rpm、球磨活化处理时间为1～2小时。且通过机械能对球团粉尘表面具有活化作用，使其暴露亲水表面，并且通过机械球磨能有利于促进化学药剂对球团粉尘的活化作用，在化学活化剂修饰作用下，可以进一步提高球团粉尘的表面亲水性、粒度组成等，有利于提高浸出渣在返回造球过程的成球性质。
优选的方案，球磨物料粒度满足小于0.025mm的粒级质量百分比含量高于80％。
优选的方案，所得浸出液作为分步结晶提取氯盐的原料。
本发明对球团粉尘的预处理主要是通过水浸结合机械活化处理过程，经过预处理后的球团粉尘表面亲水性好，造球性能得到大幅度提高。本发明先采用水浸方法主要是用于脱除球团粉尘中的水溶性氯盐，这些氯盐既是氧化球团制备过程中的有害杂质，也是有价回收组分。氯化物主要是氯化钠、氯化钾等碱金属氯化物，在粉尘中以超细颗粒物形式附着在铁氧化物颗粒表面，其对铁氧化物颗粒亲水性起到不利影响，且不利于后续的机械活化过程，因此优选将氯盐脱除，在粉尘综合利用过程中起到至关重要的作用。本发明充分利用氯化物可溶于热水的性质，可以将包裹在铁氧化物表面的氯盐以溶解方式脱除，实现氯盐与铁氧化物分离，从而暴露新的氧化铁表面。但是对于球团粉尘，即使脱除了其表面包裹的氯盐，但是其粒度组成以及表面性质与球团原料铁精矿有较大差异，直接将其用于造球会影响球团性能，例如降低生球抗压强度、爆裂温度等，由此，本发明采用了特殊的草酸亚铁和腐殖酸钠组合活化剂，利用化学活化结合机械活化共同作用，不但可以通过机械能活化球团粉尘表面，暴露亲水表面，并且通过化学活化剂修饰，可以进一步提高球团粉尘的表面亲水性、粒度组成等，有利于提高浸出渣在返回造球过程的成球性能。
本发明的球团粉尘是经过高温氧化焙烧处理的废渣，其中铁主要以赤铁矿(三氧化二铁)形式存在，表面很难解离出活性铁离子，因此亲水性差，通过草酸亚铁以及腐殖酸钠的共同作用，以及在外界机械力的强化下，促进铁氧化物表面铁离子的解离，腐殖酸钠提供大量活性的羟基、羧基、羰基，有助于强化球团粉尘颗粒与其他铁矿颗粒之间的物理化学作用，从而起到强化球团粉尘造球性能的目的。
相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益效果：
1)本发明以球团粉尘为原料，实现了球团粉尘的无尾渣综合利用，整个过程不产生任何二次废渣，不但实现了废物利用，而且获得较高的经济价值。
2)本发明的提供的球团粉尘综合利用方法操作简单、能耗低、成本低，易于实现工业化生产。
3)经过预处理后的球团粉尘造球性能明显提高，且还可以减少球团制备过程中球团粘结的用量。
具体实施方式
以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明权利要求的保护范围。
对比例1
不脱氯、直接造球。
以某球团厂粉尘(铁品位58.3％，钠、钾、氯含量分别为0.8％、0.5％、1.2％)为原料，直接返回造球，造球原料为磁铁精矿(铁品位64.5％)，粉尘配比为1.5％，粘结剂(膨润土)用量1.5％、造球水分8.3％，生球落下强度2.0次·(0.5m·个)-1，抗压强度8N·个-1。
对比例2
只活化、不脱氯。
