CN115305353B - 一种铁锌固废资源化处置工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铁锌固废资源化处置工艺，属于固废处理技术领域。所述铁锌固废资源化处置工艺包括以下步骤:a、将铁锌固废按锌、氯总含量划分为锌+氯总含量＜40％的A类铁锌固废和锌+氯总含量≥40％的B类铁锌固废；b、向所述A类铁锌固废内配入还原剂后进行还原焙烧工序，得到含锌烟尘和铁渣/金属化球团，并将所述含锌烟尘与B类铁锌固废一同送入脱杂焙烧工序中，得到富锌球团和脱杂烟尘，所述铁渣/金属化球团回收利用；c、所述富锌球团配入还原剂及熔剂后进入熔融还原工序，将熔融还原产生的锌蒸汽进行冷却得到锌产品，并将熔融还原产生的熔渣冷却后送入还原焙烧工序利用，实现铁锌固废的资源化、高值化。
Description
技术领域
本发明属于固废处理技术领域，涉及一种铁锌固废资源化工艺。
背景技术
钢铁冶金企业、有色冶炼企业等每年产生大量的铁锌固废，若处理不当，不仅造成资源浪费，还会污染环境，这些固废除了含铁，还含有锌、铅、氯、钾、钠等有害的元素，需要脱除才能再次利用。
现有处置工艺通常采用火法富集、湿法提纯的组合方式实现各有价元素的资源化，由于湿法对于铁锌固废中的铁酸锌浸出效果有限，无论原料锌含量高低，都需要火法处置，产出次氧化锌，再进入湿法，湿法需要一整套研磨、浸取、除杂、结晶或电解复杂工序，再者受产能规模和产业政策的限制，难以有效实现铁锌固废资源化。然而单纯在用熔融还原处理铁锌固废的生产线，要么产出的仍是次氧化锌，经济价值低，要么是以对原料精挑细选为条件生产金属锌，且仍排掉的渣中仍有3％-5％左右的锌，造成资源浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铁锌固废资源化处置工艺，解决铁锌固废资源化处置的问题，提高铁锌固废的回收率以及经济价值。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种铁锌固废资源化处置工艺，包括以下步骤:
a、将铁锌固废按锌、氯总含量划分为锌+氯总含量＜40％的A类铁锌固废和锌+氯总含量≥40％的B类铁锌固废；
b、向所述A类铁锌固废内配入还原剂后进行还原焙烧工序，得到含锌烟尘和铁渣/金属化球团，并将所述含锌烟尘与B类铁锌固废一同送入脱杂焙烧工序中，得到富锌球团和脱杂烟尘，并将所述铁渣/金属化球团进行回收利用；
c、向所述富锌球团配入还原剂及熔剂后进行熔融还原工序，将熔融还原产生的锌蒸汽进行冷却得到锌产品，并将熔融还原产生的熔渣进行冷却并送入还原焙烧工序。
进一步，还原焙烧工序中采用转底炉或回转窑作为还原焙烧装置，还原焙烧温度为1100-1300℃，以保障所述A类铁锌固废中90％以上的锌富集到所述含锌烟尘中，所述铁渣/金属化球团中的锌含量＜0.5％。
进一步，所述脱杂烟尘通过湿法分离处理，使得所述脱杂烟尘中的含氯化钾、氯化钠及铅化合物的分离率达到90％以上。。
进一步，所述脱杂焙烧工序中采用回转窑作为脱杂焙烧装置，脱杂焙烧温度为1000-1100℃，使得所述富锌球团的粒度为5-20mm，锌含量≥60％，氯含量＜0.5％。
进一步，所述熔融还原工序中采用电炉作为熔融还原装置，熔融还原温度为1200-1300℃，并保持炉压大于外界大气压5-50Pa进行熔炼，使得所述熔渣中锌含量＜3％。
进一步，所述含铁锌固废为高炉灰、转炉灰、电炉灰、次氧化锌或含锌废渣中的一种或几种。
进一步，还原剂为焦炭、兰炭、木炭或无烟煤的一种或几种。
进一步，所述锌产品为金属锌粉、锌锭或氧化锌中的一种。
本发明的有益效果在于：
1、本发明所提供的一种铁锌固废资源化处置工艺，完全区别于现有火法或湿法常规处置工艺，通过将铁锌固废按易还原挥发成分进行分类划分，根据锌、氯总含量的高低锌+氯总含量＜40％的A类铁锌固废和锌+氯总含量≥40％的B类铁锌固废，分别采用还原焙烧处理和脱杂焙烧，并A类铁锌固废还原焙烧得到的含锌烟尘与B类铁锌固废一同送入脱杂焙烧工序，将得到的富锌球团进入熔融还原工序，产出锌产品，含残锌熔渣返回还原焙烧工序循环处置，各工序相辅相成，深层次交叉处置，实现了铁锌固废处置工艺的耦合。
