CN111151373A - 一种从高炉布袋除尘灰中提取碳、铁、锌的方法 - Google Patents

一种从高炉布袋除尘灰中提取碳、铁、锌的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种从高炉布袋除尘灰中提取碳、铁、锌的加工利用方法：1，所述高炉布袋除尘灰经过磨矿作业得到细粒级产品去步骤2；2，细粒级产品经粗选作业得粗选精矿和粗选尾矿，粗选精矿去步骤3，粗选尾矿去步骤4；3，粗选精矿经一次精选，得第一粗精矿和第一尾矿；第一粗精矿去二次精选得第二粗精矿和第二尾矿，第二粗精矿得再生碳粉；第一尾矿回步骤2，第二尾矿回一次精选；4，粗选尾矿经一次扫选得第一扫选粗精矿和第一扫选尾矿；第一扫选尾矿经二次扫选作业得第二扫选粗精矿和第二扫选尾矿，第二扫选尾矿去步骤5；第一扫选粗精矿回一次精选作业，第二扫选粗精矿回一次扫选作业；步骤5，第二扫选尾矿经重选后得铁精矿和富锌料。

Description

一种从高炉布袋除尘灰中提取碳、铁、锌的方法
技术领域
本发明属于矿物加工技术领域，具体涉及一种从高炉布袋除尘灰中提取碳、铁、锌的方法。
背景技术
高炉布袋除尘灰是炼铁高炉在冶炼过程中排出的固体颗粒，经过旋风重力除尘分出粗、重颗粒后，剩余的细、轻颗粒经布袋收尘后得到的粉状产物，其中主要成分是微细粒矿物粉尘、焦炭粉尘和熔剂粉尘等，具有较高的回收再利用价值。近年来，处置高炉布袋除尘灰的方式有三种：第一种是高炉布袋除尘灰作为钢铁企业的废弃物，常采用堆存或外销，不仅造成资源浪费，且对环境造成严重污染。第二种是作为含铁原料用于烧结工序，但由于其成分中含有碱金属和锌等有害元素，随烧结矿返回高炉后容易形成有害元素在高炉内的循环富集，产生炉瘤，破坏炉衬、降低高炉寿命，甚至影响高炉生成。第三种是提取有价元素，实现综合回收高效再利用。
高炉布袋除尘灰是炼铁过程中排出的副产品，主要含有碳、铁和锌等有价元素，粒度一般-200目含量在35.00％～75.00％之间，国内已有不少加工企业采用常规的磁选、浮选和重选工艺对其进行回收，其产品铁精粉直接返回制粒工序，碳粉作为喷煤或者球团配料加以利用。但物料中多含有钾、钠和氯元素，对磨矿及筛网都有腐蚀，且碱金属累积易产生循环富集，损坏炉衬等。因此，必须开发出一种新型高效的工艺技术，将高炉布袋除尘灰中的有价元素进行提取回收，增加其附加值，这对钢铁行业清洁生产、节能减排均具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种从高炉布袋除尘灰中提取碳、铁、锌的加工利用方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种从高炉布袋除尘灰中提取碳、铁、锌的加工利用方法，步骤如下：
步骤1，所述高炉布袋除尘灰经过磨矿作业得到细粒级产品，所述细粒级产品进入步骤2，所述细粒级产品的矿浆质量浓度为15％～30％，粒径为-200目占75～80％，pH值为7～8,；所述高炉布袋除尘灰的含铁品位为25％～40％，固定碳含量为25％～40％，SiO2含量为10％～20％，CaO含量为5％～10％，Zn含量为2％～8％；
步骤2，所述步骤1得到的所述细粒级产品经过粗选作业得到粗选精矿和粗选尾矿，所述粗选作业为浮选过程，所述粗选精矿进入步骤3，所述粗选尾矿进入步骤4的一次扫选作业；在所述粗选作业中加入抑制剂、捕收剂以及起泡剂，所述抑制剂的用量为400～800g/t干矿，捕收剂的用量为1200～2400g/t干矿，起泡剂的用量为200～600g/t干矿；所述抑制剂为水玻璃，所述捕收剂为柴油与正戊醇复配合成，所述柴油与正戊醇重量比为5～9∶1；所述起泡剂为仲辛醇；充气量为0.2m3/s，常温；
