CN218232524U - 一种锌铁熔融还原分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了涉及钢铁冶金环保技术领域，涉及一种锌铁熔融还原分离装置，包括熔融还原系统与锌凝并分离系统；熔融还原系统包括两段炉，两段炉包括高温炉、中温炉；锌粉的氧化锌高温炉内发生还原反应变为单质锌蒸汽，单质锌蒸汽通入中温炉内与煤粉反应提高煤气可燃气成分后进入旋风分离器分离出锌蒸汽、煤气，锌蒸汽与煤气依次经过锌凝并分离系统的高温煤气换热器、凝并固化塔后将锌蒸汽变为锌颗粒。解决锌元素在炼铁高炉内循环富集而影响高炉顺行的问题；分离出的锌是以单质形式存在，无需再进一步还原氧化锌。

Description

一种锌铁熔融还原分离装置

技术领域

本实用新型涉及钢铁冶金环保技术领域，具体涉及一种锌铁熔融还原分离装置。

背景技术

钢铁企业在炼铁、炼钢以及轧钢等各工序会产生大量粉尘，这些粉尘往往含有大量铁和碳而具有很高的利用价值，传统方式一般将其作为配料返回烧结，实现企业内部回收。但其中部分粉尘含有较高的锌等有害元素，直接回配将使锌不断循环富集，导致高炉锌负荷超标，对生产顺行和安全长寿造成危害，而另一方面由于含锌粉尘质量远不及传统炼锌原料，提锌价值有限，通常也无法直接给炼锌企业使用，因此如何有效处置含锌粉尘一直是业界的重要课题。

申请号为CN202010815307.2的发明专利，提出了一种高炉-回转窑协同处理含锌、铁粉尘的方法，将干燥后的含锌粉尘颗粒加入回转窑内进行高温还原焙烧，还原出来的金属锌在907℃左右挥发，变成锌蒸气，锌蒸气随烟气离开回转窑，在回收系统中形成氧化锌，来实现锌的富集回收。但是该系统实现的是氧化锌的富集回收，还需对氧化锌进一步还原收集。申请号为CN201610737311.5的发明专利公开了一种利用回转窑处理高锌含铁尘泥的方法。在回转窑窑头设置粒煤喷枪、残炭喷枪和粒矿喷枪，将高挥发分煤、残炭、高品位铁矿喷吹入窑；干燥后的球团送入回转窑，在回转窑内直接还原及高温团结后，得到高温金属化球团，金属化球团与过剩残炭等物料经冷却到常温后，磁选分离，得到金属化球团，出回转窑的高温烟气经脱除大颗粒粉尘，再进入高低温复合空气换热器冷却，然后进入布袋除尘器，回收氧化锌粉。但是该系统单独设置的回转窑对高含锌粉尘进行脱锌处理，对原料要求高，获得的依然是氧化锌，仍需进一步的还原分离。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种锌铁熔融还原分离装置，实现还原回收含锌粉尘中的锌、铁资源，解决锌元素在炼铁高炉内循环富集而影响高炉顺行的问题；分离出的锌是以单质形式存在，无需再进一步还原氧化锌。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

本实用新型的实施例提供了一种锌铁熔融还原分离装置，包括熔融还原系统与锌凝并分离系统；熔融还原系统包括两段炉，两段炉包括高温炉、中温炉；锌粉的氧化锌高温炉内发生还原反应变为单质锌蒸汽，单质锌蒸汽通入中温炉内与煤粉反应提高煤气可燃气成分后进入旋风分离器分离出锌蒸汽、煤气，锌蒸汽与煤气依次经过锌凝并分离系统的高温煤气换热器、凝并固化塔后将锌蒸汽变为锌颗粒。

作为进一步的实现方式，所述高温炉、中温炉连通呈U型结构。

作为进一步的实现方式，所述高温炉与中温炉分别与旋风分离器连通；所述旋风分离器顶部与中温炉连通，旋风分离器的底部通过返料腿与高温炉连通。

作为进一步的实现方式，所述高温炉底部设置熔融还原物出口。

作为进一步的实现方式，所述旋风分离器顶部出口与高温煤气换热器入口连通。

作为进一步的实现方式，所述高温煤气换热器出口与凝并固化塔入口连通。

作为进一步的实现方式，所述凝并固化塔的出口与低温煤气换热器入口连通。

作为进一步的实现方式，所述低温煤气换热器的出口与布袋除尘器的入口连通；所述布袋除尘器的出口与煤气加压机连接。

作为进一步的实现方式，所述凝并固化塔连接有一级冷却风管、二级冷却风管、风幕冷却风管、冷却料输送管道；所述中温炉连接有调温用循环煤气管。

作为进一步的实现方式，所述低温煤气换热器与第一灰斗连接；所述布袋除尘器与第二灰斗连接；所述第一灰斗和第二灰斗均与凝冰固化塔的冷却料输送管道连通，冷却料输送管道与凝并固化塔的冷却料口连通。