2、本发明实现了有价元素的有效分离与回收，锌元素最终通过熔融还原工序得到品位≥99％的锌产品，铁元素在还原焙烧工序得到铁渣或金属化球团，所述铁渣/金属化球团中的锌含量＜0.5％，脱杂焙烧工序中产生的脱杂烟气也通过湿法分离的方式得到了氯化钾、氯化钠和铅化合物，显著提升了铁锌固废产出的含铁、锌、铅、钾产品的经济价值。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为一种铁锌固废资源化处置工艺的流程示意图；
图2为一种铁锌固废资源化处置系统的结构示意图。
附图标记：还原焙烧装置1、脱杂焙烧装置2、熔融还原装置3、湿法分离装置4、第一铁锌固废进料口101、含锌烟尘出口102、熔渣入口103、第一副产品出口104、第二铁锌固废进料口201、富锌球团出口202、脱杂烟尘出口203、含锌烟尘入口204、富锌球团入口301、溶剂入口302、锌产品出口303、熔渣出口304、脱杂烟尘入口401、第二副产品出口402。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1，为一种铁锌固废资源化处置工艺，包括以下步骤:a、将铁锌固废按锌、氯总含量划分为锌+氯总含量＜40％的A类铁锌固废和锌+氯总含量≥40％的B类铁锌固废；b、向所述A类铁锌固废内配入还原剂后进行还原焙烧工序，得到含锌烟尘和铁渣/金属化球团，并将所述含锌烟尘与B类铁锌固废一同送入脱杂焙烧工序中，得到富锌球团和脱杂烟尘，并将所述铁渣/金属化球团进行回收利用，将所述脱杂烟尘通过湿法分离处理进行回收；c、向所述富锌球配入还原剂及熔剂后进行熔融还原工序，将熔融还原产生锌蒸汽进行冷凝得到锌产品，并将熔融还原产生的熔渣进行冷却并送入还原焙烧工序。
本方案中，还原焙烧工序中采用转底炉或回转窑作为焙烧装置，还原焙烧温度为1100-1300℃，以保障铁锌固废中90％以上的锌富集到烟尘中，所述铁渣/金属化球团中的锌含量＜0.5％，具体的，采用转底炉作为还原焙烧装置时产出铁渣，采用回转窑作为还原焙烧装置时产出金属化球团；所述脱杂焙烧工序中采用回转窑作为脱杂焙烧装置，脱杂焙烧温度为1000-1100℃，所述脱杂烟尘包括含氯化钾、氯化钠及铅化合物，经过湿法分离处理后，所述含氯化钾、氯化钠及铅化合物的分离率达到90％以上，所述富锌球团的粒度为5-20mm，锌含量≥60％，氯含量＜0.5％；所述熔融还原工序中采用电炉作为熔融还原装置，熔融还原温度为1200-1300℃，并保持炉压大于外界大气压5-50Pa进行熔炼，所述熔渣中锌含量＜3％，所述锌产品为金属锌粉、锌锭或氧化锌中的一种。
优选地，所述含铁锌固废为高炉灰、转炉灰、电炉灰、次氧化锌或含锌废渣中的一种或几种，所述还原剂为焦炭、兰炭、木炭或无烟煤的一种或几种。
请参阅图2，为一种铁锌固废资源化处置系统，包括还原焙烧装置1、脱杂焙烧装置2、熔融还原装置3以及湿法分离装置4，所述还原焙烧装置1用于锌+氯总含量＜40％的A类铁锌固废的还原焙烧，产出含锌烟尘和第一副产品，该还原焙烧装置1上设有第一铁锌固废进料口101、含锌烟尘出口102、熔渣入口103以及第一副产品出口104；所述脱杂焙烧装置2用于锌+氯总含量≥40％的B类铁锌固废以及含锌烟气的脱杂焙烧，产出脱杂烟气和富锌球团，该脱杂焙烧装置2上设有第二铁锌固废进料口201、富锌球团出口202、脱杂烟尘出口203以及含锌烟尘入口204；所述熔融还原装置3用于所述富锌球团的熔融还原，产出锌产品和熔渣，该熔融还原装置3上设有富锌球团入口301、溶剂入口302、锌产品出口303以及熔渣出口304，所述湿法分离装置4用于所述脱杂烟尘的回收利用，产出含氯化钾、氯化钠及铅化合物，该湿法分离装置4上设有脱杂烟尘入口401和第二副产品出口402；所述含锌烟尘出口102与所述含锌烟尘入口204相连，所述脱杂烟尘出口203与所述脱杂烟尘入口401相连，所述富锌球团出口202与所述富锌球团入口301相连，所述熔渣出口304与所述熔渣入口103相连。
所述还原焙烧装置1采用转底炉或回转窑，还原焙烧温度为1100-1300℃，所述脱杂焙烧装置2为回转窑，脱杂焙烧温度为1000-1100℃，所述熔融还原装置3为电炉，熔融还原温度为1200-1300℃，并保持炉压大于外界大气压5-50Pa进行熔炼，所述熔渣中锌含量＜3％；所述湿法分离装置4为水洗装置联合蒸发结晶装置进行脱杂烟气的湿法分离，通过水洗装置回收铅化合物。通过蒸发结晶装置回收含氯化钾、氯化钠。
