CN116497223A - 一种电炉灰的脱锌处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电炉灰的脱锌处理方法，将电炉灰与钙基半干法脱硫灰配料混匀后压制成球获得原料球团；将所述原料球团进行中温焙烧，焙烧完成后分别获得含锌产物和含硫烟气；所述含锌产物破碎后通过酸浸处理或磁选处理实现锌的脱除。本发明的电炉灰的脱锌处理方法，充分利用电炉灰和脱硫灰中的有效组分，通过中温焙烧，转变电炉灰中锌和和脱硫灰中硫存在的相态，再用酸浸或磁选实现电炉灰中锌的脱除，同时利用中温焙烧直接分解以及电炉灰中富含的铁氧化物转化分解实现钙基半干法脱硫灰硫的转化脱除。
Description
技术领域
本发明属于固废处理与资源化技术领域，尤其涉及一种电炉灰的脱锌处理方法。
背景技术
电弧炉EAF粉尘包括碳钢、合金钢以及不锈钢粉尘；随着我国钢铁工业及电力工业的发展，废钢的不断增多，以及特种钢材需求的不断增加，电弧炉炼钢产量将会不断增加，产生的粉尘量也将与年俱增。电弧炉冶炼吨钢约产生粉尘15-30kg，我国电炉炼钢约0.7亿多吨，每年约产生200多万吨粉尘；电炉灰中富含锌平均含量约10％左右，折算金属锌量为20多万吨，而全球锌资源相对稀缺，回收价值显著；电炉粉尘中富含Fe、Zn、Pb等元素，处理不当粉尘中Pb、Zn等有毒元素会对环境造成严重污染。而直接返回高炉炼铁，Zn、Pb等在高炉内循环富集则会缩短炉衬寿命、结瘤堵塞煤气管道等，对高炉的生产顺行等造成不利影响，所以电炉灰现在普遍脱锌后返生产利用。
电炉灰中含锌量较高，且锌主要以铁酸锌的矿相赋存，其尖晶石结构稳定，不仅难于被酸溶解浸出，且难溶于碱溶液，所以一般采用高温冶金还原工艺进行脱锌处理，比如炭基还原技术和高温熔融还原技术；其中炭基还原技术，将电炉灰配加炭基还原剂后，送入转底炉或回转窑等经加热后进入还原区，铁氧化物还原大部分变成还原铁，粉尘中Zn化合物还原变成Zn蒸气在固相层挥发，并在上部快速氧化并冷却成ZnO后随着烟气排出。高温熔融还原技术，将废弃物中有价金属氧化物配炭熔融还原成金属，其中低沸点金属如Zn、Pb等挥发后于气相再氧化成氧化锌和氧化铅，以氧化物形式回收供炼锌用，高沸点金属主要成分为Fe，形成生铁可供电炉炼钢原料之用，若其中含有Ni、Cr则可作为不锈钢冶炼原料；而其他的CaO、SiO2等氧化物转为熔渣，冷却后可作建材使用；高温冶金熔融还原炉温度约1400℃，以电为能源，回收氧化锌的纯度可达60％以上，且Fe可以完全回收，炉渣性质稳定。上述两种高温冶金还原工艺存在反应温度较高、需配加炭基还原剂从而碳耗能耗较高，不太能够满足低碳要求。
而半干法脱硫灰为钢铁、电厂和水泥等行业工业烟气采用钙基半干法脱硫产生的副产物，外观灰白，含水率低，粒径细，主要成分为CaSO3·1/2H2O、CaSO4·2H2O、CaCO3和Ca(OH)2，另含有少量CaCl2、重金属和飞灰等；因含亚硫酸钙和少量氯，导致性质不稳定或腐蚀，利用难度大。
鉴于上述情况，亟待研发一种新的电炉灰脱锌技术，解决现有技术中存在的高耗能高碳的缺陷，并能够协同利用半干法脱硫灰和电炉灰中的有效成分。
发明内容
针对现有主流技术中存在的高能耗高碳缺陷，本发明的目的是提供一种相对低碳的电炉灰脱锌处理方法，利用电炉灰和钙基半干法脱硫灰中的有效组分，通过中温焙烧，转变电炉灰和脱硫灰中锌、硫存在的相态，即电炉灰中的铁酸锌和脱硫灰中转化生成的或原有的氧化钙反应生成氧化锌和铁酸钙；再用酸浸或磁选处理实现电炉灰中锌的脱除，同时利用中温焙烧直接分解以及电炉灰中富含的铁氧化物的转化分解实现钙基半干法脱硫灰中的硫转为SO2从而脱除。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种电炉灰的脱锌处理方法，