以某球团厂粉尘(铁品位58.3％，钠、钾、氯含量分别为0.8％、0.5％、1.2％)为原料，将灰尘按照质量配加1.0％的草酸亚铁和4.5％腐殖酸钠添加剂，然后置于球磨机中进行机械活化，磨矿参数为填充率40％、球磨机转数30rpm、时间2h，产物粒度满足小于0.025mm的粒级质量百分比含量为85％。最后将产物返回球团配料，造球原料为磁铁精矿(铁品位64.5％)，粉尘浸出渣配比为1.5％，粘结剂(膨润土)用量1.5％、造球水分8.5％，生球落下强度2.1次·(0.5m·个)-1，抗压强度9N·个-1。
对比例3
只加腐殖酸钠活化。
以某球团厂粉尘(铁品位58.3％，钠、钾、氯含量分别为0.8％、0.5％、1.2％)为原料，将球团粉尘置于进行水浸、洗涤，脱除可溶性氯盐，浸出条件为液固比10:1、浸出温度50℃、浸出时间4h，然后进行固液分离，洗涤液作为分步结晶提取氯盐的原料；将浸出渣脱水干燥至水分含量为3.0％，按照浸出渣干基质量4.5％添加腐殖酸钠添加剂，然后置于球磨机中进行机械活化，磨矿参数为填充率40％、球磨机转数30rpm、时间2h，产物粒度满足小于0.025mm的粒级质量百分比含量为85％。最后将产物返回球团配料，造球原料为磁铁精矿(铁品位64.5％)，粉尘浸出渣配比为1.5％，粘结剂(膨润土)用量0.5％、造球水分8.6％，生球落下强度2.1次·(0.5m·个)-1，抗压强度10N·个-1。
对比例4
脱氯，只加草酸亚铁活化。
以某球团厂粉尘(铁品位58.3％，钠、钾、氯含量分别为0.8％、0.5％、1.2％)为原料，将球团粉尘置于进行水浸、洗涤，脱除可溶性氯盐，浸出条件为液固比10:1、浸出温度50℃、浸出时间4h，然后进行固液分离，洗涤液作为分步结晶提取氯盐的原料；将浸出渣脱水干燥至水分含量为3.0％，按照浸出渣干基质量1.0％添加草酸亚铁添加剂，然后置于球磨机中进行机械活化，磨矿参数为填充率40％、球磨机转数30rpm、时间2h，产物粒度满足小于0.025mm的粒级质量百分比含量为85％。最后将产物返回球团配料，造球原料为磁铁精矿(铁品位64.5％)，粉尘浸出渣配比为1.5％，粘结剂(膨润土)用量0.5％、造球水分8.6％，生球落下强度2.1次·(0.5m·个)-1，抗压强度10N·个-1。
实施例1：
以某球团厂粉尘(铁品位58.3％，钠、钾、氯含量分别为0.8％、0.5％、1.2％)为原料，将球团粉尘置于进行水浸、洗涤，脱除可溶性氯盐，浸出条件为液固比10mL:1g、浸出温度50℃、浸出时间4h，然后进行固液分离，洗涤液作为分步结晶提取氯盐的原料；将浸出渣脱水干燥至水分含量为3.0％，按照浸出渣干基质量配加1.0％的草酸亚铁和4.5％腐殖酸钠添加剂，然后置于球磨机中进行机械活化，磨矿参数为填充率40％、球磨机转数30rpm、时间2h，产物粒度满足小于0.025mm的粒级质量百分比含量为85％。最后将产物返回球团配料，造球原料为磁铁精矿(铁品位64.5％)，粉尘浸出渣配比为1.5％，粘结剂(膨润土)用量0.5％、造球水分8.3％，生球落下强度3.8次·(0.5m·个)-1，抗压强度18N·个-1。
实施例2：
以某球团厂粉尘(铁品位58.3％，钠、钾、氯含量分别为0.8％、0.5％、1.2％)为原料，将球团粉尘置于进行水浸、洗涤，脱除可溶性氯盐，浸出条件为液固比10mL:1g、浸出温度80℃、浸出时间1h，然后进行固液分离，洗涤液作为分步结晶提取氯盐的原料；将浸出渣脱水干燥至水分含量为5.0％，按照浸出渣干基质量配加3.5％的草酸亚铁和1.5％腐殖酸钠添加剂，然后置于球磨机中进行机械活化，磨矿参数为填充率40％、球磨机转数50rpm、时间1h，产物粒度满足小于0.025mm的粒级质量百分比含量为90％。最后将产物返回球团配料，造球原料为磁铁精矿(铁品位64.5％)，粉尘浸出渣配比为2.5％，粘结剂(膨润土)用量0％、造球水分8.3％，生球落下强度3.6次·(0.5m·个)-1，抗压强度17N·个-1。
