CN103966421A - 一种钢铁冶金固体废弃物综合回收利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢铁冶金固体废弃物综合回收利用的方法。其技术方案是：首先将钢铁冶金固体废弃物水洗，使得KCl浸入到溶液中，通过结晶提纯，提取KCl；然后将水洗渣进行强磁选和弱磁性，得到铁精粉；磁选后的尾矿与还原剂混合进行焙烧，固体废弃物中的锌经过还原、挥发等进入到烟尘中，通过浸出、提纯和电积，得到金属锌；焙烧后的残渣通过弱磁性，得到直接还原铁。本发明方法不但能够有效地回收利用固体废弃物中的Fe、C等元素，而且能够把固体废弃物中K、Zn等有色金属提取出来，为冶金固体废弃物的综合利用。
Description
技术领域
本发明涉及冶金废弃物综合回收利用技术领域，具体涉及一种钢铁冶金固体废弃物综合回收利用的方法。
背景技术
随着中国钢铁产业迅速发展的同时，其副产品高炉瓦斯灰、烧结电除尘灰、炼铁炉前灰、炼钢污泥等冶金固体废弃物也逐年增加。然而，这些固体废弃物由于成分复杂、粒度细小、水分含量波动大等原因，利用较为困难。此外，这些含锌的钢铁冶金固体废弃物被划归为“有毒固体废物”，要求对其中的锌等进行回收或钝化处理，否则必须密封堆放。因此，对于钢铁企业而言，如何真正做到经济、合理、高效、综合地利用这些数量可观的含铁资源，是急需解决的问题。
为了有效地利用粉尘资源、消除环境污染、减少对人体的危害、实现钢铁生产零排放的环保要求，各国的钢铁企业均在努力探索，寻求有效的处理冶金固体废弃物的方法。钢铁厂固体废弃物的处理工艺很多，可分为：火法、湿法、火法与湿法联合处理法、固化或玻化法以及选冶处理法。但这些方法同样面临着工艺流程复杂、能耗和原材料消耗高、金属回收率不稳定、运行成本高、具有一定的二次污染等缺点。鉴于此，寻求一种将这些废弃物综合高效回收利用的方法是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢铁冶金固体废弃物综合回收利用的方法，解决钢铁冶金固体废弃物无法有效利用所造成的资源浪费、污染环境等问题。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种钢铁冶金固体废弃物综合回收利用的方法，其具体包括如下步骤：
步骤一 水洗浸出工序
将钢铁冶金固体废弃物水洗，使得KCl浸入到溶液中，得到KCl浸出液和浸出渣；
步骤二 结晶提取KCl
对步骤一得到的浸出液进行除杂和根据溶解度的变化结晶提纯，提取KCl；
步骤三 磁选获得铁精粉
对步骤一获得的浸出渣进行强磁选和弱磁选，得到铁精粉和磁选后的尾矿；
步骤四 焙烧获得还原铁
向步骤三得到的尾矿在C/O比为0.8-1.0的条件下混合焙烧，得到含锌烟尘和焙烧残渣，对焙烧残渣进行磁选得到直接还原铁；
步骤五 获得金属锌
对步骤四中得到的含锌烟尘，通过浸出、提纯和电积，得到金属锌。
作为本发明进一步的改进，所述步骤一具体为: 将钢铁冶金固体废弃物磨成-100的粉末，在70-80℃水中进行浸出，其液固比控制在2-4：1，搅拌转速100-500 r/min，搅拌时间10-30min，使得KCl浸入到溶液中。
作为本发明进一步的改进，所述步骤二具体为：向KCl的浸出液加入Na2S和K2SO4，除去浸出液中的杂质，然后进行蒸发浓缩及结晶提取KCl。
作为本发明进一步的改进，所述步骤三中强磁场的强度为8000-15000高斯，弱磁场的强度为2000高斯。
作为本发明进一步的改进，所述步骤四中尾矿的水分控制在10%以内，C/O控制在0.8-1.0。
作为本发明进一步的改进，所述C/O的控制方法如下：当C/O小于0.8时，加入部分还原剂；C/O大于1.0时，加入部分铁矿粉。
作为本发明进一步的改进，所述步骤四的焙烧温度为1200℃，焙烧时间控制在20-30min，培烧后残渣粒度磨至100目，用2000高斯磁场进行磁选获得直接还原铁。
作为本发明进一步的改进，所述步骤五具体为：含锌烟尘的浸出液为硫酸120-180g/L，温度为60-70℃，液固比为13-14：1，搅拌转速100-500 r/min，终酸pH值控制在5-5.4之间，加入Zn粉和Ag2SO4除杂，并用铅-含银1%的银合金做阳极，铝板做阴极进行电积，得到金属锌。
与现有技术相比，本发明取得的有益效果为：
本发明基于钢铁冶金固体废弃物方面的理论基础和实践经验，所提供的钢铁冶金固体废弃物综合回收利用的方法得到的KCl纯度在92%以上，铁精矿的铁品位在57%以上，金属锌的纯度在97%以上，直接还原铁中金属铁含量在94%以上；K、Zn和铁的综合回收率分别在90%、96%和91%以上。本方法不但能够有效地回收利用固体废弃物中的Fe、C等元素，而且能够把固体废弃物中K、Zn等有色金属提取出来，为冶金固体废弃物的综合利用和再资源化提供了新的手段，获得了良好的经济和社会效益。
附图说明
