CN110983056A - 一种钢铁厂低锌烟尘资源化利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢铁厂低锌烟尘资源化利用的方法，属于冶金资源综合利用技术领域。本发明将钢铁厂低锌烟尘重选得到铁精矿和富锌物料，铁精矿返回钢铁流程；在温度为40~60℃、搅拌条件下，将富锌物料进行稀硫酸溶液浸出，固液分离得到浸出液和浸出渣；浸出液通过氧化中和沉铁得到铁渣和净化液，净化液电积得到电锌和废电解液，废电解液返回进行富锌物料浸出；将浸出渣和铁渣混合均匀并进行磁化焙烧得到焙砂，焙砂进行磁选分离得到铁精矿和尾渣，铁精矿返回钢铁流程，尾渣用作建筑材料。本发明方法有效回收了低锌烟尘的有价组分锌、铁、碳，并得到产品电锌和铁精矿。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢铁厂低锌烟尘资源化利用的方法，属于冶金资源综合利用技术领域。
背景技术
锌是重要的工业原料，广泛用于航天、汽车、船舶、钢铁、机械、建筑、电子等行业。锌具有较好的抗腐蚀性能，在干燥空气或氧气中很稳定，在潮湿空气中形成碱式碳酸锌(ZnCO3·3Zn(OH)2)，可进一步保护锌以避免其进一步被腐蚀，锌主要用作于镀锌，约占锌耗量的40%以上；其次锌也用于制造黄铜，约占总锌耗量的20%；其余用于制造锌基合金、干电池、五金用品等。铁精矿是高炉炼铁的原料，焦炭是重要的工业原料，是冶金行业主要的燃料及还原剂。目前，全球都面临着资源短缺，环境污染的严峻问题，实现资源的综合利用就显得至关重要。
随着中国钢铁工业的飞速发展，在炼铁和炼钢的各个环节都会产生大量的烟尘，在大部分烟尘中均有一定量的锌、铁、碳等有价组分。近年来，迫于铁矿资源紧张、污染物排放治理压力，钢铁企业大都采用返回烧结的方法来利用这些烟尘，但由于烟尘中锌、铅、钾、钠等有害元素含量较高，并损害高炉的耐火材料，从而影响高炉正常运行。因此，部分难以被利用的粉尘不得不暂时堆积存放，不但会对环境造成严重污染，还会造成大量宝贵资源的浪费。由此，实现钢铁厂含锌烟尘的高效利用，不仅有利于减少钢铁企业污染物排放，而且可以充分利用其中的有价资源。
钢铁厂烟尘含有大量的的Fe和Zn元素，其中锌主要以氧化锌和铁酸锌(ZnFe2O4 )物相存在，铁主要以磁铁矿(Fe3O4)、赤铁矿(Fe2O3)、浮氏体(FeO)和铁酸锌(ZnFe2O4)的形式存在，但是，由于铁酸锌(ZnFe2O4)是尖晶石型结构，具有相当大的稳定性，常压下，铁酸锌不溶于水、稀酸溶液、碱和氨盐溶液，一般处理方法难以对其处理。正因为如此，造成钢铁厂含铁酸锌粉尘大量堆积，无法实现综合利用。所以，开展针对含铁酸锌(ZnFe2O4)的低锌烟尘综合利用研究显得尤为重要。
发明内容
本发明针对现有技术中钢铁厂低锌烟尘回收率低、污染大等问题，提供一种钢铁厂低锌烟尘资源化利用的方法，本发明方法综合回收了钢铁厂低锌烟尘中的主要有价成分，实现了低锌烟尘处理过程的低成本、低能耗，低污染，高效率。
一种钢铁厂低锌烟尘资源化利用的方法，具体步骤如下：
（1）将钢铁厂低锌烟尘重选得到铁精矿和富锌物料，铁精矿返回钢铁流程；
（2）在温度为40~60℃、搅拌条件下，将步骤（1）富锌物料进行稀硫酸溶液浸出，固液分离得到浸出液和浸出渣；浸出液通过氧化中和沉铁得到铁渣和净化液，净化液电积得到电锌和废电解液，废电解液返回进行富锌物料浸出；
（3）将步骤（2）浸出渣和铁渣混合均匀并进行磁化焙烧得到焙砂，焙砂进行磁选分离得到铁精矿和尾渣，铁精矿返回钢铁流程，尾渣用作建筑材料。
所述步骤（2）稀硫酸溶液的质量浓度为15%~20%，稀硫酸溶液与富锌物料的液固比mL:g为3~5:1。