实施例3：
以某球团厂粉尘(铁品位53.3％，钠、钾、氯含量分别为0.3％、0.6％、1.0％)为原料，将球团粉尘置于进行水浸、洗涤，脱除可溶性氯盐，浸出条件为液固比5mL:1g、浸出温度80℃、浸出时间1h，然后进行固液分离，洗涤液作为分步结晶提取氯盐的原料；将浸出渣脱水干燥至水分含量为3.6％，按照浸出渣干基质量配加3.0％的草酸亚铁和2.5％腐殖酸钠添加剂，然后置于球磨机中进行机械活化，磨矿参数为填充率40％、球磨机转数40rpm、时间2h，产物粒度满足小于0.025mm的粒级质量百分比含量为95％。最后将产物返回球团配料，造球原料为赤铁精矿(铁品位62.3％)，粉尘浸出渣配比为0.5％，粘结剂(膨润土)用量0.3％、造球水分8.1％，生球落下强度3.7次·(0.5m·个)-1，抗压强度18N·个-1。
实施例4：
以某球团厂粉尘(铁品位53.3％，钠、钾、氯含量分别为0.3％、0.6％、1.0％)为原料，将球团粉尘置于进行水浸、洗涤，脱除可溶性氯盐，浸出条件为液固比7mL:1g、浸出温度80℃、浸出时间1.5h，然后进行固液分离，洗涤液作为分步结晶提取氯盐的原料；将浸出渣脱水干燥至水分含量为4.6％，按照浸出渣干基质量配加2.0％的草酸亚铁和2.5％腐殖酸钠添加剂，然后置于球磨机中进行机械活化，磨矿参数为填充率45％、球磨机转数32rpm、时间1h，产物粒度满足小于0.025mm的粒级质量百分比含量为85％。最后将产物返回球团配料，造球原料为赤铁精矿(铁品位62.3％)，粉尘浸出渣配比为0.5％，粘结剂(膨润土)用量0.5％、造球水分8.1％，生球落下强度3.9次·(0.5m·个)-1，抗压强度19N·个-1。

Claims (5)

1.一种提高球团厂粉尘综合利用率的方法，其特征在于：将球团粉尘进行水浸后，固液分离，所得浸出渣经过脱水干燥后，与草酸亚铁和腐殖酸钠置于球磨机中进行机械球磨活化处理，球磨物料作为球团生产配料；
所述水浸的条件为：液固比10mL:1g～5mL:1g，浸出温度为50～80℃，浸出时间为1～4h；所述草酸亚铁用量为浸出渣干基质量的1.0～3.5％；所述腐殖酸钠用量为浸出渣干基质量的1.5～4.5％。
2.根据权利要求1所述的一种提高球团厂粉尘综合利用率的方法，其特征在于：所述浸出渣干燥至水分质量百分比含量为3.0～5.0％。
3.根据权利要求1所述的一种提高球团厂粉尘综合利用率的方法，其特征在于：所述球磨活化处理的条件为：球磨机填充率40％～50％、球磨机转速为30～50rpm、球磨活化处理时间为1～2小时。
4.根据权利要求1所述的一种提高球团厂粉尘综合利用率的方法，其特征在于：球磨物料粒度满足小于0.025mm的粒级质量百分比含量高于80％。
5.根据权利要求1所述的一种提高球团厂粉尘综合利用率的方法，其特征在于：所得浸出液作为分步结晶提取氯盐的原料。
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