CN1286315A - 含锌高炉瓦斯泥综合利用加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含Zn高炉瓦斯泥综合利用加工方法,包括含Zn高炉瓦斯泥加工电解Zn方法、加工高品位铁精矿方法、制取碳粉方法以及制取混凝土掺合料方法,即利用含Zn高炉瓦斯泥或其处理后的中间产物作为原料,采用一系列特定的化学、物理等方法,使含Zn高炉瓦斯泥加工或制取出相应的产品,从而使含Zn高炉瓦斯泥得到几乎无废物综合利用,利用率达98%。可减少环境污染,化害为利,变废为宝,为二次废物资源的综合利用提供了一条切实可行的途径,具有显著的经济效益和社会效益。

Description

含锌高炉瓦斯泥综合利用加工方法

本发明属于冶金废料处理技术领域，特别是涉及一种含锌高炉瓦斯泥综合利用加工方法。

高炉瓦斯泥是高炉冶炼过程中，洗涤高炉煤气时产生的烟尘，其铁品位一般在30％左右，含碳量也在30％左右。目前对高炉瓦斯泥的使用，或配人烧结矿料或配入烧结球团作炼铁原料，但由于高炉瓦斯泥的铁品位低，且含一定量的锌以及其它杂质元素，返回烧结工序又进入高炉，对高炉炉体十分有害，影响高炉寿命及高炉操作，同时造成循环水系统管路结锌垢，增加设备运行和维护费用。

含锌高炉瓦斯泥一般含锌1-5％，有的高达10-15％。在处理含锌高炉瓦斯泥的现有技术中，一般是利用其作为原料，从中回收锌元素，从而使含锌高炉瓦斯泥变废为宝。

中国专利申请公开说明书CN1107184A公开一种从含锌粉尘中回收锌的方法，即从含有氧化物形式的粉尘制备成含碳聚结块；将聚结块加入到熔化金属中，聚结块中的锌氧化物被还原和汽化为汽化锌。该方法设备复杂，投资大，且能耗高。

又如中国专利申请CN1071965A公开了一种高炉煤气洗涤废水含锌水垢炼锌方法，即将高炉煤气洗涤废水含锌水垢与焦炭粉以(6.5-7.5)∶(3.5-2.5)(重量比)混合加水混匀后用蒸馏法冶炼，温度控制在1050-1100℃之间，反应36小时以上，炼出的锌的含锌量可达98.9％。该方法由于使用还原剂(焦炭粉等)价格贵，耗电量大，因此生产成本高。

上述两项专利申请技术以及其它现有技术只是解决了从高炉瓦斯泥制取锌的问题，并没有使二次废物资源得到充分利用，其中的有效成分没有被利用，整体经济效益不佳，在一定程度上来说还产生了三次废物资源，影响环保。

本发明的目的是提供一种含锌高炉瓦斯泥的无废料综合利用加工方法。通过本发明方法，对含锌高炉瓦斯泥进行合理加工，加工或制取成电解锌、高品位铁精矿、精碳粉、中碳粉及混凝土掺合料等产品，使含锌高炉瓦斯泥几乎全部变成高附加值的产品，即使处理过程产生的废液、废水也闭路循环使用，解决了冶金企业高炉瓦斯泥无法有效利用的一大难题，做到了二次废物资源的充分利用。

为了实现本发明的目的，提供如下技术解决方案：

含锌高炉瓦斯泥综合利用加工方法，是利用含锌高炉瓦斯泥或其中间产物作为原料，通过一系列的化学、物理或电学的方法，加工或制取成电解锌、铁精矿、碳粉以及混凝土掺合料，其特征在于：

