CN115572839A - 一种利用回转窑处理含铁含锌尘泥制备次氧化锌的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用回转窑处理含铁含锌尘泥制备次氧化锌的方法，属于冶金化工技术领域，所述方法包括：将含铁含锌尘泥与还原剂进行混合，得到预混料；将所述预混料加入到回转窑中进行焙烧，得到锌蒸汽；将所述锌蒸汽进行空气氧化冷却，得到次氧化锌该方法采用回转窑能够混合处理多种钢铁厂含铁含锌尘泥，通过控制回转窑头部温度为900～1150℃，回转窑尾部温度为500～850℃；回转窑中部温度≤1300℃，能够混合处理多种钢铁厂含铁含锌尘泥，实现金属锌和金属铁的有效分离，一步得到次氧化锌产品，最终得到的窑渣脱锌率能达到95％以上，有效解决了现有含铁含锌尘泥处理方法中存在的脱锌率低的问题。

Description

一种利用回转窑处理含铁含锌尘泥制备次氧化锌的方法

技术领域

本申请涉及冶金化工技术领域，尤其涉及一种利用回转窑处理含铁含锌尘泥制备次氧化锌的方法。

背景技术

钢铁冶金企业每生产100吨粗钢，将副产钢渣和各类尘泥各10吨左右。由于冶金尘泥含铁成分较高，且含有较高的碳，是一种宝贵的再生资源，因此，开发钢铁厂内含铁含锌尘泥的合理利用工艺，回收利用有用成分，从而避免锌在高炉中的循环富集具有积极意义。

目前，现有含铁含锌尘泥处理方法中存在的脱锌率低的问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种利用回转窑处理含铁含锌尘泥制备次氧化锌的方法，以解决现有含铁含锌尘泥处理方法中存在的脱锌率低的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种利用回转窑处理含铁含锌尘泥制备次氧化锌的方法，所述方法包括：

将含铁含锌尘泥与还原剂进行混合，得到预混料；

将所述预混料加入到回转窑中进行焙烧，得到锌蒸汽；

将所述锌蒸汽进行空气氧化冷却，得到次氧化锌；

其中，所述回转窑中工作参数包括：回转窑头部温度为900～1150℃，回转窑尾部温度为500～850℃；回转窑中部温度≤1300℃。

进一步地，所述还原剂和所述含铁含锌尘泥的质量比为(0.1～0.2):1。

进一步地，所述焙烧的时长为2-3小时。

进一步地，所述含铁含锌尘泥包括LT灰、OG泥、炼铁除尘灰、瓦斯灰和污水沉淀泥中的至少一种。

进一步地，所述还原剂包括煤粉和焦粉中的至少一种。

进一步地，将所述锌蒸汽进行空气氧化冷却，得到次氧化锌，具体包括：

将所述锌蒸汽通入回转窑烟气处理系统中进行空气氧化冷却，得到次氧化锌；

其中，所述回转窑烟气处理系统包括：回转窑、沉降室、表冷管、布袋收尘、脱硫塔、引风机及烟囱。

进一步地，将所述预混料加入到回转窑中进行焙烧，得到锌蒸汽，具体包括：

将所述预混料加入到回转窑中，从回转窑头部通入空气进行焙烧，得到锌蒸汽；

其中，以质量分数计，所述空气中氧浓度为32～45％。

进一步地，所述通入空气的过程包括：将空气通过吹氧管伸入距回转窑头部或回转窑尾部3～5m处的位置，向回转窑内喷出。

进一步地，所述回转窑头部温度为950℃，所述回转窑尾部温度为600℃。

进一步地，含铁含锌尘泥的脱锌率＞95％。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供了一种利用回转窑处理含铁含锌尘泥制备次氧化锌的方法，该方法采用回转窑能够混合处理多种钢铁厂含铁含锌尘泥，通过控制回转窑头部温度为900～1150℃，回转窑尾部温度为500～850℃；回转窑中部温度≤1300℃，能够混合处理多种钢铁厂含铁含锌尘泥，实现金属锌和金属铁的有效分离，一步得到次氧化锌产品，最终得到的窑渣脱锌率能达到95％以上，有效解决了现有含铁含锌尘泥处理方法中存在的脱锌率低的问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种利用回转窑处理含铁含锌尘泥制备次氧化锌的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

