CN113265545A - 一种高炉瓦斯灰的处理装置及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高炉瓦斯灰的处理方法，所述处理方法包括如下步骤：混合高炉瓦斯灰与黏土，将所得混合物通入回转窑进行还原焙烧，完成对高炉瓦斯灰的处理。高炉瓦斯灰因为粒径小，进入回转窑后易随烟气进入沉降系统，影响对高炉瓦斯灰的利用；而且高炉瓦斯灰的铁含量高，温度升高至1000℃会形成表面光滑的半球状，比表面积急剧减小，影响还原焙烧效果。本发明在还原焙烧前混合高炉瓦斯灰与黏土，利用黏土将高炉瓦斯灰结合形成大颗粒的团球，防止高炉瓦斯灰进入回转窑时被引风带入沉降装置；而且高炉瓦斯灰与黏土的混合物在烧结温度会形成松散的小颗粒，保证了透气性，提高了还原效果。

Description

一种高炉瓦斯灰的处理装置及处理方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种固废的处理装置及处理方法，尤其涉及一种高炉瓦斯灰的处理装置及处理方法。
背景技术
高炉瓦斯灰是高炉冶炼过程中由高炉煤气携带出的细颗粒炉尘，由高炉炉料粉末和在高温区激烈反应产生的微颗粒组成，是钢铁企业主要的固体排放物之一。高炉瓦斯灰的主要成分为铁，铁含量TFe≥25％，同时还含有一定的Zn、K与Na等元素，具有很高的利用价值。
高炉瓦斯灰的综合回收方法包括“湿法”与“火法”。湿法工艺能够降低烟气系统的含尘率，但是无法提高高炉瓦斯灰的金属还原率，因此湿法工艺的应用逐渐减少。火法工艺包括高温还原焙烧法、低温还原焙烧法和添加促进剂法。
高温还原焙烧法为在1080℃以上的温度下进行焙烧的方法，该过程虽然可以获得较高的锌回收率，但是能耗较高，且大量铁矿物会在较高温度下发生过还原反应生成金属铁粒，高温下生成的液相将金属铁粒与硅酸盐矿物相互包裹，不利于还原的深度进行，且会对后续的磨矿带来极大的困难。
低温还原焙烧法在低于1080℃的条件下进行焙烧，该方法能够获得较高的铁品位，但是焙烧温度较低，瓦斯灰中的锌得不到充分挥发，无法实现锌资源的有效回收利用。而添加促进剂法在较低温度下无法保证锌的高回收率，且焙烧时间长，对铁品位以及回收率的负面影响较大。
另外，高炉瓦斯灰由于粒径较小，进入回转窑以后，部分高炉瓦斯灰会随烟气进入后段工序的沉降系统形成返料，从而影响高炉瓦斯灰中金属的还原率。对高炉瓦斯灰进行预处理，例如将高炉瓦斯灰与高锌物料进行配料，制成球团后进入转底炉可以降低高炉瓦斯灰进入沉降系统的量，但需要增加制球设备，还需要对进料配料系统进行较大改动，设备投资大，且工艺流程较长。
CN 108085511A公开了一种利用高炉瓦斯灰提锌炉渣生产金属化炉料的方法，采用的生产工艺为：将粒度为1-10mm高炉瓦斯灰与残碳按100:25-30比例配料、混合、润湿后加入到直接还原回转窑内；混合物料在回转窑内经过温度1200-1250℃、时间60-90min的还原，并在粒状物料还原中后期采用向回转窑内喷入高挥发性粒煤及高品位粒矿的碳氢联合还原及碳循环增氧直接还原方法，可使窑渣在回转窑内得到充分还原；冷却后的焙烧物料经磁选机磁选后，分为金属化产品和残碳；从回转窑排出的烟气经过保温沉降室、布袋除尘器时可得到高品质氧化锌。上述方法能够对高炉瓦斯灰提锌窑渣中的碳与铁进行回收，但并不涉及降低烟气对高炉瓦斯灰夹带的改进方案，而且，由于瓦斯灰容易黏连成大颗粒，也影响着回转窑内的还原效果。
CN 110564969A公开了一种综合回收高炉瓦斯灰中铅、锌、铁的方法，在含铅、锌、铁的高炉瓦斯灰中加入高炉瓦斯灰总质量20-30％的无烟煤，再加入高炉瓦斯灰总质量4-6％的由Na2CO3和CaCO3复配的焙烧促进剂；将物料混合均匀给入设有烟气回收系统的回转窑或转底炉中进行还原焙烧；抽出气体进入烟气回收系统进行处理，收集获得的含铅、锌的沉泥产品，对回转窑或转底炉排出的焙烧矿进行水淬处理，将水淬处理后的物料给入磨矿-弱磁选回收系统，获得铁精矿粉。所述方法能够回收瓦斯灰中的铅、锌、铁资源，但无法避免高炉瓦斯灰夹带进入烟气回收系统，也无法避免高炉瓦斯灰自身的团聚现象，从而影响铅、锌和铁的还原回收效果。