步骤3，所述步骤2得到的粗选精矿进入第一传统浮选机进行一次精选作业，得到第一粗精矿和第一尾矿；所述第一粗精矿进入第二传统浮选机进行二次精选作业得到第二粗精矿和第二尾矿，所述第二粗精矿过滤脱水得到再生碳粉；所述第一尾矿返回步骤2的粗选作业，所述第二尾矿返回一次精选作业；
步骤4，所述步骤2中的粗选尾矿进入第一超短浮选柱进行一次扫选作业得到第一扫选粗精矿和第一扫选尾矿，所述一次扫选作业为浮选过程，一次扫选作业中加入所述抑制剂、所述捕收剂以及所述起泡剂，所述抑制剂、捕收剂、起泡剂的用量均为所述步骤2中用量的1/3～1/2；所述第一扫选尾矿进入第二超短浮选柱进行二次扫选作业得到第二扫选粗精矿和第二扫选尾矿，二次扫选作业中加入所述抑制剂、所述捕收剂以及所述起泡剂，所述抑制剂、捕收剂、起泡剂的用量均为所述步骤2中用量的1/3～1/2，所述第二扫选尾矿进入步骤5重选作业；所述第一扫选粗精矿返回步骤3一次精选作业，第二扫选粗精矿返回一次扫选作业；
步骤5，重选作业：第二扫选尾矿进入摇床，经一次分选后分别得到铁精矿和富锌料；其中所述摇床为环形摇床270°圆弧给矿，90°圆弧漂洗水，小矩形石英条带(45°倾斜)360°圆环，锥度为2.5°。
上述技术方案中，所述步骤1，所述高炉布袋除尘灰经过磨矿作业，矿浆通过圆筒筛，筛下得到细粒级产品，筛上得到粗粒级废料，所述圆筒筛的筛孔直径为6目。
上述技术方案中，所述步骤2，在所述粗选作业中加入抑制剂、捕收剂以及起泡剂，所述抑制剂的用量为500g/t干矿，捕收剂的用量为1600g/t干矿，起泡剂的用量为400g/t干矿；
在上述技术方案中，所述圆筒筛直径为300mm，长度为500mm。
在上述技术方案中，所述一次精选作业和二次精选作业中，矿浆质量浓度为15％～25％。
在上述技术方案中，所述一次扫选作业和二次扫选作业中，矿浆质量浓度为20％～30％，矿浆PH为7～8。
在上述技术方案中，所述第一超短浮选柱直径小于第二超短浮选柱，所述第一超短浮选柱高度小于第二超短浮选柱。
上述技术方案中，所述步骤5，所述摇床为环形摇床270°圆弧给矿，90°圆弧漂洗水，小矩形石英条带(45°倾斜)360°圆环，锥度为2.5°。
上述技术方案中，所述步骤5，所述环形摇床直径为4000mm。
在上述技术方案中，所述第一超短浮选柱和第二超短浮选柱均为圆柱状，包括：电机减速机、充气管、双叶轮搅拌装置、充气器、微泡发生器、柱外循环泵、上部给料管以及泡沫溢流槽，所述电机减速机位于所述超短浮选柱顶部中心位置处，所述减速机下方设有充气装置，所述充气装置一侧设有充气管，所述减速机连接置于所述超短浮选柱内部的双叶轮搅拌装置，所述搅拌装置底端设有充气器，所述充气器下方设有微泡发生器，所述微泡发生器通过空心管与柱外循环泵连接，所述上部给料管位于超短浮选柱上方侧壁上，所述超短浮选柱顶端设有泡沫溢流槽。
上述技术方案中，所述第一超短浮选柱直径为1900mm，高度为3000mm，所述第二超短浮选柱直径为2500mm，高度为4000mm。
在上述技术方案中，所述微泡发生器采用旋流器改造，当气体和矿浆经过微泡发生器时，首先经过旋转，然后从喷嘴沿桶壁内切线方向喷出，产生大量乳状微细气泡并上浮，碳粉颗粒首先析出，微细气泡在离心力作用下在内圈旋流，而铁粉颗粒则因无气泡析出，在外圈旋转，使铁和炭形成不同的层和圈，从而得到分离。
本发明的有益效果为：
(1)根据本发明高炉布袋除尘灰中提取碳、铁、锌的加工利用方法，确定了一粗两扫两精的浮选工艺和重选工艺，其中粗选和两次精选采用了浮选机，两次扫选采用超短浮选柱作为扫选设备，实现浮选机与超短浮选柱的联合浮选。
