CN115446096A - 废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法 - Google Patents

废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，将废旧轮胎裂解炭黑加入酸溶液中，得到滤液I和固体产物I；将固体产物I处理后得到脱锌裂解炭黑，并将其与高炉喷煤混合制得高炉喷吹燃料；同时对滤液I处理得到碱式碳酸锌，并将其他产物处理后回收利用。本发明通过控制酸溶液浓度、时间和温度，调控制得的脱锌裂解炭黑的成分，使其满足制备高炉喷吹燃料的要求；脱锌裂解炭黑具有高固定碳、低灰分、低有害元素、高热值和优良高炉喷煤工艺性能等优点，可以部分或全部替代煤进行高炉喷吹，从而实现废旧轮胎裂解炭黑在高炉喷煤中的应用；既能提高废弃物的利用价值，又能降低炼铁生产对化石燃料的消耗量，实现较好的经济效益。

Description

废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法
技术领域
本发明涉及废旧轮胎回收利用技术领域，尤其涉及一种废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法。
背景技术
随着中国经济的快速发展，快速增长的废旧轮胎已经成为新的固体废弃物污染源。推动废旧轮胎资源化利用对发展循环经济、建立节约型社会意义重大。传统废旧轮胎处理的方法包括：就地堆放、填埋和简单焚烧。就地堆放不仅需要占用大量土地和空间资源，容易滋生细菌及苍蝇、蚊虫等，而且一旦被引燃，很容易引发火灾，对人们的生命和财产造成损失。由于废轮胎体积较大，且难以自然分解，简单填埋同样需要大量空间资源，还会造成废轮胎中可以被再次利用的化学能的浪费。简单焚烧虽然可以有效的减少废轮胎的数量和体积，但其在燃烧过程中会产生有毒气体，如果不进行有效控制，这些毒气会严重污染大气环境，对人畜健康造成危害。
废旧轮胎裂解是目前资源化、无害化处理废旧轮胎的有效手段，废轮胎裂解处理的主要产物包括裂解气、裂解油、裂解炭黑。裂解气和裂解油可以作为燃气和燃料油使用，缓解天然气和石油等能源的短缺。裂解炭黑的产量占废轮胎总重量的20％～30％，其固定碳含量超过了70％，挥发分含量一般低于10％，但由于裂解炭黑中灰分含量较高，仅可以作为低等橡胶商品的强化填料或直接作为固体燃料使用，限制其应用范围。
高炉冶炼生产需要消耗大量的煤炭等化石燃料，特别是高炉喷吹工序，大量使用无烟煤，将裂解炭黑应用于高炉冶炼的生产是其高值化、资源化利用的新途径。裂解炭黑相比于无烟煤，其固定碳和挥发分含量较为接近，但裂解炭黑中灰分含量远高于高炉喷吹无烟煤，特别是裂解炭黑中较高的锌含量，限制了其在高炉喷吹技术中的应用。
申请号为CN 202010154056.8的专利申请公开了一种废旧轮胎裂解炭黑的脱灰工艺方法，通过有机弱酸络合反应和酸溶液的溶解浸出将裂解炭黑中的灰分进行分析，获得纯度较高的炭黑。申请号为CN 201811432869.8的专利申请公开了一种废轮胎裂解炭黑脱灰及ZnO回收的方法，将废轮胎高温裂解渣加入到有机弱酸性溶液中处理，将处理后的溶液进行过滤，过滤得到的固体残渣进行洗涤、干燥，得到纯度较高的炭黑，滤液进行气提处理得到ZnO。尽管上述专利中均对废旧轮胎裂解炭黑灰分的脱除进行了研究，但上述专利及现有技术中均未涉及到废旧轮胎裂解炭黑脱锌提质用于制备高炉喷吹燃料研究；且上述方法中制得的炭黑中锌含量和硫含量依旧较高，难以满足高炉喷吹燃料的应用要求，若应用于高炉喷吹会造成锌负荷和硫负荷的增加，影响高炉冶炼铁水质量。
有鉴于此，有必要设计一种改进的废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，将废旧轮胎裂解炭黑制成符合高炉喷吹要求的优质燃料，并将其用于高炉冶炼生产，同时将脱除的锌元素进行高价值回收利用，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，将废旧轮胎裂解炭黑进行脱锌、脱硫、降灰分处理，制得符合高炉喷吹要求的脱锌裂解炭黑，将其与高炉喷煤混合制得高炉喷吹燃料；同时将脱除的锌元素进行高价值回收利用，并将其他产物进行回收利用。该方法创造性的将废旧轮胎裂解炭黑处理后应用于高炉喷吹燃料中，保证其高效利用，减少了资源消耗和浪费，实现较大的经济效益。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，包括以下步骤：