CN 110029234A公开了一种利用高炉瓦斯灰制备氧化锌的方法，所述方法为：将高炉瓦斯灰、还原剂和土壤混合均匀后进行制粒；然后将得到的颗粒进行焙烧；焙烧时产生的烟气进行沉降后回收沉降烟气中的氧化锌产品。沉降装置和布袋除尘器净化后的还原热风由空气压缩设备加压输送至回转窑循环利用。所述方法能够使锌的回收率>90％，提高了氧化锌的品位，但需要增加回转窑中的还原气氛，并未对高炉瓦斯灰本身的性质进行改进。
对此，需要提供一种高炉瓦斯灰的处理方法，降低高炉瓦斯灰进入沉降系统的量，同时能够避免高炉瓦斯灰在高温还原时出现的团聚现象。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高炉瓦斯灰的处理装置及处理方法，所述处理方法能够防止高炉瓦斯灰进入回转窑时被引风带入沉降装置；而且还能保证高炉瓦斯灰的透气性，提高了回转窑对高炉瓦斯灰的还原效果。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种高炉瓦斯灰的处理装置，所述高炉瓦斯灰的处理装置包括依次连接的混料装置、回转窑、沉降装置以及冷却装置。
所述沉降装置的固体排料返回至混料装置。
所述混料装置用于混合高炉瓦斯灰、还原剂以及黏土。
高炉瓦斯灰因为粒径小，进入回转窑后易随烟气进入沉降系统，影响对高炉瓦斯灰的利用；而且高炉瓦斯灰的铁含量高，温度升高至1000℃会形成表面光滑的半球状，比表面积急剧减小，影响还原焙烧效果。
本发明在高炉瓦斯灰进入回转窑之前，通过在混料装置中添加特定质量的黏土，利用黏土将高炉瓦斯灰结合形成大颗粒的团球，防止高炉瓦斯灰进入回转窑时被引风带入沉降装置；而且高炉瓦斯灰与黏土的混合物在烧结温度会形成松散的小颗粒，保证了透气性，提高了还原效果。
利用本发明提供的高炉瓦斯灰的处理装置处理高炉瓦斯灰时，首先将高炉瓦斯灰、还原剂以及黏土在混料装置中混合，然后通入回转窑进行还原焙烧。回转窑中的热量主要来自瓦斯灰中炭的燃烧，回转窑的窑头鼓入空气，使回转窑内的温度达到工艺温度。高炉瓦斯灰中的锌以Zn、ZnO和ZnCO3等形式存在，高温下分解为ZnCO3分解为ZnO，而ZnO又被还原成锌蒸汽进入气相；同时，高炉瓦斯灰中的杂质也会液化挥发，得到富铁窑渣；气相中的锌蒸汽在回转窑后部与氧气反应生成ZnO。夹带有ZnO的窑尾烟气依次流经沉降装置与冷却装置，沉降装置将窑尾烟气中的大颗粒烟尘沉降下来，所得固体排料返回至混料装置；冷却装置则能够截留冷却后形成的次氧化锌颗粒，并得到温度150-170℃的烟气，便于烟气的后续处理。
本发明所述混料装置为本领域常规的混料装置，只要能够实现高炉瓦斯灰、还原剂以及黏土的混料即可。
本发明所述回转窑为本领域常规的回转窑。
本领域所述沉降装置为本领域常规的沉降装置，只要能够实现沉降窑尾烟气中的大颗粒烟尘即可。
本领域所述冷却装置为本领域常规的冷却装置，只要能够实现截留次氧化锌并将烟气降温至150-170℃即可。
优选地，所述高炉瓦斯灰的处理装置还包括依次连接的除尘装置与脱硫装置；所述除尘装置与冷却装置的烟气出口连接。
所述除尘装置能够截留降温后烟气中的次氧化锌，避免次氧化锌的损失。
所述除尘装置包括但不限于脉冲袋式除尘器。
所述脱硫装置为本领域常规的脱硫装置，只要能够适用于钠钙双碱法脱硫即可。
钠钙双碱法采用石灰以及钠碱作为脱硫吸收剂，石灰在化石灰槽中与水配置成石灰溶液，石灰在化石灰槽中与水配置成石灰溶液；烟气通过引风机引入脱硫装置，在脱硫装置内，钠碱液与烟气接触混合，烟气中的SO2与钠碱液发生一系列复杂的化学反应后被脱除，反应产物为硫酸钠、亚硫酸氢钠，由于烟气中含氧量高，部分亚硫酸钠、亚硫酸氢钠会被氧化成硫酸钠、硫酸氢钠，脱硫液中亚硫酸钠、亚硫酸氢钠与石灰浆液在氧化水池中反应再生形成氢氧化钠、亚硫酸钠，经过沉淀池沉淀后，上清液由脱硫专用泵送回脱硫装置，循环利用以补充脱硫剂消耗；沉淀后的污泥(即脱硫石膏)外售。脱硫后的烟气在脱硫装置内经除雾器除去烟气夹带的细小液滴后进入消烟电除尘器然后由烟囱直排。