作为进一步的实现方式，所述中温炉设置有煤粉入口、循环煤气入口；所述高温炉设置有高温空气入口、含锌铁矿粉入口和煤粉喷入口。

本实用新型的有益效果如下：

(1)本实用新型的通过U型两段炉与锌凝并分离装置相结合，实现还原回收含锌粉尘中的锌、铁资源，解决锌元素在炼铁高炉内循环富集而影响高炉顺行的问题；分离出的锌是以单质形式存在，无需再进一步还原氧化锌。

(2)本实用新型的低温煤气换热器出口处设置管径较大，煤气流速突然降低，部分附着锌的冷却料沉降下来，落到低温换热器底部的第一灰斗内，第一灰斗内大于2mm的物料排出，小于2mm的物料通过冷却料输送管道送回到凝并固化塔，继续吸附锌，直到物料粒度大于2mm后，通过大颗粒料出口排出。

(3)本实用新型煤气通过煤气加压风机后，分别输送至一级冷却风管、二级冷却风管、风幕冷却风管、冷却料输送风管、调温用循环煤气管

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型根据一个或多个实施方式的整体结构图。

图中，1.高温炉，2.中温炉，3.旋风分离器，4.高温煤气换热器，5.凝并固化塔，6.低温煤气换热器，7.布袋除尘器，8.煤气加压风机，9.第一灰斗，10.第二灰斗。

具体实施方式

实施例一：

如图1，本实施例提供了一种锌铁熔融还原分离装置，包括熔融还原系统和锌凝并分离系统。

熔融还原系统包括两段炉、熔融池、中温炉2、旋风分离器3、返料腿；两段炉包括高温炉1、中温炉2；所述中温炉设置有煤粉入口、循环煤气入口；所述高温炉上部设有高温空气入口、含锌铁矿粉入口和煤粉喷入口；高温炉底部设有熔融池及熔渣出口；高温炉1、中温炉2连通呈U型结构。

锌凝并分离系统包括高温煤气换热器4、凝并固化塔5、低温煤气换热器6、布袋除尘器7、煤气加压风机8，凝并固化塔上部设有一级冷却风入口、二级冷却风入口、风幕冷却风入口、冷却料入口，低温煤气换热器底部设有第一灰斗9及大颗粒料出口，布袋除尘器底部设有第二灰斗10。

高温空气、煤粉通过高温炉上部的高温空气、煤粉喷入口喷入高温炉1内，维持高温炉1内温度1550～1600℃。其中，所述高温空气温度控制在1000～1200℃，所述煤粉粒径控制在200目，煤粉过量，炉内产生高温煤气。

含锌、铁粉尘通入1550～1600℃的高温炉1内，含锌、铁粉尘在高温炉1内发生还原反应，铁粉发生还原反应，Fe2O3被还原为被还原为单质Fe，在高温下呈熔融态流到高温炉1底部熔渣池内，从熔渣出口排出。

锌粉中的氧化锌发生还原反应，ZnO+CO＝Zn+CO2，单质锌在高温下以锌蒸气的形式存在。

锌蒸气随高温煤气进入中温炉2，低温循环煤气从所述调温用循环煤气入口进入中温炉2，将含锌高温煤气温度降至1200～1300℃。高温煤气温度控制在1100～1300℃，优选的控制在1200℃。

所述煤粉从中温炉2煤粉入口喷入，煤粉在高温下反生热解反应，同时与含锌高温煤气中的CO2发生反应，提高煤气的可燃气成分含量，煤气温度降至950～1100℃，优选的控制在1000℃。

高温炉1与中温炉2分别与旋风分离器3连通；所述旋风分离器3顶部与中温炉连通，旋风分离器3的底部通过返料腿与高温炉1连通。所述高温炉1底部设置熔融还原物出口。含锌高温煤气进入旋风分离器3，煤气中的未反应的煤粉、铁粉等通过旋风分离器3分离下来，通过返料腿通入高温炉1中继续参与含锌、铁粉的还原反应。

旋风分离器3顶部出口与高温煤气换热器4入口连通。所述高温煤气中的锌蒸气、煤气通过旋风分离器3顶部煤气通道进入所述锌凝并分离系统中的高温煤气换热器4。含锌高温煤气进入高温煤气换热器4，温度继续降低，保证高温煤气换热器4出口温度维持在920～950℃，优选的控制在930℃。

高温煤气换热器4出口与凝并固化塔5入口连通。含锌高温煤气继续进入凝并固化塔，同时，低温循环煤气通过一级冷却风入口、二级冷却风入口、风幕冷却风入口、冷却料入口进入凝并固化塔5。其中，一级冷却风管梳型布置，一级冷却风管分两层交叉布置，出风口向下布置，风管上部布置耐磨陶瓷三角板。