S1、将废旧轮胎裂解炭黑加入酸溶液中，得到滤液I和固体产物I；所述酸溶液的添加量为(2～10mL):1g废旧轮胎裂解炭黑；所述酸溶液为盐酸、硝酸或两者的混合物；
S2、将步骤S1得到的所述固体产物I进行洗涤、干燥，得到低灰、低锌和高热值的脱锌裂解炭黑；将所述脱锌裂解炭黑与高炉喷煤混合后制得高炉喷吹燃料；
S3、调节步骤S1得到的所述滤液I的pH值，加入金属锌，过滤后得到滤液II和铁粉；
S4、向步骤S3得到的所述滤液II中添加水溶性碳酸氢盐，进行固液分离后得到滤液III和固体产物II；将所述固体产物II进行洗涤、干燥，得到碱式碳酸锌。
作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，所述酸溶液的浓度为0.5～3mol/L，酸浸温度为25～70℃，酸浸时间为1～4h。
作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述脱锌裂解炭黑中锌含量小于0.3％，水分小于30％，干燥基灰分含量小于11％，干燥基硫含量低于1％，高位热值大于27MJ/kg；所述脱锌裂解炭黑中锌含量优选为小于0.25％，干燥基硫含量优选为低于0.6％。
作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述高炉喷吹燃料的干燥基高位发热值大于25MJ/kg；其在高炉风口前的燃烧率大于60％，燃烧率优选为大于66％。
作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述脱锌裂解炭黑占所述高炉喷吹燃料的质量百分比为5％～100％。
作为本发明的进一步改进，在步骤S3中，所述滤液I的pH值为6.5～7.2；调节方法为：添加氨水、氧化钙或两者的混合物。
作为本发明的进一步改进，在步骤S4中，所述水溶性碳酸氢盐包括碳酸氢钠、碳酸氢氨或两者的混合物。
作为本发明的进一步改进，在步骤S4中，向所述滤液III中加入氧化钙，过滤后得到碳酸钙和碳酸镁沉淀以及滤液IV；将所述滤液IV进行蒸发结晶得到结晶盐。
作为本发明的进一步改进，将所述结晶盐返回步骤S1循环利用；所述蒸发结晶过程中产生的冷凝水返回步骤S1用于配制所述酸溶液，或者作为步骤S2和S4中固体产物的洗涤水。
作为本发明的进一步改进，高炉喷煤包括烟煤、无烟煤、贫瘦煤、提质煤、兰炭，及其它含炭燃料中的一种或多种。
本发明的有益效果是：
1、本发明的一种废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，将废旧轮胎裂解炭黑加入酸溶液中，得到滤液I和固体产物I；将固体产物I进行洗涤、干燥，得到低灰、低锌和高热值的脱锌裂解炭黑，将脱锌裂解炭黑与高炉喷煤混合后制得高炉喷吹燃料；调节滤液I的pH值，加入金属锌，过滤后得到滤液II和铁粉；向滤液II中添加水溶性碳酸氢盐，进行固液分离后得到滤液III和固体产物II；将固体产物II进行洗涤、干燥，得到碱式碳酸锌。本发明通过将废旧轮胎裂解炭黑进行脱锌、脱硫、降灰分处理，制得符合高炉喷吹要求的脱锌裂解炭黑，并将其与高炉喷煤混合制得高炉喷吹燃料；同时将脱除的锌元素进行高价值回收利用，并将其他产物处理后进行回收利用。该方法创造性的将废旧轮胎裂解炭黑处理后应用于高炉喷吹燃料中，提高了其回收利用价值，减少了资源消耗和浪费，实现较大的经济效益。
2、本发明的废旧轮胎裂解炭黑中的锌以氧化锌和硫化锌的形式存在，通过采用盐酸或硝酸对其进行浸出处理，可以把氧化锌和硫化锌全部脱除；并通过控制酸溶液浓度，处理时间和温度，调控制得的脱锌裂解炭黑的锌含量、灰分含量以及硫含量，使其满足制备高炉喷吹燃料的要求。对酸浸后的滤液进行处理，可将裂解炭黑酸浸液中的锌、铁、钙、镁、铁等元素分离，制得碱式碳酸锌、金属铁粉、碳酸钙和碳酸镁等产品；其中，碱式碳酸锌可以作为锌冶金的原料使用，具有较高的经济价值；金属铁粉、碳酸钙和碳酸镁可以作为炼铁原料和熔剂使用；如此，实现了废旧轮胎裂解炭黑的全成分、高附加值利用。
