CN105063254A - 一种分离高炉瓦斯泥中铁锌碳的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分离高炉瓦斯泥中铁锌碳的方法，将瓦斯泥直接磁化焙烧后再氧化，适当磨矿后进行湿式磁选，得到磁选铁精矿和尾矿富锌料，用浸出剂提取富锌料中锌得到富锌液和炭精粉。通过采用本发明处理瓦斯泥所得产品均可得到有效利用，实现了瓦斯泥固废零排放。本发明具有工艺简单、投资少、能耗低、处理效果好等优点，可为钢铁厂瓦斯泥资源综合利用提供重要的理论指导和技术支撑。

Description

一种分离高炉瓦斯泥中铁锌碳的方法

技术领域

本发明涉及磁化焙烧、磁选及化学浸出，属选矿技术领域，具体涉及一种分离高炉瓦斯泥中铁锌碳的方法。

背景技术

瓦斯泥是高炉炼铁最重要的二次资源之一，主要含三氧化二铁、单质炭、氧化锌等，低锌瓦斯泥可直接作为烧结原料使用。但新原料的不断加入使锌在高炉富集，对生产造成不利影响。我国高锌瓦斯泥的产量超过1000万吨/年，若不加以利用不仅浪费资源，还会带来环境问题。因此寻找经济合理的方法对瓦斯泥有效回收利用是目前钢铁企业急需解决的问题。目前，瓦斯泥回收利用技术主要有选矿法、化学浸出法、直接还原法等。

中国专利(申请号201110040852.X)“利用回转窑焙烧高炉瓦斯泥提取锌的工艺方法”提出彻底还原瓦斯泥中氧化锌以提取锌，通过向瓦斯泥中配加适量焦炭置于回转窑内焙烧还原，收集烟气得到氧化锌，窑内留下金属化炉渣。当还原温度1050℃时，可获得TFe≥50％、ZnO≤1％、金属化率≥70％的金属化炉渣和次氧化锌含量大于65％的富锌料。该方法铁锌分离效果较好，但能耗高，需额外配加燃料，还原温度高达1000℃以上，易导致回转窑结圈，且所得金属化炉渣铁品位低、粒度小，难以大量直接用于炼铁或炼钢。

中国专利(申请号201110354723.8)“一种从高炉瓦斯灰或瓦斯泥回收铁精矿和焦炭粉的工艺”提出，将瓦斯泥磁化焙烧后经磨矿、磁选、浮选回收铁和碳，尾料作为建筑原料，实现瓦斯泥固体废弃物零排放。而该方法并未考虑锌的回收问题，对于锌含量高的瓦斯泥其效果未知。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种分离高炉瓦斯泥中铁锌碳的方法，用于实现瓦斯泥中有价元素的回收利用。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种分离高炉瓦斯泥中铁锌碳的方法，它包括以下步骤：

1)将瓦斯泥进行自还原磁化焙烧，焙烧温度为500℃～900℃，焙烧时间为10～120min；

2)将上述焙烧后的矿置于还原性气氛中冷却至380℃～430℃，然后置于空气中氧化；

3)将上述氧化后的矿进行湿式球磨，球磨时间为3～20min；

4)将上述湿式球磨后的矿与分散剂和自来水配成矿浆，矿浆的质量百分浓度为15％～35％；

5)将上述矿浆用于湿式磁选得到磁选铁精矿和富锌尾矿，磁场强度为0.1T～0.3T；

6)将上述富锌料配加浸出剂进行浸出、固液分离，得到富锌液和炭精粉。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

根据本发明的一个实施方案，所述步骤1)中控制所得焙烧矿中的铁大量转变为具强磁性的假象赤铁矿。

根据本发明的另一个实施方案，所述分散剂添加量为所述步骤1)焙烧后的矿质量的0.2％～3％。

根据本发明的另一个实施方案，所述分散剂是选自酒精、纤维素、水玻璃、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠、石蜡、甘油、聚丙烯中的一种。

本发明还可以是：

根据本发明的另一个实施方案，所述步骤6)中的浸出剂是选自氨水、铵盐、硫酸或盐酸中的一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：

