CN107619946A - 一种高炉烟气除尘灰综合利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高炉烟气除尘灰综合利用方法，将高炉烟气除尘灰通入风力分级‑风磁分选系统，通过风力分级得到风选铁精矿，通过风磁分选得到磁选铁精矿，风选铁精矿和磁选铁精矿返回烧结、冶炼工序使用；布袋除尘器捕集到的干尾灰与粉磨后的还原煤及粘结剂混合后制成团块，团块在高温下焙烧后使团块中的铁氧化物和锌氧化物被还原，锌气化后进入烟气回收系统，团块冷却后得到金属化团块，供高炉和转炉使用；收集烟气回收系统中的除尘灰，即为富锌矿粉，作为炼锌提锌原料使用。本发明解决了现有物理脱锌方法处理高炉烟气除尘灰时由于高炉烟气除尘灰中锌含量波动大而造成的资源浪费、能源浪费、处理性价比低等问题；能够提取出铁精矿和富锌矿粉。

Description

一种高炉烟气除尘灰综合利用方法

技术领域

本发明涉及冶金废弃物综合利用技术领域，尤其涉及一种高炉烟气除尘灰综合利用方法。

背景技术

钢铁冶炼过程各工序都会产生大量的尘泥，由于尘泥具有一定的回用价值，钢铁企业一般作为二次原料返回烧结利用。目前，伴随钢铁行业所产生的固体废弃物不断增加，环境保护问题日趋突显。而且，随着这些固体废物在烧结的循环利用，有害元素不断富集，对烧结矿的质量和工序顺行造成明显影响。

目前，国内很多钢铁企业将含锌粉尘、污泥在烧结系统中的循环使用，造成锌元素严重富集，锌元素带入给冶炼带来了巨大危害，主要有：①在炉喉缸砖等部位形成炉瘤；②由于锌聚集产生的炉内结瘤会导致高炉上部煤气流紊乱，出现悬料崩料现象；③破坏炉衬造成高炉炉皮开裂；④在高炉煤气上升管内冷凝、积聚造成上升管阻塞；⑤在高炉风口处沉积，对耐火材料侵蚀造成砖体疏松，导致风口上翘或破损；⑥引起焦比上升，降低料柱的透气性；⑦炉前作业环境恶劣，能见度差。因此，有必要将含锌粉尘、污泥分离出来进行加工处理。如何变废为宝，将这些粉尘、污泥进行资源化和无害化处理，减少环境污染，已经成为钢铁企业迫在眉睫的问题。另一方面，我国是一个钢铁大国，冶金固废的大量弃用或外排造成大量的资源浪费，其回收处理和循环利用也符合我国绿色可持续发展战略要求。

20世纪70年代，国内外就开始有回收钢铁冶金固废中的Zn、Pb、Fe的相关研究，最近也有相关工艺报道。随着人们对环境问题的日益重视，如何合理开发利用除尘灰更引起了企业和环保部门的高度重视。国外如日本、美国等对粉尘、污泥的回收利用非常重视，由专业化工厂进行处理，已趋于资源化。冶金粉尘、污泥的利用包括：将金属回收，用离子交换树脂系统制备极高纯度氧化铁，用于做精用颜料、磁性材料、催化剂等。

胡晓洪等人发表题为《高炉瓦斯泥综合利用的研究》的文章，采用磁选-摇床为最佳工艺流程。试验所得铁精矿全铁含量大于62％。张汉泉等人发表题为《武钢高炉瓦斯泥铁回收工艺试验研究》的文章，采用两段重选工艺流程处理可获得精泥产率31.8l％、含铁品位61.51％，铁回收率为51.64％的较理想指标。成海芳等人发表题为《攀钢高炉瓦斯灰的综合利用》的文章，采用重一浮选联合，可使选出的铁精矿品位达到47％～20％，回收率达到49.24％。潘国泰等人发表题为《浅谈高炉瓦斯灰提碳提铁工艺科技》的文章，采用重选及弱一强磁搭配的工艺来回收瓦斯灰中的铁，获得较好的处理效果，从使资源得到最大化的回收利用。张美芳等人发表题为《用选矿方法回收利用宝钢高炉瓦斯泥》的文章，在试验室用浮选-磁选或磁选-浮选联合流程处理宝钢高炉粉尘，可获含铁60％的铁精矿，同时回收含碳67％的碳精粉。以上几种方法为几种物理法脱出除尘灰中锌的方法，工艺较为简单，处理成本较低，但处理效果均不够显著。