二级冷却风管从凝并固化塔5上部四周伸入凝并塔，二级冷却风管喷入角度为斜向上45度。所述冷却料入口由低温循环煤气携带冷却料进入凝并固化塔5，冷却料从凝并固化塔5四周对向伸入凝并塔，冷却料喷入管喷入角度为斜向上45度。所述风幕冷却风管贴在凝并塔内壁上，环形布置，且布置多层，风口向下，形成环塔壁风幕。冷却风进入凝并固化塔5内，使含锌高温煤气温度继续降低，温度降至400℃左右，锌蒸气在凝并塔内随着温度降低，逐渐液化，吸附在冷却料颗粒上，随着温度继续降低至420℃左右时，锌继续变为固体。煤气在凝并固化塔出口处温度控制在380～420℃，优选的温度控制在400℃。

凝并固化塔5的出口与低温煤气换热器6入口连通。所述低温煤气换热器6与第一灰斗9连接；第一灰斗9与凝冰固化塔的冷却料输送管道连通，冷却料输送管道与凝并固化塔5的冷却料口连通。

锌颗粒与400℃的煤气进入低温煤气换热器6，锌颗粒与煤气温度降低至150℃左右，所述低温煤气换热器出口处设置管径较大，煤气流速突然降低，部分附着锌的冷却料沉降下来，落到低温换热器底部的灰斗内，灰斗内大于2mm的物料通过大颗粒料出口排出，小于2mm的物料通过冷却料输送管道送回到凝并固化塔，继续吸附锌，直到物料粒度大于2mm后，通过大颗粒料出口排出。

低温煤气换热器6的出口与布袋除尘器7的入口连通；所述布袋除尘器7与第二灰斗10连接；第二灰斗10与凝冰固化塔5的冷却料输送管道连通，冷却料输送管道与凝并固化塔的冷却料口连通。小颗粒的物料与150℃的煤气进入布袋除尘器，其中的小颗粒物料被布袋除尘器7收集至底部灰斗内，通过卸料阀进入冷却料输送管道，被重新输送回凝并固化塔吸附锌，直至粒度大于2mm再通过大颗粒料出口排出。煤气降温至120℃左右。

冷却料为铁矿粉、铁粉或细沙，优选的为细沙，粒度控制在0.5～1mm，优选的粒度为0.5mm。

布袋除尘器7的出口与煤气加压机8连接。小颗粒的物料与150℃的煤气进入布袋除尘器，其中的小颗粒物料被布袋除尘器7收集至底部第二灰斗内，通过卸料阀进入冷却料输送管道，被重新输送回凝并固化塔5吸附锌，直至粒度大于2mm再通过大颗粒料出口排出。煤气降温至120℃左右，120℃的煤气通过煤气加压风机后，分别输送至一级冷却风管、二级冷却风管、风幕冷却风管、冷却料输送风管、调温用循环煤气管，剩余煤气外供使用。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锌铁熔融还原分离装置，其特征在于，包括熔融还原系统与锌凝并分离系统；熔融还原系统包括两段炉，两段炉包括高温炉、中温炉；锌粉的氧化锌高温炉内发生还原反应变为单质锌蒸汽，单质锌蒸汽通入中温炉内与煤粉反应提高煤气可燃气成分后进入旋风分离器分离出锌蒸汽、煤气，锌蒸汽与煤气依次经过锌凝并分离系统的高温煤气换热器、凝并固化塔后将锌蒸汽变为锌颗粒。

2.如权利要求1所述的一种锌铁熔融还原分离装置，其特征在于，所述高温炉、中温炉连通呈U型结构。

3.如权利要求1所述的一种锌铁熔融还原分离装置，其特征在于，所述高温炉与中温炉分别与旋风分离器连通；所述旋风分离器顶部与中温炉连通，旋风分离器的底部通过返料腿与高温炉连通。

4.如权利要求1所述的一种锌铁熔融还原分离装置，其特征在于，所述高温炉底部设置熔融还原物出口。

5.如权利要求1所述的一种锌铁熔融还原分离装置，其特征在于，所述旋风分离器顶部出口与高温煤气换热器入口连通。

6.如权利要求1所述的一种锌铁熔融还原分离装置，其特征在于，所述高温煤气换热器出口与凝并固化塔入口连通。

7.如权利要求1所述的一种锌铁熔融还原分离装置，其特征在于，所述凝并固化塔的出口与低温煤气换热器入口连通。

8.如权利要求7所述的一种锌铁熔融还原分离装置，其特征在于，所述低温煤气换热器的出口与布袋除尘器的入口连通；所述布袋除尘器的出口与煤气加压机连接。

9.如权利要求8所述的一种锌铁熔融还原分离装置，其特征在于，所述低温煤气换热器与第一灰斗连接；所述布袋除尘器与第二灰斗连接；所述第一灰斗和第二灰斗均与凝冰固化塔的冷却料输送管道连通，冷却料输送管道与凝并固化塔的冷却料口连通。

10.如权利要求1所述的一种锌铁熔融还原分离装置，其特征在于，所述中温炉设置有煤粉入口、循环煤气入口；所述高温炉设置有高温空气入口、含锌铁矿粉入口和煤粉喷入口。

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