3、本发明将高灰分、高锌、低热值、低利用价值的废旧轮胎裂解炭黑转化为低灰、低锌、低硫、高热值的优质脱锌裂解炭黑，并使脱锌裂解炭黑作为一种高品质燃料部分甚至全部代替高炉喷煤粉使用，从而实现废旧轮胎裂解炭黑在高炉喷煤中的应用，既能提高废弃物的利用价值，又能降低炼铁生产对化石燃料的消耗量。本发明使用的废旧轮胎裂解炭黑来源广泛、价格低廉，而制得的脱锌裂解炭黑具有高固定碳、低灰分、低有害元素、高热值和优良的高炉喷煤工艺性能等特征，可以作为替代昂贵的无烟煤进行高炉喷吹，对降低炼铁成本方面具有重要意义，其推广实施具有显著的经济、社会和生态效益。
附图说明
图1为本发明废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
一种废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，包括以下步骤：
S1、将废旧轮胎裂解炭黑加入酸溶液中，得到滤液I和固体产物I；酸溶液的添加量为(2～10mL):1g废旧轮胎裂解炭黑；酸溶液为盐酸、硝酸或两者的混合物；其中，酸溶液的浓度为0.5～3mol/L，酸浸温度为25～70℃，酸浸时间为1～4h；
S2、将步骤S1得到的固体产物I进行洗涤、干燥，得到低灰、低锌和高热值的脱锌裂解炭黑；将脱锌裂解炭黑与高炉喷煤混合后制得高炉喷吹燃料；脱锌裂解炭黑占高炉喷吹燃料的质量百分比为5％～100％；
S3、调节步骤S1得到的滤液I的pH值，加入金属锌，过滤后得到滤液II和铁粉；滤液I的pH值为6.5～7.2；调节方法为：添加氨水、氧化钙或两者的混合物；
S4、向步骤S3得到的滤液II中添加水溶性碳酸氢盐，进行固液分离后得到滤液III和固体产物II；将固体产物II进行洗涤、干燥，得到碱式碳酸锌；其中，水溶性碳酸氢盐包括碳酸氢钠、碳酸氢氨或两者的混合物；
向步骤S4得到的滤液III中加入氧化钙，过滤后得到碳酸钙和碳酸镁沉淀以及滤液IV；将滤液IV进行蒸发结晶得到结晶盐；结晶盐可返回步骤S1循环利用；蒸发结晶过程中产生的冷凝水可返回步骤S1用于配制酸溶液，也可作为步骤S2和S4中固体产物的洗涤水；如此处理，可将裂解炭黑酸浸液中的锌、铁、钙、镁、铁等元素分离，制得碱式碳酸锌、金属铁粉、碳酸钙和碳酸镁等产品；碱式碳酸锌可以作为锌冶金的原料使用，具有较高的经济价值；金属铁粉、碳酸钙和碳酸镁可以作为炼铁原料和熔剂使用；实现了废旧轮胎裂解炭黑的全成分、高附加值利用。
特别地，废旧轮胎裂解炭黑中的锌以氧化锌和硫化锌的形式存在，通过采用盐酸或硝酸对其进行浸出处理，可以把氧化锌和硫化锌全部脱除；并通过控制酸溶液浓度，处理时间和温度，调控制得的脱锌裂解炭黑的锌含量、灰分含量以及硫含量，使其满足制备高炉喷吹燃料的要求；制得的脱锌裂解炭黑中锌含量小于0.3％，水分小于30％，干燥基灰分含量小于11％，干燥基硫含量低于1％，高位热值大于27MJ/kg；脱锌裂解炭黑中锌含量优选为小于0.25％，干燥基硫含量优选为低于0.6％。将制得的优质脱锌裂解炭黑作为一种高品质燃料部分甚至全部代替高炉喷煤粉使用，可实现废旧轮胎裂解炭黑在高炉喷煤中的应用，既能提高废弃物的利用价值，又能降低炼铁生产对化石燃料的消耗量，从而降低炼铁成本。
具体地，优质脱锌裂解炭黑与喷吹煤分混合后，制得的高炉喷吹燃料经过制粉和喷煤系统进入高炉风口燃烧；其干燥基高位发热值大于25MJ/kg，在高炉风口前的燃烧率大于60％；废旧轮胎裂解炭黑可以作为替代昂贵的无烟煤进行高炉喷吹，对于降低炼铁成本方面具有重要意义，其推广实施具有显著的经济、社会和生态效益。
具体地，本发明选用盐酸或硝酸对废旧轮胎裂解炭黑进行浸出处理时，需要通过控制酸溶液浓度，处理时间和温度，以调控制得的脱锌裂解炭黑的锌含量、灰分含量以及硫含量。盐酸和硝酸易挥发，因此处理时的温度不能太高，通过限定处理温度可以起到加快反应的作用；酸溶液的浓度也不宜太高，若浓度太高不仅容易挥发，还会对设备产生强的腐蚀，影响设备的使用寿命；同时，为了提高生产效率，酸浸时间不宜过长。需要说明的是，本发明的酸浸工艺是不能采用硫酸对裂解炭黑进行处理，因为硫酸和炭黑中的钙反应生成硫酸钙是不溶性物质，会富集到裂解炭黑中，造成炭黑中灰分和硫含量的增加。