(1)所述的含锌高炉瓦斯泥的成份(wt，％)：TFe20～45，C15～35，Zn0.3～15，SiO₂4～10，其余氧化物5～30；

(2)所述的含锌高炉瓦斯泥的粒度在100～300目以下；

(3)所述的含锌高炉瓦斯泥综合利用加工方法，包括加工电解锌工艺、加工铁精矿工艺、制取碳粉工艺以及制取混凝土掺合料工艺；

(4)所述的电解锌产品纯度达：含Zn大于99.5％，高炉瓦斯泥中Zn的收率90～95％；

(5)所述的铁精矿产品含TFe大于60％，高炉瓦斯泥中铁的收率为80～85％；

(6)所述的碳粉产品分中碳粉和精碳粉，中碳粉含量：C＞50％；精碳粉含量：C＞80％；高炉瓦斯泥中C的收率为80～85％；

(7)含锌高炉瓦斯泥选剩的物质经研磨后制取混凝土掺合料产品；

(8)含锌高炉瓦斯泥的总收率达到95～98％。

所述的利用高炉瓦斯泥加工电解锌工艺为：

(1)工艺步骤是将含锌高炉瓦斯泥按粒度分级得到低锌瓦斯泥(粒度一般大于300目以上)和富锌瓦斯泥(粒度在100-300目以下)，低锌瓦斯泥可送到烧结工序利用，也可以送到后述的磁-化联选工序，而富锌瓦斯泥进行碱浸或氨浸处理，再经液固分离得到含Zn碱液和脱Zn瓦斯泥，含Zn碱液再沉淀脱泥，得到含Zn碱清液和沉淀泥，含Zn碱清液除杂过滤后，再经过沉Zn工序得到碳式碳酸锌，再把碳酸锌进行酸溶解，经酸溶解后得到硫酸锌溶液，硫酸锌溶液电解后得到电解锌；

(2)瓦斯泥碱浸或氨浸沉淀脱泥后的脱Zn瓦斯泥(中间产物)和含Zn碱液再沉淀脱泥的沉淀泥(中间产物)可用作加工铁精矿的原料，送入后面的磁-化联选工序；

(3)高炉瓦斯泥中Zn收率为90-95％；

(4)电解脱锌除杂得到的含铜滤渣作为生产硫酸铜工序的原料。

进一步的是，所述的高炉瓦斯泥的碱浸工序，溶液中NaOH含量指制在250～300g/L，液固比为7.5∶1，即原料中折合100％ZnO一吨，加入浸出液7.5m³，温度为55～70℃。

进一步的是，所述的高炉瓦斯泥的氨浸工序采用氨-碳氨组成的混合溶液，其NH₃含量控制在150～200g/L，CO₂含量控制在40～50ml/L，液固比为8∶1，即原料中折合100％ZnO一吨，加入浸出液8m³，温度为55～70℃。

进一步的是，其沉锌工序可以采用含CO₂的烟道气与含Zn碱清液进行反应。

进一步的是，所述的酸溶解工序可以采用含H₂SO₄的焦化废酸作为反应助剂。

更进一步的是，碱式碳酸锌通过酸溶解后，再加入含Zn的冷轧锌渣作为净化剂使之二次净化。

所述的利用含锌高炉瓦斯泥加工铁精矿工艺为：

采用所述的Zn高炉瓦斯泥或沉淀泥或粗粒(粒度大于300目以上)低锌瓦斯泥作为原料，先进行磁--化联选工序，分别得到富铁料和尾矿Ⅰ溢流，富铁料再进入磁浮选工序后即得到铁精矿和尾矿Ⅱ溢流，其中尾矿Ⅱ溢流返回磁-化联选工序。

进一步的是，所述的富铁料品位为TFe大于50％，铁精矿产品品位为含TFe60～65％。

所述的利用含锌高炉瓦斯泥制取加碳粉工艺为：

利用所述的粗粒(粒度大于300目以上)低锌高炉瓦斯泥或脱Zn高炉瓦斯泥经磁-化联选工序后的尾矿Ⅰ溢流作为原料再经强磁选工序后，分别得到尾矿Ⅲ溢流和含铁细泥，含铁细泥返回所述的磁-化联选工序，尾矿Ⅲ溢流再经浮选Ⅰ处理，分别制得碳粉料和浮选Ⅰ底流，将碳粉料再进行浮选Ⅱ处理后得到精碳份和浮选Ⅱ底流，再将二次浮选Ⅱ底流过滤后便得到中碳粉。

进一步的是，所述的碳粉产品分为精碳粉和中碳粉，精碳粉含量为：C＞80％，中碳粉含量为：C＞50％。

所述的利用含锌高炉瓦斯泥制取混凝土掺合料工艺方法是先将经过强磁选后的尾矿Ⅲ溢流再通过浮选Ⅰ过程的浮选Ⅰ底流浓缩，制得浓缩底浆及上层液，上层液返回所述的磁-化联选工序，浓缩底浆过滤后得到滤饼和滤液，滤液返回磁-化联选工序，滤饼经研磨后即制得混凝土掺合料产品。

进一步的是，利用含锌高炉瓦斯制取混凝土掺合料工艺，其相对于含锌高炉瓦斯泥的产品收率为大于15％；所述的混凝土掺合料产品的成份为(wt，％)：SiO₂：20～25，Al₂O₃：5～25，CaO：25-35，Mg1-10，粒径小于5μm，比表面积大于6000Cm²/g。