第二方面，本发明提供了一种高炉瓦斯灰的处理方法，所述处理方法包括如下步骤：
(1)混合高炉瓦斯灰、还原剂以及黏土，得到混合料；
(2)步骤(1)所述混合料通入回转窑内进行还原焙烧，得到窑渣以及窑尾烟气；
(3)窑温烟气依次进行沉降处理与降温处理，完成对高炉瓦斯灰的处理。
作为优选地技术方案，所述处理方法在第一方面所述处理装置中进行。
高炉瓦斯灰因为粒径小，进入回转窑后易随烟气进入沉降系统，影响对高炉瓦斯灰的利用；而且高炉瓦斯灰的铁含量高，温度升高至1000℃会形成表面光滑的半球状，比表面积急剧减小，影响还原焙烧效果。本发明在还原焙烧前混合高炉瓦斯灰、还原剂与黏土，利用黏土将高炉瓦斯灰结合形成大颗粒的团球，防止高炉瓦斯灰进入回转窑时被引风带入沉降装置；而且高炉瓦斯灰与黏土的混合物在烧结温度会形成松散的小颗粒，保证了透气性，提高了还原效果。
优选地，步骤(1)所述还原剂包括焦粉。
优选地，所述焦粉的粒径为≤5mm。
本发明所述焦粉的粒径≤5mm是指焦粉的最大粒径不超过5mm，例如可以是1mm、2mm、3mm、4mm或5mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述混合料中还原剂的质量分数为1-2wt％，例如可以是1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％或2wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明所述黏土包括本领域常规的黏土，只要能够将高炉瓦斯灰进行粘结即可。
优选地，步骤(1)所述混合料中黏土的质量分数为3-10wt％，例如可以是3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为4-6wt％。
混合料中黏土的质量百分数为3-10wt％时，能够降低高炉瓦斯灰夹带进入沉降装置的量，同时还能够保证回转窑对高炉瓦斯灰的还原效果。当黏土的质量百分数低于3wt％时，混合料中无法形成有效数量的球团，防止高炉瓦斯灰进入后续沉降装置的效果不明显；而当黏土的质量百分数超过10wt％时，则会增大燃料比。
优选地，步骤(1)所述高炉瓦斯灰的组成为：10-30wt％的C、1-3wt％的Zn、0.01-1wt％的MgO、0.1-7wt％的CaO以及3-9wt％的SiO2以及15-30wt％的Fe，余量为不可避免的杂质。
本发明步骤(1)所述高炉瓦斯灰中C的质量分数为10-30wt％，例如可以是10wt％、15wt％、20wt％、25wt％或30wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明步骤(1)所述高炉瓦斯灰中Zn的质量分数为1-3wt％，例如可以是1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％或3wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明步骤(1)所述高炉瓦斯灰中MgO的质量分数为0.01-1wt％，例如可以是0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％或1wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明步骤(1)所述高炉瓦斯灰中CaO的质量分数为0.1-7wt％，例如可以是0.1wt％、0.5wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％或7wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明步骤(1)所述高炉瓦斯灰中SiO2的质量分数为3-9wt％，例如可以是3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