王静松等人发表的题为《钢铁厂含锌粉尘转底炉直接还原与脱锌试验研究》采用钢铁厂含锌粉尘制成内配碳球团，模拟转底炉在1300℃和中性气氛条件下，还原10min，金属化率达80％，脱锌率达97％；佘雪峰等人发表的题为《冶金粉尘中锌、铅及碱金脱除行为研究》采用钢铁企业含锌粉尘制成含碳球团，在高温条件下模拟转底炉试验，在碳氧比为1，温度1250-1300℃条件下还原15min时金属化率大于70％，脱锌率达93.4％-98.8％。马昱等人发表的题为《基于焙烧实验的高炉瓦斯灰脱锌、脱铅基础研究》采用火法脱除高炉瓦斯灰中的锌，探索和分析了焙烧时间、焙烧温度、碱度以及氯化物添加剂含量等因素对脱锌效果的影响规律，优化火法脱锌参数。这些方法处理含锌尘泥效果显著，但转底炉工艺处理含锌尘泥一次性投资巨大，且成本和能耗过高，经济效益不显著，在钢铁企业微利的今天较难大面积推广应用。

诸荣孙等人发表的题为《高炉瓦斯灰氨浸脱锌》的文章，研究采用氨水和氯化铵作为浸出剂脱出高炉瓦斯灰中的锌。最佳浸出工艺条件为：采用液固比4:1混合后，室温下采用600r/min的速度搅拌3h。在此条件下，锌浸出率可达89％。此方法相比火法提锌方案工艺流程简单，投资规模较小，处理成本较低，且脱锌效果显著。但是，由于高炉瓦斯灰中锌含量波动范围较大，甚至同一钢厂的不同高炉瓦斯灰中锌含量相差30倍以上。采用此方案脱出低锌瓦斯灰中的锌时，难免导致配加浸出剂过量，造成资源浪费。所以，在工业生产过程中由于瓦斯灰含锌量的波动给浸出剂的配入量带来了困难。

赵瑞超等人发表的题为《从高炉瓦斯灰回收铁的试验研究》的文章，研究采用弱磁-强磁两级磁选的方法将瓦斯灰中的铁矿物和锌矿物分离，再通过磁化焙烧工艺将瓦斯灰中的锌进一步脱出，最终获得了品位60.7％，回收率70％的铁精矿。该工艺方案将磁选与火法脱锌工艺联合起来，取得了较好的处理效果，且相比于单纯的火法脱锌工艺更加具有经济性，但弱磁-强磁两级梯度磁选效果有待进一步提高，且仍存在火法脱铅能耗高的问题。目前处理高炉烟气除尘灰的方法归纳起来主要有物理法、火法和湿法，现有技术中普遍采用三种方法中的一种，或任意两种进行组合。受多种因素影响，高炉烟气除尘灰中锌含量波动巨大，而现有方法中，单一方案普遍存在处理效果不理想或能耗及资源消耗大，处理成本高等缺点，而联合方法中也尚未发现一种高效、低投入、低能耗、低成本并且对于各种成分特点的除尘灰广泛适用的处理办法。

发明内容

本发明提供了一种高炉烟气除尘灰综合利用方法，解决了现有物理脱锌方法处理高炉烟气除尘灰时由于高炉烟气除尘灰中锌含量波动大而造成的资源浪费、能源浪费，处理性价比低等问题；不仅实现了高炉烟气除尘灰的无害化处理，而且能够经济、方便地提取出铁精矿和富锌矿粉，创造可观的经济效益。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种高炉烟气除尘灰综合利用方法，包括如下步骤：

(一)干选，采用风力分级+风磁分选的干法分选工艺；

1)将高炉烟气除尘灰通入风力分级-风磁分选系统，即通过鼓风机将高炉烟气除尘灰吹入风道，在第一段风道内通过风力分级将d≥25μm的大粒度除尘灰分离出来，得到风选铁精矿；

2)d＜25μm细粒度除尘灰继续前行进入第二段风道，第二段风道内设磁选装置，通过风磁分选将细粒度除尘灰中的磁性物料分离出来，得到磁选铁精矿；

3)未被磁选装置捕集到的细粒度除尘灰继续通过风道，最终进入风道尾端的布袋除尘器收集起来；

4)通过风力分级和风磁分选分离出的风选铁精矿和磁选铁精矿直接返回烧结、冶炼工序使用；布袋除尘器捕集到的干尾灰进行脱锌提锌处理；

(二)干尾灰火法脱锌：

1)将含碳还原剂磨至100～300目，将干尾灰与粉磨后的含碳还原剂、粘结剂按1:0.15～0.2:0.03～0.05的重量比混合，搅拌均匀后制成团块；

2)将团块在高温下焙烧，团块中的铁氧化物和锌氧化物被还原，锌气化后进入烟气回收系统，团块冷却后得到金属化团块，供高炉和转炉使用；

3)收集烟气回收系统中的除尘灰，即为富锌矿粉，作为炼锌提锌原料使用。

所述风力分级时，风道中的风量为160～270m³/min，风压为2000～2800Pa，除尘灰加料速度为320～350kg/h。

所述磁选装置的磁场强度为8000～11000Oe。

所述团块焙烧温度为950～1150℃，焙烧时间为25～30min。

所述含碳还原剂为煤粉或焦粉，粒度为100～300目。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)通过风选+磁选+火法提锌工艺，解决了现有物理脱锌方法由于高炉烟气除尘灰中锌含量波动大而造成的资源浪费、能源浪费，处理性价比低等问题；