所述步骤（2）浸出液氧化中和沉铁的方法为在浸出液中加入H2O2溶液得到混合溶液，将混合溶液加热至温度为60~80℃，逐滴加入石灰乳调节体系pH值为5.2~5.4，静置冷却至室温。
进一步地，所述浸出液与H2O2溶液的体积比为50~40:1，H2O2溶液为市售产品；
进一步地，所述磁化焙烧的温度为800~900℃。
所述步骤（3）磁选的磁场强度为150~250mT。
本发明的有益效果是：
（1）本发明实现了低锌烟尘中锌的提取及铁、碳协同利用，解决了钢铁厂低锌烟尘资源化利用困难的问题；
（2）本发明减少了低锌烟尘对环境的污染，避免了低锌烟尘返高炉造成耐火材料受损的问题，并且工艺处理过程能耗低，设备投资少，生产成本低，具有良好的经济效益。
附图说明
图1是本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1：本实施例选取四川某钢铁厂低锌烟尘，低锌烟尘中Zn含量为5.23%、TFe含量为45.69%、C含量为14.24%（见表1）；
表1 四川某钢铁厂低锌烟尘主要成分分析
一种钢铁厂低锌烟尘资源化利用的方法（见图1），具体步骤如下：
（1）将钢铁厂低锌烟尘常规重选得到铁精矿和富锌物料，富锌物料中Zn13.5%，Fe25.8%，铁精矿中Fe 52.6%，Zn1.8%，铁精矿返回钢铁流程；
（2）将步骤（1）富锌物料装入浸出槽中，在温度为50℃、搅拌速率为200r/min条件下，进行稀硫酸溶液浸出，其中稀硫酸溶液的质量浓度为16%，稀硫酸溶液与富锌物料的液固比mL:g为3:1；固液分离得到浸出液和浸出渣；浸出液倒入中和槽中，在搅拌条件下加入H2O2溶液将滤液中的Fe2+氧化为Fe3+得到混合溶液，其中浸出液与H2O2溶液的体积比为50:1；将混合溶液加热至温度为60℃，逐滴加入石灰乳调节体系pH值为5.2~5.4中和水解除铁，静置冷却至室温，固液分离得到铁渣和净化液，净化液加入到电解槽进行常规电积得到电锌和废电解液，锌的直收率约为87%，电锌的锌含量为99.95%；废电解液返回进行富锌物料浸出；
（3）将步骤（2）浸出渣和铁渣混合均匀加入到还原焙烧炉内，在温度为850℃条件下进行磁化焙烧1h得到焙砂，焙砂在磨矿机上湿磨10min，焙砂在磁场强度为150mT下进行磁选分离得到铁精矿和尾渣，铁精矿品位为55%，铁的回收率为72%，铁精矿返回钢铁流程，尾渣用作建筑材料。
实施例2：本实施例选取云南某钢铁厂的低锌烟尘，低锌烟尘中Zn含量为4.89 %、TFe含量为48.26 %、C含量为17.97 %（见表2）；
表2 云南某钢铁厂低锌烟尘主要成分分析
一种钢铁厂低锌烟尘资源化利用的方法（见图1），具体步骤如下：
（1）将钢铁厂低锌烟尘常规重选得到铁精矿和富锌物料，富锌物料中Zn12.1%，Fe28.3%，铁精矿中Fe 50.9%，Zn1.4%，铁精矿返回钢铁流程；
（2）将步骤（1）富锌物料装入浸出槽中，在温度为55℃、搅拌速率为200r/min条件下，进行稀硫酸溶液浸出，其中稀硫酸溶液的质量浓度为18%，稀硫酸溶液与富锌物料的液固比mL:g为4:1；固液分离得到浸出液和浸出渣；浸出液倒入中和槽中，在搅拌条件下加入H2O2溶液将滤液中的Fe2+氧化为Fe3+得到混合溶液，其中浸出液与H2O2溶液的体积比为45:1；将混合溶液加热至温度为65℃，逐滴加入石灰乳调节体系pH值为5.2~5.4中和水解除铁，静置冷却至室温，固液分离得到铁渣和净化液，净化液加入到电解槽进行常规电积得到电锌和废电解液，锌的直收率约为88%，电锌的锌含量为99.93%；废电解液返回进行富锌物料浸出；