在步骤S1的滤液I中溶质的主要成分包括过剩的盐酸、硝酸、氯化锌、氯化钙、氯化镁、氯化铁、硝酸锌、硝酸钙、硝酸镁、硝酸铁中的一种或多种。在步骤S3的滤液II中溶质的主要成分包括氯化锌、氯化钙、氯化镁、硝酸锌、硝酸钙、硝酸镁中的一种或多种。在步骤S4的滤液III中溶质的主要成分包括碳酸氢钙、碳酸氢镁、氯化钠、氯化铵、硝酸钠、硝酸铵中的一种或多种。滤液IV含有氯化钠、硝酸钠、硝酸铵、氯化铵中的一种或多种混合盐。
在一些具体的实施例中，高炉喷煤包括烟煤、无烟煤、贫瘦煤、提质煤、兰炭，及其它含炭燃料中的一种或多种。
在现有技术中，并未将废旧轮胎裂解炭黑应用于高炉喷吹燃料中，因为现有裂解炭黑的处理技术得到的炭黑中锌含量和硫含量依旧较高，难以满足高炉喷吹燃料的应用要求，若应用于高炉喷吹会造成锌负荷和硫负荷的增加，影响高炉冶炼铁水质量。而本发明通过将废旧轮胎裂解炭黑进行脱锌、脱硫、降灰分处理，制得符合高炉喷吹要求的脱锌裂解炭黑，并将其与高炉喷煤混合制得高炉喷吹燃料；同时将脱除的锌元素进行高价值回收利用，将其他产物进行回收利用。该方法创造性的将废旧轮胎裂解炭黑处理后应用于高炉喷吹燃料中，提高了其回收利用价值，减少了资源消耗和浪费，实现较大的经济效益。
实施例1
本实施例提供了一种废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，包括以下步骤：
S1、将废旧轮胎裂解炭黑(干燥基挥发分5.8％，灰分21.32％，发热值26.2MJ/kg)加入酸浸池内，加入1.5mol/L的盐酸溶液；盐酸溶液的添加量为3mL:1g废旧轮胎裂解炭黑；并以35℃的温度酸浸2.3h；得到滤液I和固体产物I；
S2、将步骤S1得到的固体产物I采用清水洗涤2次、并在105℃下干燥2h，得到低灰、低锌和高热值的脱锌裂解炭黑；将脱锌裂解炭黑与高炉喷煤烟煤、无烟煤混合后制得高炉喷吹燃料，其比例为20％:40％:40％；
S3、将步骤S1得到的滤液I中加入氧化钙，调节滤液I的pH值为6.8，然后加入金属锌粉进行置换反应，过滤后得到滤液II和铁粉；滤液II为主要成分为氯化锌、氯化钙和氯化镁的溶液；
S4、将步骤S3得到的滤液II中添加碳酸氢钠，待沉淀后进行固液分离，得到滤液III和固体产物II；将固体产物II采用清水洗涤2次、并在60℃下干燥8h，得到碱式碳酸锌；
向步骤S4得到的滤液III中加入氧化钙，过滤后得到碳酸钙和碳酸镁沉淀以及滤液IV；滤液IV中含有氯化钠，将其蒸发结晶得到氯化钠粗盐，可进行回收利用，蒸发结晶过程中产生的冷凝水可返回步骤S1用于配制酸溶液，也可作为步骤S2和S4中固体产物的洗涤水。
实施例2
本实施例提供了一种废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，与实施例1相比，不同之处在于，在步骤S1中，以1.5mol/L的硝酸溶液代替盐酸溶液，其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
对比例1
对比例1提供了一种废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，与实施例1相比，不同之处在于，在步骤S1中，以柠檬酸溶液代替盐酸溶液，其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
对比例2
对比例2提供了一种废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，与实施例1相比，不同之处在于，在步骤S1中，以冰醋酸溶液代替盐酸溶液，其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
将实施例1～2和对比例1～2得到的脱锌裂解炭黑进行成分分析，并将其制备的高炉喷吹燃料进行分析测试，得到的结果如下表所示。
表1实施例1～2和对比例1～2的脱锌裂解炭黑、高炉喷吹燃料性能
Figure BDA0003820715550000091
