CN110976287A - 一种微细粒冶金粉尘回收利用炭、铁、有色金属的方法 - Google Patents

一种微细粒冶金粉尘回收利用炭、铁、有色金属的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种微细粒冶金粉尘回收利用炭、铁、有色金属的方法，该方法包括：（1）空气分级：采用空气分级机将粉尘分为含炭、铁精矿的粗粒级和含炭、有色金属尾灰的细粒级；（2）磨矿：将含炭、有色金属尾灰加入球磨机中，使炭、有色金属解离度大于80%；（3）对磨矿后的含炭、有色金属尾灰进行湿热硫化及浮选；（4）综合利用：高品位有色金属精矿外售，而含炭、铁的空气分级精矿与含炭、铁的浮选尾矿混合后返回烧结。通过本发明的冶金粉尘回收利用方法，有色金属回收率≥60%，炭回收率≥75%，铁回收率≥75%，具有良好的社会效益和经济效益。

Description

一种微细粒冶金粉尘回收利用炭、铁、有色金属的方法
技术领域
本发明涉及冶金固废综合利用技术领域，更为具体地说是指一种微细粒冶金粉尘回收利用炭、铁、有色金属的方法。
背景技术
冶金粉尘是炼铁过程中矿物经高温烧结处理，产生大量的烟气粉尘经过除尘系统收集后的粉尘，这些经高温过程而产生的次生矿物，与天然矿物性质不同。由于技术缺乏，国内很多企业对冶金粉尘采用外排堆弃或外协处理，该类处理方法不仅造成资源浪费，而且引起环境污染。所以，迫切需要冶金粉尘的综合利用技术。
目前，对于冶金粉尘的综合利用，主要方法包括：
1、高温还原再回收金属，如专利号CN 108588316 A公开了一种回收烧结机头电除尘灰的方法，此方法将高钾机头灰、煤粉、粘结剂制球后转炉底高温制金属化球团，再经过破碎、磁选等工艺回收铁和钾渣；专利号CN 110004291 A公开了一种通过球团制备—微波焙烧—磁选的方法回收还原铁粉的方法；专利号CN 109022808 A公开一种通过带微波辐射的真空炉进行还原冶炼回收金属锌和含炭铁的金属化球团的方法。
2、浸取法回收金属，如专利号CN 106893868 A公开了一种通过丁酸水溶液浸取含锌粉尘回收锌的方法；专利号CN 110042243 A公开了一种处理机头灰方法，该方法将机头灰固液混合，结晶析出得到钾盐晶体，通过硫酸生成硫酸铅回收铅，通过氧化钙生成金属沉淀物回收其它金属；专利号CN 108257377A通过添加碳酸铵、氯化铵等药剂，进行多段浸取，从烧结机头灰中分离回收银和铅。
以上方法虽然有效，但引起环保问题比较严重。所以，物理分选获得有色金属精矿后，再外售给冶炼厂是比较合适的技术方法。由于微细粒冶金粉尘亲水性差、铁矿物磁性弱、未燃炭与有色金属包裹严重且未燃炭可浮性差，难以通过简单的重选、磁选、浮选等方式达到综合回收利用的要求。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种一种微细粒冶金粉尘回收利用炭、铁、有色金属的方法。
本发明采用如下技术方案：
一种微细粒冶金粉尘回收利用炭、铁、有色金属的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）空气分级：采用空气分级机对粉尘进行分级，空气分级机的引风机工作频率为15~40HZ，叶轮转速900~2000 r/min，入口风速10~16m/s，使分隔粒径达到15~30μm，将粉尘分为粗粒级和细粒级两部分，其中，粗粒级部分为含炭、铁精矿，细粒级部分为含炭、有色金属尾灰。
