[发明专利]一种利用转底炉二次粉尘提取锌、钾、钠的方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁企业固体废弃物资源综合利用领域，特别涉及一种利用转底炉二次粉尘提取锌、钾、钠的方法。

背景技术

锌的主要用途和产品包括：镀锌、锌锰电池、氧化锌、铜合金、锌基合金等。我国锌产品的用锌结构大致为：镀锌40%左右、电池18%左右、氧化锌16%左右、铜合金13%左右、锌基合金12%左右，还有一些其它的零星用途约占1%。锌矿资源主要包括硫化锌矿（闪锌矿）和氧化锌矿（包括菱锌矿、硅锌矿、水锌矿、异极矿等），并以硫化锌矿为主。工业上提锌的方法包括湿法和火法两种，我国以湿法为主，湿法锌的产量占70%，火法锌仅占30%左右，主要原因在于湿法能耗相对较低、产品纯度高、生产过程温和等。我国锌资源储量居世界第一位，随着经济的快速发展，我国锌金属的消费量持续增长，而且增长的速度远高于生产增长速度，尽管精炼锌产量稳定增长，但国内市场精炼锌仍供不应求，且产消差有逐年扩大的趋势。为了满足需求，我国精炼锌的产能不断增加，但是，由于我国锌资源本身存在大矿少、小矿多、富矿少、贫矿多的特点，且锌下游产品基本不以锌作为主成分，因此专门回收比较困难。加上近年来冶炼产能的大规模盲目扩张，导致国内锌资源严重不足，自2003年起我国成为锌矿砂及其精矿的净进口国，且进口量呈逐年攀升趋势。此外，传统的锌矿资源—硫化锌矿日益减少，低品质氧化锌矿和含锌二次资源的综合利用逐渐被人们所重视。

钾是决定农业丰产的三大营养元素之一，世界钾盐产量的95%用作钾肥，仅有5%用于其它工业部门。对于含钾矿物，按其可溶性可分为可溶性钾盐矿物和不可溶性含钾的铝硅酸盐矿物。可溶性的含钾盐类矿物主要包括钾石盐、光卤石、硫酸钾、混合钾盐和液态钾盐5种类型；铝硅酸类岩石是不可溶性的含钾岩石或富钾岩石（如明矾石、霞石、钾长石及富钾页岩、砂岩、富钾泥灰岩等）。目前,世界范围内开发利用的主要是可溶性钾盐资源。据调查，我国约70%的耕地缺钾，其中45%的耕地严重缺钾，中国作为农业大国，已成为世界主要的钾肥消费国。但是我国钾肥自给率只有30%，进口依赖度达到70%左右，钾盐已成为中国最为紧缺的两种非金属矿产之一。截至2005年，中国钾盐储量折合K₂O为8291.6万吨，仅占世界总储量约1%，资源储量十分有限，难以满足每年庞大的消费需求。

钢铁厂每生产1吨钢大概会有质量比为8～12%的粉尘生成，这些粉尘一般含铁较高，此外还含有一定的Zn、K、Na、Pb、C、Cl等，并且某些元素会在特定工序富集，如高炉布袋灰中C含量比较高，达25～55%；电炉粉尘中Zn含量较高，达3～17%；烧结电除尘灰中KCl含量较高，三电场灰中可达40%。一般，这些粉尘中铁含量高、粒度较粗的部分会返回烧结工序循环利用，其余部分堆存处理，不仅占用场地，还会造成扬尘污染，部分重金属元素随雨水冲刷而浸出，进一步污染环境。进入钢铁循环系统的粉尘中的Zn、K、Na、Pb、Cl会进一步富集，恶化烧结和高炉炼铁操作。粉尘中的这些有害元素如Zn、K等，同时又是我国急缺的重要有色金属资源，因此开展相关综合利用具有重要意义。

转底炉煤基直接还原工艺是综合利用钢铁厂粉尘的先进技术，利用粉尘中的残炭，经高温将铁氧化物、锌氧化物还原，同时令Zn、K、Na以氯化物形式挥发出来并进一步富集。产品包括直接还原铁和二次粉尘，直接还原铁金属化率在80%以上，但品位较低，适合作高炉入炉原料，二次粉尘可以作为提取锌、钾、钠的原料。

现有技术中存在利用工业废弃物回收含锌物质的方法。

在名称为“转底炉处理含锌粉尘回收氧化锌的方法”、公开号为CN 101386913 A的中国专利申请中公开了下列操作：将含锌粉尘与煤和熔剂混合，然后进行压块干燥后送入转底炉进行直接还原，粉尘中的锌从废弃物中回收，除锌后的料块通过转底炉直接还原后进行冷却或压块后使用；对于废弃物中的高温烟气，首先进行降尘，然后采用换热器进行回收，换热后兑入空气使锌蒸汽氧化得到氧化锌粉尘，采用冷却器进一步冷却后，最后采用收尘器回收氧化锌粉尘。该专利申请仅叙述了一种获得富含氧化锌的二次粉尘的方法，并没有对二次粉尘的成分以及如何利用做出阐述，二次粉尘中除了锌元素外，还包括有其他金属元素，而如钾、钠等金属元素在二次粉尘中所占比例还十分可观，该方法无法对除锌以外的金属元素进行提取，造成了资源的浪费。