CN110938744B - 一种炼钢粉尘资源回收过程中铅锌氯化物分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种炼钢粉尘资源回收过程中铅锌氯化物分离方法，首先将回转窑中反应得到的含有氯化铅和氯化锌的气态混合体引入水平分离管，向所述水平分离管内通风；再在水平分离管的出口端水平设置温控管，该温控管包括靠近水平分离管出口端的高温段和远离水平分离管出口端的低温段，控制所述高温段的温度为400～450℃，控制低温段的温度为250～300℃；最后在所述高温段和低温段的正下方分别设置接料斗，将所述接料斗的开口端分别与所述温控管连通，从而在高温段的接料斗内收集得到氯化铅，在低温段的接料斗内收集得到氯化锌。采用本发明的显著效果是，可将回转窑回收的氯化锌和氯化铅混合体，直接分选得到纯度较高的氯化铅和氯化锌，以节省后续处理工序。

Description

一种炼钢粉尘资源回收过程中铅锌氯化物分离方法
技术领域
本发明涉及节能环保领域，具体涉及一种炼钢粉尘中铅锌的分离回收方法。
背景技术
锌是重要的有色金属原材料，锌在有色金属的消费中仅次于铜和铝，是第三大有色金属。当今世界对锌的需求量不断扩大，而国内锌精矿的供应量有限，目前国内精锌需求量已超过供给量，中国还需要进口单质锌锭或精锌化合物来满足我国工业生产需求。同时我国工业生产中伴随着含锌等重金属的工业固废，利用率较低，造成水体和土壤污染。2015年我国的钢产量已达8亿吨，约占世界总产量近50％，其中含锌品位较高的粉尘占钢铁总量的约2％，即每年产生的含锌粉尘达1600万吨以上，炼钢粉尘中除了锌，还含有铅、镉、铁、铜、锡等金属元素，以及氯、硫等非金属元素。国内外现有工业含锌固废处理技术，主要是选矿法、湿法以及火法技术，其中火法技术有Waelz回转窑、转底炉、Oxycup竖炉、DK小高炉等几种工艺，成本低，效率高，得到普遍采用。在采用火法技术对炼钢粉尘中的铅锌进行回收时，反应得到气态的氯化锌、氯化铅混合体；传统方法将氯化锌、氯化铅混合体直接引出，冷却凝华后得到氯化锌、氯化铅混合颗粒粉末，后续再对二者进行分离。
发明内容
为了将气态的氯化锌、氯化铅混合体进行分离，本发明提供了一种对氯化锌、氯化铅混合体进行分区降温分别凝华的处理方法，使分别得到较高纯度的氯化锌和氯化铅。
技术方案如下：
一种炼钢粉尘资源回收过程中铅锌氯化物分离方法，其关键在于按以下步骤进行：
步骤一、将转炉中反应得到的含有氯化铅和氯化锌的气态混合体引入水平分离管，该水平分离管为圆管，向所述水平分离管内通风，控制所述水平分离管出口端的风速为v1；
步骤二、在所述水平分离管的出口端水平设置温控管，该温控管与所述水平分离管同心设置，该温控管为圆管，该温控管的内径为D1，该温控管包括靠近所述水平分离管出口端的高温段和远离所述水平分离管出口端的低温段，所述高温段的轴向长度为L1，所述低温段的轴向长度为L2；
L1：D1＝1～3：1；
L2：D1＝1～2：1；
L1/v1＝0.2～1s；
控制所述高温段的温度为400～450℃，控制所述低温段的温度为250～300℃；
步骤三、在所述高温段和低温段的正下方分别设置接料斗，将所述接料斗的开口端分别与所述温控管连通，从而在高温段的接料斗内收集得到氯化铅，在低温段的接料斗内收集得到氯化锌。
在所述高温段和低温段的正上方分别设置冷风管，所述冷风管竖向设置，所述冷风管的下端为冷风出口，将所述冷风管的下端与所述水平分离管接通，所述冷风管的出口风速为v2，通过调节所述冷风管输入的冷风温度分别控制所述高温段和低温段的温度；
v1：v2＝2～6：1；
L1/v1＝0.2～0.6s。
所述高温段的上游、以及所述低温段的上游分别与所述冷风管连通。
在所述高温段和低温段之间设有过渡段，该过渡段的轴向长度为L3；
L3：D1＝0.3～0.5：1。
