CN113061735A - 基于水洗工艺的含锌粉尘处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于水洗工艺的含锌粉尘处理系统及方法，通过将含锌粉尘、电炉灰、工业纯碱以及水在搅拌槽中搅拌制成浆液，静置分层后的上清液依次进行脱氯处理和脱钾钠处理得到蒸馏水，蒸馏水返回搅拌槽进行二次水洗，静置分层得到的混合浆液经压滤得到滤饼和滤液，滤饼进行烘干处理得到混合灰；混合灰与烘干后的OG泥、还原剂、粘结剂加水混匀后得到混合料，将混合料压制成型得到球团，再经烘干处理后送入转底炉进行还原处理，得到次氧化锌粉尘和金属化球团；本发明采用水洗预处理和转底炉工艺联合处理含锌粉尘、电炉灰和OG泥，实现了含锌粉尘中氯元素、碱金属元素的脱除和电炉灰中游离氧化钙的消解，提高了含锌粉尘的资源回收效率。

Description

基于水洗工艺的含锌粉尘处理系统及方法
技术领域
本发明属于冶金与能源领域，具体涉及一种基于水洗工艺的含锌粉尘处理系统及方法。
背景技术
我国钢铁企业粉尘总量一般为钢产量的8％～12％，其中含锌、碱金属、氯离子等有害元素的粉尘(高炉布袋灰、炼钢粗灰和细灰、机头灰及炼钢除尘灰等)约占钢铁厂粉尘总量的25％～30％；由于此类粉尘的粒度细(＜50μm的占50％～70％)，处理难度大，不仅造成环境污染，且粉尘中的锌富集，还会导致高炉结瘤、风口损坏、煤气管道堵塞等问题，直接影响高炉顺行和使用寿命。
通常含锌粉尘资源化处置工艺分为湿法和火法两种工艺，以火法工艺应用居多；其中火法处理有转底炉法和回转窑法，回转窑法处理量较小，单条线小于15万吨/年，入窑原料无需成型，但是回转窑工艺在处理铁含量＞30％的原料时会产生严重的结圈现象，大幅降低正常生产作业率，且回转窑具有能耗较高、现场作业环境较差、自动化程度低等缺点；由日本新日铁公司、美国Midrex公司、加拿大国际镍集团等企业开发的转底炉直接还原处置含锌粉尘回收有价金属的工艺正在广泛推广应用，其特点为高温快速还原，金属化率能达到70％以上，脱锌率能达到90％以上，然而钢铁企业粉尘中一般含3～10％的氯离子，含0.5～2％的钾、钠离子，高含量的氯元素和钾、钠元素的存在一方面会引起设备的气相腐蚀和热腐蚀，另一方面这些元素进入到转底炉产品中会降次氧化锌粉尘锌品位和金属化球团质量，影响经济效益；此外，炼钢产生的电炉灰里的游离氧化钙会降低球团的强度，增加粘结剂用量和球团粉化率。因此，如何有效降低转底炉原料中氯离子含量和碱金属离子以及游离氧化钙的消解对提高转底炉资源回收效率、降低成本具有十分重要的意义。
现有技术中也有涉及对于与粉尘处理相关的研究，比如申请号201511031316.8公开了一种飞灰水洗除氯系统，包括干飞灰储存罐，干飞灰储存罐底部出料口与计量秤进料口连接，螺旋输送机进料口承接计量秤出料口，螺旋输送机出料口与搅拌釜进料口连接，搅拌釜的进水口连通至蓄水池，搅拌釜的出料口连通至真空皮带机的进料口，真空皮带机的出料口通过管路连通至湿飞灰储存仓，真空皮带机的滤液排出口还通过管路连通至滤液水池；该系统简单，运行费用低，能有效去除飞灰中氯离子，但是该系统工艺设备复杂，且真空控制成本较高。申请号201811207647.6公开一种转底炉含锌粉尘的处理工艺，采用将钢铁厂含锌粉尘加水多次搅拌和浓缩后脱水的湿法工艺，将含锌粉尘中K、Na、Cl等元素充分脱除，采用煤棒机挤压的方式使得原料在含水15-20％成型，同时在转底炉内完成原料的烘干、预热、加热及还原焙烧；但是该技术采用多个反应槽反复浓缩工艺，整体流程较长，且在转底炉中直接烘干物料球团中的水分会进到次氧化锌粉尘里增加布袋收尘器负担，极易造成粘堵。