一種處理高爐煙塵並回收鐵鋅的方法
2023-04-28 09:07:51 1
一種處理高爐煙塵並回收鐵鋅的方法
【專利摘要】本發明涉及資源綜合利用領域，尤其涉及處理高爐煙塵並回收鐵鋅的方法，包括以下步驟:a)將高爐煙塵與水混合後調漿，使高爐煙塵中的電解質溶解後過濾得濾渣，濾渣加水調漿後進行超聲波分散，得到分散礦漿；b)將分散礦漿浮選脫除高爐煙塵中的炭；c)取磁鐵礦粉磁化後，加入到浮洗脫炭後的分散礦漿中，並加入選擇性絮凝劑進行選擇性磁化絮凝，使高爐煙塵中的赤鐵礦、磁鐵礦選擇性團聚，磁選分離得到鐵精礦和磁選尾礦；d)向磁選尾礦中加入選擇性抑制劑抑制含鐵礦物，並對氧化鋅礦物進行表面改性，然後選擇性浮選得到鋅精礦。本發明的處理高爐煙塵並回收鐵鋅的方法，操作方便、可以高效回收鐵、鋅等有價元素，實現高爐煙塵資源化綜合利用。
【專利說明】一種處理高爐煙塵並回收鐵鋅的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及資源綜合利用領域，尤其涉及一種處理高爐煙塵並回收鐵鋅的方法。【背景技術】
[0002]高爐煙塵是鋼鐵企業燒結、煉鐵環節的主要固廢之一，因燒結電除塵灰中鉀、鈉等鹼金屬的含量較高，煉鐵布袋瓦斯灰中鋅的含量較高，如果直接把電除塵灰、瓦斯灰回用於燒結混合料，則鉀、鈉、鋅等元素的循環富集會給高爐的運行帶來負面影響。高爐煙塵中含有鐵、碳和少量有色金屬，屬寶貴的二次資源，若不能有效治理和利用，不僅造成資源的浪費，且對環境造成極大地汙染。對高爐煙塵進行綜合利用，不僅具有良好的經濟效益，同時具有很高的環境效益和社會效益。為此如何採用先進、實用的高新技術，對高爐煙塵進行無害化、資源化綜合治理，是目前鋼鐵企業需研究的重要課題。
[0003]1、鹼金屬和鋅對高爐的影響
[0004]高爐內當鹼金屬投入量高於臨界值水平時，高爐操作會惡化。受燃燒溫度、高爐溫度分布、煤氣壓力、速度、渣鹼度、渣量、原燃料物理化學性質、操作水平等控制，高爐內的鹼金屬能加速焦炭的氣化反應，使焦炭的強度降低，惡化料柱的透氣性和加速高爐爐襯的侵蝕性。未經處理的電高爐煙塵直接回用，鹼金屬的循環富集會導致鹼金屬負荷持續升高，將限制高爐強化水平的進一步提高，影響煤比的進一步提升。鋅是高爐爐料中的一種有害元素，一般以氧化物或硫化物形式入爐。由於其沸點較低，其化合物在大於1000°c高溫區被一氧化碳還原為氣態鋅。鋅蒸汽隨煤氣上升，行至低溫區被冷凝而再氧化，形成氧化鋅顆粒附著於上升煤氣的粉塵時由煤氣帶出，煤氣除塵淨化系統即產生瓦斯灰，未經處理的瓦斯灰循環使用造成鋅的富集。
[0005]鋅對高爐產生的影響:
[0006](I)鋅對高爐爐襯有破壞作用。
[0007](2)鋅由於富集會堵塞高爐上升管及煤氣管道。
[0008](3)鋅會造成瓦斯灰自燃。自燃是由於鋅氧化放熱點燃碳粉，既影響運輸，還可能燒壞檢修的布袋，降低布袋使用壽命，又可燙傷箱體內檢修人員。
[0009](4)高爐煙塵配加到燒結混料中，有害雜質含量越來越高，從而導致高爐利用係數降低，焦比升高，硬性高爐的使用壽命。
[0010](5)高爐煙塵發粘，布袋易結霜，卸灰困難。
[0011]2.高爐排洩煙塵的綜合治理
[0012](I)高爐煙塵中鉀、鈉的治理