实施例1
铁锌固废的种类为高炉瓦斯灰、电炉灰、次氧化锌A和次氧化锌B，各铁锌固废的成分如下：
高炉瓦斯灰：TFe含量为21.48％，Zn含量为5％，C含量为19.75％，Cl含量为9.9％，Zn+Cl＝24.75％；
电炉灰：TFe含量为21.76％，Zn含量为21.39％，Cl含量为3.49％，Zn+Cl＝24.88％；
次氧化锌A：TFe含量为6.28％，Zn含量为12.29％，Cl含量为34.89％，Zn+Cl＝47.18％；
次氧化锌B：TFe含量为3.35％，Zn含量为49.86％，Cl含量为12.18％，Zn+Cl＝62.04％；
铁锌固废的成分可通过固废检测仪或者化学检测的方法进行确定，根据各铁锌固废的成分将高炉瓦斯灰和电炉灰划分为A类铁锌固废，通过第一铁锌固废进料口101送入还原焙烧装置1(回转窑)进行还原焙烧工序，还原焙烧温度1100-1200℃，并按照C/O＝1.0～1.1配入焦炭作为还原剂，产出含锌烟气和锌含量小于0.5％的金属化球团；所述金属化球团作为第一副产品直接回收利用，可用于炼铁或炼钢，所述含锌烟气通过含锌烟气入口204送入脱杂焙烧装置2(回转窑)与划分为B类铁锌固废的次氧化锌A和次氧化锌B进行脱杂焙烧，所述B类铁锌固废通过第二铁锌固废进料口201送入所述脱杂焙烧装置2内，该脱杂焙烧装置2产出富锌球团和脱杂烟气，将所述富锌球团通过富锌球团入口301送入所述熔融还原装置3(电炉)进行熔融还原，按照按C/O＝1.5配入焦炭作为还原剂，配合溶剂调整酸度为1.1，采用电炉熔融还原，炉内温度为1200-1300℃，控制炉顶压力为5-50Pa，锌蒸汽通过锌产品出口303排出电炉，锌雨冷凝浇筑得到金属锌锭，熔渣通过熔渣出口304排出，每天排一次，含锌＜3％，冷却后通过熔渣入口103送入还原焙烧装置1(回转窑)继续脱锌，所述脱杂烟气通过脱杂烟尘入口401送入湿法分离装置4进行湿法分离，得到含氯化钾、氯化钠及铅化合物，分离程度可达到90％以上。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种铁锌固废资源化处置工艺，其特征在于，包括以下步骤:
a、将铁锌固废按锌、氯总含量划分为锌+氯总含量＜40%的A类铁锌固废和锌+氯总含量≥40%的B类铁锌固废；
b、向所述A类铁锌固废内配入还原剂后进行还原焙烧工序，得到含锌烟尘和铁渣/金属化球团，且还原焙烧工序中采用转底炉或回转窑作为还原焙烧装置，还原焙烧温度为1100-1300℃，以保障所述A类铁锌固废中90%以上的锌富集到所述含锌烟尘中，所述铁渣/金属化球团中的锌含量＜0.5%，并将所述含锌烟尘与B类铁锌固废一同送入脱杂焙烧工序中，得到富锌球团和脱杂烟尘，并将所述铁渣/金属化球团进行回收利用；
c、向所述富锌球团配入还原剂及熔剂后进行熔融还原工序，将熔融还原产生的锌蒸汽进行冷却得到锌产品，并将熔融还原产生的熔渣进行冷却并送入还原焙烧工序。
2.根据权利要求1所述的铁锌固废资源化处置工艺，其特征在于：所述脱杂烟尘通过水洗湿法分离处理，使得所述脱杂烟尘中的含氯化钾、氯化钠及铅化合物的分离率达到90%以上。
3.根据权利要求1所述的铁锌固废资源化处置工艺，其特征在于：所述脱杂焙烧工序中采用回转窑作为脱杂焙烧装置，脱杂焙烧温度为1000-1100℃，使得所述富锌球团的粒度为5-20mm，锌含量≥60%，氯含量＜0.5%。
4.根据权利要求1所述的铁锌固废资源化处置工艺，其特征在于：所述熔融还原工序中采用电炉作为熔融还原装置，熔融还原温度为1200-1300℃，并保持炉压大于外界大气压5-50Pa进行熔炼，使得所述熔渣中锌含量＜3%。
5.根据权利要求1-4任一项中所述的铁锌固废资源化处置工艺，其特征在于：所述铁锌固废为高炉灰、转炉灰、电炉灰、次氧化锌或含锌废渣中的一种或几种。
6.根据权利要求1-4任一项中所述的铁锌固废资源化处置工艺，其特征在于：所述还原剂为焦炭、兰炭、木炭或无烟煤的一种或几种。
7.根据权利要求1-4任一项中所述的铁锌固废资源化处置工艺，其特征在于：所述锌产品为金属锌粉、锌锭或氧化锌中的一种。
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