申请号201910247361.9公开一种垃圾焚烧过程中的飞灰处理工艺，包括以下步骤：对飞灰进行高温热处理、磁选金属处理、水洗除氯、真空过滤脱水处理、抽滤处理和重金属沉淀、稀释处理和废水净化处理；该技术通过对飞灰进行高温热处理可以分解净化飞灰中含有的剧毒二噁英类物质，避免剧毒二噁英类物质排放进行空气中造成环境污染，通过对飞灰进行磁选金属处理可以再次回收飞灰中夹杂的小颗粒金属，通过对飞灰处理最后得到滤渣进行后处理可以提高滤渣的综合利用率，滤渣可以作为粗制肥料进行二次使用，通过对飞灰处理过程中产生的废水进行净化处理可以减少废水造成的二次污染，保证飞灰处理过程中无二次污染物产生，但是该技术只考虑了氯元素的脱除，并未考虑到钾钠元素的去除，且整体工艺复杂，流程较长。
鉴于此种情况，亟待研发一种新的含锌粉尘处理方法及处理系统，能够将高炉二次灰中的氯元素、碱金属元素脱除以及电炉灰中的游离氧化钙消解，提高含锌粉尘的资源回收效率、降低成本。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种基于水洗工艺的含锌粉尘处理系统及方法，采用水洗预处理和转底炉工艺联合处理高炉二次灰、电炉灰以及OG泥，实现了高炉二次灰中的氯元素、碱金属元素脱除以及电炉灰中的游离氧化钙消解，减少了后续转底炉处理时对设备的腐蚀，同时提高了含锌粉尘的资源回收效率、降低成本。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面提供一种基于水洗工艺的含锌粉尘处理系统，包括
水洗预处理系统，将含锌粉尘和电炉灰进行水洗预处理，该水洗预处理系统包括搅拌槽、过滤系统、脱氯系统、脱钾钠系统、第一烘干机以及混合灰仓；其中，所述搅拌槽通过泵与所述脱氯系统连通，所述搅拌槽通过泥浆泵与所述过滤系统连通；所述过滤系统的出液口与所述脱氯系统连通，所述过滤系统的出泥口与所述烘干机连接；所述烘干机通过输送皮带与所述混合灰仓连接；所述脱氯系统与所述脱钾钠系统连接，所述脱钾钠系统与所述搅拌槽连通；
混料系统，将来自所述混合灰仓、泥仓、还原剂仓以及粘结剂仓的物料混合均匀形成混合料；
压球成型系统，将来自所述换料系统的混合料压制成型制成球团；
第二烘干机，将所述压制成型系统制备的球团进行烘干处理；
转底炉，将烘干处理后的球团进行还原处理；该转底炉的转动炉底依次分为进料区、预热区、还原区和出料区，所述进料区、预热区、还原区和出料区之间均设有隔墙；所述预热区设有烟道，所述出料区设有水冷装置；以及
收尘系统，与所述转底炉预热区的烟道连通。
优选地，所述搅拌槽的槽顶设有搅拌装置，该搅拌槽上有投料口和出料口。
优选地，所述搅拌槽采用方形防渗漏搅拌罐。
本发明第二方面提供一种基于水洗工艺的含锌粉尘处理方法，包括以下步骤：
(1)水洗预处理：将含锌粉尘、电炉灰、工业纯碱以及水加入到搅拌槽中进行一次水洗得到浆液，静置分层后的上清液依次进行脱氯处理和脱钾钠处理得到蒸馏水，所述蒸馏水返回所述搅拌槽进行二次水洗，静置分层得到二次上清液和混合浆液，所述混合浆液经压滤得到滤饼和滤液，所述滤饼进行烘干处理得到混合灰；
(2)混料压团：将所述步骤(1)中混合灰与烘干后的OG泥、还原剂、粘结剂加水混匀后得到混合料，将所述混合料压制成型得到球团，之后将所述球团进行烘干处理；
(3)转底炉还原：将所述烘干处理后的球团送入转底炉进行还原处理，得到次氧化锌粉尘和金属化球团。
优选地，所述步骤(1)中，所述水洗预处理过程中，所述含锌粉尘、电炉灰、工业纯碱以及水的质量比为100：30～50：0.5～1：400～800；和/或
所述步骤(1)中，所述含锌粉尘为高炉二次灰，其包含按质量百分比计的如下成分：氯含量3.5-7.55％，钾含量0.5-2％，钠含量0.5-1.5％，锌含量1.5-2％，铁含量36-45％，碳含量15-25％；和/或