（2）磨矿：将含炭、有色金属尾灰加入球磨机中，球料重量比为1:1，矿浆浓度50-70%，磨矿时间10-30min，转速200-500r/min，炭、有色金属解离度大于80%。
（3）湿热硫化：将磨矿后的矿物与硫化剂加入高压釜中，矿物中有色金属与硫化剂的摩尔比为1:1~1.5，硫化温度180~230℃，硫化时间2~4h，物料搅拌速度300~600r/min。
（4）浮选：依次加入以下药剂：10~30重量份分散剂、pH调整剂、5~15重量份铁矿物抑制剂、0~10重量份锌活化剂、0.01~1重量份炭抑制剂、0.1~2重量份捕收剂，对硫化矿物进行浮选，得到高品位有色金属精矿及含炭、铁尾矿。
（5）综合利用：高品位有色金属精矿外售，而含炭、铁的空气分级精矿与含炭、铁的浮选尾矿混合后返回烧结配料加以利用。
优选地，上述空气分级机为自分流式涡流空气分级机，粉尘颗粒受自分流装置产生的惯性力及分级轮产生的离心力共同作用，实现粗细颗粒的分离。
进一步地，若含炭、有色金属尾灰中的炭含量≥20%，在磨矿与湿热硫化步骤之间还包括浮炭，具体做法如下：往含炭、有色金属尾灰中加入5~20重量份分散剂、1~15重量份锌矿物抑制剂、10~30重量份炭捕收剂进行浮选除碳。
优选地，上述分散剂为酸化水玻璃，酸化水玻璃模数为3.3模，其配置方法如下：先配置重量百分含量为5~10%的硫酸溶液和水玻璃水溶液，再将二者按体积比为1：1~1.5混合。
优选地，上述炭捕收剂由以下组分按重量份数高速搅拌制备而成：烷基糖苷1~5份、乳化剂1~5份、中性油50~120份、纯水50~150份。
优选地，上述锌矿物抑制剂为亚硫酸钠与硫酸锌的混合制剂，所述亚硫酸钠与硫酸锌的重量比为1：1~1.5，混合水溶液的质量百分浓度为5~10 %。
优选地，上述药剂与所述硫化矿物的重量份之比为0.5~1.5：100。
优选地，上述pH调整剂为氧化钙，pH值为9~10。
优选地，上述铁矿物抑制剂为草酸与柠檬酸的混合制剂，草酸与柠檬酸的重量比为1：1~1.5，混合水溶液的质量百分浓度为5~10 %。
优选地，上述锌活化剂是质量百分浓度为10%的硫酸铜溶液。
优选地，上述炭抑制剂是重量含量为90%的铁铬盐木质素。
优选地，上述捕收剂为丁基黄药与丁铵黑药的符合捕收剂，所述丁基黄药与所述丁铵黑药的重要比为1：0~2。
由上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明先通过空气分级将粉尘分级，然后对细粒级含炭、有色金属尾灰进行磨矿，再将磨矿后的尾灰进行湿热硫化及浮选，即得高品位有色金属精矿及含炭、铁尾矿。通过本发明的冶金粉尘回收利用方法，有色金属回收率≥60%，炭回收率≥75%，铁回收率≥75%，具有良好的社会效益和经济效益。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面参照图1说明本发明的具体实施方式。为了全面理解本发明，下面描述到许多细节，但对于本领域技术人员来说，无需这些细节也可实现本发明。对于公知的组件、方法及过程，以下不再详细描述。
以下表1为实施例一及实施二中某烧结厂机头灰中C、Fe、Pb随粒度分布情况。
表1 某烧结厂机头灰C、Fe、Pb随粒度分布表
Figure 237393DEST_PATH_IMAGE001
实施例一