本发明的一种分离高炉瓦斯泥中铁锌碳的方法，利用瓦斯泥中自有的还原剂碳将氧化铁转化为磁铁矿，并利用反应后矿物自身余热使磁铁矿再度氧化为假象赤铁矿，使所得铁精矿在烧结时更易于产生有益于烧结过程的铁酸钙，还可保留强磁性，以便于分选；磁选前矿浆中加入分散剂，使矿物颗粒充分分离，磁选效果更好；磁选尾矿富锌料采用浸出法实现锌与碳的分离，所得富锌液及炭精粉均可实现有效利用；以及本发明工艺简单连续、能耗低，资源综合利用率高，应用前景广阔，可为钢铁企业固体废弃物综合利用提供指导。

附图说明

为了更清楚的说明本申请文件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的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

图1示出了根据本发明一个实施例的分离高炉瓦斯泥中铁锌碳的方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

为满足钢铁企业需求并实现资源综的合利用，本发明提供了一种分离高炉瓦斯泥中铁锌碳的方法，实现瓦斯泥中各有价元素的回收利用，即通过自还原磁化焙烧，使瓦斯泥中铁大量转化为强磁性的磁铁矿，而无磁性的氧化锌基本不还原，根据磁性差异进行磁选而得到分离，磁铁矿在适宜温度下氧化得到烧结性能更好的假象赤铁矿同样具有磁性，磁选尾矿富锌料经化学浸出，炭粉留在固相中而实现分离。所得铁精矿用于烧结工序，富锌液用于提锌，炭精粉可作为炼铁各工序燃料，实现了瓦斯泥固废零排放。

具体地，本实施例的技术方案参见图1所示，一种分离高炉瓦斯泥中铁锌碳的方法，包括如下步骤：

1)将瓦斯泥直接进行自还原磁化焙烧，焙烧温度为500℃-900℃，焙烧时间为10-120min；

2)将上述焙烧矿置于还原性气氛中冷却至380℃-430℃，然后置于空气中氧化；

3)将上述矿渣进行湿式球磨，球磨时间为3-20min；

4)将上述球磨矿添加分散剂和自来水配成矿浆，矿浆浓度15％-35％；

5)将上述矿浆用于湿式磁选得到磁选铁精矿和富锌尾矿，磁场强度为0.1T-0.3T；

6)将上述富锌料配加浸出剂进行浸出、固液分离，得到富锌液和炭精粉。

其中，瓦斯泥直接进行磁化焙烧，而不添加其他物料，无需任何加工工艺；控制所得焙烧矿中的铁大量转变为具强磁性的假象赤铁矿。

所述分散剂添加量为焙烧矿质量的0.2％-3％，所述分散剂可以是酒精、纤维素、水玻璃、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠、石蜡、甘油、聚丙烯中的一种；对于用于浸出的浸出剂可以是氨水、铵盐、硫酸或盐酸。

本发明的主要特征是：利用瓦斯泥中自有的还原剂碳将氧化铁转化为磁铁矿，并利用反应后矿物自身余热使磁铁矿再度氧化为假象赤铁矿，使所得铁精矿在烧结时更易于产生有益于烧结过程的铁酸钙，还可保留强磁性便于分选；磁选前矿浆中加入分散剂，使矿物颗粒充分分离，磁选效果更好；磁选尾矿富锌料采用浸出法实现锌与碳的分离，所得富锌液及炭精粉均可实现有效利用。

涉及的主要反应如下：

3Fe2O3+C＝2Fe3O4+CO(g)(1)

3Fe2O3+CO(g)＝2Fe3O4+CO2(g)(2)

4Fe3O4+O2(g)＝6Fe2O3(3)

ZnO+2H+＝Zn2++H2O(4)

ZnO+2NH42+＝Zn(NH3)22++H2O(5)

试验所用瓦斯泥取自国内某钢铁厂，其主要化学成份如表1所示，由表1知，该瓦斯泥中铁含量为26.85％，亚铁较少，主要以三价铁形式存在；锌含量高达20.23％，具有极大的回收利用价值；碳含量为12.40％，可为其自还原磁化焙烧提供了充分的还原剂及燃料；其他杂质含量均较少，有利于铁、锌、碳的分离。