所述温控管的内径D1＝0.6～0.8m；
所述高温段的轴向长度L1＝1.2～1.5m；
所述低温段的轴向长度L2＝0.8～1m；
所述过渡段的轴向长度L3＝0.25～0.28m；
所述水平分离管出口端的风速v1＝4～6m/s；
所述冷风管出口风速v2＝1～1.5m/s；
在所述水平分离管内靠近其出风口设有第一温度传感器，在所述高温段内靠近其上下游端口处分别设有第二温度传感器和第三温度传感器，在所述过渡段内设有第四温度传感器，在所述低温段内靠近其上下游端口处分别设有第五温度传感器和第六温度传感器。以上温度传感器用于及时检测和反馈各检测点的温度。
所述水平分离管的进风口连接有扩张筒和导管，所述扩张筒呈圆台状，所述扩张筒的小口端与所述水平分离管的进风口连接，所述导管的一端伸入所述扩张筒，所述水平分离管、扩张筒和导管共中心线设置，含有氯化铅和氯化锌的气态混合体从所述导管的另一端引入，所述导管和扩张筒之间形成环形进风道，所述导管的内端端面与所述水平分离管的进口端端面平齐，所述导管的内端外壁与扩张筒的内壁之间留设有环形风口，该环形风口将所述环形进风道与所述水平分离管的管腔连通。
所述扩张筒的大口端连接有旋风圆筒，该旋风圆筒的一端与所述扩张筒的大口端边缘固定连接，该旋风圆筒的另一端设有封闭环，该封闭环位于所述旋风圆筒与所述水平分离管之间，该封闭环的内圈与所述水平分离管的外壁固定，该封闭环的外圈与所述旋风圆筒的内壁固定；
在所述旋风圆筒的筒壁上设有进风管接头，该进风管接头的中心线水平设置，该进风管接头连接于所述旋风圆筒的上部。
采用以上方案，含有氯化铅和氯化锌的气态混合体从导管引入，水平分离管，通过进风管接头向环形进风道内吹风，再通过环形风口加速吹入水平分离管，以调节水平分离管内的流速，并使流体成分分布的更为均匀。
附图说明
图1为水平分离管1、温控管、冷风管3和接料斗4的连接关系示意图；
图2为水平分离管1入口端的结构示意图；
图3为图2的左视图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
一种炼钢粉尘资源回收过程中铅锌氯化物分离方法，按以下步骤进行：
步骤一、将含有氯化铅和氯化锌的气态混合体引入水平分离管1，该水平分离管1为圆管，向所述水平分离管1内通风，使氯化铅和氯化锌的气态混合体向水平分离管1的出口端均匀流动，控制所述水平分离管1出口端的风速为v1；
步骤二、在所述水平分离管1的出口端水平设置温控管，该温控管与所述水平分离管1同心设置，该温控管为圆管，该温控管的内径为D1，结合1、2、3可以看出，该温控管包括靠近所述水平分离管出口端的高温段21和远离所述水平分离管出口端的低温段22，所述高温段21的轴向长度为L1，所述低温段22的轴向长度为L2；
L1：D1＝1～3：1；
L2：D1＝1～2：1；
L1/v1＝0.2～1s；
控制所述高温段21的温度为400～450℃，控制所述低温段22的温度为250～300℃；
步骤三、在所述高温段21和低温段22的正下方分别设置接料斗4，将所述接料斗4的开口端分别与所述温控管连通，从而在高温段21的接料斗4内收集得到氯化铅，在低温段22的接料斗4内收集得到氯化锌。
在所述高温段21和低温段22的正上方分别设置冷风管3，所述冷风管3竖向设置，所述冷风管3的下端为冷风出口，将所述冷风管3的下端与所述水平分离管1接通，所述冷风管3的出口风速为v2，通过调节所述冷风管3输入的冷风温度分别控制所述高温段21和低温段22的温度；
v1：v2＝2～6：1；
L1/v1＝0.2～0.6s。
所述高温段21的上游、以及所述低温段22的上游分别与所述冷风管3连通。
在所述高温段21和低温段22之间设有过渡段23，过渡段23其缓冲过渡作用，该过渡段23的轴向长度为L3，在所述过渡段23的正下方设置中间料斗6，将所述中间料斗6的开口端与所述温控管连通，从而在中间料斗6内收集得到少量的氯化铅和氯化锌的混合物；低温段22的末端连接有尾气管5；