将表1中烧结厂机头灰加入空气分级器中，引风机工作频率46HZ、工作电流14A，叶轮转速1400 r/min，铁矿物切割粒径d=20μm。分别从1号口取出粗粒级部分和2号口取出细粒级部分，粗粒级部分为含炭铁精矿；细粒级部分为含炭有色金属尾灰。
将含炭有色金属尾灰加入球磨机中，球料重量比为1:1，矿浆浓度50%，磨矿时间10min，转速300r/min。
高温硫化：将磨矿后的矿物与硫化剂加入高压釜中，矿物中有色金属与硫化剂的摩尔比为1:1.2，硫化温度220℃，硫化时间3小时，电机转速500r/min。
浮选：依次加入以下药剂：15重量份分散剂、pH调整剂、10重量份铁矿物抑制剂、0.2重量份炭抑制剂、1.2重量份捕收剂，对硫化矿物进行浮选，得到高品位有色金属精矿及含炭铁尾矿。
综合利用：高品位有色金属精矿外售，而含炭、铁的空气分级精矿与含炭、铁的浮选尾矿混合后返回烧结配料加以利用。
其中，上述空气分级机为自分流式涡流空气分级机，颗粒受自分流装置产生的惯性力和分级轮产生的离心力共同作用，实现粗细颗粒的分离。
上述高温硫化的硫化剂为硫磺或升华硫。
上述药剂的重量份/硫化矿物重量份=1/100。
上述分散剂为酸化水玻璃，水玻璃模数为3.3模，先配置5重量%硫酸溶液和水玻璃水溶液，再按体积比为1：1混合。
上述pH调整剂为氧化钙，pH值为9.5。
上述铁矿物抑制剂为所述抑制剂为草酸与柠檬酸的混合制剂，草酸与柠檬酸的重量比为1：1，混合水溶液浓度为10重量%。
上述炭抑制剂为重量含量为90%的铁铬盐木质素。
上述捕收剂为丁基黄药与丁铵黑药的复合捕收剂，丁基黄药与丁铵黑药的重量比为1：1。
经过以上流程，含炭铁尾矿与含炭铁精矿的混合矿物，铁回收率为90.03%，炭回收率为79.10%；铅精矿品位达到15.21%，回收率为66.77%。
实施例二
将表1中烧结厂机头灰加入空气分级器中，引风机工作频率40HZ、工作电流14A，叶轮转速1000 r/min，铁矿物切割粒径d=25μm。分别从1号口取出粗粒级部分和2号口取出细粒级部分，粗粒级部分为含炭铁精矿；细粒级部分为含炭有色金属尾灰。
将含炭有色金属尾灰加入球磨机中，球料重量比为1:1，矿浆浓度50%，磨矿时间15min，转速300r/min。
高温硫化：将磨矿后的矿物与硫化剂加入高压釜中，矿物中有色金属与硫化剂的摩尔比为1:1.2，硫化温度200℃，硫化时间3小时，电机转速300r/min。
浮选：依次加入以下药剂：10重量份分散剂、pH调整剂、12重量份铁矿物抑制剂、0.3重量份炭抑制剂、1重量份捕收剂，对硫化矿物进行浮选，得到高品位有色金属精矿及含炭铁尾矿。
综合利用：高品位有色金属精矿外售，而含炭、铁的空气分级精矿与含炭、铁的浮选尾矿混合后返回烧结配料加以利用。
其中，上述空气分级机为自分流式涡流空气分级机，颗粒受自分流装置产生的惯性力和分级轮产生的离心力共同作用，实现粗细颗粒的分离。
上述高温硫化的硫化剂为硫磺或升华硫。
上述药剂的重量份/硫化矿物重量份=1/100。
上述分散剂为酸化水玻璃，水玻璃模数为3.3模，先配置5重量%硫酸溶液和水玻璃水溶液，再按体积比为1：1混合。
上述pH调整剂为氧化钙，pH值为9.4。
上述铁矿物抑制剂为所述抑制剂为草酸与柠檬酸的混合制剂，草酸与柠檬酸的重量比为1：1，混合水溶液浓度为10重量%。
上述炭抑制剂为重量含量为90%的铁铬盐木质素。