由表1可知，采用盐酸和硝酸溶液作为脱锌试剂时，制备的脱锌裂解炭黑锌含量小于0.21％，硫含量小于0.52％，灰分含量小于10.9％，发热值高于28.1MJ/kg，可以作为高炉喷吹煤的替代燃烧使用。脱锌裂解炭黑与无烟煤、烟煤混合获得高炉喷吹燃料进行高炉喷吹时，高炉喷吹燃料的发热值超过了27.6MJ/kg，风口前的燃烧率超过了66.7％，为高炉冶炼生产提供了充足的热量和还原剂。采用柠檬酸溶液和冰醋酸作为脱锌试剂时，由于弱酸脱锌和脱硫的效果较差，制备获得的脱锌裂解炭黑锌含量大于0.86％，硫含量高于1.32％，灰分含量超过了15.8％，不符合高炉喷吹燃料的要求，难以作为高炉喷吹煤的替代燃料进行使用。
实施例3～6及对比例3～6
实施例3～5及对比例3～6提供了一种废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，与实施例1相比，不同之处在于，在步骤S1中各参数的调整如下表所示；其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
表2实施例3～6及对比例3～6中各参数设置
Figure BDA0003820715550000101
实施例7
本实施例提供了一种废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，与实施例1相比，不同之处在于，在步骤S1中，以1mol/L的硝酸溶液+1mol/L的盐酸溶液代替实施例1的盐酸溶液，其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
将实施例3～7和对比例3～6得到的脱锌裂解炭黑进行成分分析，并将其制备的高炉喷吹燃料进行分析测试，得到的结果如下表所示。
表3实施例3～7和对比例3～6的脱锌裂解炭黑、高炉喷吹燃料性能
Figure BDA0003820715550000111
由表3可知，从实施例3～7和对比例3～5的数据可以看出：提升盐酸溶液的浓度，提高脱锌反应温度，延长脱锌反应时间，和增加盐酸溶液添加量与废旧轮胎裂解炭黑质量比都能够改善废旧轮胎裂解炭黑脱锌、脱硫和脱灰的效果，制备获得脱锌裂解炭黑具有低锌、低硫、低灰和高发热值的特点，可以作为高炉优质的喷吹燃料使用。但是，盐酸及硝酸溶液浓度和反应温度过高时，虽然能够促进裂解炭黑中锌和硫等有害元素的脱除，但在反应过程中盐酸容易挥发，在侵蚀反应设备和管道的同时，还会造成原料的浪费；所以，在保证裂解炭黑中锌和硫等有害元素的脱除、得到的脱锌炭黑符合高炉喷吹燃料要求的前提下，需要进一步限定酸溶液的浓度和反应温度，以避免上述生产问题的发生。从对比例6可以看出，盐酸溶液添加量与废旧轮胎裂解炭黑质量比过低时，盐酸不能将裂解炭黑中锌、钙、铁和硫元素充分反映，过多的锌、钙、铁和硫元素残留到裂解炭黑中，引起裂解炭黑中有害元素锌和硫的含量远高于高炉喷吹煤粉的质量要求，过高的灰分和较低的发热值都不利于高炉喷吹的使用。
实施例8
本实施例提供了一种废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，与实施例1相比，不同之处在于，在步骤S2中，将脱锌裂解炭黑与高炉喷煤烟煤、无烟煤、兰炭混合后制得高炉喷吹燃料，其比例为30％:50％:10％:10％；其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例8制备的高炉喷吹燃料，干燥基高位发热值为28.6MJ/kg，混合燃料进行高炉喷吹时在风口前的燃烧率为69.3％。
实施例9
本实施例提供了一种废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，与实施例2相比，不同之处在于，在步骤S2中，将脱锌裂解炭黑与高炉喷煤烟煤、无烟煤的比例为30％:60％:10％；其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例9制备的高炉喷吹燃料，干燥基高位发热值为26.9MJ/kg，混合燃料进行高炉喷吹时在风口前的燃烧率为71.5％。