(2)浮选机和超短浮选柱配合使用，依靠浮选机的强搅拌作用对碳粉实现提质降杂作用；超短浮选柱则可以增加微细粒碳粉的回收，并借助精选浮选机使之得以提纯。充分发挥了载体浮选在高炉布袋灰分选中的重要作用，大颗粒碳粉携带小颗粒碳粉上浮，既保证了碳粉品质(品位为78.75％)，又确保了碳粉回收率(回收率为95.01％)，同时为铁粉的分选创造了条件(品位为52.87％，回收率为76.89％)。
(3)高炉除尘灰的浮选尾矿的细度远低于高炉除尘灰的细度，-200目含量超过95％，摇床和溜槽不能有效分选，采用环形摇床分选后，可以较好地实现提铁降杂，同等条件下品位提高2％～5％。
附图说明
图1为本发明的技术路线图；
图2为本发明的浮选作业流程图；
图3为本发明的自制超短浮选柱图。
其中：
1：电机减速机，2：充气管，3：双叶轮搅拌装置，4：充气器，5：微泡发生器，6：柱外循环泵，7：上部给料管，8：泡沫溢流槽。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种从高炉布袋除尘灰中提取碳、铁、锌的加工利用方法，步骤如下：
(1)经磨矿作业后的高炉布袋除尘灰进入圆筒筛内，经圆筒筛去除一部分低品位粗粒级废料，细粒级产品进入浮选作业；
进入磨矿作业的高炉除尘灰的含铁品位29.38％，固定碳含量为38.54％，SiO2为11.40％，CaO含量为8.76％，Zn含量为2.9％，其中铁矿物主要以赤铁矿、磁铁矿及单质铁的形式存在；
如图1，高炉除尘灰经磨矿后，磨矿产物细度-0.074mm占75％，进入圆筒筛，经圆筒筛除渣后，可提前抛弃粗渣4.7％左右，筛下进入浮选机，进行粗选。
圆筒筛筛孔直径为6目，直径300mm，长度500mm。
(2)步骤(1)得到的细粒级产品进入粗选作业，在粗选作业中加入抑制剂、捕收剂以及起泡剂，抑制剂为水玻璃，抑制剂的用量为500g/t干矿，捕收剂为柴油与正戊醇复配合成，柴油与正戊醇重量比为7∶1，捕收剂的用量为1600g/t干矿；起泡剂为仲辛醇，起泡剂的用量为400g/t干矿，经过粗选得到粗选精矿及粗选尾矿；粗选作业中，细粒级产品的矿浆质量浓度为15％，矿浆pH为8；
(3)步骤(2)得到的粗选精矿进入第一传统浮选机进行一次精选作业，得到第一粗精矿和第一尾矿；第一粗精矿进入第二传统浮选机进行二次精选作业得到第二粗精矿和第二尾矿，第二粗精矿过滤脱水然后冶炼烧结得到再生碳粉；第一尾矿返回步骤(2)的粗选作业，第二尾矿返回一次精选作业；精选作业中，矿浆质量浓度为20％，不添加药剂；
(4)步骤(2)中的粗选尾矿进入一次扫选，一次扫选过程中加入药剂，药剂用量为粗选作业用药量的1/3，粗选尾矿及药剂进入第一自制超短浮选柱得到第三粗精矿和第三尾矿；第三尾矿进入二次扫选，二次扫选过程中加入药剂，药剂用量为粗选作业用药量的1/3，第三尾矿及药剂进入第二自制超短浮选柱得到第四粗精矿和第四尾矿，第四尾矿进入重选作业；第三粗精矿及第四粗精矿均返回一次精选作业；扫选作业中，矿浆质量浓度为25％，矿浆PH为8；自制超短浮选柱可以采用下述专利当中记载的浮选柱形式(一种浮选轻质灰的浮选柱：专利公开文本：CN204051921U)。
(5)重选作业：第四尾矿进入环形摇床，经一次分选后分别得到铁精矿和富锌料。环形摇床直径为4000mm。
经过上述技术方案，最终得到再生碳粉固定含量为78.75％，回收率达93.48％；铁精矿含铁品位为53.98％，回收率达71.48％；富锌料含锌8.20％，回收率达46.68％。
实施例2
一种从高炉布袋除尘灰中提取碳、铁、锌的加工利用方法，步骤如下：