本发明针对含锌高炉瓦斯泥综合利用加工过程中存在的技术难题，具体采用下列的原理和方法加以解决：

本发明所述的“磁-化联选”工艺，即在磁选的同时加入无机或有机化学药剂进行分散，使选矿率大大提高。磁选在本发明采用磁团聚重选法。磁团聚重选是采用对形成轻度磁团聚的分选矿浆施以剪切作用力，打破矿浆的结构化状态，使矿浆进入强烈的磁性流变状态，得以不断地破坏和分散磁团聚，被分散的磁铁矿颗粒又迅速形成新的磁团聚，致使分选矿浆中的磁铁流变状态，得以不断地破坏和分散磁团聚，被分散的磁铁矿颗粒又迅速形成新的磁团聚，致使分选矿浆中的磁铁矿聚处于“分散_团聚”的反复状态。在化学药剂的配合作用下，更有效地清除瓦斯泥聚团中的单体脉石和贫连生体，实现瓦斯泥的选择性磁团聚，提高磁铁矿石分选选择性。

本发明取得的显著效果如下：

1、本发明提供的整个方法使得含Zn高炉瓦斯泥中有效成分得到有效分离，达到最佳利用，达到无废料生产的目的，分别得到电解锌、高品位铁精矿、精碳粉、中碳粉含锌以及混凝土掺合料等多种高价值产品。

2、使含锌高炉瓦斯泥制成高品位铁精矿，从而提高TFe含量，返回高炉冶炼时有利于高炉利用系数的提高。

3、本发明为二次废物资源(含锌高炉瓦斯泥)的综合利用提供了一条切实可行的途径，具有显著的经济效益和社会效益。

附图1是本发明所述的含锌高炉瓦斯泥综合利用加工的工艺流程图。

下面结合工艺流程图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

利用含锌高炉瓦斯泥加工电解锌工艺，将成分(wt，％)为：TFe36.60，C27.10，Zn3.16，SiO₂7.10，其余氧化物18.10的含锌高炉瓦斯泥，按粒度分级，大于300目的粗粒低锌瓦斯泥(含锌0.38％)返回烧结利用；小于300目的高炉瓦斯泥(含锌6.3％)，称为细粒富锌瓦斯泥。

富锌瓦斯泥进入碱浸工序。配制NaOH、NaCO₃溶液，溶液中NaOH含量为250～300g/L，液固比为7.5∶1，温度控制在55～70℃，浸取时间30分钟。富锌瓦斯泥碱浸后，再经固液分离得到含锌碱液和脱锌瓦斯泥，脱锌瓦斯泥(含Zn：0.49％)送入后述的磁--化联选工序。

含锌碱液进行沉淀脱泥，得到含锌碱清液和沉淀泥，沉淀泥送磁--化联选工序。

含锌碱清液进行除杂。按含锌碱清液∶锌粉=100～200∶1比例加入锌粉除杂，反应时间40～60min，温度控制在90～100℃。含锌碱清液除杂后进行过滤，滤渣送入硫酸铜工序作原料，除杂后的锌碱液通人含CO₂的烟道气进行沉锌处理，便得到碱式碳酸锌，再加入含H₂SO₄的焦化废酸对碱式碳酸锌进行酸溶解，再加入锌粉进行二次净化，过滤后的硫酸锌溶液送电解工序，经电解后得到的1号电解锌含Zn99.99％，产品质量符合GB470-83的要求。含锌高炉瓦斯泥中Zn的收率为87.06％。

利用含锌高炉瓦斯泥加工铁精矿工艺，即利用上述的粗粒低锌高炉瓦斯泥(含Zn0.38％)，或脱锌瓦斯泥(含Zn0.49％)，或沉淀泥(含Zn小于1％)作为原料，进行磁--化联选工序，在物理、化学的作用下，经“团聚_分散”反复作用，得到含TFe65.2％的富铁料以及含Fe18.5％的尾矿Ⅰ溢流，尾矿Ⅰ溢流进入后述的强磁选工序。富铁料经磁浮选Ⅱ使铁的品位富集到70.3％，得到高品位铁精矿产品和尾矿Ⅱ溢流，尾矿Ⅱ溢流返回所述的磁--化联选工序。高炉瓦斯泥中铁的收率为80.9％。