所述步骤(1)中，所述电炉灰包含按质量百分比计的如下成分：铁含量40-50％，锌含量6-13％，CaO含量8-12.5％，其中游离氧化钙占CaO含量的4.5-6.5％。
优选地，所述步骤(1)中，所述一次水洗的过程中，控制搅拌时间为80min-130min，所述浆液的温度为33-40℃；和/或
所述步骤(1)中，所述脱氯处理过程中，通过添加氧化钙的方式除氯；和/或
所述步骤(1)中，所述脱钾钠除氯过程中，通过蒸发凝缩的方式得到钾盐和钠盐的结晶物；和/或
所述步骤(1)中，所述二次水洗过程中，控制搅拌时间为30-50min；和/或
所述步骤(1)中，所述二次上清液和所述滤液进行脱氯系统进行处理。
优选地，所述步骤(1)中，所述一次水洗的过程中，通过蒸汽加热的方式控制所述浆液的温度。
优选地，所述步骤(2)中，所述混合灰、烘干后的OG泥、还原剂、粘结剂的干基质量比为100:80-100:2-5.5:1.5-2；和/或
所述烘干后的OG泥的铁含量为50-60wt％，Zn含量为1.5-3wt％；和/或
所述步骤(2)中，所述水含量占所述混合料的12-16wt％；和/或
所述步骤(2)中，所述球团经烘干处理后水含量＜1wt％，铁含量为43-46wt％，锌含量为3.5-5.8wt％。
优选地，所述步骤(2)中，所述压制成型过程中返料率＜8％。
优选地，所述步骤(3)中，所述次氧化锌粉尘通过所述转底炉还原区设置的烟道收集至收尘系统中；和/或
所述步骤(3)中，所述转底炉预热区的温度为1150-1200℃，所述转底炉还原区温度为1230-1280℃，所述转底炉出料区设有水冷装置；和/或
所述步骤(3)中，所述金属化球团的温度在所述转底炉的出料区降至1000℃以下后排出所述转底炉。
优选地，所述步骤(3)中，所述烘干后的球团在所述转底炉中的停留时间为20-30min。
优选地，所述步骤(3)中，所述次氧化锌粉尘中的锌含量为65-75wt％，氯含量为＜5wt％，钾钠为含量＜1wt％。
优选地，所述步骤(3)中，所述金属化球团中全铁含量为60-70wt％，金属化率为75-80％，残锌含量＜0.5％wt。
本发明的有益效果：
1、本发明的基于水洗工艺的含锌粉尘处理系统及方法，采用水洗预处理工艺去除含锌粉尘中的氯元素和钾钠元素，减少了氯元素和碱金属元素对设备的腐蚀，提高了焙烧产品的质量，同时电炉灰中游离氧化钙得到充分消解，避免电炉灰在压团成型后由于游离氧化钙的消解反应导致球团强度变差，发生粉化和破裂现象，致使压团工艺返料率升高，影响生产作业率，而且消解后的电炉灰压球可以降低粘结剂用量，节约生产成本；
2、本发明的基于水洗工艺的含锌粉尘处理系统及方法，在水洗预处理过程中添加工业纯碱有效的避免可溶性锌元素的损失；水洗后的物料和OG泥、还原剂、粘结剂配料压球经过转底炉还原得到高质量的金属化球团和次氧化锌粉尘；
3、本发明的基于水洗工艺的含锌粉尘处理系统及方法，将含锌粉尘与电炉灰处理后生产的金属化球团可作为高炉炼铁的原料，次氧化锌粉尘作为炼锌原料直接出售，经济效益和环保效益较好。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的基于水洗工艺的含锌粉尘处理方法的结构示意图；
图2为本发明的基于水洗工艺的含锌粉尘处理系统的流程示意图。
具体实施方式
为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明所提供的一种基于水洗工艺的含锌粉尘处理系统，包括水洗预处理系统、混料系统10、压球成型系统11、第二烘干机12、转底炉13以及收尘系统14；