％或9wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明步骤(1)所述高炉瓦斯灰中Fe的质量分数为15-30wt％，例如可以是15wt％、18wt％、20wt％、21wt％、24wt％、25wt％、27wt％、28wt％或30wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述混合料的含水率为17-22wt％，例如可以是17wt％、18wt％、19wt％、20wt％、21wt％或22wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述还原焙烧的温度为1000-1050℃，例如可以是1000℃、1010℃、1020℃、1030℃、1040℃或1050℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述窑尾烟气的温度为480-520℃，例如可以是480℃、490℃、500℃、510℃或520℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述降温处理后所得烟气的温度为150-170℃，例如可以是150℃、155℃、160℃、165℃或170℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述沉降处理得到的固体排料返回步骤(1)进行混合。
优选地，所述处理方法还包括降温处理之后的除尘处理与脱硫处理。
本发明所述降温处理时能够回收30wt％左右的次氧化锌，本发明通过除尘处理，能够将烟气中的次氧化锌完全回收。
优选地，所述脱硫处理所用方法包括钠钙双碱法。
作为本发明第二方面所述处理方法的优选技术方案，所述处理方法包括如下步骤：
(1)混合高炉瓦斯灰、焦粉以及黏土，得到混合料；混合料中焦粉的质量分数为1-2wt％，黏土的质量分数为3-10wt％，含水率为17-22wt％；
(2)步骤(1)所述混合料通入回转窑内进行还原焙烧，得到窑渣以及480-520℃的窑尾烟气；所述还原焙烧的温度为1000-1050℃；
(3)窑温烟气依次进行沉降处理与降温处理，降温处理后所得烟气的温度为150-170℃；沉降处理得到的固体排料返回步骤(1)进行混合；
(4)降温处理后所得烟气依次进行除尘处理与脱硫处理，完成对高炉瓦斯灰的处理；所述脱硫处理所用方法包括钠钙双碱法。
所述钠钙双碱法采用石灰以及钠碱作为脱硫吸收剂，石灰在化石灰槽中与水配置成石灰溶液，石灰在化石灰槽中与水配置成石灰溶液；烟气通过引风机引入脱硫装置，在脱硫装置内，钠碱液与烟气接触混合，烟气中的SO2与钠碱液发生一系列复杂的化学反应后被脱除，反应产物为硫酸钠、亚硫酸氢钠，由于烟气中含氧量高，部分亚硫酸钠、亚硫酸氢钠会被氧化成硫酸钠、硫酸氢钠，脱硫液中亚硫酸钠、亚硫酸氢钠与石灰浆液在氧化水池中反应再生形成氢氧化钠、亚硫酸钠，经过沉淀池沉淀后，上清液由脱硫专用泵送回脱硫装置，循环利用以补充脱硫剂消耗；沉淀后的污泥(即脱硫石膏)外售。脱硫后的烟气在脱硫装置内经除雾器除去烟气夹带的细小液滴后进入消烟电除尘器然后由烟囱直排。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明在还原焙烧前混合高炉瓦斯灰与黏土，利用黏土将高炉瓦斯灰结合形成大颗粒的团球，防止高炉瓦斯灰进入回转窑时被引风带入沉降装置；而且高炉瓦斯灰与黏土的混合物在烧结温度会形成松散的小颗粒，保证了透气性，提高了还原效果。
附图说明
图1为实施例1提供的高炉瓦斯灰的处理装置的结构示意图；
图2为实施例2提供的高炉瓦斯灰的处理装置的结构示意图。
其中：1，混料装置；2，回转窑；3，沉降装置；4，冷却装置；5，除尘装置；6，脱硫装置。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供了一种如图1所示的高炉瓦斯灰的处理装置，所述高炉瓦斯灰的处理装置包括依次连接的混料装置1、回转窑2、沉降装置3以及冷却装置4；