[0013]目前對於高爐煙塵中的鉀、鈉的治理還沒有成功的經驗可循，基於鹼金屬溶於水的化學性質，對電除塵灰進行水溶，沉泥返回燒結混料。經分析燒結機頭除塵灰中還有一定量的Ca、S1、P、Zn、Mg、Mg、Cu等植物必須成分，在農田中單獨使用除塵灰就有改良土壤使農作物增產的效果。如果對除塵灰進行再加工用於複合肥中，不但解決了除塵灰的堆積問題，還為除塵灰找到了一條新額利用方案，在國內鋼鐵企業除塵灰的利用方敏是一個新的突破。由於除塵灰的特殊顆粒形貌和化學組成，她具有較強的吸附作用，利用其吸附性可以直接將氮磷鉀肥料和除塵灰進行複合，配置不同成分、不同比例的除塵灰複合肥，以提高氮磷鉀肥的利用率，並彌補除塵灰中氮磷鉀的不足，所以除塵灰非常適合作為複合肥添加料。由於電除塵灰中全鐵含量約30%，也可以考慮磁選選鐵工藝，與其它含鐵固廢儀器對其鐵品位進行有效回收之後回用於燒結。
[0014](2)高爐排洩煙塵中資源化綜合利用
[0015]由於高爐煙塵中鐵的品位約35%左右，含碳約25%，採用浮選、重選、磁選的方法，提高高爐煙塵的鐵品位50%以上，並有效回收碳粉，且磁選過程可脫鋅70%左右，碳粉返回燒結混合料，尾渣可再進行綜合利用，如用於磚廠、水泥廠等，整套工藝實現了無廢渣、廢水、廢棄排放，達到了資源綜合利用。
[0016]胡曉洪等根據新餘鋼鐵有限責任公司高爐瓦斯灰的礦物特徵，首先採用常規的選礦方法對鐵的回收進行實驗研究，再進行單一搖床、細篩搖床、磁選搖床和細篩磁選搖床4個工藝流程的實驗研究。結果表明，單一的磁選及浮選方法難以獲得高品位鐵精礦，但易篩選低品位尾礦；重選以搖床分選效果為佳，一次分選就可獲得最終鐵精礦。實驗所得鐵精礦鐵含量大於62%。於留春等以上海梅山鋼鐵股份有限公司高爐瓦斯灰為原料，採用弱磁、強磁選工藝在實驗室回收鐵，獲得較好的經濟技術指標:鐵精礦品位由35.07%提高到50.92 %，產率62.77 %，回收率91.14 %，尾礦品位降到8.34 % ;鋅從7.74 %富集到13.92%，提高了 6.18%，脫鋅率達 66.98%。
[0017]毛磊等對乳狀液膜法提取瓦斯灰酸浸液中銦的主要工藝條件進行了研究，討論了外相料液的pH、油內比(製備乳狀液膜時油相與內水相的體積比)、乳水比(乳狀液的體積與被處理料液的體積比)、乳水接觸時間等因素對液膜萃取效果和液膜穩定性的影響。結果表明，應用P507 — SPAN80煤油石蠟乳狀液膜體系(體積比為5:5:85:5)，在乳水比為1/3時，對pH = 2.96的瓦斯灰酸浸液萃取6min,銦回收率達99%。用硫酸、抗壞血酸、碘化鉀、二安替比林甲烷、氯仿等對瓦斯灰酸浸液進行預處理後，能有效預防和減輕萃取過程中乳化現象，並可消除雜質離子對銦光度分析法的幹擾。朱耀平分析了某企業從高爐瓦斯灰中綜合回收金屬銦、鋅、鉍、鉛的生產實踐，利用揮發分段浸出萃取電解工藝的聯合工藝從黑色冶金廢料中提取有色金屬，銦的總實收率達50 %?60 %，鋅70 %?5 %。毛磊等採用硫酸浸出瓦斯灰提取銦，結果表明，在初始硫酸濃度為lmol/L，固液比為1:5，浸出溫度為80°C，浸出時間2h，高速攪拌條件下，銦回收率為15.31%。
[0018]聞永旺等研究了從高爐瓦斯灰中分選鐵和碳的試驗，結果表明，由於高爐瓦斯灰具有成分複雜、粒度微細、密度小、灰分高、礦物結構複雜、共生關係密切的特點，採用單一弱磁選別工藝流程回收鐵，可以選出鐵精礦最高品位48 %，產率2.9 %，回收率6.9 %，所以用單一弱磁選回收瓦斯灰中的鐵是不可行的；採用一粗一掃二精工藝流程浮選高爐瓦斯灰中的碳，可以獲得含固定碳42.32 %、回收率60.37 %的炭精礦。徐柏輝等採用浮選、重選聯合選礦技術對新餘鋼鐵公司高爐瓦斯灰的鐵、碳進行回收，結果表明，可獲得鐵品.位61.13%、回收率56.12%的鐵精礦，碳含量為80.09%、回收率88.04%的炭精礦的較好選礦技術指標。工業生產實踐表明，利用浮選、重選聯合選別技術工藝合理，技術可靠，過程穩定，適應性強。周渝生等採用浮選、磁選流程和磁選、浮選流程處理寶山高爐瓦斯泥回收碳，將試樣磨至0.045mm佔80%，在適量的水玻璃、柴油作捕收劑捕收劑、2號油作起泡劑條件下進行碳粗選，3次碳粗精礦精選，獲得含固定碳大於68.5%的碳炭精粉。