图1 为钢铁冶金固体废弃物综合回收利用工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合附图1和具体实施例对本发明进行进一步详细的说明。
实施例1
表1为高炉瓦斯灰、烧结除尘灰、炼铁炉前灰等钢铁冶金固体废弃物混合后的成分（含量为质量百分数）。
表1
| TFe | K | Na | Pb | Zn | C | Cl- |
| 38.32 | 5.51 | 0.78 | 0.38 | 10.52 | 10.14 | 6.58 |
如附图1所示，钢铁冶金固体废弃物综合回收利用的方法具体如下：
（1）将钢铁冶金固体废弃物磨成100的粉末，在70-80℃水中进行浸出，其液固比（固液质量比）控制在2-4：1，搅拌转速100-500 r/min，搅拌时间10-30min，使得KCl浸入到溶液中。
（2）在KCl的浸出液中加入Na2S和K2SO4，除去浸出液中的杂质，然后在温度为95℃的条件下进行蒸发浓缩及结晶提取KCl。
（3）上述步骤中产生的浸出渣在8000-15000高斯的磁场强度下进行强磁选，然后在2000高斯的磁场强度下进行弱磁选，获得铁精粉。
（4）磁选后尾矿的水分控制在10%以内，C/O控制在0.8-1.0。C/O小于0.8时，加入部分还原剂；C/O大于1.0时，加入部分铁矿粉。
（5）在1200℃对尾矿和还原剂的混合物进行焙烧，焙烧时间控制在20-30min，培烧后残渣粒度磨至-100目，用2000高斯磁场进行磁选获得直接还原铁。
（6）对培烧后得到的含锌烟尘进行浸出、提纯和电积，得到金属锌。含锌烟尘的浸出液为硫酸120-180g/L，温度为60-70℃，液固比为（13-14）：1，搅拌转速100-500 r/min，终酸pH值控制在5-5.4之间，加入Zn粉和Ag2SO4除杂，并用铅-银合金（含银1%）做阳极，铝板做阴极进行电积。
此钢铁冶金固体废弃物经本发明的方法处理后，得到纯度为94.21%的KCl，且K的回收率为91.46%；得到纯度为97.18%的金属锌，锌的回收率为96.72%；得到品位为57.24%的铁精粉和金属铁含量为94.53%的直接还原铁，铁的综合回收率为91.32%。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (8)
1.一种钢铁冶金固体废弃物综合回收利用的方法，其特征在于：其具体包括如下步骤：
步骤一 水洗浸出工序
将钢铁冶金固体废弃物水洗，使得KCl浸入到溶液中，得到KCl的浸出液和浸出渣；
步骤二 结晶提取KCl
对步骤一得到的浸出液进行除杂，然后进行浓缩结晶提纯，提取KCl；
步骤三 磁选获得铁精粉
对步骤一获得的浸出渣进行强磁选和弱磁选，得到铁精粉和磁选后的尾矿；
步骤四 焙烧获得还原铁
向步骤三得到的尾矿在C/O为0.8-1.0的条件下进行焙烧，得到含锌烟尘和焙烧残渣，对焙烧残渣进行磁选得到直接还原铁；
步骤五 获得金属锌
对步骤四中得到的含锌烟尘，通过浸出、提纯和电积，得到金属锌。
2.根据权利要求1所述的一种钢铁冶金固体废弃物综合回收利用的方法，其特征在于：所述步骤一具体为: 将钢铁冶金固体废弃物磨成100 目的粉末，在70-80℃水中进行浸出，其液固比控制在2-4：1，搅拌转速100-500 r/min，搅拌时间10-30min，使得KCl浸入到溶液中。
3.根据权利要求1所述的一种钢铁冶金固体废弃物综合回收利用的方法，其特征在于：所述步骤二具体为：向KCl的浸出液加入Na2S和K2SO4，除去浸出液中的杂质，然后进行蒸发浓缩及结晶提取KCl。
4.根据权利要求1所述的一种钢铁冶金固体废弃物综合回收利用的方法，其特征在于：所述步骤三中强磁场的强度为8000-15000高斯，弱磁场的强度为2000高斯。
5.根据权利要求1所述的一种钢铁冶金固体废弃物综合回收利用的方法，其特征在于：所述步骤四中尾矿的水分控制在10%以内，C/O控制在0.8-1.0。
6.根据权利要求5所述的一种钢铁冶金固体废弃物综合回收利用的方法，其特征在于：所述C/O的控制方法如下：当C/O小于0.8时，加入部分还原剂；C/O大于1.0时，加入部分铁矿粉。
7.根据权利要求1所述的一种钢铁冶金固体废弃物综合回收利用的方法，其特征在于：所述步骤四的焙烧温度为1200℃，焙烧时间控制在20-30min，培烧后残渣粒度磨至100目，用2000高斯磁场进行磁选获得直接还原铁。
8.根据权利要求1所述的一种钢铁冶金固体废弃物综合回收利用的方法，其特征在于：所述步骤五具体为：含锌烟尘的浸出溶剂为硫酸120-180g/L，温度为60-70℃，液固比为13-14：1，搅拌转速100-500 r/min，终酸pH值控制在5-5.4之间，加入Zn粉和Ag2SO4除杂，并用铅-含银1%的银合金做阳极，铝板做阴极进行电积，得到金属锌。
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