水洗预处理系统，将含锌粉尘和电炉灰进行水洗预处理，该水洗预处理系统包括搅拌槽1、过滤系统2(比如压滤机等)、脱氯系统4、脱钾钠系统5、第一烘干机3以及混合灰仓6；其中，搅拌槽1采用方形防渗漏搅拌罐，其通过泵与脱氯系统4连通，搅拌槽1通过泥浆泵与过滤系统2连通，搅拌槽1的槽顶设有搅拌装置，该搅拌槽1上有投料口和出料口。过滤系统2的出液口与脱氯系统4连接，过滤系统2的出泥口与第一烘干机3连接；第一烘干机3通过输送皮带与混合灰仓6连接；脱氯系统4与脱钾钠系统5连接，脱钾钠系统5通过泵与搅拌槽1的投料口连通；
混料系统10(比如混料机等)，将来自混合灰仓6、泥仓7、还原剂仓8以及粘结剂仓9的物料混合均匀形成混合料；
压球成型系统11(比如压球机等)，将来自混料系统10的混合料压制成型制成球团；
第二烘干机12，将压球成型系统11制备球团进行烘干处理；
转底炉13，将烘干处理后的球团进行还原处理；该转底炉13的转动炉底依次分为进料区A、预热区B、还原区C和出料区D，进料区A、预热区B、还原区和出料区C之间均设有隔墙；预热区B设有烟道14，出料区D设有水冷装置；
收尘系统15，与转底炉13预热区B的烟道14连通。
如图2所示，通过上述的基于水洗工艺的含锌粉尘处理系统进行含锌粉尘的处理，具体包括以下步骤：
(1)水洗预处理
具体过程如下：将含锌粉尘、电炉灰、工业纯碱以及水按照质量比为100：30～50：0.5-1：400～800的配比加入到搅拌槽中进行一次水洗，搅拌80-130min形成浆液，浆液静置分层后的上清液进入脱氯系统后，向上清液中添加氧化钙使氯离子和钙离子形成氯化钙沉淀进行除氯，之后脱氯后的上清液进入脱钾钠系统，通过蒸发浓缩的方式得到钾盐和钠盐的结晶物和蒸馏水，其中蒸馏水返回搅拌槽进行二次水洗，搅拌30-50min静置分层后，得到二次上清液和混合浆液，混合浆液经压滤系统压滤得到滤饼和滤液，滤饼进行烘干处理得到混合灰送入混合灰仓，滤液和二次上次清液则进入脱氯系统进行处理；上述的高炉二次灰和电炉灰经水洗预处理后混合灰中的氯离子降到0.5％以下，钾、钠含量降到0.3％以下，游离氧化钙含量降低到0.5％以下，锌离子溶解损失小于0.1％。
其中含锌粉尘选择的高炉二次灰为高炉炼铁过程中产生的干法收尘灰，该高炉二次灰包括按质量百分比计的如下成分：氯含量3.5-7.55％，钾含量0.5-2％，钠含量0.5-1.5％，锌含量1.5-2％，铁含量36-45％，碳含量15-25％，该高炉二次灰中的氯元素、钾元素、钠元素都是以氯化锌、氯化钾、氯化钠形式存在，极易溶于水，高炉二次灰中其他成分都是以复杂不溶于水的物相存在；电炉灰包括按质量百分比计的如下成分：电炉灰铁含量40-50％，锌含量6-13％，CaO含量8-12.5％，其中游离氧化钙占CaO含量的4.5-6.5％，该电炉灰在浆液制备的过程中，游离氧化钙与水发生消解反应生产氢氧化钙：
CaO+H2O＝Ca(OH)2
由于消解反应为放热反应，因此搅拌槽中浆液的温度不能太高，否则不利于消解反应的进行，通过蒸汽加热方式维持搅拌槽中的浆液温度33-40℃，该温度条件下对消解反应的进行影响较小，同时有利于氯化物的溶解进入水溶液中；
而高炉二次灰和电炉灰中的可溶锌会进入到浆液中，为了避免锌单质的溶解损失，浆液中加入工业纯碱，工业纯碱溶解于水中产生的碳酸根和锌离子发生反应生成碳酸锌沉淀：
Zn2++CO3 2-＝ZnCO3↓
(2)混料压团
具体过程如下：将步骤(1)混合灰仓中混合灰与烘干后的OG泥、还原剂、粘结剂按干基质量比为100:80-100:2-5.5:1.5-2的比例加水混合均匀后得到混合料，水含量占混合料的12-16wt％；将混合料通过压球成型系统压制成型得到球团(其中球团的规格可以为25x25x15mm的椭圆形球团)，之后将球团送入第一烘干机中进行烘干处理，将水分烘干至1wt％以下；其中烘干处理后的球团中铁含量43-46wt％，锌含量3.5-5.8wt％；由于原料中的电炉灰得到充分的消解，因此在压制成型过程中返料率＜8％。其中烘干后的OG泥的铁含量为50-60wt％，Zn含量为1.5-3wt％。