上述捕收剂为丁基黄药与丁铵黑药的复合捕收剂，丁基黄药与丁铵黑药的重量比为1：1。
经过以上流程，含炭铁尾矿与含炭铁精矿的混合矿物，铁回收率为88.71%，炭回收率为75.32%；铅精矿品位达到12.56%，回收率为61.37%。
实施例三
以下表2为实施例三某干法灰C、Fe、Pb随粒度分布情况。
表2 某炼铁厂干法灰C、Fe、Pb随粒度分布表
Figure 848503DEST_PATH_IMAGE002
将表2中炼铁干法灰加入空气分级器中，引风机工作频率46HZ、工作电流14A，叶轮转速1400 r/min，铁矿物切割粒径d=20μm。分别从1号口取出粗粒级部分和2号口取出细粒级部分，粗粒级部分为含炭铁精矿；细粒级部分为含炭有色金属尾灰。
磨矿：将含炭有色金属尾灰加入球磨机中，球料重量比为1:1，矿浆浓度50%，磨矿时间20min，转速500r/min。
浮炭：本实施例中细粒级含炭有色金属尾灰中炭的含量≥20%，因此加入10重量份的分散剂、5重量份锌矿物抑制剂、10重量份炭捕收剂对尾灰进行浮选除炭预处理。
湿热硫化：将磨矿后的矿物与硫化剂加入高压釜中，矿物中有色金属与硫化剂的摩尔比为1:1.2，硫化温度220℃，硫化时间3小时，电机转速500r/min。
浮选：依次加入以下药剂：15重量份分散剂、pH调整剂、10重量份铁矿物抑制剂、5重量份锌活化剂、0.2重量份炭抑制剂、0.6重量份捕收剂，对硫化矿物进行浮选，得到高品位有色金属精矿及含炭铁尾矿。
综合利用：高品位有色金属精矿外售，而含炭、铁的空气分级精矿与含炭、铁的浮选尾矿混合后返回烧结配料加以利用。
其中，上述空气分级机为自分流式涡流空气分级机，颗粒受自分流装置产生的惯性力和分级轮产生的离心力共同作用，实现粗细颗粒的分离。
上述炭捕收剂由以下组分按重量份数高速搅拌制备而成：烷基糖苷2.4份、乳化剂2.5份、中性油80份、纯水75份。
上述锌矿物抑制剂为亚硫酸钠与硫酸锌的混合制剂，所述亚硫酸钠与硫酸锌的重量比为1：1.2，混合水溶液的质量百分浓度为7.5 %。
上述高温硫化的硫化剂为硫磺或升华硫。
上述药剂的重量份/硫化矿物重量份=1/100。
上述分散剂为酸化水玻璃，水玻璃模数为3.3模，先配置5重量%硫酸溶液和水玻璃水溶液，再按体积比为1：1混合。
上述pH调整剂为氧化钙，pH值为9.4。
上述铁矿物抑制剂为所述抑制剂为草酸与柠檬酸的混合制剂，草酸与柠檬酸的重量比为1：1，混合水溶液浓度为10重量%。
上述炭抑制剂为重量含量为90%的铁铬盐木质素。
上述捕收剂为丁基黄药与丁铵黑药的复合捕收剂，丁基黄药与丁铵黑药的重量比为1：1。
经过以上流程，含炭铁尾矿与含炭铁精矿的混合矿物，铁回收率为76.02%，炭回收率为92.13%；锌精矿品位达到22.21%，回收率为60.77%。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (12)

1.一种微细粒冶金粉尘回收利用炭、铁、有色金属的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）空气分级：采用空气分级机对粉尘进行分级，空气分级机的引风机工作频率为15~40HZ，叶轮转速900~2000 r/min，入口风速10~16m/s，使分隔粒径达到15~30μm，将粉尘分为粗粒级和细粒级两部分，其中，粗粒级部分为含炭、铁精矿，细粒级部分为含炭、有色金属尾灰；
