一种处理高炉烟尘并回收铁锌的方法
【专利摘要】本发明涉及资源综合利用领域，尤其涉及处理高炉烟尘并回收铁锌的方法，包括以下步骤:a)将高炉烟尘与水混合后调浆，使高炉烟尘中的电解质溶解后过滤得滤渣，滤渣加水调浆后进行超声波分散，得到分散矿浆；b)将分散矿浆浮选脱除高炉烟尘中的炭；c)取磁铁矿粉磁化后，加入到浮洗脱炭后的分散矿浆中，并加入选择性絮凝剂进行选择性磁化絮凝，使高炉烟尘中的赤铁矿、磁铁矿选择性团聚，磁选分离得到铁精矿和磁选尾矿；d)向磁选尾矿中加入选择性抑制剂抑制含铁矿物，并对氧化锌矿物进行表面改性，然后选择性浮选得到锌精矿。本发明的处理高炉烟尘并回收铁锌的方法，操作方便、可以高效回收铁、锌等有价元素，实现高炉烟尘资源化综合利用。
【专利说明】一种处理高炉烟尘并回收铁锌的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及资源综合利用领域，尤其涉及一种处理高炉烟尘并回收铁锌的方法。【背景技术】
[0002]高炉烟尘是钢铁企业烧结、炼铁环节的主要固废之一，因烧结电除尘灰中钾、钠等碱金属的含量较高，炼铁布袋瓦斯灰中锌的含量较高，如果直接把电除尘灰、瓦斯灰回用于烧结混合料，则钾、钠、锌等元素的循环富集会给高炉的运行带来负面影响。高炉烟尘中含有铁、碳和少量有色金属，属宝贵的二次资源，若不能有效治理和利用，不仅造成资源的浪费，且对环境造成极大地污染。对高炉烟尘进行综合利用，不仅具有良好的经济效益，同时具有很高的环境效益和社会效益。为此如何采用先进、实用的高新技术，对高炉烟尘进行无害化、资源化综合治理，是目前钢铁企业需研究的重要课题。
[0003]1、碱金属和锌对高炉的影响
[0004]高炉内当碱金属投入量高于临界值水平时，高炉操作会恶化。受燃烧温度、高炉温度分布、煤气压力、速度、渣碱度、渣量、原燃料物理化学性质、操作水平等控制，高炉内的碱金属能加速焦炭的气化反应，使焦炭的强度降低，恶化料柱的透气性和加速高炉炉衬的侵蚀性。未经处理的电高炉烟尘直接回用，碱金属的循环富集会导致碱金属负荷持续升高，将限制高炉强化水平的进一步提高，影响煤比的进一步提升。锌是高炉炉料中的一种有害元素，一般以氧化物或硫化物形式入炉。由于其沸点较低，其化合物在大于1000°c高温区被一氧化碳还原为气态锌。锌蒸汽随煤气上升，行至低温区被冷凝而再氧化，形成氧化锌颗粒附着于上升煤气的粉尘时由煤气带出，煤气除尘净化系统即产生瓦斯灰，未经处理的瓦斯灰循环使用造成锌的富集。
[0005]锌对高炉产生的影响:
[0006](I)锌对高炉炉衬有破坏作用。
[0007](2)锌由于富集会堵塞高炉上升管及煤气管道。
[0008](3)锌会造成瓦斯灰自燃。自燃是由于锌氧化放热点燃碳粉，既影响运输，还可能烧坏检修的布袋，降低布袋使用寿命，又可烫伤箱体内检修人员。
[0009](4)高炉烟尘配加到烧结混料中，有害杂质含量越来越高，从而导致高炉利用系数降低，焦比升高，硬性高炉的使用寿命。
[0010](5)高炉烟尘发粘，布袋易结霜，卸灰困难。
[0011]2.高炉排泄烟尘的综合治理
[0012](I)高炉烟尘中钾、钠的治理
[0013]目前对于高炉烟尘中的钾、钠的治理还没有成功的经验可循，基于碱金属溶于水的化学性质，对电除尘灰进行水溶，沉泥返回烧结混料。经分析烧结机头除尘灰中还有一定量的Ca、S1、P、Zn、Mg、Mg、Cu等植物必须成分，在农田中单独使用除尘灰就有改良土壤使农作物增产的效果。如果对除尘灰进行再加工用于复合肥中，不但解决了除尘灰的堆积问题，还为除尘灰找到了一条新额利用方案，在国内钢铁企业除尘灰的利用方敏是一个新的突破。由于除尘灰的特殊颗粒形貌和化学组成，她具有较强的吸附作用，利用其吸附性可以直接将氮磷钾肥料和除尘灰进行复合，配置不同成分、不同比例的除尘灰复合肥，以提高氮磷钾肥的利用率，并弥补除尘灰中氮磷钾的不足，所以除尘灰非常适合作为复合肥添加料。由于电除尘灰中全铁含量约30%，也可以考虑磁选选铁工艺，与其它含铁固废仪器对其铁品位进行有效回收之后回用于烧结。
[0014](2)高炉排泄烟尘中资源化综合利用
[0015]由于高炉烟尘中铁的品位约35%左右，含碳约25%，采用浮选、重选、磁选的方法，提高高炉烟尘的铁品位50%以上，并有效回收碳粉，且磁选过程可脱锌70%左右，碳粉返回烧结混合料，尾渣可再进行综合利用，如用于砖厂、水泥厂等，整套工艺实现了无废渣、废水、废弃排放，达到了资源综合利用。