2)不仅实现了高炉烟气除尘灰的无害化处理，降低锌元素对冶炼生产带来的各类危害，而且实现了资源的综合利用；

3)工艺简单可行，经济实用，能够方便地提取出铁精矿和富锌矿粉，创造可观的经济效益。

附图说明

图1是本发明所述一种高炉烟气除尘灰综合利用方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本发明所述一种高炉烟气除尘灰综合利用方法，包括如下步骤：

(一)干选，采用风力分级+风磁分选的干法分选工艺；

1)将高炉烟气除尘灰通入风力分级-风磁分选系统，即通过鼓风机将高炉烟气除尘灰吹入风道，在第一段风道内通过风力分级将d≥25μm的大粒度除尘灰分离出来，得到风选铁精矿；

2)d＜25μm细粒度除尘灰继续前行进入第二段风道，第二段风道内设磁选装置，通过风磁分选将细粒度除尘灰中的磁性物料分离出来，得到磁选铁精矿；

3)未被磁选装置捕集到的细粒度除尘灰继续通过风道，最终进入风道尾端的布袋除尘器收集起来；

4)通过风力分级和风磁分选分离出的风选铁精矿和磁选铁精矿直接返回烧结、冶炼工序使用；布袋除尘器捕集到的干尾灰进行脱锌提锌处理；

(二)干尾灰火法脱锌：

1)将含碳还原剂磨至100～300目，将干尾灰与粉磨后的含碳还原剂、粘结剂按1:0.15～0.2:0.03～0.05的重量比混合，搅拌均匀后制成团块；

2)将团块在高温下焙烧，团块中的铁氧化物和锌氧化物被还原，锌气化后进入烟气回收系统，团块冷却后得到金属化团块，供高炉和转炉使用；

3)收集烟气回收系统中的除尘灰，即为富锌矿粉，作为炼锌提锌原料使用。

所述风力分级时，风道中的风量为160～270m³/min，风压为2000～2800Pa，除尘灰加料速度为320～350kg/h。

所述磁选装置的磁场强度为8000～11000Oe。

所述团块焙烧温度为950～1150℃，焙烧时间为25～30min。

所述含碳还原剂为煤粉或焦粉，粒度为100～300目。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例1】

取某钢厂5号高炉烟气除尘灰样品100kg。首先进行干法分选，打开风选分级系统鼓风机，调节管道风压至2800Pa，调节磁场强度至11000Oe，将高炉烟气除尘灰样品加入干选系统中，加料速度320kg/h，收集到风选铁精矿、磁选铁精矿及干尾灰。

将干尾灰与粉磨后的还原煤、粘结剂按重量比1:0.2:0.04混合，混合均匀后制成含铁团块。团块置于管式炉中在1100℃温度下焙烧30min，收集反应过程中产生的金属化团块和烟气回收系统中的除尘灰(即富锌矿粉)，对原料和产物进行化学分析，高炉烟气除尘灰主要成分如表1所示；

表1高炉烟气除尘灰主要成分(wt％)

	TFe	Zn	Pb	K	Na	Cl
							高炉烟气除尘灰	40.45	8.55	0.79	1.31	0.33	0.88

经检测分析，各个步骤得到的产品及主要成分含量如表2所示：

表2试验产品成分数据(wt％)

	TFe	Zn	Pb	K	Na	Cl
							风选铁精矿	60.28	0.62	0.12	0.34	0.08	0.20
磁选铁精矿	57.93	0.67	0.07	0.28	0.10	0.19
							富锌矿粉	10.15	61.92	1.87	3.98	1.15	2.41
金属化团块	65.39	0.12	0.02	0.18	0.09	0.12

【实施例2】

取某钢厂5号高炉烟气除尘灰样品100kg。首先进行干法分选，打开风选分级系统鼓风机，调节管道风压至2500Pa，调节磁场强度至10000Oe，将高炉烟气除尘灰样品加入干选系统中，加料速度330kg/h，收集到风选铁精矿、磁选铁精矿及干尾灰。

