CN111850307A - 一种利用冶金固废火法熔融烟气提取锌灰的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用冶金固废火法熔融烟气提取锌灰的工艺方法，先利用火法熔融的方法将冶金固体废弃物中锌的氧化物和硫化物还原为单质锌，然后对烟气进行进一步的分离、回收即可得到锌灰。

Description

一种利用冶金固废火法熔融烟气提取锌灰的工艺方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，主要涉及一种火法熔融烟气提取富银钾灰的工艺方法。
背景技术
传统钢铁企业在炼铁、炼钢以及轧钢等工序都会产生大量的冶金固废粉尘，约占到总钢产量的10％以上，其中含有大量铁所以具有很高的回收价值；但同时其中锌的含量都比较高，锌是高炉原料中的一种微量元素，通常以氧化物或硫化物形态进入高炉，但由于其还原温度低、液态锌的沸点也低，几乎不能被渣铁吸收。而含锌尘泥如果返回烧结工序使用，所含的锌将跟随烧结矿一起进入高炉，会在高炉中形成锌的富集，高炉的锌负荷过高会对高炉产生一系列危害，例如炉内结瘤、破坏炉衬、风口上翘等，影响高炉的生产及高炉的使用寿命，而且随着镀锌废钢用量不断增加，冶金固体废弃物含锌量越来越高。
目前，为解决上述问题衍生出一些针对钢铁企业冶金固废粉尘的脱锌处理技术，例如“CN101386913转底炉处理含锌粉尘回收氧化锌的方法”、“CN104073649A含铁锌粉尘回收利用工艺”、“CN101092664含锌电炉粉尘的处理方法”。但是上述方法，锌回收效果并不理想，操作过程复杂，不容易实现。
因此，提供一种利用冶金固废火法熔融烟气提取锌灰的工艺方法，以解决冶金固废粉尘处理效果差、资源利用率低的现象是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种利用冶金固废火法熔融烟气提取锌灰的工艺方法，先利用火法熔融的方法将冶金固体废弃物中锌的氧化物、硫化物还原为单质锌，然后对烟气进行进一步的分离、回收即可得到锌灰。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用冶金固废火法熔融烟气提取锌灰的工艺方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)分别称取冶金固体废弃物、焦炭和粘结剂，备用；
(2)先将冶金固体废弃物和焦炭共同进行粉碎处理；然后将粘结剂加入水中搅拌均匀，再加入粉碎后的冶金固体废弃物和焦炭，混合均匀得到混合浆料；
(3)将混合浆料先进行压制成型，再经过干燥得到烧结物料；
(4)将烧结物料在高温烧结炉中进行熔融还原，得到含有锌粉的烟气；
(5)对抽出的烟气进行电磁化分离即可收集得到锌灰。
上述优选技术方案的有益效果是：本发明将冶金固体废弃物与焦炭共同进行粉碎处理，一方面可以实现冶金固体废弃物与焦炭的混合，有利于进行熔融还原反应，另一方面将物料粉碎可以增大接触面积，进一步的促进熔融还原反应；并且先将粘结剂与水搅拌均匀，再加入粉碎后物料，可以降低混合难度，加快混合效率；将烧结物料和熔剂共同进行熔融还原，可以加快熔融效率，提高产物产率；对抽出的烟气进行电磁化分离可以除去其中的铁粉，从而得到锌含量高的锌灰，可以对资源进行进一步的利用。
优选的，所述步骤(1)中冶金固体废弃物包括高炉除尘灰、瓦斯泥、烧结除尘灰、转炉除尘灰、转炉泥或炼焦除尘灰中的一种或多种的混合物。
优选的，所述步骤(1)中粘结剂包括工业淀粉、糖蜜、膨润土或水泥中的一种或几多种的混合物。
上述优选技术方案的有益效果是：本发明中选择工业淀粉、糖蜜、膨润土和水泥作为粘结剂可以与固体废弃物、焦炭和水相互配合，形成具有强烈粘结力的混合浆料，从而可以经过压制成型形成烧结物料。
优选的，所述步骤(1)中冶金固体废弃物、焦炭和粘结剂的质量比为90～100∶30～80∶3～7。
上述优选技术方案的有益效果是：在本发明公开的质量配比下冶金固体废弃物与焦炭能够相互配合，从而可以将冶金废弃物中锌的氧化物、硫化物还原成锌；且粘结剂用量与冶金固体废弃物和焦炭用量相互配合可以将冶金固体废弃物和焦炭粘结成整体，从而形成结构稳定的烧结物料。
优选的，所述步骤(2)中粉碎后的冶金固体废弃物和焦炭粒径小于80目。