所述沉降装置3的固体排料返回至混料装置1；
所述混料装置1用于混合高炉瓦斯灰、还原剂以及黏土。
利用本实施例提供的高炉瓦斯灰的处理装置处理高炉瓦斯灰时，首先将高炉瓦斯灰、还原剂以及黏土在混料装置1中混合，然后通入回转窑2进行还原焙烧。回转窑2中的热量主要来自瓦斯灰中炭的燃烧，回转窑2的窑头鼓入空气，使回转窑2内的温度达到工艺温度。高炉瓦斯灰中的锌以Zn、ZnO和ZnCO3等形式存在，高温下分解为ZnCO3分解为ZnO，而ZnO又被还原成锌蒸汽进入气相；同时，高炉瓦斯灰中的杂质也会液化挥发，得到富铁窑渣；气相中的锌蒸汽在回转窑2后部与氧气反应生成ZnO。夹带有ZnO的窑尾烟气依次流经沉降装置3与冷却装置4，沉降装置3将窑尾烟气中的大颗粒烟尘沉降下来，所得固体排料返回至混料装置1；冷却装置4则能够截留冷却后形成的次氧化锌颗粒，并得到温度150-170℃的烟气，便于烟气的后续处理。
实施例2
本实施例提供了一种如图2所示的高炉瓦斯灰的处理装置，所述高炉瓦斯灰的处理装置包括依次连接的混料装置1、回转窑2、沉降装置3以及冷却装置4；所述高炉瓦斯灰的处理装置还包括依次连接的除尘装置5与脱硫装置6；所述除尘装置5与冷却装置4的烟气出口连接。
所述沉降装置3的固体排料返回至混料装置1；
所述混料装置1用于混合高炉瓦斯灰、还原剂以及黏土。
利用本实施例提供的高炉瓦斯灰的处理装置处理高炉瓦斯灰时，首先将高炉瓦斯灰、还原剂以及黏土在混料装置1中混合，然后通入回转窑2进行还原焙烧。回转窑2中的热量主要来自瓦斯灰中炭的燃烧，回转窑2的窑头鼓入空气，使回转窑2内的温度达到工艺温度。高炉瓦斯灰中的锌以Zn、ZnO和ZnCO3等形式存在，高温下分解为ZnCO3分解为ZnO，而ZnO又被还原成锌蒸汽进入气相；同时，高炉瓦斯灰中的杂质也会液化挥发，得到富铁窑渣；气相中的锌蒸汽在回转窑2后部与氧气反应生成ZnO。夹带有ZnO的窑尾烟气依次流经沉降装置3与冷却装置4，沉降装置3将窑尾烟气中的大颗粒烟尘沉降下来，所得固体排料返回至混料装置1；冷却装置4则能够截留冷却后形成的次氧化锌颗粒，并得到温度150-170℃的烟气，便于烟气的后续处理。
所述除尘装置5能够截留降温后烟气中的次氧化锌，避免次氧化锌的损失；所述脱硫装置6用于进行钠钙双碱法脱硫。
应用例
为了便于技术效果的说明，本发明具体实施方式所用黏土为邯郸某地区的同批次黏土。
应用例1
本应用例提供了一种高炉瓦斯灰的处理方法，所述处理方法在实施例1提供的处理装置中进行，包括如下步骤：
(1)混合高炉瓦斯灰、焦粉以及黏土，得到混合料；混合料中焦粉的质量分数为1.5wt％，黏土的质量分数为5wt％，含水率为20wt％；
(2)步骤(1)所述混合料通入回转窑内进行还原焙烧，得到窑渣以及500℃的窑尾烟气；所述还原焙烧的温度为1020℃；
(3)窑温烟气依次进行沉降处理与降温处理，降温处理后所得烟气的温度为160℃；沉降处理得到的固体排料返回步骤(1)进行混合；完成对高炉瓦斯灰的处理。
本应用例中步骤(1)所述高炉瓦斯灰的组成为20wt％的C、2wt％的Zn、0.5wt％的MgO、4wt％的CaO、6wt％的SiO2、24wt％的Fe，余量为不可避免的杂质。
烟气经过沉降处理后得到的固体排料可作为返料，对所得返料的平均热量进行测定；并对回转窑内的窑渣金属化率进行测试，所得结果如表1所示。
应用例2
本应用例提供了一种高炉瓦斯灰的处理方法，所述处理方法在实施例1提供的处理装置中进行，包括如下步骤：
(1)混合高炉瓦斯灰、焦粉以及黏土，得到混合料；混合料中焦粉的质量分数为1.2wt％，黏土的质量分数为4wt％，含水率为21wt％；
(2)步骤(1)所述混合料通入回转窑内进行还原焙烧，得到窑渣以及490℃的窑尾烟气；所述还原焙烧的温度为1010℃；
(3)窑温烟气依次进行沉降处理与降温处理，降温处理后所得烟气的温度为155℃；沉降处理得到的固体排料返回步骤(1)进行混合；完成对高炉瓦斯灰的处理。
本应用例中步骤(1)所述高炉瓦斯灰的组成与应用例1相同。