利用含锌高炉瓦斯制取碳粉的工艺，即利用上述的尾矿Ⅲ溢流用碳浮选剂经浮选Ⅰ得到碳粉料(含C69.1％)和浮选Ⅰ底流，浮选Ⅰ底流送后述的浓密工序。将所述的碳粉料经浮选Ⅱ工序，得到精碳粉(含碳85.1％)和浮选Ⅱ底流，浮选Ⅱ底流经过滤后得到中碳粉(含碳53.4％)，滤液经过沉淀后得到ZnO泥和清液，ZnO泥返回前述的高炉瓦斯碱浸工序，清液返回磁--化联选工序。

高炉瓦斯泥中碳的收率81.05％。

利用含锌高炉瓦斯泥制取混凝土掺合料工艺，即利用上述的浮选Ⅰ底流作为原料，经浓密、过滤、研磨工序即得到混凝土掺合料产品，经浓密工序的上层液和过滤的滤液返回前述的磁--化联选工序。

含锌高炉瓦斯泥经本发明提供的综合利用加工方法，分别得到了电解锌、高品位铁精矿、精碳粉、中碳粉以及混凝土掺合料，其结果如下表：

产品	品位(%)	产品收率(%)(对细粒富锌瓦斯泥)	元素收率(%)
	电解锌	Zn99.99	5.85	92.9
铁精矿	Fe70.3	45.57	80.9
精碳粉	C：85.1	8.60	81.05
中碳粉	C：53.4	8.76
混凝土掺合料		28.81

实施例2

含锌高炉瓦斯泥原料成份同实施例1，所述的高炉瓦斯泥不经分级直接通过氨浸工序处理，按液固比(固体为ZnO)8∶1加入助剂NH₄HCO₃、NH₃·H₂O，液体中CO₂浓度控制在40～50mg/L，NH₃的浓度控制在160g/L以上，其余处理步骤和方法同实施例1，处理结果如下表：

产品	品位(%)	产品收率(%)	元素收率(%)
	电解锌	Zn99.99	2.85	90.3
铁精矿	Fe：68.52	44.98	84.2
精碳粉	C：86.10	17.06	85.2
中碳粉	C：51.2	16.40
混凝土掺合料		18.02

Claims (13)

1、含锌高炉瓦斯泥综合利用加工方法，是利用含锌高炉瓦斯泥或其中间产物作为原料，通过一系列的化学、物理或电学的方法，加工或制取成电解锌、铁精矿、碳粉以及混凝土掺合料，其特征在于：

(1)所述的含锌高炉瓦斯泥的成份(wt，％)：TFe20～45，C15～35，Zn0.3～15，SiO₂4～10，其余氧化物5～30；

(2)所述的含锌高炉瓦斯泥的粒度在100～300目以下；

(3)所述的含锌高炉瓦斯泥综合利用加工方法，包括加工电解锌工艺、加工铁精矿工艺、制取碳粉工艺以及制取混凝土掺合料工艺；

(4)所述的电解锌产品纯度达：含Zn大于99.5％，高炉瓦斯泥中Zn的收率90～95％；

(5)所述的铁精矿产品含TFe大于60％，高炉瓦斯泥中铁的收率为80～85％；

(6)所述的碳粉产品分中碳粉和精碳粉，中碳粉含量：C＞50％；精碳粉含量：C＞80％；高炉瓦斯泥中C的收率为80～85％；

(7)含锌高炉瓦斯泥选剩的物质经研磨后制取混凝土掺合料产品；

(8)含锌高炉瓦斯泥的总收率达到95～98％。

2、根据权利要求1所述的含锌高炉瓦斯泥的综合加工方法，其特征在于，所述的利用高炉瓦斯泥加工电解锌工艺为：

(1)工艺步骤是将含锌高炉瓦斯泥按粒度分级得到低锌瓦斯泥(粒度一般大于300目以上)和富锌瓦斯泥(粒度在100-300目以下)，低锌瓦斯泥可送到烧结工序利用，也可以送到后述的磁-化联选工序，而富锌瓦斯泥进行碱浸或氨浸处理，再经液固分离得到含Zn碱液和脱Zn瓦斯泥，含Zn碱液再沉淀脱泥，得到含Zn碱清液和沉淀泥，含Zn碱清液除杂过滤后，再经过沉Zn工序得到碳式碳酸锌，再把碳酸锌进行酸溶解，经酸溶解后得到硫酸锌溶液，硫酸锌溶液电解后得到电解锌；