(1)经磨矿作业后的高炉布袋除尘灰进入圆筒筛内，经圆筒筛去除一部分低品位粗粒级废料，细粒级产品进入浮选作业；
进入磨矿作业的高炉除尘灰的含铁品位26.35％，固定碳含量为39.45％，SiO2为11.21％，CaO含量为8.34％，Zn含量为2.51％，其中铁矿物主要以赤铁矿、磁铁矿及单质铁的形式存在；
如图1，高炉除尘灰经磨矿后，磨矿产物细度-0.074mm占80％，进入圆筒筛，经圆筒筛除渣后，可提前抛弃粗渣5.12％左右，筛下进入浮选机，进行粗选。
圆筒筛筛孔直径为6目，直径300mm，长度500mm。
(2)步骤(1)得到的细粒级产品进入粗选作业，在粗选作业中加入抑制剂、捕收剂以及起泡剂，抑制剂为水玻璃，抑制剂的用量为550g/t干矿，捕收剂为柴油与正戊醇复配合成，柴油与正戊醇重量比为6∶1，捕收剂的用量为1500g/t干矿；起泡剂为仲辛醇，起泡剂的用量为450g/t干矿，经过粗选得到粗选精矿及粗选尾矿；
粗选作业中，细粒级产品的矿浆质量浓度为13％，矿浆pH为8；
(3)步骤(2)得到的粗选精矿进入第一传统浮选机进行一次精选作业，得到第一粗精矿和第一尾矿；第一粗精矿进入第二传统浮选机进行二次精选作业得到第二粗精矿和第二尾矿，第二粗精矿过滤脱水然后冶炼烧结得到再生碳粉；第一尾矿返回步骤(2)的粗选作业，第二尾矿返回一次精选作业；精选作业中，矿浆质量浓度为25％，不添加药剂；
(4)步骤(2)中的粗选尾矿进入一次扫选，一次扫选过程中加入药剂，药剂用量为粗选作业用药量的1/2，粗选尾矿及药剂进入第一自制超短浮选柱得到第三粗精矿和第三尾矿；第三尾矿进入二次扫选，二次扫选过程中加入药剂，药剂用量为粗选作业用药量的1/2，第三尾矿及药剂进入第二自制超短浮选柱得到第四粗精矿和第四尾矿，第四尾矿进入重选作业；第三粗精矿及第四粗精矿均返回一次精选作业；扫选作业中，矿浆质量浓度为20％，矿浆PH为8；自制超短浮选柱可以采用下述专利当中记载的浮选柱形式(一种浮选轻质灰的浮选柱：专利公开文本：CN204051921U)。
(5)重选作业：第四尾矿进入环形摇床(可采用专利号为ZL2015211009813当中记载的环形摇床形式)，经一次分选后分别得到铁精矿和富锌料。环形摇床直径为4000mm。
经过上述技术方案，最终得到再生碳粉固定含量为77.85％，回收率达92.84％；铁精矿含铁品位为52.77％，回收率达71.11％；富锌料含锌8.15％，回收率达46.24％。
实施例3
超短浮选柱为圆柱状，包括：电机减速机、充气管、双叶轮搅拌装置、充气器、微泡发生器、柱外循环泵、上部给料管以及泡沫溢流槽，电机减速机位于超短浮选柱顶部中心位置处，减速机下方设有充气装置，充气装置一侧设有充气管，减速机连接置于柱内部的双叶轮搅拌装置，搅拌装置底端设有充气器，充气器下方设有微泡发生器，微泡发生器通过空心管与柱外循环泵连接，上部给料管位于自制超短浮选柱上方侧壁上，超短浮选柱顶端设有泡沫溢流槽。
第一超短浮选柱直径为1900mm，高度为3000mm。
第二超短浮选柱直径为2500mm，高度为4000mm。
双层搅拌叶轮采用双叶轮浸出搅拌槽的搅拌轴。
微泡发生器采用旋流器改造，当气体和矿浆(已添加捕收剂和起泡剂)经过它时，首先经过旋转，然后从喷嘴沿桶壁内切线方向喷出，产生大量乳状微细气泡上浮，优先从碳粉颗粒析出，微泡在离心力作用下在内圈旋流，而铁粉颗粒则因无气泡析出，在外圈旋转，使铁和炭形成不同的层和圈。
柱外循环泵采用普通2吋砂泵完成矿浆的自循环。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