L3：D1＝0.3～0.5：1。
具体的：
所述温控管的内径D1＝0.6～0.8m；
所述高温段21的轴向长度L1＝1.2～1.5m；
所述低温段22的轴向长度L2＝0.8～1m；
所述过渡段23的轴向长度L3＝0.25～0.28m；
所述水平分离管1出口端的风速v1＝4～6m/s；
所述冷风管3出口风速v2＝1～1.5m/s；
在所述水平分离管1内靠近其出风口设有第一温度传感器，在所述高温段21内靠近其上下游端口处分别设有第二温度传感器和第三温度传感器，在所述过渡段23内设有第四温度传感器，在所述低温段22内靠近其上下游端口处分别设有第五温度传感器和第六温度传感器。
所述水平分离管1的进风口连接有扩张筒11和导管12，所述扩张筒11呈圆台状，所述扩张筒11的小口端与所述水平分离管1的进风口连接，所述导管12的一端伸入所述扩张筒11，所述水平分离管1、扩张筒11和导管12共中心线设置，含有氯化铅和氯化锌的气态混合体从所述导管12的另一端引入，所述导管12和扩张筒11之间形成环形进风道，所述导管12的内端端面与所述水平分离管1的进口端端面平齐，所述导管12的内端外壁与扩张筒11的内壁之间留设有环形风口，该环形风口将所述环形进风道与所述水平分离管1的管腔连通。
所述扩张筒11的大口端连接有旋风圆筒13，该旋风圆筒13的一端与所述扩张筒11的大口端边缘固定连接，该旋风圆筒13的另一端设有封闭环14，该封闭环14位于所述旋风圆筒13与所述水平分离管1之间，该封闭环14的内圈与所述水平分离管1的外壁固定，该封闭环14的外圈与所述旋风圆筒13的内壁固定；
在所述旋风圆筒13的筒壁上设有进风管接头15，该进风管接头15的中心线水平设置，该进风管接头15连接于所述旋风圆筒13的上部。
试验例：
按照以上方法，设置试验组1、2、3、4,对某回转炉的气态氯化铅和氯化锌进行分离回收；从回转炉引出的气态氯化铅和氯化锌温度较高，使其进入水平分离管1和温控管逐步降温，水平分离管1的长度为3m；各试验组对应的温控管尺寸参数和风速见表1：
表1、各试验组温控管尺寸参数和风速
D<sub>1</sub>(m) L<sub>1</sub>(m) L<sub>2</sub>(m) L<sub>3</sub>(m) v<sub>1</sub>(m/s) v<sub>2</sub>(m/s)
试验组1 0.6 1.2 0.8 0.25 4 1
试验组2 0.8 1.5 1 0.25 6 1.5
试验组3 0.3 1.2 1 0.25 12 4
试验组4 1.5 0.5 0.5 0.25 3 1
在高温段21的接料斗4内收集得到氯化铅，在低温段22的接料斗4内收集得到氯化锌，在过渡段23的中间料斗6内收集得到微量的氯化铅和氯化锌的混合物；并分别分析和计算各组氯化铅、氯化锌的纯度；结果如表2：
表2、各组氯化铅、氯化锌的纯度
PbCl<sub>2</sub>纯度 ZnCl<sub>2</sub>纯度
试验例1 93％ 95％
试验例2 96％ 97％
试验例3 85％ 73％
试验例4 88％ 52％
由此可知，采用本发明的显著效果是：可将转炉回收的氯化锌和氯化铅混合体，直接分选得到纯度较高的氯化铅和氯化锌，以节省后续处理工序。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种炼钢粉尘资源回收过程中铅锌氯化物分离方法，其特征在于按以下步骤进行：
步骤一、将含有氯化铅和氯化锌的气态混合体引入水平分离管（1），该水平分离管（1）为圆管，向所述水平分离管（1）内通风，控制所述水平分离管（1）出口端的风速为v1；