[0019]徐修生等論述了回收高爐瓦斯灰中鋅的兩種方法，同時探索研究了利用物理方法對高爐瓦斯灰中鋅元素的回收，結果表明，試驗所用原料含鋅19.2%，所得鋅鐵礦含鋅32%，鋅回收率為65%，由於高爐瓦斯灰經過了高溫，有相當一部分鋅以固熔體的形式與其他成分混在一起，對鋅的回收和質量提高帶來一定的困難。江賓等用攀枝花新鋼釩公司的高爐瓦斯灰為原料，對其中的鐵碳鋅金屬進行回收，結果表明，入選的瓦斯灰和瓦斯泥鐵的品位為31.55%?41.75%，綜合提鐵的品位在50%?65%，綜合提鐵的回收率在55%?73%;入選的瓦斯灰和瓦斯泥碳的含量為4.46%?16.02%，綜合提碳率約在92%以上；入選的瓦斯灰和瓦斯泥鋅的含量為0.32%?8%，鐵精礦、尾礦、原礦中綜合平均提鋅率約在65%以上。
[0020]由於高爐煙塵具有成分複雜、粒度微細、密度小、灰分高、礦物結構複雜、共生關係密切的特點，從高爐煙塵中回收鐵、鋅及銦等元素回收率低，造成有價金屬資源的浪費，因此從高爐煙塵理化性質出發開發一種新技術實現鐵、鋅等有價元素的回收對於高爐煙塵的資源化綜合利用具有重大意義。
【發明內容】
[0021]本發明的目的是提供一種工藝方法簡單、可以高效回收鐵、鋅的處理高爐煙塵並回收鐵鋅的方法。
[0022]本發明的處理高爐煙塵並回收鐵鋅的方法，包括以下步驟:
[0023]a)製備分散礦漿:將高爐煙塵按照固液重量比1: (5-6)與水混合，之後進行攪拌調漿，使高爐煙塵中的電解質溶解完全後過濾後得濾渣，濾渣加水調漿後，攪拌條件下進行超聲波分散，並加入分散劑，得到分散礦漿；通過此步驟能夠將高爐煙塵均勻分散到水中，得到分散礦漿；
[0024]b)浮選脫炭:將分散礦漿以柴油為捕收劑，松油醇為起泡劑浮選脫除高爐煙塵中的炭，得炭精礦和浮洗脫炭後的分散礦漿；通過此步驟能夠將分散礦漿中的炭高效回收；
[0025]c)含鐵礦物的磁化絮凝:取磁鐵礦粉置於磁場中磁化後，加入到浮選脫炭後的分散礦漿中，並加入選擇性絮凝劑，攪拌進行選擇性磁化絮凝，使得高爐煙塵中的赤鐵礦、磁鐵礦選擇性團聚，經磁選分離得到鐵精礦和磁選尾礦；通過此步驟能夠將分散礦漿中的鐵精礦高效分離；
[0026]d)選擇性抑制-硫化-胺浮富集鋅:向磁選尾礦中加入選擇性抑制劑抑制含鐵礦物，以硫化劑對磁選尾礦中的氧化鋅礦物進行表面改性，並且加入捕收劑經一粗一掃一精進行選擇性浮選得鋅精礦和浮選尾礦。通過此步驟能夠將磁選尾礦中的鋅精礦高效回收。
[0027]優選的，所述步驟a)中的攪拌調漿在溫度50 — 60°C，攪拌速度為800_900r/min條件下進行。在此條件下能夠更加均勻快速的將高爐煙塵分散於水中。
[0028]優選的，所述步驟c)中，「取磁鐵礦粉置於磁場中磁化」具體為:取-400目的磁鐵礦粉於磁場強度為1000-1200GS的磁場中磁化15-30min。在此條件下能夠將磁鐵礦粉更好的磁化並且磁化速度快。
[0029]優選的，所述高爐煙塵為按質量百分數計含鐵14-42 %，含鋅11-41 %的高爐煙