（3）将步骤（2）浸出渣和铁渣混合均匀加入到还原焙烧炉内，在温度为800℃条件下进行磁化焙烧1h得到焙砂，焙砂在磨矿机上湿磨10min，焙砂在磁场强度为200mT下进行磁选分离得到铁精矿和尾渣，铁精矿品位为54%，铁的回收率为75%，铁精矿返回钢铁流程，尾渣用作建筑材料。
实施例3：本实施例贵州某钢铁厂的低锌烟尘，低锌烟尘中Zn含量为6.23%、TFe含量为47.87 %、C含量为21.39 %（见表3）；
表3 贵州某钢铁厂低锌烟尘主要成分分析
一种钢铁厂低锌烟尘资源化利用的方法（见图1），具体步骤如下：
（1）将钢铁厂低锌烟尘常规重选得到铁精矿和富锌物料，富锌物料中Zn11.5%，Fe23.2%，铁精矿中Fe 55%，Zn1.1%，铁精矿返回钢铁流程；
（2）将步骤（1）富锌物料装入浸出槽中，在温度为45℃、搅拌速率为200r/min条件下，进行稀硫酸溶液浸出，其中稀硫酸溶液的质量浓度为20%，稀硫酸溶液与富锌物料的液固比mL:g为5:1；固液分离得到浸出液和浸出渣；浸出液倒入中和槽中，在搅拌条件下加入H2O2溶液将滤液中的Fe2+氧化为Fe3+得到混合溶液，其中浸出液与H2O2溶液的体积比为50:1；将混合溶液加热至温度为70℃，逐滴加入石灰乳调节体系pH值为5.2~5.4中和水解除铁，静置冷却至室温，固液分离得到铁渣和净化液，净化液加入到电解槽进行常规电积得到电锌和废电解液，锌的直收率约为90%，电锌的锌含量为99.96%；废电解液返回进行富锌物料浸出；
（3）将步骤（2）浸出渣和铁渣混合均匀加入到还原焙烧炉内，在温度为900℃条件下进行磁化焙烧1h得到焙砂，焙砂在磨矿机上湿磨10min，焙砂在磁场强度为250mT下进行磁选分离得到铁精矿和尾渣，铁精矿品位为52%，铁的回收率为74%，铁精矿返回钢铁流程，尾渣用作建筑材料。
Claims (5)
1.一种钢铁厂低锌烟尘资源化利用的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）将钢铁厂低锌烟尘重选得到铁精矿和富锌物料，铁精矿返回钢铁流程；
（2）在温度为40~60℃、搅拌条件下，将步骤（1）富锌物料进行稀硫酸溶液浸出，固液分离得到浸出液和浸出渣；浸出液通过氧化中和沉铁得到铁渣和净化液，净化液电积得到电锌和废电解液，废电解液返回进行富锌物料浸出；
（3）将步骤（2）浸出渣和铁渣混合均匀并进行磁化焙烧得到焙砂，焙砂进行磁选分离得到铁精矿和尾渣，铁精矿返回钢铁流程，尾渣用作建筑材料。
2.根据权利要求1所述钢铁厂低锌烟尘资源化利用的方法，其特征在于：步骤（2）稀硫酸溶液的质量浓度为15%~20%，稀硫酸溶液与富锌物料的液固比mL:g为3~5:1。
3.根据权利要求1所述钢铁厂低锌烟尘资源化利用的方法，其特征在于：步骤（2）浸出液氧化中和沉铁的方法为在浸出液中加入H2O2溶液得到混合溶液，将混合溶液加热至温度为60~80℃，逐滴加入石灰乳调节体系pH值为5.2~5.4，静置冷却至室温。
4.根据权利要求3所述钢铁厂低锌烟尘资源化利用的方法，其特征在于：浸出液与H2O2溶液的体积比为50~40:1。
5.根据权利要求1所述钢铁厂低锌烟尘资源化利用的方法，其特征在于：步骤（3）磁选的磁场强度为150~250mT。
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| CN1908207A (zh) * | 2006-08-18 | 2007-02-07 | 昆明理工大学 | 一种炼铁高炉炉尘资源综合利用的方法 |
| CN107586962A (zh) * | 2017-08-25 | 2018-01-16 | 鞍钢股份有限公司 | 一种含锌除尘灰再利用方法 |
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