表1瓦斯泥化学成份％

实施例1：实验室上述将瓦斯泥于置于马弗炉中在600℃下还原100min，使氧化铁转化为磁铁矿；所得焙砂置于通有氮气保护的铁罐中，并插入热电偶冷却至约390℃，置于空气中冷却至室温，使磁铁矿转化为假象赤铁矿；所得焙砂粒度较细，硬度小，置于球磨机中湿磨7min，粒度小于0.074mm的占85％以上；按质量分数配加约1％酒精进行磁选，磁场强度为0.1T，得到铁精矿和富锌料；所得富锌料配加15％硫酸以液固比3:1在80℃下浸出4h，过滤得到富锌液和炭精粉。所得铁精矿含铁43.6％，含锌6.7％，含碳0.8％，铁回收率75.6％；富锌液锌含量72.6g/L，锌回收率73.4％；炭精粉含碳37.1％，含铁4.6％，含锌1.9％，碳回收率78.8％。

实施例2：将表1所述瓦斯泥于置于马弗炉中在700℃下还原80min，所得焙砂置于通有氮气保护的铁罐中，并插入热电偶冷却至约400℃，置于空气中冷却至室温；然后用湿式球磨机磨矿12min，按质量分数配加约0.5％水玻璃进行磁选，磁场强度为0.2T，得到铁精矿和富锌料；所得富锌料配加15％氯化铵以液固比3:1在室温下浸出4h，过滤得到富锌液和炭精粉。所得铁精矿含铁49.1％，含锌5.0％，含碳0.6％，铁回收率80.1％；富锌液锌含量71.3g/L，锌回收率72.2％；炭精粉含碳40.5％，含铁5.9％，含锌2.8％，碳回收率79.4％。

实施例3：将表1所述瓦斯泥于置于马弗炉中在800℃下还原60min，所得焙砂置于通有氮气保护的铁罐中，并插入热电偶冷却至约420℃，置于空气中冷却至室温；然后用湿式球磨机磨矿15min，按质量分数配加约1％甘油进行磁选，磁场强度为0.3T，得到铁精矿和富锌料；所得富锌料配加15％氨水以液固比3:1在50℃下浸出4h，过滤得到富锌液和炭精粉。所得铁精矿含铁45.4％，含锌5.6％，含碳0.6％，铁回收率78.9％；富锌液锌含量81.3g/L，锌回收率78.5％；炭精粉含碳35.9％，含铁6.1％，含锌1.4％，碳回收率70.5％。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (5)

1.一种分离高炉瓦斯泥中铁锌碳的方法，其特征是，它包括以下步骤：

1)将瓦斯泥进行自还原磁化焙烧，焙烧温度为500℃～900℃，焙烧时间为10～120min；

2)将上述焙烧后的矿置于还原性气氛中冷却至380℃～430℃，然后置于空气中氧化；

3)将上述氧化后的矿进行湿式球磨处理，其湿式球磨处理的时间为3～20min；

4)将上述湿式球磨后的矿与分散剂和自来水配成矿浆，矿浆的质量百分浓度为15％～35％；

5)将上述矿浆用于湿式磁选得到磁选铁精矿和富锌尾矿，磁场强度为0.1T～0.3T；

6)将上述富锌料配加浸出剂进行浸出、固液分离，得到富锌液和炭精粉。

2.根据权利要求1所述的一种分离高炉瓦斯泥中铁锌碳的方法，其特征是，所述步骤1)中控制所得焙烧矿中的铁大量转变为具强磁性的假象赤铁矿。

3.根据权利要求1所述的一种分离高炉瓦斯泥中铁锌碳的方法，其特征是，所述分散剂添加量为所述步骤1)焙烧后的矿质量的0.2％～3％。

4.根据权利要求1所述的一种分离高炉瓦斯泥中铁锌碳的方法，所述分散剂是选自酒精、纤维素、水玻璃、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠、石蜡、甘油、聚丙烯中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种分离高炉瓦斯泥中铁锌碳的方法，其特征是，所述步骤6)中的浸出剂是选自氨水、铵盐、硫酸或盐酸中的一种。