上述优选技术方案的有益效果是：本发明将冶金固体废弃物和焦炭粉碎至粒径小于80目可以增大物料之间的接触面积，从而加快冶金固体废弃物和焦炭在高温下的还原反应效率。
优选的，所述步骤(2)中粘结剂按照固液比为2～5∶1～2加入至水中搅拌均匀。
上述优选技术方案的有益效果是：本发明中粘结剂与水按照一定固液比混合，一方面保证粘结剂可以发挥优异的粘结性能，另一方面保证粘度适中有利于与粉碎的混合物料混合均匀，使形成的混合浆料均一、且容易压制成型。
优选的，所述步骤(3)中压制成边长为15～25mm的正方体结构，干燥至含水量小于2wt％。
上述优选技术方案的有益效果是：本发明将混合浆料压制成正方体结构，一方面方便成型和操作，另一方面有利于进行熔融还原过程；且压制成的正方体结构大小适中，在熔融还原过程容易反应完全。
优选的，所述步骤(4)中熔融还原温度为900～1100℃，熔融还原时间为30～40min。
优选的，所述步骤(5)具体包括如下操作：将含有锌粉的烟气通过反应器顶部的螺旋锌灰收集管道，然后进入电磁化锌灰分离装置进行分离。
上述优选技术方案的有益效果是：本发明通过反应器顶部的螺旋锌灰收集管道可以对烟气进行初步分离、除去粗粒粉尘，然后进入电磁化锌灰分离装置，可以将其中混有的铁粉等磁性材料除去，从而可以得到锌纯度高的锌灰。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种利用冶金固废火法熔融烟气提取锌灰的工艺方法，操作过程简单，能够实现冶金固体废弃物中资源的回收和利用，提高原料利用率。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种利用冶金固废火法熔融烟气提取锌灰的工艺方法，具体包括如下步骤：
(1)按照质量比为90～100∶30～80∶3～7分别称取冶金固体废弃物、焦炭和粘结剂，备用；冶金固体废弃物包括高炉除尘灰、瓦斯泥、烧结除尘灰、转炉除尘灰、转炉泥或炼焦除尘灰中的一种或多种混合物，粘结剂包括工业淀粉、糖蜜、膨润土或水泥中的一种或多种的混合物；
(2)先将冶金固体废弃物和焦炭共同进行粉碎、粉碎后过80目筛；然后按照固液比为2～5∶1～2将粘结剂加入水中搅拌均匀，再加入粉碎后的冶金固体废弃物和焦炭，混合均匀得到混合浆料；
(3)将混合浆料压制成边长为15～25mm的正方体结构，然后干燥至含水量小于2wt％，即可得到烧结物料；
(4)将烧结物料加入至反应器中，然后在900～1100℃温度条件下熔融还原30～40min，得到含有锌粉的烟气；
(5)将含有锌粉的烟气通过反应器顶部的螺旋锌灰收集管道，然后进入电磁化锌灰分离装置进行分离。
实施例1
本发明实施例1公开了一种利用冶金固废火法熔融烟气提取锌灰的工艺方法，具体包括如下步骤：
(1)按照质量比为90∶30∶3分别称取高炉除尘灰、焦炭和工业淀粉，备用；
(2)先将高炉除尘灰和焦炭共同进行粉碎、粉碎后过80目筛；然后按照固液比为2∶1将粘结剂加入水中搅拌均匀，再加入粉碎后的冶金固体废弃物和焦炭，混合均匀得到混合浆料；
(3)将混合浆料压制成边长为15mm的正方体结构，然后干燥至含水量小于2wt％，即可得到烧结物料；
(4)将烧结物料加入至反应器中，然后在900℃温度条件下熔融还原30min，得到含有锌粉的烟气；
(5)将含有锌粉的烟气通过反应器顶部的螺旋锌灰收集管道，然后进入电磁化锌灰分离装置进行分离。
实施例2
本发明实施例2公开了一种利用冶金固废火法熔融烟气提取锌灰的工艺方法，具体包括如下步骤：
(1)按照质量比为100∶80∶7分别称取烧结除尘灰、焦炭和膨润土，备用；
(2)先将冶金固体废弃物和焦炭共同进行粉碎、粉碎后过80目筛；然后按照固液比为5∶2将粘结剂加入水中搅拌均匀，再加入粉碎后的冶金固体废弃物和焦炭，混合均匀得到混合浆料；
(3)将混合浆料压制成边长为25mm的正方体结构，然后干燥至含水量小于1wt％，即可得到烧结物料；
(4)将烧结物料加入至反应器中，然后在1100℃温度条件下熔融还原40min，得到含有锌粉的烟气；
(5)将含有锌粉的烟气通过反应器顶部的螺旋锌灰收集管道，然后进入电磁化锌灰分离装置进行分离。
实施例3
本发明实施例3公开了一种利用冶金固废火法熔融烟气提取锌灰的工艺方法，具体包括如下步骤：