/1、土。[0030]優選的，步驟a)中「濾渣加水調漿後，攪拌條件下進行超聲波分散」具體為:濾渣加水調漿至礦漿分散濃度為20-30 %，攪拌速度為800-900r/min條件下採用強度為40-100KHZ的超聲波進行分散。在此條件下能夠更加均勻快速的將濾渣分散於水中。
[0031]優選的，步驟a)中所述分散劑為水玻璃、碳酸鈉、六偏磷酸鈉或聚丙烯酸中的一種或兩種以上的混合物；和/或步驟a)中所述分散劑的加入量為200-1600g/t。採用所述的分散劑能夠更快速、更均勻的將濾渣分散於水中得到分散礦漿。
[0032]優選的，步驟c)中分散礦漿中磁鐵礦粉的加入量為8_15g/t。此加入量不僅能夠將分散礦漿中的含鐵礦物磁化，而且磁化效果好。
[0033]優選的，步驟c)中的選擇性絮凝劑為腐殖酸鈉、聚合硫酸鐵、羧甲基纖維素鈉、羧甲基澱粉鈉、木薯澱粉或玉米澱粉中的一種或兩種以上的混合物，以使高爐煙塵中的赤鐵礦、磁鐵礦更好的選擇性團聚。
[0034]優選的，步驟d)中，所述選擇性抑制劑為乙二胺四甲叉膦酸鈉或羥基乙叉二膦酸，磁選尾礦中選擇性抑制劑的加入量為400-1000g/t，此加入量能夠對矽酸鐵、褐鐵礦等含鐵礦物的抑制獲得較好的抑制效果。
[0035]優選的，步驟d)中，所述硫化劑為硫化鈉，磁選尾礦中硫化劑的加入量為l_3kg/t，和/或步驟d)中，所述捕收劑為12-18個碳原子的伯胺，每噸分散礦漿的捕收劑用量為200-600g,採用所述的用量的硫化鈉能夠更好的對氧化鋅礦物進行表面改性，採用所述用量的伯胺捕收劑，能夠使鋅精礦更高效的富集，獲得更高的鋅精礦捕收率。
[0036]本發明的處理高爐煙塵並回收鐵鋅的方法，操作方便、可以高效回收鐵、鋅等有價元素，實現高爐煙塵資源化綜合利用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]圖1為本發明實施例所提供的處理高爐煙塵並回收鐵鋅的方法的工藝流程圖。【具體實施方式】
[0038]為了便於清楚理解本發明的技術方案，下面結合實施例進行詳細說明。
[0039]實施例1
[0040]採用上述方法處理含鐵22.78%、含鋅9.95%、含碳23.37%的高爐煙塵。將高爐煙塵取500g按照固液重量比1:5比例進行調漿，加熱至50°C，攪拌速度為800r/min攪拌30min，使得高爐煙塵中的電解質溶解完全，過濾，清液為電解質溶液，濾渣為含鐵礦渣，礦渣加水調漿至礦漿分散濃度為20%，攪拌速度為800r/min攪拌條件下，以80KHz超聲波進行分散，並加入分散劑碳酸鈉和六偏磷酸鈉各600g/t、800g/t,即得分散礦眾；將分散礦漿轉入浮選槽，以柴油100g/t為捕收劑，松油醇50g/t為起泡劑浮選脫除高爐煙塵中的炭得炭精礦和脫炭後的分散礦；取_400目的磁鐵礦粉置於磁場強度為1200GS的磁場中磁化15min，將磁化後的磁鐵礦粉加入到脫炭後所得礦漿中，加入量為8g/t，並加入選擇性絮凝劑羧甲基纖維素鈉100g/t，高速攪拌進行選擇性磁化絮凝，使得高爐煙塵中的赤鐵礦、磁鐵礦選擇性團聚，經磁場強度為600GS磁選機磁選分離即得鐵精礦和磁選尾礦；所得的磁選尾礦加入硫化鈉lkg/t硫化氧化鋅，以乙二胺四甲叉膦酸鈉800g/t為選擇性抑制劑，以十二胺200g/t作捕收劑經一粗一掃一精選擇性浮選回收含鋅礦物得鋅精礦和浮選尾礦。所述一粗一掃一精指，將磁選尾礦加入硫化鈉、選擇性抑制劑和捕收劑後，進行一次粗選得粗選尾礦和粗選精礦，粗選尾礦進行掃選得掃選精礦，粗選精礦進行一次精選得鋅精礦和精選尾礦，將掃選精礦和精選尾礦合併返回粗選作業，獲得鋅精礦和浮選尾礦。表1為本實施例中高爐煙塵中有價金屬提取試驗結果。
