[发明专利]一体式真空感应炉铁水中搅拌含锌灰还原的方法和设备

说明书

本发明公开了一种一体式真空感应炉铁水中搅拌含锌灰还原的方法和设备。现含锌灰火法处理是将含锌灰碳热还原，富集氧化锌作炼锌料或其他料。为高价值利用含锌灰，使其中锌、铅、铁等还原为单质金属利用，引入真空液铁中搅入含碳含锌灰粉，还原后锌、铅液态冷凝收集，在精馏炉升华锌、铅再分离净化成高纯锌、铅液，CO作燃料，炉内铁水定期放出。一体式真空感应炉作为加热还原设备补充反应吸热，热效率高、速度可控，真空搅拌加料法可为喷吹、KR搅拌或感应搅拌法，将灰粉加入铁水，炉渣虹吸排出，炉渣调质后作为微晶玻璃或水泥原料；其还原与竖炉炼锌原理相同，用真空和惰性气体解决铅、锌再氧化，其液态收集、净化与竖炉炼锌原理、设备相同。

1、技术领域

本发明属于固废处理领域或有色金属冶炼领域。

2、背景技术

含锌灰固废指电炉含锌灰、高炉含锌灰、中频炉含锌灰、炼锌渣等含锌灰固废；

不同含锌灰主要成分随其产生工艺不同而有所不同，但主要为铁化物、锌化物、铅化物等易还原金属化物及SiO₂、CaO、Al₂O₃、MgO等难还原氧化物，其化合物聚集形态也有所不同，钢铁工业高炉、电弧炉、感应炉含锌灰的数量较大，是重要的有价元素聚集粉状物料，也是本发明的重要处理固废，例如某电炉含锌灰按重量百分比成分如下：Zn 10-30％、Fe20-40％、Cl 0.1-10％、F 0.1-5％，锌是重要的有价值元素，高炉含锌尘灰中存在一定量的铅化合物。

含锌灰200目以下占比在≥71％，直接排放不仅浪费宝贵的金属资源而且造成粉尘和重金属和有色金属环境污染，特别是在碳达峰、碳中和形势下，大力建设电弧炉的条件下，是行业可持续发展必须解决的关键问题。

目前此类冶金灰的处理有湿法、火法、火法+湿法三类处理方法。

湿法处理常用于用含锌量中、高的灰(Zn％≥10-15％)，但锌灰中主要相(ZnFe₂O₄)是具有高度稳定的化学性质，引起浸出率较低，同时伴随着一定的二次污染；

火法+湿法处理流程长，处理后锌转化为氧化锌，经湿法卤素去除工艺，然后碳热还原氧化锌制取金属锌。

火法处理实际应用较多用：

一类处理方法是：主要将含锌灰碳热还原处理，还原后锌以气态与含锌灰分离，得到富集的锌氧化锌，最终作为炼锌原料或其他含锌化工原料再利用。

如转底炉、回转窑、耙式炉等处理工艺。一般灰中铁没有得到很好还原而残留在渣中，最终作含铁原料循环使用，其还原剂及热量提供多为煤粉或焦粉以及气体燃料，产生的CO工艺中再次燃烧作工艺热量。

另一类方法：是高温液态还原，高价铁氧化物被还原为铁水，锌、铅等被还原气化后再次氧化同样以除尘灰形式作为富锌产品利用。

例如冲天炉、电弧炉处理含锌灰，其锌富集程度较高，铁素变为铁水回收，但能耗较高。

开发一种新的经济、工艺更简单的锌回收工艺，促进(ZnFe₂O₄)分解以提高还原率，最终得到高纯度金属锌和高还原率铁的利用，若含锌灰含铅等一同回收。

3、发明内容

本发明是在化铁炉法或电弧炉法处理含锌灰原理的基础上提出了一种一体式真空感应炉铁水中搅拌含锌灰的还原方法和设备，解决了含锌灰中锌、铅、铁金属态回收，同时具备工艺流程短，锌转化率高、经济效益好的特点。