[发明专利]一种钢铁厂含锌尘泥分离锌的方法

说明书

本发明涉及一种钢铁厂含锌尘泥分离锌的方法，属于固体废弃物处置领域。将碳酸铵和碳酸氢配置混合溶液，向钢铁厂含锌尘泥中加入混合溶液，通入压缩空气使反应压力为0.12MPa~2.0MPa，在温度为30℃~120℃的条件下浸出60min~240min，液固分离后得到锌浸出液和含铁、碳、钙的浸出渣。本发明采用碳酸铵和碳酸氢铵组成的混合溶液为浸出剂，然后通入压缩空气维持一定压力，将物料中的锌转变为易溶解化合物溶解进入溶液，而铁、碳、钙等元素不被溶解；同时，在加压条件下利用空气中的氧作为氧化剂加速锌的溶出，实现锌与钢铁厂含锌尘泥中的铁、碳、钙等元素的分离。

技术领域

本发明涉及一种钢铁厂含锌尘泥分离锌的方法，属于环境保护技术领域。

背景技术

锌是钢铁厂高炉炉料中的一种微量有害元素，通常以氧化物或硫化物形式入炉。锌的化合物在高炉内易被还原，在大于1000℃高温下被一氧化碳还原为锌蒸汽。锌蒸汽随着高炉煤气上升。其中部分锌蒸汽在高炉上部低温区氧化后沉积，与炉料一起下降，如此周而复始形成炉内锌的循环积累，称之为锌在高炉内的“小循环”。但大部分锌蒸汽随煤气进入煤气除尘系统，其中的大部分锌进入湿法除尘的污泥中或干法除尘的粉尘中，如果这些含锌尘泥直接回收再利用，使锌重新进入高炉，就形成了高炉炼铁系统锌的“大循环”。当原料中锌含量达到一定水平时，会引起高炉炉身结厚、高炉顺行困难、煤气利用率降低等一系列问题，深深困扰着高炉操作。

钢铁厂含锌尘泥种类较多，主要分布在烧结、高炉、转炉、电炉等工序。国内钢铁厂典型含锌尘泥物料名称及相应锌含量如下表所示。

随着我国钢铁工业的发展，钢铁企业产出的粉尘越来越多，如果不进行有效处理，直接堆存不仅占用大量土地，还带来严重的环境污染。围绕钢铁厂含锌尘泥的资源化处理，目前形成的技术主要有物理分选法、回转窑法、转底炉法等。

物理分选法的工艺主要为磁性分离和机械分离。磁性分离是利用锌富集在磁性较弱的粒子中的特点，利用磁选方法富集锌元素。机械分离是利用锌一般富集在较小颗粒中的特点，采用离心的方式富集锌元素。专利申请201010545274.0公开的“一种炼钢高炉瓦斯灰或高炉瓦斯泥的回收利用方法”是将瓦斯灰制浆后进行弱磁选、重选、强磁选、粗选、精选、扫选，得到铁精矿、碳精矿和尾渣，尾渣作为胶结填充料产品使用。该方法可以得到较高品位的铁精矿和碳精矿，实现铁和碳的回收与循环利用，但进入尾渣的锌、铁和碳得不到回收，降低了资源综合利用率。专利申请201110232076.3公开的“从高炉瓦斯灰或高炉瓦斯泥中回收铁和碳元素的工艺”，具体方法为“浮、重—磁选联合工艺流程，得到碳精矿、铁精矿和尾矿。此外，诸如专利申请201410244303.8、201410462835.9等专利公开的方法均使用物理分选的方法进行铁和碳的分离。该技术具有工艺简单、易行的特点，其主要缺点是锌的富集率较低，富锌产品中锌含量低，价值较小。

回转窑法是将钢铁厂粉尘经过预处理后，然后同还原剂混合送入回转窑内加热至1000℃~1300℃，使物料中的铁和锌等的氧化物被还原，锌被还原为锌蒸汽进入烟气中，然后经过收尘得到氧化锌粉。专利申请200710066603.5公开了“从高炉瓦斯灰或高炉瓦斯泥中提取金属铟、锌、铋的方法”，具体方案为将瓦斯灰添与焦粉以及添加剂混合，在回转窑中于1200℃条件下进行还原挥发，实现锌与铁、钙、镁等金属的分离。专利申请201210369145.X公开的“利用回转窑回收锌的方法及其装置”，是将高炉灰、电炉灰、瓦斯泥与无烟煤混合配料，在800℃～1050℃下高温燃烧使锌气化进入烟气，达到分离回收锌的目的。此外，专利申请201510591614.6公开的“从高炉瓦斯泥中提取锌的方法”，是将瓦斯泥烘干得到瓦斯灰，再将瓦斯灰置于竖炉，通入氮气保护，在1050℃～1200℃的高温条件下进行还原反应，得到含锌气体，再冷凝得到粗锌产品。诸多类似的处理方法，如专利201110444928.5，201410609181.8等等都属于高温还原挥发处理方法。该工艺处理量大，技术成熟，但其缺点是需要在1000～1300℃的高温条件下进行反应，存在能耗高、成本高、生产效率低、操作复杂等问题。