烟气经过沉降装置处理后得到的固体排料可作为返料，对所得返料的平均热量进行测定；并对回转窑内的窑渣金属化率进行测试，所得结果如表1所示。
应用例3
本应用例提供了一种高炉瓦斯灰的处理方法，所述处理方法在实施例1提供的处理装置中进行，包括如下步骤：
(1)混合高炉瓦斯灰、焦粉以及黏土，得到混合料；混合料中焦粉的质量分数为1.8wt％，黏土的质量分数为6wt％，含水率为19wt％；
(2)步骤(1)所述混合料通入回转窑内进行还原焙烧，得到窑渣以及510℃的窑尾烟气；所述还原焙烧的温度为1040℃；
(3)窑温烟气依次进行沉降处理与降温处理，降温处理后所得烟气的温度为165℃；沉降处理得到的固体排料返回步骤(1)进行混合；完成对高炉瓦斯灰的处理。
本应用例中步骤(1)所述高炉瓦斯灰的组成与应用例1相同。
烟气经过沉降装置处理后得到的固体排料可作为返料，对所得返料的平均热量进行测定；并对回转窑内的窑渣金属化率进行测试，所得结果如表1所示。
应用例4
本应用例提供了一种高炉瓦斯灰的处理方法，所述处理方法在实施例1提供的处理装置中进行，包括如下步骤：
(1)混合高炉瓦斯灰、焦粉以及黏土，得到混合料；混合料中焦粉的质量分数为1wt％，黏土的质量分数为3wt％，含水率为22wt％；
(2)步骤(1)所述混合料通入回转窑内进行还原焙烧，得到窑渣以及480℃的窑尾烟气；所述还原焙烧的温度为1000℃；
(3)窑温烟气依次进行沉降处理与降温处理，降温处理后所得烟气的温度为150℃；沉降处理得到的固体排料返回步骤(1)进行混合；完成对高炉瓦斯灰的处理。
本应用例中步骤(1)所述高炉瓦斯灰的组成与应用例1相同。
烟气经过沉降装置处理后得到的固体排料可作为返料，对所得返料的平均热量进行测定；并对回转窑内的窑渣金属化率进行测试，所得结果如表1所示。
应用例5
本应用例提供了一种高炉瓦斯灰的处理方法，所述处理方法在实施例1提供的处理装置中进行，包括如下步骤：
(1)混合高炉瓦斯灰、焦粉以及黏土，得到混合料；混合料中焦粉的质量分数为2wt％，黏土的质量分数为10wt％，含水率为17wt％；
(2)步骤(1)所述混合料通入回转窑内进行还原焙烧，得到窑渣以及520℃的窑尾烟气；所述还原焙烧的温度为1050℃；
(3)窑温烟气依次进行沉降处理与降温处理，降温处理后所得烟气的温度为170℃；沉降处理得到的固体排料返回步骤(1)进行混合；完成对高炉瓦斯灰的处理。
本应用例中步骤(1)所述高炉瓦斯灰的组成与应用例1相同。
烟气经过沉降装置处理后得到的固体排料可作为返料，对所得返料的平均热量进行测定；并对回转窑内的窑渣金属化率进行测试，所得结果如表1所示。
应用例6
本应用例提供了一种高炉瓦斯灰的处理方法，除混合料中黏土的质量分数为2wt％以外，其余均与应用例1相同。
烟气经过沉降装置处理后得到的固体排料可作为返料，对所得返料的平均热量进行测定；并对回转窑内的窑渣金属化率进行测试，所得结果如表1所示。
应用例7
本应用例提供了一种高炉瓦斯灰的处理方法，除混合料中黏土的质量分数为11wt％以外，其余均与应用例1相同。
烟气经过沉降装置处理后得到的固体排料可作为返料，对所得返料的平均热量进行测定；并对回转窑内的窑渣金属化率进行测试，所得结果如表1所示。
应用例8
本应用例提供了一种高炉瓦斯灰的处理方法，所述处理方法在实施例2提供的处理装置中进行，包括如下步骤：
(1)混合高炉瓦斯灰、焦粉以及黏土，得到混合料；混合料中焦粉的质量分数为1.5wt％，黏土的质量分数为5wt％，含水率为20wt％；
(2)步骤(1)所述混合料通入回转窑内进行还原焙烧，得到窑渣以及500℃的窑尾烟气；所述还原焙烧的温度为1020℃；
(3)窑温烟气依次进行沉降处理与降温处理，降温处理后所得烟气的温度为160℃；沉降处理得到的固体排料返回步骤(1)进行混合；
(4)降温处理后所得烟气依次进行除尘处理与脱硫处理，完成对高炉瓦斯灰的处理；所述脱硫处理所用方法包括钠钙双碱法。