将电炉灰与钙基半干法脱硫灰配料混合均匀后压制成球获得原料球团；将所述原料球团进行中温焙烧，焙烧完成后分别获得含锌产物和含硫烟气；所述含锌产物破碎后通过酸浸处理或磁选处理实现锌的脱除。
优选地，所述电炉灰与所述钙基半干法脱硫灰按照钙铁摩尔比为1.1～1.3进行配比。
优选地，所述电炉灰包括以氧化物重量百分数计的如下成分：TFe 35～45％，CaO5～15％，SiO2 2～8％，MgO 2～3％，Al2O3 0.5～2％，ZnO 5～20％，余量为其他组分；
所述钙基半干法脱硫灰包括以氧化物重量百分数计的如下成分：TFe 0.1～2％，CaO 45～65％，SiO2 0.5～5％，MgO 0.5～2％，Al2O30.5～2％，S 3～10％，余量为其他组分。
优选地，所述中温焙烧过程中，焙烧温度为950～1100℃，焙烧时间为2～4h。
优选地，所述含硫烟气经除尘后，用水吸收转化为硫酸。
优选地，所述破碎过程中，将所述焙烧产物破碎至粒径≤400目。
优选地，所述酸浸处理过程中，将破碎处理后的含锌产物放入浓度为1.5～2.5mol/L的稀硫酸中浸提，控制固液比为1：3～6，酸浸温度为70～100℃，酸浸时间为2～4h，最终获得富锌浸提液和浸提残渣。
优选地，所述富锌浸提液经除杂后，电解获得金属锌；所述浸提残渣返回烧结工序或炼钢工序利用。
优选地，锌的回收率达到80％以上。
本发明所提供的电炉灰的脱锌处理方法的有益效果：
1、本发明的电炉灰的脱锌处理方法，通过中温焙烧转变电炉灰中的锌的存在相态，再用酸浸或磁选处理实现电炉灰中锌的脱除，不仅能够实现综合利用钙基半干法脱硫灰中的有效成分，而且能够解决现有电炉灰脱锌常规技术中存在的高耗能高碳的缺陷；
2、本发明的电炉灰的脱锌处理方法，利用中温焙烧分解以及电炉灰中富含的铁氧化物转化分解实现钙基半干法脱硫灰硫的转化脱除；
3、本发明的电炉灰的脱锌处理方法，无需配碳，利用火法湿法联用技术，实现电炉灰中锌的分离，整个工艺从废弃物协同处理与利用角度，综合考虑了副产物的全量利用和二次污染的防控，低碳环保；
4、本发明的电炉灰的脱锌处理方法，充分利用钙基半干法脱硫灰的有效钙组分，同时脱除转化钙基半干法脱硫灰中的硫，实现钙基半干法脱硫灰的有效利用，整个处理流程简洁，成本较低。
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为本发明电炉灰的脱锌处理方法的流程图。
具体实施方式
为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合实施例进一步说明本发明的技术方案。
结合图1所示，本发明所提供的电炉灰的脱锌处理方法，具体方法包括以下步骤：
(1)配料成型，将电炉灰与钙基半干法脱硫灰混合均匀后压制成球获得原料球团；
具体过程为：将电炉灰与钙基半干法脱硫灰按照钙铁摩尔比为1.1～1.3进行配比，即钙基半干法脱硫灰中的钙与所述电炉灰中铁的摩尔比为1.1～1.3；另配加粘结剂和水混匀并压制成球获得原料球团；其中电炉灰包括以氧化物重量百分数计的如下成分：TFe35～45％，CaO 5～15％，SiO2 2～8％，MgO 2～3％，Al2O3 0.5～2％，ZnO 5～20％，余量为其他少量组分；钙基半干法脱硫灰包括以氧化物重量百分数计的如下成分：TFe 0.1～2％，CaO 45～65％，SiO2 0.5～5％，MgO 0.5～2％，Al2O30.5～2％，S 3～10％，余量为其他少量组分。粘结剂占原料球团总质量的3～7wt％，水占原料球团总质量的10～15wt％。
(2)中温焙烧，将所述原料球团进行中温焙烧，焙烧过程产生含硫烟气，焙烧完成获得含锌产物；