钢铁冶金企业每生产100吨粗钢，将副产钢渣和各类尘泥各10吨左右。由于冶金尘泥含铁成分较高，且含有较高的碳，是一种宝贵的再生资源，因此，开发钢铁厂内含铁含锌尘泥的合理利用工艺，回收利用有用成分，从而避免锌在高炉中的循环富集具有积极意义。

目前，处理含铁含锌尘泥的工艺有物理法、湿法和火法3种。钢铁企业普遍流行的处理方法仍是火法工艺，对相关设备和配套技术也更加熟悉。火法处理工艺的基本原理都是利用锌沸点较低、高温易挥发的性质，通过还原使粉尘中的锌挥发再富集回收。在气相中，锌蒸气以氧化物颗粒的形态存在，可与烟尘一起被收集下来。专利申请201310740908.1公开了“一种利用钢铁厂含锌尘泥生产铁水并回收锌的方法”，具体方案是将钢铁厂含锌尘泥冷固结造块，采用冶金固废回收炉生产铁水并回收锌。该技术具有工艺简单、易行的特点，其主要缺点是锌的富集率较低，富锌产品中锌含量低，价值较小。专利申请201910754087.4公开了“一种含锌尘泥渣固体废弃物的处置工艺”，具体方案为通过火法和湿法联合处置含锌尘泥渣固体废弃物，将冶含锌尘泥渣进行分类规划，含锌量≥5％进入湿法处置工艺，含锌量＜5％进入火法处置工艺，湿法处置工艺产生的残渣再次进入火法处置工艺，火法处置工艺产生的次氧化锌粉(氧化锌含量≤60％)再次进入湿法处置工艺，通过将原始含锌尘泥渣分类规划，根据含锌量的高低不同分别采用湿法和火法联合处置。该工艺处理流程长，操作复杂，湿法和火法联用界限不明确，难以运用到工业操作。专利申请202011426225.5公开了“一种含锌尘泥回收利用方法”，具体方案是采用竖炉间接加热，使含锌尘泥在隔绝空气情况下发生还原反应，保证竖炉排气中的锌以锌蒸气形式进入旋流急冷器中，并通过急冷方式回收金属锌粉，实现一步法获取金属锌。该工艺一方面需要真空隔绝空气，另一方面还需要急冷，存在能耗高，成本高，生产效率低，操作复杂等问题。

本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种利用回转窑处理含铁含锌尘泥制备次氧化锌的方法，如图1所示，所述方法包括：

将含铁含锌尘泥与还原剂进行混合，得到预混料；

将所述预混料加入到回转窑中进行焙烧，得到锌蒸汽；

将所述锌蒸汽进行空气氧化冷却，得到次氧化锌；

其中，所述回转窑中工作参数包括：回转窑头部温度为900～1150℃，回转窑尾部温度为500～850℃；回转窑中部温度≤1300℃。

本申请实施例提供了一种利用回转窑处理含铁含锌尘泥制备次氧化锌的方法，该方法采用回转窑混合处理多种钢铁厂含铁含锌尘泥，通过控制回转窑头部温度为900～1150℃，回转窑尾部温度为500～850℃；回转窑中部温度≤1300℃，能够混合处理多种钢铁厂含铁含锌尘泥，实现金属锌和金属铁的有效分离，一步得到次氧化锌产品，最终得到的窑渣脱锌率能达到95％以上，铁金属化率达到80％左右，有效解决了现有含铁含锌尘泥处理方法中存在的脱锌率低的问题。

本申请中，回转窑为本领域常规装置，本申请文件中对其结构不做重复赘述。

本申请中，脱锌率(％)＝(1-窑渣中锌含量/入窑混匀料中锌含量)*100％；铁金属化率(％)＝窑渣中金属铁含量/窑渣中全铁含量*100％。

作为本申请实施例的一种实施方式，所述还原剂和所述含铁含锌尘泥的质量比为(0.1～0.2):1。

本申请中，通过调整含铁含锌尘泥与还原剂焦粉的配比以及回转窑中工作温度的控制，实现金属锌和金属铁的有效分离，最终得到的窑渣脱锌率能达到95％以上，铁金属化率达到80％左右。具体来说：热力学计算表明，氧化锌开始剧烈还原的温度为897.8℃，但是只有在高于锌沸点温度(907℃)的条件下，还原氧化锌才能得到锌蒸气。因此，回转窑中工作参数包括：回转窑头部温度为900～1150℃，回转窑尾部温度为500～850℃；回转窑中部温度≤1300℃。目的是在较高温度下脱锌反应才能顺利进行，只有这样才能将氧化锌还原的同时锌以蒸气形式从含铁含锌尘泥中挥发，达到脱锌的目的。在锌被还原的同时，铁发生逐级还原反应，其各级还原产物均呈固态继续留在尘泥里，在上述参数条件下既能实现锌的快速还原，又能将铁金属化，实现锌铁分离的实验目的。