综上所述，本发明提供了一种废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，将废旧轮胎裂解炭黑加入盐酸、硝酸或两者的混合溶液中，得到滤液I和固体产物I；将固体产物I进行洗涤干燥，得到低灰、低锌和高热值的脱锌裂解炭黑，将脱锌裂解炭黑与高炉喷煤混合后制得高炉喷吹燃料；并对滤液I进行一系列工艺处理得到碱式碳酸锌。废旧轮胎裂解炭黑中的锌以氧化锌和硫化锌的形式存在，通过采用盐酸或硝酸对其进行浸出处理，可以把氧化锌和硫化锌全部脱除；并通过控制酸溶液浓度，处理时间和温度，调控制得的脱锌裂解炭黑的锌含量、灰分含量以及硫含量，使其满足制备高炉喷吹燃料的要求，从而实现废旧轮胎裂解炭黑在高炉喷煤中的应用，既能提高废弃物的利用价值，又能降低炼铁生产对化石燃料的消耗量。本发明通过将废旧轮胎裂解炭黑进行脱锌、脱硫、降灰分处理，制得符合高炉喷吹要求的脱锌裂解炭黑，并将其与高炉喷煤混合制得高炉喷吹燃料；同时将脱除的锌元素进行高价值回收利用，并将其他产物进行回收利用。该方法创造性的将废旧轮胎裂解炭黑处理后应用于高炉喷吹燃料中，提高了其回收利用价值，减少了资源消耗和浪费，实现较大的经济效益。
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，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将废旧轮胎裂解炭黑加入酸溶液中，得到滤液I和固体产物I；所述酸溶液的添加量为(2～10mL):1g废旧轮胎裂解炭黑；所述酸溶液为盐酸、硝酸或两者的混合物；
S2、将步骤S1得到的所述固体产物I进行洗涤、干燥，得到低灰、低锌和高热值的脱锌裂解炭黑；将所述脱锌裂解炭黑与高炉喷煤混合后制得高炉喷吹燃料；
S3、调节步骤S1得到的所述滤液I的pH值，加入金属锌，过滤后得到滤液II和铁粉；
S4、向步骤S3得到的所述滤液II中添加水溶性碳酸氢盐，进行固液分离后得到滤液III和固体产物II；将所述固体产物II进行洗涤、干燥，得到碱式碳酸锌。
2.根据权利要求1所述的废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述酸溶液的浓度为0.5～3mol/L，酸浸温度为25～70℃，酸浸时间为1～4h。
3.根据权利要求1所述的废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述脱锌裂解炭黑中锌含量小于0.3％，水分小于30％，干燥基灰分含量小于11％，干燥基硫含量低于1％，高位热值大于27MJ/kg；所述脱锌裂解炭黑中锌含量优选为小于0.25％，干燥基硫含量优选为低于0.6％。
4.根据权利要求1所述的废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述高炉喷吹燃料的干燥基高位发热值大于25MJ/kg；其在高炉风口前的燃烧率大于60％，燃烧率优选为大于66％。
5.根据权利要求1所述的废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述脱锌裂解炭黑占所述高炉喷吹燃料的质量百分比为5％～100％。
6.根据权利要求1所述的废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，其特征在于，在步骤S3中，所述滤液I的pH值为6.5～7.2；调节方法为：添加氨水、氧化钙或两者的混合物。
7.根据权利要求1所述的废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，其特征在于，在步骤S4中，所述水溶性碳酸氢盐包括碳酸氢钠、碳酸氢氨或两者的混合物。
8.根据权利要求1所述的废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，其特征在于，在步骤S4中，向所述滤液III中加入氧化钙，过滤后得到碳酸钙和碳酸镁沉淀以及滤液IV；将所述滤液IV进行蒸发结晶得到结晶盐。
9.根据权利要求8所述的废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，其特征在于，将所述结晶盐返回步骤S1循环利用；所述蒸发结晶过程中产生的冷凝水返回步骤S1用于配制所述酸溶液，或者作为步骤S2和S4中固体产物的洗涤水。
10.根据权利要求1所述的废旧轮胎裂解炭黑制备高炉喷吹燃料及碳酸锌的方法，其特征在于，所述高炉喷煤包括烟煤、无烟煤、贫瘦煤、提质煤、兰炭，及其它含炭燃料中的一种或多种。
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