(3)转底炉还原
具体过程如下：将烘干处理后的球团从进料区送入转底炉中进行还原处理，依次经过预热区、还原区，从出料区出料，在还原处理过程中，得到次氧化锌粉尘和金属化球团；其中次氧化锌粉尘是球团中的锌氧化物在预热区被还原成单质锌挥发后通过预热区设置的烟道进入到收尘系统被收集，次氧化锌粉尘中锌含量65-75wt％，氯含量＜5wt％，钾钠含量＜1wt％，质量较好；金属化球团是球团在还原区被还原后，并在出料区冷却至1000℃以下后排出转底炉；上述还原处理过程中，球团在转底炉中停留时间为20-30min，转底炉的预热区的温度为1150-1200℃，还原区温度为1230-1280℃；还原后金属化球团粉化率＜15％，金属化球团的全铁含量为60-70wt％，金属化率为75-80％，残锌含量＜0.5wt％，是炼铁的优质原料。
下面结合具体的例子对本发明的基于水洗工艺的含锌粉尘处理系统及方法进一步介绍；实施例1-3中均采用上述基于水洗工艺的含锌粉尘处理系统进行处理，其中过滤系统采用压滤机，混料系统采用混料机，压球成型系统采用压球机。
实施例1
本实施例中的含锌粉尘为高炉二次灰，其中氯含量为3.6wt％，钾含量为0.65wt％，钠含量为0.55wt％，锌含量为1.58wt％，铁含量为36.7wt％，C含量为24.6wt％；OG泥中铁含量为50wt％，Zn含量为1.5wt％；电炉灰中铁含量为42％，锌含量为6.8％，CaO含量为8.5％，其中游离氧化钙占CaO含量4.6wt％。
将高炉二次灰、电炉灰、工业纯碱和水按质量比为100：35：0.6：400的配比加入到搅拌槽中进行一次水洗得到浆液，控制搅拌时间为85min，待浆液静置分层后，上清液用泵抽至脱氯系统，脱氯处理后送入脱钾钠系统蒸发浓缩得到钾盐、钠盐的结晶物和蒸馏水，为了尽可能的脱除混合料中的钾、钠、氯，蒸馏水则再次返回搅拌槽对混合物料进行二次水洗，控制搅拌时间为35min，水洗后静置分层后得到二次上清液和混合浆液，二次上清液再次进入脱氯系统，混合浆液则进入压滤机经压滤得到滤饼和滤液，其中滤液送去脱氯系统，滤饼送到第一烘干机进行烘干得到混合灰，混合会送入混合灰仓后经传送皮带送至混料机；经水洗预处理后的混合灰中氯离子含量为0.47wt％，钾离子含量为0.28wt％、钠含量为0.25wt％，游离氧化钙含量为CaO含量的0.44wt％，锌离子溶解损失＜0.1％；
烘干后得到的混合灰与烘干后的OG泥、还原剂、粘结剂按干基质量比为100:85:2:1.5在混料机中加水混合均匀的到混合料，其中水含量占混合料的12.5wt％；混合料由皮带送到压球机压成25x25x15mm的椭圆形球团，球团由第二烘干机将水分烘干至1％以下，此时球团中铁含量43wt％，锌含量3.5wt％；
将烘干后的球团送入转底炉进行还原，得到次氧化锌粉尘和金属化球团；其中烘干后的球团在转底炉中停留时间22min，在还原过程中，转底炉预热区的温度设置为1180±10℃，还原区温度设置为1250±10℃，经过还原的球团经过出料区温度降到1000℃以下排出转底炉；
压球过程中返料率7.5％，还原后金属化球团粉化率14.2％。
收尘系统收集到的次氧化锌粉尘中锌含量为65wt％，氯含量为4.5wt％，钾钠含量＜1wt％；
金属化球团的全铁含量为63.23wt％，金属化率为75％，残锌含量为0.48wt％，锌的脱除率为90.7％，金属化球团直接送去做炼铁原料。
实施例2
本实施例中的含锌粉尘为高炉二次灰，其中氯含量为4.9wt％，钾含量为1.1wt％，钠含量为0.95wt％，锌含量为1.78wt％，铁含量为41wt％，C含量为21.8wt％；OG泥中铁含量为55wt％，Zn含量为2.8wt％；电炉灰中铁含量为42％，锌含量为12.5％，CaO含量为10.2％，其中游离氧化钙占CaO含量5.4wt％。