(1)按照质量比为95∶60∶5分别称取转炉除尘灰与转炉泥的混合物、焦炭和工业淀粉与糖蜜的混合物，备用；
(2)先将冶金固体废弃物和焦炭共同进行粉碎、粉碎后过80目筛；然后按照固液比为4∶1将粘结剂加入水中搅拌均匀，再加入粉碎后的冶金固体废弃物和焦炭，混合均匀得到混合浆料；
(3)将混合浆料压制成边长为20mm的正方体结构，然后干燥至含水量小于1.5wt％，即可得到烧结物料；
(4)将烧结物料加入至反应器中，然后在1000℃温度条件下熔融还原35min，得到含有锌粉的烟气；
(5)将含有锌粉的烟气通过反应器顶部的螺旋锌灰收集管道，然后进入电磁化锌灰分离装置进行分离。
实施例4
本发明实施例4公开了一种利用冶金固废火法熔融烟气提取锌灰的工艺方法，具体包括如下步骤：
(1)按照质量比为100∶30∶4分别称取炼焦除尘灰、焦炭和水泥，备用
(2)先将冶金固体废弃物和焦炭共同进行粉碎、粉碎后过80目筛；然后按照固液比为3∶1将粘结剂加入水中搅拌均匀，再加入粉碎后的冶金固体废弃物和焦炭，混合均匀得到混合浆料；
(3)将混合浆料压制成边长为25mm的正方体结构，然后干燥至含水量小于2wt％，即可得到烧结物料；
(4)将烧结物料加入至反应器中，然后在950℃温度条件下熔融还原35min，得到含有锌粉的烟气；
(5)将含有锌粉的烟气通过反应器顶部的螺旋锌灰收集管道，然后进入电磁化锌灰分离装置进行分离。
对上述实施例1～4制备得到的锌灰中的锌含量进行检测，结果如下表1所示。
表1
Zn含量/wt％
实施例1 45.8
实施例2 47.2
实施例3 50.7
实施例4 53.1
由上述表1中的数据可以明显得知：本发明实施例1～4制备得到的锌灰中锌含量均在45％以上，说明其中有效成分含量高，从而可以进一步的进行资源回收和利用。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种利用冶金固废火法熔融烟气提取锌灰的工艺方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)分别称取冶金固体废弃物、焦炭和粘结剂，备用；
(2)先将冶金固体废弃物和焦炭共同进行粉碎处理；然后将粘结剂加入水中搅拌均匀，再加入粉碎后的冶金固体废弃物和焦炭，混合均匀得到混合浆料；
(3)将混合浆料先进行压制成型，再经过干燥得到烧结物料；
(4)将烧结物料在高温烧结炉中进行熔融还原，得到含有锌粉的烟气；
(5)对抽出的烟气进行电磁化分离即可收集得到锌灰。
2.根据权利要求1所述的一种利用冶金固废火法熔融烟气提取锌灰的工艺方法，其特征在于，所述步骤(1)中冶金固体废弃物包括高炉除尘灰、瓦斯泥、烧结除尘灰、转炉除尘灰、转炉泥或炼焦除尘灰中的一种或多种混合物。
3.根据权利要求1所述的一种利用冶金固废火法熔融烟气提取锌灰的工艺方法，其特征在于，所述步骤(1)中粘结剂包括工业淀粉、糖蜜、膨润土或水泥中的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种利用冶金固废火法熔融烟气提取锌灰的工艺方法，其特征在于，所述步骤(1)中冶金固体废弃物、焦炭和粘结剂的质量比为90～100∶30～80∶3～7。
5.根据权利要求1所述的一种利用冶金固废火法熔融烟气提取锌灰的工艺方法，其特征在于，所述步骤(2)中粉碎后的冶金固体废弃物和焦炭粒径小于80目。
6.根据权利要求1所述的一种利用冶金固废火法熔融烟气提取锌灰的工艺方法，其特征在于，所述步骤(2)中粘结剂按照固液比为2～5∶1～2加入至水中搅拌均匀。
7.根据权利要求1所述的一种利用冶金固废火法熔融烟气提取锌灰的工艺方法，其特征在于，所述步骤(3)中压制成边长为15～25mm的正方体结构，干燥至含水量小于2wt％。
8.根据权利要求1所述的一种利用冶金固废火法熔融烟气提取锌灰的工艺方法，其特征在于，所述步骤(4)中熔融还原温度为900～1100℃，熔融还原时间为30～40min。
9.根据权利要求1所述的一种利用冶金固废火法熔融烟气提取锌灰的工艺方法，其特征在于，所述步骤(5)具体包括如下操作：将含有锌粉的烟气通过反应器顶部的螺旋锌灰收集管道，然后进入电磁化锌灰分离装置进行分离。
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