(2)瓦斯泥碱浸或氨浸沉淀脱泥后的脱Zn瓦斯泥(中间产物)和含Zn碱液再沉淀脱泥的沉淀泥(中间产物)可用作加工铁精矿的原料，送入后面的磁-化联选工序；

(3)高炉瓦斯泥中Zn收率为90-95％；

(4)电解脱锌除杂得到的含铜滤渣作为生产硫酸铜工序的原料。

3、根据权利要求2所述的含锌高炉瓦斯泥加工电解Zn工艺，其特征在于，所述的高炉瓦斯泥的碱浸工序，溶液中NaOH含量指制在250～300g/L，液固比为7.5∶1，即原料中折合100％ZnO一吨，加入浸出液7.5m³，温度为55～70℃。

4、根据权利要求2所述的含锌高炉瓦斯泥加工电解Zn工艺，其特征在于，所述的高炉瓦斯泥的氨浸工序采用氨-碳氨组成的混合溶液，其NH₃含量控制在150～200g/L，CO₂控制在40～50ml/L，液固比为8∶1，即原料中折合100％ZnO一吨，加入浸出液8m³，温度为55～70℃。

5、根据权利要求3或4所述的利用含锌高炉瓦斯泥加工电解锌工艺，其特征在于，其沉锌工序可以采用含CO₂的烟道气与含Zn碱清液进行反应。

6、根据权利要求5所述的利用含锌高炉瓦斯泥加工电解锌工艺，其特征在于，所述的酸溶解工序可以采用含H₂SO₄的焦化废酸作为反应助剂。

7、根据权利要求5所述的利用含锌高炉瓦斯泥加工电解锌工艺，其特征在于，碱式碳酸锌通过酸溶解后，再加入含Zn的冷轧锌渣作为净化剂使之二次净化。

8、根据权利要求1所述的含锌高炉瓦斯泥综合利用加工方法，其特征在于，所述的利用含锌高炉瓦斯泥加工铁精矿加工工艺为：

采用所述的Zn高炉瓦斯泥或沉淀泥或粗粒(粒度大于300目以上)低锌瓦斯泥作为原料，先进行磁-化联选工序，分别得到富铁料和尾矿工溢流，富铁料再进入磁浮选工序后即得到铁精矿和尾矿Ⅱ溢流，其中尾矿Ⅱ溢流返回磁-化联选工序。

9、根据权利要求8所述的利用含锌高炉瓦斯泥制取铁精矿工艺，其特征在于，所述的富铁料品位为TFe大于50％，铁精矿产品品位为含TFe60～65％。

10、根据权利要求1所述的含锌高炉瓦斯泥综合利用方法，其特征在于，所述的利用含锌高炉瓦斯泥制取碳粉工艺为：利用所述的粗粒(粒度大于300目以上)低锌高炉瓦斯泥或脱Zn高炉瓦斯泥经磁-化联选工序后的尾矿Ⅰ溢流作为原料再经强磁选工序后，分别得到尾矿Ⅲ溢流和含铁细泥，含铁细泥返回所述的磁-化联选工序，尾矿Ⅲ溢流再经浮选Ⅰ处理，分别制得碳粉料和浮选Ⅰ底流，将碳粉料再进行Ⅱ浮选处理后得到精碳份和浮选Ⅱ底流，再将二次浮选Ⅱ底流过滤后便得到中碳粉。

11、根据权利要求10所述的利用含锌高炉瓦斯泥制取碳粉工艺，其特征在于，所述的碳粉产品分为精碳粉和中碳粉，精碳粉含量为：C＞80％，中碳粉含量为：C＞50％。

12、根据权利要求1所述的含锌高炉瓦斯泥综合利用加工方法，其特征在于，所述的利用含锌高炉瓦斯泥制取混凝土掺合料工艺方法是先将经过强磁选后的尾矿Ⅲ溢流再通过浮选Ⅰ过程的浮选Ⅰ底流浓缩，制得浓缩底浆及上层液，上层液返回所述的磁-化联选工序，浓缩底浆过滤后得到滤饼和滤液，滤液返回磁-化联选工序，滤饼经研磨后即制得混凝土掺合料产品。

13、根据权利要求1所述的利用含锌高炉瓦斯泥制取混凝土掺合料工艺其相对于含锌高炉瓦斯泥的产品收率为大于15％；所述的混凝土掺合料产品的成份为(wt，％)：SiO₂：20～25，Al₂O₃：5～25，CaO：25～35，Mg：1～10，粒径小于5mm，比表面积大于6000Cm²/g。

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