作为本申请实施例的一种实施方式，所述焙烧的时长为2-3小时。

作为本申请实施例的一种实施方式，所述含铁含锌尘泥包括LT灰、OG泥、炼铁除尘灰、瓦斯灰和污水沉淀泥中的至少一种。

作为本申请实施例的一种实施方式，所述还原剂包括煤粉和焦粉中的至少一种。

本申请中，在一些具体实施例中，所述还原剂优选为焦粉。

作为本申请实施例的一种实施方式，将所述锌蒸汽进行空气氧化冷却，得到次氧化锌，具体包括：

将所述锌蒸汽通入回转窑烟气处理系统中进行空气氧化冷却，得到次氧化锌；

其中，所述回转窑烟气处理系统包括：回转窑、沉降室、表冷管、布袋收尘、脱硫塔、引风机及烟囱。本申请中，在高于1000℃的条件下还原得到金属锌蒸汽，通过烟气回收系统回收锌蒸汽时，锌蒸汽遇冷被氧化成次氧化锌，回收得到的次氧化锌产品可直接用于生产金属锌。

作为本申请实施例的一种实施方式，将所述预混料加入到回转窑中进行焙烧，得到锌蒸汽，具体包括：

将所述预混料加入到回转窑中，从回转窑头部通入空气进行焙烧，得到锌蒸汽；

其中，以质量分数计，所述空气中氧浓度为32～45％。

本申请中，控制空气中氧浓度为32～45％的作用是窑内高浓度的氧浓度的输入能够提高入窑空气的含氧量，以提高窑内焦粉的利用率。

作为本申请实施例的一种实施方式，所述通入空气的过程包括：将空气通过吹氧管伸入距回转窑头部或回转窑尾部3～5m处的位置，向回转窑内喷出。

本申请中，控制在距回转窑头部或回转窑尾部3～5m处的位置进行通入空气的原因是通过空气的输入进行窑内的热量转换，在完成对空气本身的加热后，进入窑内，后续继续为燃料充分燃烧提供足够的燃料空气。

作为本申请实施例的一种实施方式，所述回转窑头部温度为950℃，所述回转窑尾部温度为600℃。

作为本申请实施例的一种实施方式，含铁含锌尘泥的脱锌率＞95％。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。