[0041]表1高爐煙塵中有價金屬提取試驗結果
【權利要求】
1.一種處理高爐煙塵並回收鐵鋅的方法，其特徵在於，包括以下步驟: a)製備分散礦漿:將高爐煙塵按照固液重量比1:(5-6)與水混合，之後進行攪拌調漿，使高爐煙塵中的電解質溶解完全後過濾後得濾渣，濾渣加水調漿後，攪拌條件下進行超聲波分散，並加入分散劑，得到分散礦漿； b)浮選脫炭:將分散礦漿以柴油為捕收劑，松油醇為起泡劑浮選脫除高爐煙塵中的炭，得炭精礦和浮洗脫炭後的分散礦漿； c)含鐵礦物的磁化絮凝:取磁鐵礦粉置於磁場中磁化後，加入到浮選脫炭後的分散礦漿中，並加入選擇性絮凝劑，攪拌進行選擇性磁化絮凝，使得高爐煙塵中的赤鐵礦、磁鐵礦選擇性團聚，經磁選分離得到鐵精礦和磁選尾礦； d)選擇性抑制-硫化-胺浮富集鋅:向磁選尾礦中加入選擇性抑制劑抑制含鐵礦物，以硫化劑對磁選尾礦中的氧化鋅礦物進行表面改性，並且加入捕收劑經一粗一掃一精進行選擇性浮選得鋅精礦和浮選尾礦。
2.根據權利要求1所述的處理高爐煙塵並回收鐵鋅的方法，其特徵在於，所述步驟a)中的攪拌調漿在溫度50 - 60°C，攪拌速度為800-900r/min條件下進行。
3.根據權利要求1所述的處理高爐煙塵並回收鐵鋅的方法，其特徵在於，所述步驟c)中，「取磁鐵礦粉置於磁場中磁化」具體為:取-400目的磁鐵礦粉於磁場強度為1000-1200GS 的磁場中磁化 15-30min。
4.根據權利要求1所述的處理高爐煙塵並回收鐵鋅的方法，其特徵在於，所述高爐煙塵為按質量百分數計含鐵14-42%，含鋅11-41%的高爐煙塵。
5.根據權利要求1一 4任一項所述的處理高爐煙塵並回收鐵鋅的方法，其特徵在於，步驟a)中「濾渣加水調漿後，攪拌條件下進行超聲波分散」具體為:濾渣加水調漿至礦漿分散濃度為20-30%，攪拌速度為800-900r/min條件下採用強度為40_100ΚΗζ的超聲波進行分散。
6.根據權利要求1一 4任一項所述的處理高爐煙塵並回收鐵鋅的方法，其特徵在於，步驟a)中所述分散劑為水玻璃、碳酸鈉、六偏磷酸鈉或聚丙烯酸中的一種或兩種以上的混合物；和/或步驟a)中所述分散劑的加入量為200-1600g/t。
7.根據權利要求1一 4任一項所述的處理高爐煙塵並回收鐵鋅的方法，其特徵在於，步驟c)中分散礦漿中磁鐵礦粉的加入量為8-15g/t。
8.根據權利要求1一 4任一項所述的處理高爐煙塵並回收鐵鋅的方法，其特徵在於，步驟c)中的選擇性絮凝劑為腐殖酸鈉、聚合硫酸鐵、羧甲基纖維素鈉、羧甲基澱粉鈉、木薯澱粉或玉米澱粉中的一種或兩種以上的混合物。
9.根據權利要求1一 4任一項所述的處理高爐煙塵並回收鐵鋅的方法，其特徵在於，步驟d)中，所述選擇性抑制劑為乙二胺四甲叉膦酸鈉或羥基乙叉二膦酸，磁選尾礦中選擇性抑制劑的加入量為400-1000g/t。
10.根據權利要求1一 4任一項所述的處理高爐煙塵並回收鐵鋅的方法，其特徵在於， 步驟d)中，所述硫化劑為硫化鈉，磁選尾礦中硫化劑的加入量為l_3kg/t ； 和/或 步驟d)中，所述捕收劑為12-18個碳原子的伯胺，每噸分散礦漿的捕收劑用量為200-600go
【文檔編號】B03D3/06GK104028384SQ201410244267
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月4日 優先權日:2014年6月4日
【發明者】孫偉, 韓海生, 唐鴻鵠, 劉文莉 申請人:孫偉