具体过程为：将原料球团进行中温焙烧，在空气气氛下控制焙烧温度为950～1100℃，焙烧时间为2～4h，此过程中电炉灰中的铁酸锌和钙基半干法脱硫灰中的钙相发生反应生成氧化锌和铁酸钙，同时钙基半干法脱硫灰中的亚硫酸钙和硫酸钙通过直接分解或化学反应分解转化为SO2进入烟气中，焙烧完成后的分别获得含硫烟气和含锌产物。
(3)副产物处理，所述含锌产物破碎后通过酸浸处理或磁选处理实现锌的脱除。
具体过程为：中温焙烧过程中获得含锌产物是以铁酸钙和氧化锌为主要矿物形态，为了充分将含锌产物中锌分离处理，先将含锌产物通过破碎处理至粒径≤400目。然后破碎后的含锌产物可利用酸浸处理或磁选处理的方法将锌分离出来，最终实现锌的脱除；采用酸浸处理时，将破碎处理后的含锌产物放入浓度为1.5～2.5mol/L的稀硫酸中浸提，控制固液比为1：3～6，酸浸温度为70～100℃，酸浸时间为2～4h，最终获得富锌浸提液和浸提残渣。其中富锌浸提液经除杂后，电解获得金属锌；浸提残渣可返回烧结工序或炼钢工序。经上述处理后，电炉灰的锌回收率达到85％以上。
下面结合具体的例子对本发明的电炉灰的脱锌处理方法作进一步介绍。
实施例1
本实施例中电炉灰的脱锌处理方法如下：
电炉灰的成分为：TFe 44.1％，CaO 9.9％，SiO2 3.2％，MgO 3.3％，Al2O3 1.4％，ZnO 7.9％；钙基半干法脱硫灰的成分为：TFe 1.9％，CaO 62.8％，SiO2 3.6％，MgO1.0％，Al2O32.0％，S 3.5％；高锌电炉灰与钙基半干法脱硫灰按照钙铁摩尔比为1.1进行配比，添加粘结剂和水混合均匀后压制成球获得原料球团，其中粘结剂和水分别占配料后总质量的4wt％和11wt％；然后将原料球团放入焙烧炉中，加热至1100℃进行中温焙烧，焙烧3h，此过程中含硫烟气经除尘后，用水吸收制成硫酸，焙烧后的含锌产物则通过破碎处理至粒径小于400目，之后将破碎后的含锌产物用浓度为1.5mol/L的稀硫酸中浸提，控制固液比为1:3，酸浸温度为80℃，酸浸时间为2.5h，最终获得富锌浸提液和浸提残渣；其中富锌浸提液经除杂后，通过电解获得金属锌，浸提残渣返回烧结工序配料利用。
上述电炉灰的脱锌处理方法中，锌的回收率达到83％。
实施例2
本实施例中电炉灰的脱锌处理方法如下：
电炉灰的成分为：TFe 41.0％，CaO 7.3％，SiO2 3.6％，MgO 2.9％，Al2O3 0.5％，ZnO 15.6％；钙基半干法脱硫灰的成分为：TFe 0.2％，CaO 57.5％，SiO2 0.9％，MgO1.7％，Al2O30.5％，S 6.9％；高锌电炉灰与钙基半干法脱硫灰按照钙铁摩尔比为1.3进行配比，添加粘结剂和水混合均匀后压制成球获得原料球团，其中粘结剂和水分别占配料后总质量的5wt％和12wt％；然后将原料球团放入焙烧炉中，加热至1000℃进行中温焙烧，焙烧4h，此过程中含硫烟气经除尘后，用水吸收制成硫酸，焙烧后的含锌产物则通过破碎处理至粒径小于400目，之后将破碎后的含锌产物用浓度为1.8mol/L的稀硫酸中浸提，控制固液比为1：4，酸浸温度为90℃，酸浸时间为3h，最终获得富锌浸提液和浸提残渣；其中富锌浸提液经除杂后，通过电解获得金属锌，浸提残渣返回烧结工序配料利用。
上述电炉灰的脱锌处理方法中，锌的回收率达到93％。
实施例3
本实施例中电炉灰的脱锌处理方法如下：