本应用例中步骤(1)所述高炉瓦斯灰的组成为20wt％的C、2wt％的Zn、0.5wt％的MgO、4wt％的CaO、6wt％的SiO2、24wt％的Fe，余量为不可避免的杂质。
烟气经过沉降处理后得到的固体排料可作为返料，对所得返料的平均热量进行测定；并对回转窑内的窑渣金属化率进行测试，所得结果如表1所示。
对比应用例1
本对比应用例提供了一种高炉瓦斯灰的处理方法，除将黏土替换为等质量的无烟煤外，其余均与实施例1相同。
烟气经过沉降装置处理后得到的固体排料可作为返料，对所得返料的平均热量进行测定；并对回转窑内的窑渣金属化率进行测试，所得结果如表1所示。
对比应用例2
本对比应用例提供了一种高炉瓦斯灰的处理方法，除将黏土替换为等质量的焦炭外，其余均与实施例1相同。
烟气经过沉降装置处理后得到的固体排料可作为返料，对所得返料的平均热量进行测定；并对回转窑内的窑渣金属化率进行测试，所得结果如表1所示。
对比应用例3
本对比应用例提供了一种高炉瓦斯灰的处理方法，除将黏土替换为等质量的硫化渣外，其余均与实施例1相同。
烟气经过沉降装置处理后得到的固体排料可作为返料，对所得返料的平均热量进行测定；并对回转窑内的窑渣金属化率进行测试，所得结果如表1所示。
对比应用例4
本对比应用例提供了一种高炉瓦斯灰的处理方法，除混合料中不添加黏土外，其余均与应用例1相同。
烟气经过沉降装置处理后得到的固体排料可作为返料，对所得返料的平均热量进行测定；并对回转窑内的窑渣金属化率进行测试，所得结果如表1所示。
对比应用例5
本对比应用例提供了一种高炉瓦斯灰的处理方法，除混合料中不添加黏土外，其余均与应用例2相同。
烟气经过沉降装置处理后得到的固体排料可作为返料，对所得返料的平均热量进行测定；并对回转窑内的窑渣金属化率进行测试，所得结果如表1所示。
对比应用例6
本对比应用例提供了一种高炉瓦斯灰的处理方法，除混合料中不添加黏土外，其余均与应用例3相同。
烟气经过沉降装置处理后得到的固体排料可作为返料，对所得返料的平均热量进行测定；并对回转窑内的窑渣金属化率进行测试，所得结果如表1所示。
对比应用例7
本对比应用例提供了一种高炉瓦斯灰的处理方法，除混合料中不添加黏土外，其余均与应用例4相同。
烟气经过沉降装置处理后得到的固体排料可作为返料，对所得返料的平均热量进行测定；并对回转窑内的窑渣金属化率进行测试，所得结果如表1所示。
对比应用例8
本对比应用例提供了一种高炉瓦斯灰的处理方法，除混合料中不添加黏土外，其余均与应用例5相同。
烟气经过沉降装置处理后得到的固体排料可作为返料，对所得返料的平均热量进行测定；并对回转窑内的窑渣金属化率进行测试，所得结果如表1所示。
本发明对返渣的平均热量使用量热仪进行测量。本发明对回转窑内的窑渣金属化率利用化学滴定法进行测量。
表1
Figure BDA0003072846280000171
Figure BDA0003072846280000181
由表1可知，本发明在还原焙烧前混合高炉瓦斯灰与黏土，利用黏土将高炉瓦斯灰结合形成大颗粒的团球，防止高炉瓦斯灰进入回转窑时被引风带入沉降装置；而且高炉瓦斯灰与黏土的混合物在烧结温度会形成松散的小颗粒，保证了透气性，提高了还原效果。
由应用例1与应用例6的对比可知，当黏土的添加量低于3wt％时，高炉瓦斯灰的处理效果变差，返料平均热量由585Kcal升高至765Kcal，且金属还原率由85％降低至64％。
由应用例1与应用例7的对比可知，当黏土的添加量高于10wt％时，高炉瓦斯灰的处理效果变差，返料平均热量由585Kcal升高至594Kcal，且金属还原率由85％降低至76％。
由应用例1与对比应用例1-3的对比可知，将黏土替换为无烟煤、焦炭或硫化渣均无法达到理想的高炉瓦斯灰处理效果。
由应用例1与对比应用例4的对比可知，黏土的添加可以显著降低返料的平均热量，并能够显著提高金属还原率。
由应用例2与对比应用例5的对比可知，黏土的添加可以显著降低返料的平均热量，并能够显著提高金属还原率。
由应用例3与对比应用例6的对比可知，黏土的添加可以显著降低返料的平均热量，并能够显著提高金属还原率。
