一種含鋅煙塵的處理方法

2023-07-31 00:11:51

專利名稱：一種含鋅煙塵的處理方法
技術領域：
本發明涉及資源再利用領域，具體涉及一種含鋅高爐和電爐煙塵的綜合回收利用。
背景技術：
鋼鐵工業是國民經濟的重要基礎產業、支柱產業。隨著國民經濟的迅速發展，在強 勁市場的拉動下，鋼鐵產量迅速增長。在鋼鐵工業迅速發展的同時，鐵礦石、煤、焦、 輔助原材料、電能、水等的消耗也隨之增加，廢氣、廢水、廢渣的產生量也大增。節能、 減排、降耗成為維持鋼鐵工業可持續發展的最主要任務。
在高爐煉鐵過程中由爐頂排出的高爐煙氣(高爐煤氣)中所含的微細固體物，經乾式 收塵器(重力收塵器、靜電收塵器、布袋收塵器等)收集得到的為高爐煙塵；經水洗、沉 澱而收集得到的為含水的為高爐塵泥(瓦斯泥)。廣義的"高爐煙塵"還應包括從高爐出鐵 口收集到的煙塵。這裡所指"高爐煙塵"是包括煙塵、塵泥及出鉄口煙塵在內的廣義高爐 煙塵。高爐煙塵的組成與入爐物料一致，其中主要成分是Fe203、 FeO和C，還有為數 不少的有回收價值的元素Zn。每產1噸生鐵產生20公斤高爐煙塵，按煙塵中ZnlOX， Zn回收率85X，煙塵中含Fe24X，含C38X， Fe、 C回收率均為95%計，則每生產 IOOO萬噸生鐵，可回收Zn 17000噸、Fe 45600噸、C 72200噸，經濟價值十分突 出。
Fe是鋼鐵冶煉的目的元素，C是生鐵冶煉必不可的缺少燃料元素。含大量Fe、 C 的高爐煙塵理當返回燒結機循環利用，事實上鋼鐵企業都在以Fe和C為目的回收利用 高爐煙塵。但是，簡單的不經任何處理直接把高爐煙塵返回燒結機回收利用，將造成 Zn的積累，富集的Zn進入高爐後，會造成高爐風口上翹，爐身上部結瘤，煤氣上升管 和除塵布袋發生堵塞，焦炭高溫冶金性能(熱反應性和反應後強度)惡化等問題，影響 高爐系統正常運往，降低高爐的使用壽命。而且有利用價值Zn得不到回收，造成損失。 因此高爐菸灰回收再利用不能僅僅以Fe、 C為目的，應該先將Zn從煙塵中分離出來， 再把剩餘的Fe、 C返回燒結機，實現Fe、 C、 Zn三者綜合回收。
煉鋼電爐煙塵與高爐煙塵類似，不過電爐煙塵含Fe、 Zn更高，含C偏低。高爐煙 塵中Fe以FeO、 Fe203形態存在，而電爐煙塵中除FeO、 Fe203之外還會有金屬Fe存在； 高爐煙塵中Zn以金屬Zn和ZnO形態存在，而電爐煙塵中金屬Zn偏少ZnO偏多。就 所含Fe、 Zn、 C而言，電爐煙塵與高爐煙塵沒本質區別， 一樣具有綜合回收利用價值， 回收方法也一樣。

發明內容
本發明的目的，在於提供一種針對鋼鐵冶煉過程中產生的含鋅高爐煙塵和電爐煙塵 的處理方法。
3本發明的技術方案如下。
一種含鋅煙塵的處理方法，針對鋼鐵冶煉過程中產生的含鋅高爐煙塵和電爐煙塵， 利用Zn遇強鹼顯酸性遇強酸顯鹼性的兩性特性，Fe及其氧化物和C不被強鹼所溶解， 採取用強鹼NaOH溶液處理高爐和電煙塵，使Zn、 ZnO與NaOH反應，生成可溶性化 合物，進入液相，而Fe及其氧化物、C、 SiO、 A1203、 CaO等不與NaOH反應，留在 固相中；然後，過濾洗滌使固液分離，固相濾餅含Fe及其氧化物、C、 SiO、 A1203、 CaO 等，返回燒結機再利用；液相含Zn的可溶性化合物，用H2S04中禾H, Zn轉化為Zn(OH)2 沉澱，再過濾洗滌，濾餅為Zn(OH)2用去加工其它鋅製品，濾液為Na2S04溶液，用去 回收Na2S04。