Claims (10)

1.一种从高炉布袋除尘灰中提取碳、铁、锌的加工利用方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1，所述高炉布袋除尘灰经过磨矿作业得到细粒级产品，所述细粒级产品进入步骤2，所述细粒级产品的矿浆质量浓度为15％～30％，粒径为-200目占75～80％，pH值为7～8；
步骤2，所述步骤1得到的所述细粒级产品经过粗选作业得到粗选精矿和粗选尾矿，所述粗选作业为浮选过程，所述粗选精矿进入步骤3，所述粗选尾矿进入步骤4的一次扫选作业；在所述粗选作业中加入抑制剂、捕收剂以及起泡剂，所述抑制剂的用量为400～800g/t干矿，捕收剂的用量为1200～2400g/t干矿，起泡剂的用量为200～600g/t干矿；所述抑制剂为水玻璃，所述捕收剂为柴油与正戊醇复配合成，所述柴油与正戊醇重量比为5～9∶1；所述起泡剂为仲辛醇；
步骤3，所述步骤2得到的粗选精矿进入第一传统浮选机进行一次精选作业，得到第一粗精矿和第一尾矿；所述第一粗精矿进入第二传统浮选机进行二次精选作业得到第二粗精矿和第二尾矿，所述第二粗精矿过滤脱水得到再生碳粉；所述第一尾矿返回步骤2的粗选作业，所述第二尾矿返回一次精选作业；
步骤4，所述步骤2中的粗选尾矿进入第一超短浮选柱进行一次扫选作业得到第一扫选粗精矿和第一扫选尾矿，所述一次扫选作业为浮选过程，一次扫选作业中加入所述抑制剂、所述捕收剂以及所述起泡剂，所述抑制剂、捕收剂、起泡剂的用量均为所述步骤2中用量的1/3～1/2；所述第一扫选尾矿进入第二超短浮选柱进行二次扫选作业得到第二扫选粗精矿和第二扫选尾矿，二次扫选作业中加入所述抑制剂、所述捕收剂以及所述起泡剂，所述抑制剂、捕收剂、起泡剂的用量均为所述步骤2中用量的1/3～1/2，所述第二扫选尾矿进入步骤5重选作业；所述第一扫选粗精矿返回步骤3一次精选作业，第二扫选粗精矿返回一次扫选作业；
步骤5，重选作业：第二扫选尾矿进入摇床，经一次分选后分别得到铁精矿和富锌料；其中所述摇床为环形摇床。
2.根据权利要求1所述的加工利用方法，其特征在于，所述步骤1，所述高炉布袋除尘灰经过磨矿作业，矿浆通过圆筒筛，筛下得到细粒级产品，筛上得到粗粒级废料，所述圆筒筛的筛孔直径为6目。
3.根据权利要求1所述的加工利用方法，其特征在于，所述步骤2，在所述粗选作业中加入抑制剂、捕收剂以及起泡剂，所述抑制剂的用量为500g/t干矿，捕收剂的用量为1600g/t干矿，起泡剂的用量为400g/t干矿。
4.根据权利要求2所述的加工利用方法，其特征在于，所述圆筒筛直径为300mm，长度为500mm。
5.根据权利要求1所述的加工利用方法，其特征在于，所述一次精选作业和二次精选作业中，矿浆质量浓度为15％～25％；所述一次扫选作业和二次扫选作业中，矿浆质量浓度为20％～30％，矿浆PH为7～8。
6.根据权利要求1所述的加工利用方法，其特征在于，所述高炉布袋除尘灰的含铁品位为25％～40％，固定碳含量为25％～40％，SiO2含量为10％～20％，CaO含量为5％～10％，Zn含量为2％～8％；。
7.根据权利要求1所述的加工利用方法，其特征在于，所述第一超短浮选柱直径小于第二超短浮选柱，所述第一超短浮选柱高度小于第二超短浮选柱。
8.根据权利要求1所述的加工利用方法，其特征在于，所述步骤5，所述摇床为环形摇床270°圆弧给矿，90°圆弧漂洗水，小矩形石英条带(45°倾斜)360°圆环，锥度为2.5°，所述环形摇床直径为4000mm。
9.根据权利要求1所述的加工利用方法，其特征在于，所述第一超短浮选柱和第二超短浮选柱均为圆柱状，包括：电机减速机、充气管、双叶轮搅拌装置、充气器、微泡发生器、柱外循环泵、上部给料管以及泡沫溢流槽，所述电机减速机位于所述超短浮选柱顶部中心位置处，所述减速机下方设有充气装置，所述充气装置一侧设有充气管，所述减速机连接置于所述超短浮选柱内部的双叶轮搅拌装置，所述搅拌装置底端设有充气器，所述充气器下方设有微泡发生器，所述微泡发生器通过空心管与柱外循环泵连接，所述上部给料管位于超短浮选柱上方侧壁上，所述超短浮选柱顶端设有泡沫溢流槽。
10.根据权利要求1所述的加工利用方法，其特征在于，所述第一超短浮选柱直径为1900mm，高度为3000mm，所述第二超短浮选柱直径为2500mm，高度为4000mm。
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Application publication date: 20200515

Assignee: Hebei Jingdong Pipe Industry Co.,Ltd.

Assignor: NORTH CHINA University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Contract record no.: X2023980040552

Denomination of invention: A Method for Extracting Carbon, Iron, and Zinc from Bag Dust of Blast Furnace

Granted publication date: 20220408

License type: Common License

Record date: 20230825