将干尾灰与粉磨后的还原煤、粘结剂按重量比1:0.2:0.05混合，混合均匀后制成含铁团块。团块置于管式炉中在1050℃温度下焙烧25min，收集反应过程中产生的金属化团块和烟气回收系统中的除尘灰(即富锌矿粉)，对原料和产物进行化学分析，高炉烟气除尘灰主要成分如表3所示；

表3试验高炉烟气除尘灰成分(wt％)

	TFe	Zn	Pb	K	Na	Cl
							高炉烟气除尘灰	39.51	12.65	0.86	1.40	0.31	0.95

经检测分析，各个步骤得到的产品及主要成分含量如表4所示：

表4试验产品成分数据(wt％)

	TFe	Zn	Pb	K	Na	Cl
							风选铁精矿	58.85	0.74	0.17	0.46	0.11	0.37
磁选铁精矿	56.23	0.74	0.12	0.36	0.05	0.29
							富锌矿粉	9.88	57.30	2.02	3.75	0.95	1.76
金属化团块	65.22	0.13	0.02	0.23	0.09	0.15

【实施例3】

取某钢厂5号高炉烟气除尘灰样品100kg。首先进行干法分选，打开风选分级系统鼓风机，调节管道风压至2600Pa，调节磁场强度至9500Oe，将高炉烟气除尘灰样品加入干选系统中，加料速度350kg/h，收集到风选铁精矿、磁选铁精矿及干尾灰。

将干尾灰与粉磨后的还原煤、粘结剂按比例1:0.15:0.03混合，混合均匀后制成含铁团块。团块置于管式炉中在950℃温度下焙烧28min，收集反应过程中产生的金属化团块和烟气回收系统中的除尘灰(即富锌矿粉)，对原料和产物进行化学分析，高炉烟气除尘灰主要成分如表5所示；

表5试验高炉烟气除尘灰成分(wt％)

	TFe	Zn	Pb	K	Na	Cl
							高炉烟气除尘灰	39.64	12.66	0.90	1.33	0.30	0.94

经检测分析，各个步骤得到的产品及主要成分含量如表6所示：

表6试验产品成分数据(wt％)

	TFe	Zn	Pb	K	Na	Cl
							风选铁精矿	57.26	0.85	0.31	0.31	0.09	0.40
磁选铁精矿	58.93	0.72	0.17	0.29	0.14	0.25
							富锌矿粉	10.69	60.98	1.46	3.20	1.01	2.28
金属化团块	64.58	0.23	0.04	0.19	0.13	0.11

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高炉烟气除尘灰综合利用方法，其特征在于，包括如下步骤：

(一)干选，采用风力分级+风磁分选的干法分选工艺；

1)将高炉烟气除尘灰通入风力分级-风磁分选系统，即通过鼓风机将高炉烟气除尘灰吹入风道，在第一段风道内通过风力分级将d≥25μm的大粒度除尘灰分离出来，得到风选铁精矿；

2)d＜25μm细粒度除尘灰继续前行进入第二段风道，第二段风道内设磁选装置，通过风磁分选将细粒度除尘灰中的磁性物料分离出来，得到磁选铁精矿；

3)未被磁选装置捕集到的细粒度除尘灰继续通过风道，最终进入风道尾端的布袋除尘器收集起来；

4)通过风力分级和风磁分选分离出的风选铁精矿和磁选铁精矿直接返回烧结、冶炼工序使用；布袋除尘器捕集到的干尾灰进行脱锌提锌处理；

(二)干尾灰火法脱锌：

1)将含碳还原剂磨至100～300目，将干尾灰与粉磨后的含碳还原剂、粘结剂按1:0.15～0.2:0.03～0.05的重量比混合，搅拌均匀后制成团块；

2)将团块在高温下焙烧，团块中的铁氧化物和锌氧化物被还原，锌气化后进入烟气回收系统，团块冷却后得到金属化团块，供高炉和转炉使用；

3)收集烟气回收系统中的除尘灰，即为富锌矿粉，作为炼锌提锌原料使用。

2.根据权利要求1所述的一种高炉烟气除尘灰综合利用方法，其特征在于，所述风力分级时，风道中的风量为160～270m³/min，风压为2000～2800Pa，除尘灰加料速度为320～350kg/h。

3.根据权利要求1所述的一种高炉烟气除尘灰综合利用方法，其特征在于，所述磁选装置的磁场强度为8000～11000Oe。

4.根据权利要求1所述的一种高炉烟气除尘灰综合利用方法，其特征在于，所述团块焙烧温度为950～1150℃，焙烧时间为25～30min。

5.根据权利要求1所述的一种高炉烟气除尘灰综合利用方法，其特征在于，所述含碳还原剂为煤粉或焦粉，粒度为100～300目。