实施例1

一种利用回转窑处理钢铁厂含锌尘泥获得次氧化锌粉的工艺方法，包括以下步骤：

(1)将45t的混合好的LT灰、OG泥、炼铁除尘灰、瓦斯灰、污水沉淀泥与5t的焦粉混合均匀；

(2)将混合后50t的含锌尘泥从窑尾送入回转窑中进行焙烧；

(3)控制回转窑内温度：窑头温度为950℃，窑尾温度为650℃；窑中温度最高达1280℃；

(4)从窑头通入空气；

(5)焙烧时间为2.5h，焙烧结束后，锌蒸汽进入回转窑烟气处理系统，经空气氧化冷却后回收得到次氧化锌产品。

本例中窑渣脱锌率95.60％，铁金属化率81.23％。

实施例2

一种利用回转窑处理钢铁厂含锌尘泥获得次氧化锌粉的工艺方法，包括以下步骤：

(1)将40t的混合好的LT灰、OG泥、炼铁除尘灰、瓦斯灰、污水沉淀泥与5.2t的焦粉混合均匀；

(2)将混合后45.2t的含锌尘泥从窑尾送入回转窑中进行焙烧；

(3)控制回转窑内温度：窑头温度为900℃，窑尾温度为600℃；窑中温度最高达1300℃；

(4)从窑头通入空气；

(5)焙烧时间为3h，焙烧结束后，锌蒸汽进入回转窑烟气处理系统，经空气氧化冷却后回收得到次氧化锌产品。

本例中窑渣脱锌率98.21％，铁金属化率82.16％。

实施例3

一种利用回转窑处理钢铁厂含锌尘泥获得次氧化锌粉的工艺方法，包括以下步骤：

(1)将48t的混合好的LT灰、炼铁除尘灰、瓦斯灰、污水沉淀泥与6t的焦粉混合均匀；

(2)将混合后54t的含锌尘泥从窑尾送入回转窑中进行焙烧；

(3)控制回转窑内温度：窑头温度为900℃，窑尾温度为600℃；窑中温度最高达1300℃；

(4)从窑头通入空气；

(5)焙烧时间为3h，焙烧结束后，锌蒸汽进入回转窑烟气处理系统，经空气氧化冷却后回收得到次氧化锌产品。

本例中窑渣脱锌率97.84％，铁金属化率82.30％。

综上所述，相较于现有技术，本申请至少具有以下有益效果：

一、能够混合处理多种钢铁厂含铁含锌尘泥，通过调整不同含铁含锌尘泥与还原剂焦粉的配比，实现金属锌和金属铁的有效分离，最终得到的窑渣脱锌率能达到95％以上，铁金属化率达到80％左右；

二、能够一步得到次氧化锌产品，通过锌的沸点低的特点，在高于1000℃的条件下还原得到金属锌蒸汽，通过烟气回收系统回收锌蒸汽时，锌蒸汽遇冷被氧化成次氧化锌，回收得到的次氧化锌产品可直接用于生产金属锌。

应该理解，在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性地包含，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，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。另外，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种利用回转窑处理含铁含锌尘泥制备次氧化锌的方法，其特征在于，所述方法包括：

将含铁含锌尘泥与还原剂进行混合，得到预混料；

将所述预混料加入到回转窑中进行焙烧，得到锌蒸汽；

将所述锌蒸汽进行空气氧化冷却，得到次氧化锌；

其中，所述回转窑中工作参数包括：回转窑头部温度为900～1150℃，回转窑尾部温度为500～850℃；回转窑中部温度≤1300℃。

2.根据权利要求1所述的利用回转窑处理含铁含锌尘泥制备次氧化锌的方法，其特征在于，所述还原剂和所述含铁含锌尘泥的质量比为(0.1～0.2):1。

3.根据权利要求1所述的利用回转窑处理含铁含锌尘泥制备次氧化锌的方法，其特征在于，所述焙烧的时长为2-3小时。

4.根据权利要求1所述的利用回转窑处理含铁含锌尘泥制备次氧化锌的方法，其特征在于，所述含铁含锌尘泥包括LT灰、OG泥、炼铁除尘灰、瓦斯灰和污水沉淀泥中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的利用回转窑处理含铁含锌尘泥制备次氧化锌的方法，其特征在于，所述还原剂包括煤粉和焦粉中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的利用回转窑处理含铁含锌尘泥制备次氧化锌的方法，其特征在于，将所述锌蒸汽进行空气氧化冷却，得到次氧化锌，具体包括：

将所述锌蒸汽通入回转窑烟气处理系统中进行空气氧化冷却，得到次氧化锌；

其中，所述回转窑烟气处理系统包括：回转窑、沉降室、表冷管、布袋收尘、脱硫塔、引风机及烟囱。

7.根据权利要求1所述的利用回转窑处理含铁含锌尘泥制备次氧化锌的方法，其特征在于，将所述预混料加入到回转窑中进行焙烧，得到锌蒸汽，具体包括：

将所述预混料加入到回转窑中，从回转窑头部通入空气进行焙烧，得到锌蒸汽；

其中，以质量分数计，所述空气中氧浓度为32～45％。

8.根据权利要求7所述的利用回转窑处理含铁含锌尘泥制备次氧化锌的方法，其特征在于，所述通入空气的过程包括：将空气通过吹氧管伸入距回转窑头部或回转窑尾部3～5m处的位置，向回转窑内喷出。

9.根据权利要求1所述的利用回转窑处理含铁含锌尘泥制备次氧化锌的方法，其特征在于，所述回转窑头部温度为950℃，所述回转窑尾部温度为600℃。

10.根据权利要求1所述的利用回转窑处理含铁含锌尘泥制备次氧化锌的方法，其特征在于，含铁含锌尘泥的脱锌率＞95％。

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