将高炉二次灰、电炉灰、工业纯碱和水按质量比为100：45：1：800的配比加入到搅拌槽中进行一次水洗得到浆液，控制搅拌时间为120min，待浆液静置分层后，上清液用泵抽至脱氯系统，脱氯处理后送入脱钾钠系统蒸发浓缩得到钾盐、钠盐的结晶物和蒸馏水，为了尽可能的脱除混合料中的钾、钠、氯，蒸馏水则再次返回搅拌槽对混合物料进行二次水洗，控制搅拌时间为45min，水洗后静置分层后得到二次上清液和混合浆液，二次上清液再次进入脱氯系统，混合浆液则进入压滤机经压滤得到滤饼和滤液，其中滤液送去脱氯系统，滤饼送到第一烘干机进行烘干得到混合灰，混合会送入混合灰仓后经传送皮带送至混料机；经水洗预处理后的混合灰中氯离子含量为0.39wt％，钾离子含量为0.25wt％、钠含量为0.20wt％，游离氧化钙含量为CaO含量的0.42wt％，锌离子溶解损失＜0.1％；
烘干后得到的混合灰与烘干后的OG泥、还原剂、粘结剂按干基质量比为100:93:3:1.8在混料机中加水混合均匀的到混合料，其中水含量占混合料的14wt％；混合料由皮带送到压球机压成25x25x15mm的椭圆形球团，球团由第二烘干机将水分烘干至1％以下，此时球团中铁含量44.3wt％，锌含量4.7wt％；
将烘干后的球团送入转底炉进行还原，得到次氧化锌粉尘和金属化球团；其中烘干后的球团在转底炉中停留时间26min，在还原过程中，转底炉预热区的温度设置为1180±10℃，还原区温度设置为1260±10℃，经过还原的球团经过出料区温度降到1000℃以下排出转底炉；
压球过程中返料率7.3％，还原后金属化球团粉化率13.8％。
收尘系统收集到的次氧化锌粉尘中锌含量为68wt％，氯含量为3.7wt％，钾钠含量＜1wt％；
金属化球团的全铁含量为65.14wt％，金属化率为78％，残锌含量为1.48wt％，锌的脱除率为92.22％，金属化球团直接送去做炼铁原料。
实施例3
本实施例中的含锌粉尘为高炉二次灰，其中氯含量为7.38wt％，钾含量为1.95wt％，钠含量为1.47wt％，锌含量为2.96wt％，铁含量为45wt％，C含量为17wt％；OG泥中铁含量为60wt％，Zn含量为2.2wt％；电炉灰中铁含量为46％，锌含量为9.7％，CaO含量为12.5％，其中游离氧化钙占CaO含量6.3wt％。
将高炉二次灰、电炉灰、工业纯碱和水按质量比为100：50：0.74：600的配比加入到搅拌槽搅拌中进行一次水洗得到浆液，控制搅拌时间为128min，待浆液静置分层后，上清液用泵抽至脱氯系统，脱氯处理后送入脱钾钠系统蒸发浓缩得到钾盐、钠盐的结晶物和蒸馏水，为了尽可能的脱除混合料中的钾、钠、氯，蒸馏水则再次返回搅拌槽对混合物料进行二次水洗，控制搅拌时间为50min，水洗后静置分层后得到二次上清液和混合浆液，二次上清液再次进入脱氯系统，蒸馏水则返回搅拌槽进行二次水洗，混合浆液则进入压滤机经压滤得到滤饼和滤液，其中滤液送去脱氯系统，滤饼送到第一烘干机进行烘干得到混合灰，混合会送入混合灰仓后经传送皮带送至混料机；经水洗预处理后的混合灰中氯离子含量为0.34wt％，钾离子含量为0.22wt％、钠含量为0.20wt％，游离氧化钙含量为CaO含量的0.40wt％，锌离子溶解损失＜0.1％；
烘干后得到的混合灰与烘干后的OG泥、还原剂、粘结剂按干基质量比为100:100:5.5:3在混料机中加水混合均匀的到混合料，其中水含量占混合料的15.2wt％；混合料由皮带送到压球机压成25x25x15mm的椭圆形球团，球团由第二烘干机将水分烘干至1％以下，此时球团中铁含量45.5wt％，锌含量5.74wt％；
将烘干后的球团送入转底炉进行还原，得到次氧化锌粉尘和金属化球团；其中烘干后的球团在转底炉中停留时间30min，在还原过程中，转底炉预热区的温度设置为1190±10℃，还原区温度设置为1280±10℃，经过还原的球团经过出料区温度降到1000℃以下排出转底炉；
