高炉含锌除尘灰的综合利用---杨春雷(2)

2018-12-08 19:50

高锌除尘灰中锌的去除目前效果较好的方法有湿法工艺和火法工艺两种。

(1)湿法

氧化锌是一种两性氧化物,不溶于水或乙醇,但可溶于酸、氢氧化钠或氯化铵等溶液中。湿法回收技术就是利用氧化锌的这种性质,采用不同的浸出液,将锌从混合物中分离出来。根据选择浸出液的不同,湿法处理工艺又可分为酸浸、碱浸(含氨浸)和焙烧+碱浸等方法。

攀钢曾进行了高炉瓦斯泥含锌渣制取活性氧化锌的研究。对含锌渣采用3~4次富集浸出,即加H2SO4浸含锌渣为一次浸出,用一次浸出液浸含锌渣为二次富集浸出,二次浸出液浸含锌渣为三次富集浸出。净化时,在浸出液中加入适量的 (NH4)2S2O6除去铁、锰等杂质,然后,再用锌粉臵换除去其中的铜。碳化合成是在净化合格的硫酸锌溶液中加入适量的碳酸氢铁或碳酸铵溶液进行结晶沉淀碳酸锌。经过滤洗涤,干燥后转入马弗炉锻烧即得到活性氧化锌。

张金保将钢铁厂的高炉瓦斯灰和炼钢转炉(或电炉)的烟尘经过预处理之后,送入高压釜中,用饱和CO2水溶液在一定的温度和压力下进行浸出回收有价锌。经过充分浸出反应,从高压釜送出的经过过滤的浸出液,除溶有碱式碳酸锌之外,还可能溶有部分铜、铅、铬、铁等杂质元素,可通过用锌粉臵换的方法把一部分杂质元素从溶液中取代出来。然后,溶液被送入蒸汽蒸馏处理,初始,溶液中的低价铁全部被氧化为高价铁,高价铁经水解全部从溶液中沉淀出来,可通过

及时过滤的办法除去溶液中的铁杂质。除铁滤液继续用蒸汽蒸馏,蒸汽带入的热量使碳酸锌分解,使溶液中的碳酸锌分解成氧化锌沉淀并释放出CO2。

陆风英等针对某集团公司瓦斯泥含铁20%~30%,碳25%~30%,氧化锌10%~25%,利用低品位瓦斯泥中的锌提取活性氧化锌。该法利用瓦斯泥中的锌以氧化锌的形式存在,用NH3-NH4HCO3溶液浸取,使锌形成锌氨络离子溶解于浸出液中。反应式为:ZnO+3NH3+NH4HCO3→Zn(NH3)4CO3+H2O,溶液经净化除杂后,脱氨得碱式碳酸锌沉淀,经洗涤、干燥、灼烧即得产品活性氧化锌。最佳条件下锌的浸出率可达到90%左右,而铁浸出率小于15%。该工艺对瓦斯泥中铁、碳浸出较少,可保证瓦斯泥返回烧结,为炼铁厂节省焦炭和铁精矿。

从调研和查阅资料可知,湿法处理工艺大多处于实验室研究阶段,其特点是:浸出的锌、铅等重金属或者其他氧化物的品位较高,产品质量好;浸出率总体较低,生产率不高;操作环境恶劣,对环境造成二次污染;相对火法工艺而言,能源消耗较少,设备投资较低。

湿法处理工艺的原料要求适用于处理锌含量大于8~20%的中高锌含铁尘泥。这种原料条件我国许多工厂都无法满足,而且与钢厂现有技术不配套,因此,一般不用或者少用湿法来处理含锌、铅的高炉粉尘。

(2)火法

火法锌回收技术是利用锌的沸点较低,在高温还原条件下,锌的

氧化物被还原,并气化成锌蒸气随烟气一起排出,使锌与固相分离。在气化相中,锌蒸气又很容易被氧化而形成锌的氧化物颗粒,同烟尘一起在烟气处理系统中被收集。

火法处理冶金含锌尘泥的主要工艺有如下两类:

(1)直接还原法:回转窑法(Waelz法,日本SDR和SPM法)、转底炉法(Inmetco, Fastmet, Comet)、循环流化床法(CFB法)等。

(2)熔融还原法:火焰反应炉还原法(美国)、Z-Star竖炉熔融还原法(日本川崎)、Romelt法(俄罗斯和日本新日铁)、等离子法(瑞典)等。

①回转窑法

由于高炉瓦斯灰(泥)含锌品位低,杂质含量高,矿物结构复杂,不易选别的特点,国外大多采用回转窑挥发富集工艺来处理氧化锌矿,最有代表性的是Waelz回转窑工艺。该工艺1925年建成了工业化生产规模,它原是一个处理贫锌矿和含锌副产品的火法工艺,发展到现在己能处理低品位氧化锌矿、钢铁厂含锌铅粉尘、炼铅炉渣以及浸取残物等多种物料,是一个综合的处理工艺及设备。

氧化锌回转窑工艺是将氧化锌矿破碎到一定粒度,配加碎焦(或无烟煤)和各种添加剂,从回转窑窑尾加入,随窑身转动,炉料随之转动并被干燥和预热,进入到1OOO℃--1200℃的还原区内,氧化锌被还原成金属锌并挥发逸出,氧化收集得普通氧化锌锌粉,残渣经磁选达到铁精矿和尾渣,尾渣可用去铺路或做水泥添加剂。

由于炉料运动的作用,氧化锌矿与还原剂密切接触,反应容易进

行。氧化锌的还原反应有一部分是固体碳的直接还原反应,但也主要以CO还原氧化锌的气-固反应为主。氧化锌矿还原挥发温度既取决于焦炭的加入量以及其燃烧,又取决于氧化锌矿软化温度和还原剂灰分的软化温度,前者决定是否能升至高温,后者决定炉料是否需要高温条件。窑内的热量主要以对流传热为主进行热传递,热量来源于焦炭燃烧。其工艺流程如图5.3。

高炉瓦斯灰(泥)混合、造块煤和焦炭皮带上料原料料仓强制鼓风回转窑窑渣冷却沉降磁选精矿粉冷却尾渣布袋除尘制砖、铺路等氧化锌包装 图5.3 回转窑法工艺流程

柳钢曾用回转窑焙烧瓦斯泥提取氧化锌,每天处理瓦斯泥约60t。瓦斯泥主要成分为(%):Zn13.01,Pb5.53,C23.11,TFe15.56。工艺参数:瓦斯泥含水率60%,料在窑内的时间2.5小时,焙烧时间40-50分钟,焙烧温度 1100-1200℃,灰渣可燃物含量1%。得到ZnO含量为70%左右的氧化锌。瓦斯泥经处理后残余的灰渣作为水泥的掺合料


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