採用強鹼NaOH溶液處理高爐和電煙塵，氫氧化鈉溶液、水和煙塵的加入量應通過 煙塵Zn的化驗結果計算確定；使Na與Zn的摩爾比為1.03 1.05，反應漿液固液比為 150kg/m3 200 kg/m3。
上述三種物料按照一定量加入後，在攪拌機的作用下，常溫時反應3 4小時(冬天 氣溫低時反應時間長些，夏天氣溫高時反應時間短些)，有條件時可用蒸汽直接加熱至 60。C 70。C、反應1 1.5小時。
液相含Zn的可溶性化合物，用H2S04中和，所用H2S04濃度為93%，中和至pH 值為7 7.5為止。
鋼鐵企業都在以Fe和C為目的回收利用高爐煙塵。本發明方法改變了簡單的不經 任何處理直接把高爐煙塵返回燒結機回收利用、造成Zn的積累，富集的Zn進入高爐後， 造成高爐風口上翹，爐身上部結瘤，煤氣上升管和除塵布袋發生堵塞、焦炭高溫冶金性 能(熱反應性和反應後強度)惡化等問題，影響高爐系統正常運往，降低高爐的使用壽 命的難題，先將Zn從煙塵中分離出來，再把剩餘的Fe、 C返回燒結機，實現了 Fe、 C、 Zn三者的綜合回收。


圖1為本發明的工藝流程示意圖。
具體實施例方式
參見圖1，對於鋼鐵冶煉過程中產生的含鋅高爐煙塵和電爐煙塵，利用Zn遇強鹼 顯酸性遇強酸顯鹼性的兩性特性，Fe及其氧化物和C不被強鹼所溶解，採取用強鹼NaOH 溶液處理高爐和電煙塵，使Zn、 ZnO與NaOH反應，生成可溶性化合物，進入液相， 而Fe及其氧化物、c、 SiO、 A1203、 CaO等不與NaOH反應，留在固相中。然後，過 濾洗滌使固液分離。固相濾餅含Fe及其氧化物、C、 SiO、 A1203、 CaO等，返回燒結機 再利用。液相含Zn的可溶性化合物，用H2S04中和，Zn轉化為Zn(OH)2沉澱，再過濾 洗滌，濾餅為Zn(OH)2用去加工其它鋅製品，濾液為Na2S04溶液，用去回收Na2S04。
其化學反應式如下
鹼溶反應Zn + 2NaOH + 2H20= Na2[Zn(OH)4] + H2.................................(1)
ZnO + 2NaOH + H20 = Na2[Zn(OH)4] ....................................(2)
中和反應
Na2[Zn(OH)4] + H2S04 = Zn(OH)2 + Na2S04 + 2H20..................(3)
生產工藝流程如附圖所示。
1、 氫氧化鈉溶液製備-
首先將工業固體或液體燒鹼(NaOH)和水經計量加到氫氧化鈉溶液製備槽內，在攪拌 機的作用下製備成質量濃度為20%的氫氧化鈉溶液。
2、 鹼溶反應
在鹼溶反應槽內先加入氫氧化鈉溶液和水，然後開啟反應槽配置的攪拌機，再緩慢 加入煙塵。
氫氧化鈉溶液、水和煙塵的加入量通過煙塵Zn的化驗結果計算確定。使Na與Zn 的摩爾比為1.03 1.05，反應漿液固液比為150kg/m3 200kg/m3。
三種物料加完後在攪拌機作用下常溫時反應3 4小時(冬天氣溫低時反應時間長 些，夏天氣溫高時反應時間短些)，有條件時可用蒸汽直接加熱至60'C 7(TC反應1 1.5小時。
反應後的漿液放入反應後漿液貯槽供過濾用。
2、過濾、洗滌
鹼溶反應後漿液由貯槽送至過濾機過濾、洗滌，洗滌至化驗檢測無鈉離子，並使濾