（2）磨矿：将含炭、有色金属尾灰加入球磨机中，球料重量比为1:1，矿浆浓度50-70%，磨矿时间10-30min，转速200-500r/min，炭、有色金属解离度大于80%；
（3）湿热硫化：将磨矿后的矿物与硫化剂加入高压釜中，矿物中有色金属与硫化剂的摩尔比为1:1~1.5，硫化温度180~230℃，硫化时间2~4h，物料搅拌速度300~600r/min；
（4）浮选：依次加入以下药剂：10~30重量份分散剂、pH调整剂、5~15重量份铁矿物抑制剂、0~10重量份锌活化剂、0.01~1重量份炭抑制剂、0.1~2重量份捕收剂，对硫化矿物进行浮选，得到高品位有色金属精矿及含炭、铁尾矿；
（5）综合利用：高品位有色金属精矿外售，而含炭、铁的空气分级精矿与含炭、铁的浮选尾矿混合后返回烧结配料加以利用。
2.如权利要求1所述的一种微细粒冶金粉尘回收利用炭、铁、有色金属的方法，其特征在于：所述空气分级机为自分流式涡流空气分级机，粉尘颗粒受自分流装置产生的惯性力及分级轮产生的离心力共同作用，实现粗细颗粒的分离。
3.如权利要求1所述的一种微细粒冶金粉尘回收利用炭、铁、有色金属的方法，其特征在于：若含炭、有色金属尾灰中的炭含量≥20%，在磨矿与湿热硫化步骤之间还包括浮炭，具体做法如下：往含炭、有色金属尾灰中加入5~20重量份分散剂、1~15重量份锌矿物抑制剂、10~30重量份炭捕收剂进行浮选除碳。
4.如权利要求1或3所述的一种微细粒冶金粉尘回收利用炭、铁、有色金属的方法，其特征在于：所述分散剂为酸化水玻璃，所述酸化水玻璃模数为3.3模，其配置方法如下：先配置重量百分含量为5~10%的硫酸溶液和水玻璃水溶液，再将二者按体积比为1：1~1.5混合。
5.如权利要求3所述的一种微细粒冶金粉尘回收利用炭、铁、有色金属的方法，其特征在于：所述炭捕收剂由以下组分按重量份数高速搅拌制备而成：烷基糖苷1~5份、乳化剂1~5份、中性油50~120份、纯水50~150份。
6.如权利要求3所述的一种微细粒冶金粉尘回收利用炭、铁、有色金属的方法，其特征在于：所述锌矿物抑制剂为亚硫酸钠与硫酸锌的混合制剂，所述亚硫酸钠与硫酸锌的重量比为1：1~1.5，混合水溶液的质量百分浓度为5~10 %。
7.如权利要求1所述的一种微细粒冶金粉尘回收利用炭、铁、有色金属的方法，其特征在于：所述药剂与所述硫化矿物的重量份之比为0.5~1.5：100。
8.如权利要求1所述的一种微细粒冶金粉尘回收利用炭、铁、有色金属的方法，其特征在于：所述pH调整剂为氧化钙，pH值为9~10。
9.如权利要求1所述的一种微细粒冶金粉尘回收利用炭、铁、有色金属的方法，其特征在于：所述铁矿物抑制剂为草酸与柠檬酸的混合制剂，草酸与柠檬酸的重量比为1：1~1.5，混合水溶液的质量百分浓度为5~10 %。
10.如权利要求1所述的一种微细粒冶金粉尘回收利用炭、铁、有色金属的方法，其特征在于：所述锌活化剂是质量百分浓度为10%的硫酸铜溶液。
11.如权利要求1所述的一种微细粒冶金粉尘回收利用炭、铁、有色金属的方法，其特征在于：所述炭抑制剂是重量含量为90%的铁铬盐木质素。
12.如权利要求1所述的一种微细粒冶金粉尘回收利用炭、铁、有色金属的方法，其特征在于：所述捕收剂为丁基黄药与丁铵黑药的符合捕收剂，所述丁基黄药与所述丁铵黑药的重要比为1：0~2。
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