电炉灰的成分为：TFe 41.1％，CaO11.6％，SiO2 3.1％，MgO3.3％，Al2O3 1.8％，ZnO 9.9％；钙基半干法脱硫灰的成分为：TFe 1.2％，CaO 64.3％，SiO2 3.4％，MgO0.8％，Al2O31.6.0％，S 3.8％；高锌电炉灰与钙基半干法脱硫灰按照钙铁摩尔比为1.2进行配比，添加粘结剂和水混合后压制成球获得原料球团，其中粘结剂和水分别占配料后总质量的3.5wt％和12wt％然后将原料球团放入焙烧炉中，加热至1050℃进行中温焙烧，焙烧2h，此过程中含硫烟气经除尘后，用水吸收制成硫酸，焙烧后的含锌产物则通过破碎处理至粒径为小400目，之后将破碎后的含锌产物用浓度为2mol/L的稀硫酸中浸提，控制固液比为1：6，酸浸温度为100℃，酸浸时间为4h，最终获得富锌浸提液和浸提残渣；其中富锌浸提液经除杂后，通过电解获得金属锌，浸提残渣返回烧结工序配料利用。
上述电炉灰的脱锌处理方法中，锌的回收率达到90％。
实施例4
本实施例中电炉灰的脱锌处理方法如下：
电炉灰的成分为：TFe 42.7％，CaO4.0％，SiO2 2.9％，MgO 1.7％，Al2O3 0.6％，ZnO 17.1％；钙基半干法脱硫灰的成分为：TFe 0.3％，CaO 50.5％，SiO2 1.2％，MgO1.5％，Al2O30.6％，S 5.7％；高锌电炉灰与钙基半干法脱硫灰按照钙铁摩尔比为1.3进行配比，添加粘结剂和水混合压制成球获得原料球团，其中粘结剂和水分别占配料后总质量的6wt％和14wt％；然后将原料球团放入焙烧炉中，加热至950℃进行中温焙烧，焙烧4h，此过程中含硫烟气经除尘后，用水吸收制成硫酸，焙烧后的含锌产物则通过破碎处理至粒径小于400目，浓度为2.3mol/L的稀硫酸中浸提，控制固液比为1：5，酸浸温度为80℃，酸浸时间为3h，最终获得富锌浸提液和浸提残渣，其中富锌浸提液经除杂后，通过电解获得金属锌，浸提残渣返回炼钢工序配料利用。
上述电炉灰的脱锌处理方法中，锌的回收率达到92％。
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 (9)
1.一种电炉灰的脱锌处理方法，其特征在于，将电炉灰与钙基半干法脱硫灰配料混合均匀后压制成球获得原料球团；将所述原料球团进行中温焙烧，焙烧完成后分别获得含锌产物和含硫烟气；所述含锌产物破碎后通过酸浸处理或磁选处理实现锌的脱除。
2.根据权利要求1所述的电炉灰的脱锌处理方法，其特征在于，所述钙基半干法脱硫灰和所述电炉灰按照钙铁摩尔比为1.1～1.3进行配比。
3.根据权利要求2述的电炉灰的脱锌处理方法，其特征在于，
所述电炉灰包括以氧化物重量百分数计的如下成分：TFe 35～45％，CaO 5～15％，SiO22～8％，MgO 2～3％，Al2O3 0.5～2％，ZnO 5～20％，余量为其他组分；
所述钙基半干法脱硫灰包括以氧化物重量百分数计的如下成分：TFe 0.1～2％，CaO45～65％，SiO2 0.5～5％，MgO 0.5～2％，Al2O30.5～2％，S 3～10％，余量为其他组分。
4.根据权利要求1所述的电炉灰的脱锌处理方法，其特征在于，所述中温焙烧过程中，焙烧温度为950～1100℃，焙烧时间为2～4h。
5.根据权利要求1所述的电炉灰的脱锌处理方法，其特征在于，所述含硫烟气经除尘后，用水吸收转化为硫酸。
6.根据权利要求1所述的电炉灰的脱锌处理方法，其特征在于，所述破碎过程中，将所述焙烧产物破碎至粒径≤400目。
7.根据权利要求1所述的电炉灰的脱锌处理方法，其特征在于，所述酸浸处理过程中，将破碎处理后的含锌产物放入浓度为1.5～2.5mol/L的稀硫酸中浸提，控制固液比为1：3～6，酸浸温度为70～100℃，酸浸时间为2～4h，最终获得富锌浸提液和浸提残渣。
8.根据权利要求7所述的电炉灰的脱锌处理方法，其特征在于，所述富锌浸提液经除杂后，电解获得金属锌；所述浸提残渣返回烧结工序或炼钢工序。
9.根据权利要求1-8之一所述的电炉灰的脱锌处理方法，其特征在于，锌的回收率达到80％以上。
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