由应用例4与对比应用例7的对比可知，黏土的添加可以显著降低返料的平均热量，并能够显著提高金属还原率。
由应用例5与对比应用例8的对比可知，黏土的添加可以显著降低返料的平均热量，并能够显著提高金属还原率。
综上所述，本发明在还原焙烧前混合高炉瓦斯灰与黏土，利用黏土将高炉瓦斯灰结合形成大颗粒的团球，防止高炉瓦斯灰进入回转窑时被引风带入沉降装置；而且高炉瓦斯灰与黏土的混合物在烧结温度会形成松散的小颗粒，保证了透气性，提高了还原效果。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高炉瓦斯灰的处理装置，其特征在于，所述高炉瓦斯灰的处理装置包括依次连接的混料装置、回转窑、沉降装置以及冷却装置；
所述沉降装置的固体排料返回至混料装置；
所述混料装置用于混合高炉瓦斯灰、还原剂以及黏土。
2.根据权利要求1所述的高炉瓦斯灰的处理装置，其特征在于，所述高炉瓦斯灰的处理装置还包括依次连接的除尘装置与脱硫装置；
所述除尘装置与冷却装置的烟气出口连接。
3.一种高炉瓦斯灰的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括如下步骤：
(1)混合高炉瓦斯灰、还原剂以及黏土，得到混合料；
(2)步骤(1)所述混合料通入回转窑内进行还原焙烧，得到窑渣以及窑尾烟气；
(3)窑温烟气依次进行沉降处理与降温处理，完成对高炉瓦斯灰的处理。
4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)所述还原剂包括焦粉；
优选地，所述焦粉的粒径为≤5mm；
优选地，步骤(1)所述混合料中还原剂的质量分数为1-2wt％。
5.根据权利要求3或4所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)所述混合料中黏土的质量分数为3-10wt％，优选为4-6wt％。
6.根据权利要求3-5任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)所述高炉瓦斯灰的组成为：10-30wt％的C、1-3wt％的Zn、0.01-1wt％的MgO、0.1-7wt％的CaO、3-9wt％的SiO2以及15-30wt％的Fe，余量为不可避免的杂质；
优选地，步骤(1)所述混合料的含水率为17-22wt％。
7.根据权利要求3-6任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)所述还原焙烧的温度为1000-1050℃；
优选地，步骤(2)所述窑尾烟气的温度为480-520℃。
8.根据权利要求3-7任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤(3)所述降温处理后所得烟气的温度为150-170℃；
优选地，步骤(3)所述沉降处理得到的固体排料返回步骤(1)进行混合。
9.根据权利要求3-8任一项所述的处理方法，其特征在于，所述处理方法还包括降温处理之后的除尘处理与脱硫处理；
优选地，所述脱硫处理所用方法包括钠钙双碱法。
10.根据权利要求3-9任一项所述的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括如下步骤：
(1)混合高炉瓦斯灰、焦粉以及黏土，得到混合料；混合料中焦粉的质量分数为1-2wt％，黏土的质量分数为3-10wt％，含水率为17-22wt％；
(2)步骤(1)所述混合料通入回转窑内进行还原焙烧，得到窑渣以及480-520℃的窑尾烟气；所述还原焙烧的温度为1000-1050℃；
(3)窑温烟气依次进行沉降处理与降温处理，降温处理后所得烟气的温度为150-170℃；沉降处理得到的固体排料返回步骤(1)进行混合；
(4)降温处理后所得烟气依次进行除尘处理与脱硫处理，完成对高炉瓦斯灰的处理；所述脱硫处理所用方法包括钠钙双碱法。
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