步骤二、在所述水平分离管（1）的出口端水平设置温控管，该温控管与所述水平分离管（1）同心设置，该温控管为圆管，该温控管的内径为D1，该温控管包括靠近所述水平分离管出口端的高温段（21）和远离所述水平分离管出口端的低温段（22），所述高温段（21）的轴向长度为L1，所述低温段（22）的轴向长度为L2；
L1：D1=1~3：1；
L2：D1=1~2：1；
L1/v1=0.2~1s；
控制所述高温段（21）的温度为400~450℃，控制所述低温段（22）的温度为250~300℃；
步骤三、在所述高温段（21）和低温段（22）的正下方分别设置接料斗（4），将所述接料斗（4）的开口端分别与所述温控管连通，从而在高温段（21）的接料斗（4）内收集得到氯化铅，在低温段（22）的接料斗（4）内收集得到氯化锌；
在所述高温段（21）和低温段（22）的正上方分别设置冷风管（3），所述冷风管（3）竖向设置，所述冷风管（3）的下端为冷风出口，将所述冷风管（3）的下端与所述水平分离管（1）接通，所述冷风管（3）的出口风速为v2，通过调节所述冷风管（3）输入的冷风温度分别控制所述高温段（21）和低温段（22）的温度；
v1：v2=2~6：1；
L1/v1=0.2~0.6s；
所述高温段（21）的上游、以及所述低温段（22）的上游分别与所述冷风管（3）连通。
2.根据权利要求1所述的一种炼钢粉尘资源回收过程中铅锌氯化物分离方法，其特征在于：在所述高温段（21）和低温段（22）之间设有过渡段（23），该过渡段（23）的轴向长度为L3；
L3：D1=0.3~0.5：1。
3.根据权利要求2所述的一种炼钢粉尘资源回收过程中铅锌氯化物分离方法，其特征在于：
所述温控管的内径D1=0.6~0.8m；
所述高温段（21）的轴向长度L1=1.2~1.5m；
所述低温段（22）的轴向长度L2=0.8~1m；
所述过渡段（23）的轴向长度L3=0.25~0.28m；
所述水平分离管（1）出口端的风速v1=4~6m/s；
所述冷风管（3）出口风速v2=1~1.5m/s。
4.根据权利要求2所述的一种炼钢粉尘资源回收过程中铅锌氯化物分离方法，其特征在于：在所述水平分离管（1）内靠近其出风口设有第一温度传感器，在所述高温段（21）内靠近其上下游端口处分别设有第二温度传感器和第三温度传感器，在所述过渡段（23）内设有第四温度传感器，在所述低温段（22）内靠近其上下游端口处分别设有第五温度传感器和第六温度传感器。
5.根据权利要求4所述的一种炼钢粉尘资源回收过程中铅锌氯化物分离方法，其特征在于：所述水平分离管（1）的进风口连接有扩张筒（11）和导管（12），所述扩张筒（11）呈圆台状，所述扩张筒（11）的小口端与所述水平分离管（1）的进风口连接，所述导管（12）的一端伸入所述扩张筒（11），所述水平分离管（1）、扩张筒（11）和导管（12）共中心线设置，含有氯化铅和氯化锌的气态混合体从所述导管（12）的另一端引入，所述导管（12）和扩张筒（11）之间形成环形进风道，所述导管（12）的内端端面与所述水平分离管（1）的进口端端面平齐，所述导管（12）的内端外壁与扩张筒（11）的内壁之间留设有环形风口，该环形风口将所述环形进风道与所述水平分离管（1）的管腔连通。
6.根据权利要求5所述的一种炼钢粉尘资源回收过程中铅锌氯化物分离方法，其特征在于：所述扩张筒（11）的大口端连接有旋风圆筒（13），该旋风圆筒（13）的一端与所述扩张筒（11）的大口端边缘固定连接，该旋风圆筒（13）的另一端设有封闭环（14），该封闭环（14）位于所述旋风圆筒（13）与所述水平分离管（1）之间，该封闭环（14）的内圈与所述水平分离管（1）的外壁固定，该封闭环（14）的外圈与所述旋风圆筒（13）的内壁固定；
在所述旋风圆筒（13）的筒壁上设有进风管接头（15），该进风管接头（15）的中心线水平设置，该进风管接头（15）连接于所述旋风圆筒（13）的上部。
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