餅含水不超過25%。
濾餅含有未反應的Fe及其氧化物、C、 SiO、 A1203、 CaO等，供鐵礦燒結機使用。 濾液、洗液合併放入濾液貯槽內供中和反應用。
4、 中和反應
鹼溶反應後的濾液、洗液由貯槽送入中和槽內，在攪拌機作用下滴加濃度為93%的 硫酸，至溶液pH為7 7.5為止。
中和後漿液放入中和後漿液貯槽供第二次過濾、洗滌用。
5、 第二次過濾、洗滌
中和後漿液由中和後槳液貯槽送至過濾機過濾、洗滌，洗滌至化驗檢測無S042+, 並使濾餅含水不超過25%。
濾餅為氫氧化鋅Zn(OH)2，作為原料用去加工成各種鋅製品；濾液為硫酸鈉溶液， 用去回收硫酸鈉。
至此，Zn有效地從煙塵中分離出來，避免了煙塵返回燒結機時因Zn的存在帶來的 危害，而且煙塵中的Fe、 C、 Zn得到充分回收再利用，分離Zn過程中加入的NaOH、 H2S04轉化為Na2S04得以回收，化工原料沒有損失，做到物盡其用。
權利要求
1、一種含鋅煙塵的處理方法，其特徵在於針對鋼鐵冶煉過程中產生的含鋅高爐煙塵和電爐煙塵，利用Zn遇強鹼顯酸性遇強酸顯鹼性的兩性特性，Fe及其氧化物和C不被強鹼所溶解，採取用強鹼NaOH溶液處理高爐和電煙塵，使Zn、ZnO與NaOH反應，生成可溶性化合物，進入液相，而Fe及其氧化物、C、SiO、Al2O3、CaO等不與NaOH反應，留在固相中；然後，過濾洗滌使固液分離，固相濾餅含Fe及其氧化物、C、SiO、Al2O3、CaO等，返回燒結機再利用；液相含Zn的可溶性化合物，用H2SO4中和，Zn轉化為Zn(OH)2沉澱，再過濾洗滌，濾餅為Zn(OH)2用去加工其它鋅製品，濾液為Na2SO4溶液，用去回收Na2SO4。
2、 根據權利要求1所述的含鋅煙塵的處理方法，其特徵在於所述採用強 鹼NaOH溶液處理高爐和電煙塵，三種物料氫氧化鈉溶液、水和煙塵的加入量應 通過煙塵Zn的化驗結果計算確定；使Na與Zn的摩爾比為1.03 1.05，反應漿 液固液比為150kg/m3 200kg/m3。
3、 根據權利要求1所述的含鋅煙塵的處理方法，其特徵在於所述的三種 物料按照一定量加入後，在攪拌機的作用下，常溫時反應3 4小時(冬天氣溫低 時反應時間長些，夏天氣溫高時反應時間短些)，有條件時可用蒸汽直接加熱至 60。C 70。C、反應1 1.5小時。
4、 根據權利要求1所述的含鋅煙塵的處理方法，其特徵在於液相含Zn 的可溶性化合物，用H2S04中和，所用H2S04濃度為93X，中和至pH值為7 7.5為止。
全文摘要
本發明提出一種含鋅高爐煙塵和電爐煙塵的處理方法，用強鹼NaOH溶液處理含鋅煙塵，使其中的Zn、ZnO與NaOH反應，生成可溶性化合物，進入液相，而Fe及其氧化物、C、SiO、Al2O3、CaO等不與NaOH反應，留在固相中。經過濾洗滌使固液分離，固相濾餅含Fe及其氧化物、C、SiO、Al2O3、CaO等，返回燒結機再利用。液相含Zn的可溶性化合物，用H2SO4中和，Zn轉化為Zn(OH)2沉澱，再過濾洗滌，濾餅為Zn(OH)2用去加工其它鋅製品，濾液為Na2SO4溶液，用去回收Na2SO4。
文檔編號C22B7/02GK101514400SQ200910119189
公開日2009年8月26日 申請日期2009年3月9日 優先權日2009年3月9日
發明者史漢祥 申請人:史漢祥