压球过程中返料率6.9％，还原后金属化球团粉化率12.5％。
收尘系统收集到的次氧化锌粉尘中锌含量为72wt％，氯含量为3.12wt％，钾钠含量＜1wt％；
金属化球团的全铁含量为66.91wt％，金属化率为80％，残锌含量为0.38wt％，锌的脱除率为92.61％，金属化球团直接送去做炼铁原料。
综上所述，本发明的基于水洗工艺的含锌粉尘处理系统及方法，采用水洗预处理工艺去除含锌粉尘中的氯元素和钾钠元素，减少了氯元素和碱金属元素对设备的腐蚀，提高了焙烧产品的质量，同时电炉灰中游离氧化钙得到充分消解，避免电炉灰在压团成型后由于游离氧化钙的消解反应导致球团强度变差，发生粉化和破裂现象，致使压团工艺返料率升高，影响生产作业率，而且消解后的电炉灰压球可以降低粘结剂用量，节约生产成本；该基于水洗工艺的含锌粉尘处理系统及方法，在水洗预处理过程中添加工业纯碱有效的避免可溶性锌元素的损失；水洗后的物料和OG泥、还原剂、粘结剂配料压球经过转底炉还原得到高质量的金属化球团和次氧化锌粉尘；该基于水洗工艺的含锌粉尘处理系统及方法，将含锌粉尘与电炉灰处理后生产的金属化球团可作为高炉炼铁的原料，次氧化锌粉尘作为炼锌原料直接出售，经济效益和环保效益较好。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (13)

1.一种基于水洗工艺的含锌粉尘处理系统，其特征在于，包括：
水洗预处理系统，将含锌粉尘和电炉灰进行水洗预处理，该水洗预处理系统包括搅拌槽、过滤系统、脱氯系统、脱钾钠系统、第一烘干机以及混合灰仓；其中，所述搅拌槽通过泵与所述脱氯系统连通，所述搅拌槽通过泥浆泵与所述过滤系统连通；所述过滤系统的出液口与所述脱氯系统连通，所述过滤系统的出泥口与所述烘干机连接；所述烘干机通过输送皮带与所述混合灰仓连接；所述脱氯系统与所述脱钾钠系统连接，所述脱钾钠系统与所述搅拌槽连通；
混料系统，将来自所述混合灰仓、泥仓、还原剂仓以及粘结剂仓的物料混合均匀形成混合料；
压球成型系统，将来自所述换料系统的混合料压制成型制成球团；
第二烘干机，将所述压制成型系统制备的球团进行烘干处理；
转底炉，将烘干处理后的球团进行还原处理；该转底炉的转动炉底依次分为进料区、预热区、还原区和出料区，所述进料区、预热区、还原区和出料区之间均设有隔墙；所述预热区设有烟道，所述出料区设有水冷装置；以及
收尘系统，与所述转底炉预热区的烟道连通。
2.根据权利要求1所述的基于水洗工艺的含锌粉尘处理系统，其特征在于，所述搅拌槽的槽顶设有搅拌装置，该搅拌槽上有投料口和出料口。
3.根据权利要求1基于水洗工艺的含锌粉尘处理系统，其特征在于，所述搅拌槽采用方形防渗漏搅拌罐。
4.一种基于水洗工艺的含锌粉尘处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)水洗预处理：将含锌粉尘、电炉灰、工业纯碱以及水加入到搅拌槽中进行一次水洗得到浆液，静置分层后的上清液依次进行脱氯处理和脱钾钠处理得到蒸馏水，所述蒸馏水返回所述搅拌槽进行二次水洗，静置分层得到二次上清液和混合浆液，所述混合浆液经压滤得到滤饼和滤液，所述滤饼进行烘干处理得到混合灰；
(2)混料压团：将所述步骤(1)中混合灰与烘干后的OG泥、还原剂、粘结剂加水混匀后得到混合料，将所述混合料压制成型得到球团，之后将所述球团进行烘干处理；
(3)转底炉还原：将所述烘干处理后的球团送入转底炉进行还原处理，得到次氧化锌粉尘和金属化球团。
5.根据权利要求4所述的基于水洗工艺的含锌粉尘处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述水洗预处理过程中，所述含锌粉尘、电炉灰、工业纯碱以及水的质量比为100：30～50：0.5～1：400～800；和/或
所述步骤(1)中，所述含锌粉尘为高炉二次灰，其包含按质量百分比计的如下成分：氯含量3.5-7.55％，钾含量0.5-2％，钠含量0.5-1.5％，锌含量1.5-2％，铁含量36-45％，碳含量15-25％；和/或
所述步骤(1)中，所述电炉灰包含按质量百分比计的如下成分：铁含量40-50％，锌含量6-13％，CaO含量8-12.5％，其中游离氧化钙占CaO含量的4.5-6.5％。
6.根据权利要求4所述的基于水洗工艺的含锌粉尘处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述一次水洗的过程中，控制搅拌时间为80min-130min，所述浆液的温度为33-40℃；和/或
所述步骤(1)中，所述脱氯处理过程中，通过添加氧化钙的方式除氯；和/或
所述步骤(1)中，所述脱钾钠除氯过程中，通过蒸发凝缩的方式得到钾盐和钠盐的结晶物；和/或
所述步骤(1)中，所述二次水洗过程中，控制搅拌时间为30-50min；和/或
所述步骤(1)中，所述二次上清液和所述滤液进行脱氯系统进行处理。
7.根据权利要求4所述的基于水洗工艺的含锌粉尘处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述一次水洗的过程中，通过蒸汽加热的方式控制所述浆液的温度。
8.根据权利要求4所述的基于水洗工艺的含锌粉尘处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述混合灰、烘干后的OG泥、还原剂、粘结剂的干基质量比为100:80-100:2-5.5:1.5-2；和/或
所述烘干后的OG泥的铁含量为50-60wt％，Zn含量为1.5-3wt％；和/或
所述步骤(2)中，所述水含量占所述混合料的12-16wt％；和/或
所述步骤(2)中，所述球团经烘干处理后水含量＜1wt％，铁含量为43-46wt％，锌含量为3.5-5.8wt％。
9.根据权利要求8所述的基于水洗工艺的含锌粉尘处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述压制成型过程中返料率＜8％。
10.根据权利要求4所述的基于水洗工艺的含锌粉尘处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述次氧化锌粉尘通过所述转底炉还原区设置的烟道收集至收尘系统中；和/或
所述步骤(3)中，所述转底炉预热区的温度为1150-1200℃，所述转底炉还原区温度为1230-1280℃，所述转底炉出料区设有水冷装置；和/或
所述步骤(3)中，所述金属化球团的温度在所述转底炉的出料区降至1000℃以下后排出所述转底炉。
11.根据权利要求4所述的基于水洗工艺的含锌粉尘处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述烘干后的球团在所述转底炉中的停留时间为20-30min。
12.根据权利要求4所述的基于水洗工艺的含锌粉尘处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述次氧化锌粉尘中的锌含量为65-75wt％，氯含量为＜5wt％，钾钠为含量＜1wt％。
13.根据权利要求4所述的基于水洗工艺的含锌粉尘处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述金属化球团中全铁含量为60-70wt％，金属化率为75-80％，残锌含量＜0.5wt％。
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