[0016]胡晓洪等根据新余钢铁有限责任公司高炉瓦斯灰的矿物特征，首先采用常规的选矿方法对铁的回收进行实验研究，再进行单一摇床、细筛摇床、磁选摇床和细筛磁选摇床4个工艺流程的实验研究。结果表明，单一的磁选及浮选方法难以获得高品位铁精矿，但易筛选低品位尾矿；重选以摇床分选效果为佳，一次分选就可获得最终铁精矿。实验所得铁精矿铁含量大于62%。于留春等以上海梅山钢铁股份有限公司高炉瓦斯灰为原料，采用弱磁、强磁选工艺在实验室回收铁，获得较好的经济技术指标:铁精矿品位由35.07%提高到50.92 %，产率62.77 %，回收率91.14 %，尾矿品位降到8.34 % ;锌从7.74 %富集到13.92%，提高了 6.18%，脱锌率达 66.98%。
[0017]毛磊等对乳状液膜法提取瓦斯灰酸浸液中铟的主要工艺条件进行了研究，讨论了外相料液的pH、油内比(制备乳状液膜时油相与内水相的体积比)、乳水比(乳状液的体积与被处理料液的体积比)、乳水接触时间等因素对液膜萃取效果和液膜稳定性的影响。结果表明，应用P507 — SPAN80煤油石蜡乳状液膜体系(体积比为5:5:85:5)，在乳水比为1/3时，对pH = 2.96的瓦斯灰酸浸液萃取6min,铟回收率达99%。用硫酸、抗坏血酸、碘化钾、二安替比林甲烷、氯仿等对瓦斯灰酸浸液进行预处理后，能有效预防和减轻萃取过程中乳化现象，并可消除杂质离子对铟光度分析法的干扰。朱耀平分析了某企业从高炉瓦斯灰中综合回收金属铟、锌、铋、铅的生产实践，利用挥发分段浸出萃取电解工艺的联合工艺从黑色冶金废料中提取有色金属，铟的总实收率达50 %?60 %，锌70 %?5 %。毛磊等采用硫酸浸出瓦斯灰提取铟，结果表明，在初始硫酸浓度为lmol/L，固液比为1:5，浸出温度为80°C，浸出时间2h，高速搅拌条件下，铟回收率为15.31%。
[0018]闻永旺等研究了从高炉瓦斯灰中分选铁和碳的试验，结果表明，由于高炉瓦斯灰具有成分复杂、粒度微细、密度小、灰分高、矿物结构复杂、共生关系密切的特点，采用单一弱磁选别工艺流程回收铁，可以选出铁精矿最高品位48 %，产率2.9 %，回收率6.9 %，所以用单一弱磁选回收瓦斯灰中的铁是不可行的；采用一粗一扫二精工艺流程浮选高炉瓦斯灰中的碳，可以获得含固定碳42.32 %、回收率60.37 %的炭精矿。徐柏辉等采用浮选、重选联合选矿技术对新余钢铁公司高炉瓦斯灰的铁、碳进行回收，结果表明，可获得铁品.位61.13%、回收率56.12%的铁精矿，碳含量为80.09%、回收率88.04%的炭精矿的较好选矿技术指标。工业生产实践表明，利用浮选、重选联合选别技术工艺合理，技术可靠，过程稳定，适应性强。周渝生等采用浮选、磁选流程和磁选、浮选流程处理宝山高炉瓦斯泥回收碳，将试样磨至0.045mm占80%，在适量的水玻璃、柴油作捕收剂捕收剂、2号油作起泡剂条件下进行碳粗选，3次碳粗精矿精选，获得含固定碳大于68.5%的碳炭精粉。
[0019]徐修生等论述了回收高炉瓦斯灰中锌的两种方法，同时探索研究了利用物理方法对高炉瓦斯灰中锌元素的回收，结果表明，试验所用原料含锌19.2%，所得锌铁矿含锌32%，锌回收率为65%，由于高炉瓦斯灰经过了高温，有相当一部分锌以固熔体的形式与其他成分混在一起，对锌的回收和质量提高带来一定的困难。江宾等用攀枝花新钢钒公司的高炉瓦斯灰为原料，对其中的铁碳锌金属进行回收，结果表明，入选的瓦斯灰和瓦斯泥铁的品位为31.55%?41.75%，综合提铁的品位在50%?65%，综合提铁的回收率在55%?73%;入选的瓦斯灰和瓦斯泥碳的含量为4.46%?16.02%，综合提碳率约在92%以上；入选的瓦斯灰和瓦斯泥锌的含量为0.32%?8%，铁精矿、尾矿、原矿中综合平均提锌率约在65%以上。
[0020]由于高炉烟尘具有成分复杂、粒度微细、密度小、灰分高、矿物结构复杂、共生关系密切的特点，从高炉烟尘中回收铁、锌及铟等元素回收率低，造成有价金属资源的浪费，因此从高炉烟尘理化性质出发开发一种新技术实现铁、锌等有价元素的回收对于高炉烟尘的资源化综合利用具有重大意义。
【发明内容】
[0021]本发明的目的是提供一种工艺方法简单、可以高效回收铁、锌的处理高炉烟尘并回收铁锌的方法。
[0022]本发明的处理高炉烟尘并回收铁锌的方法，包括以下步骤:
[0023]a)制备分散矿浆:将高炉烟尘按照固液重量比1: (5-6)与水混合，之后进行搅拌调浆，使高炉烟尘中的电解质溶解完全后过滤后得滤渣，滤渣加水调浆后，搅拌条件下进行超声波分散，并加入分散剂，得到分散矿浆；通过此步骤能够将高炉烟尘均匀分散到水中，得到分散矿浆；
[0024]b)浮选脱炭:将分散矿浆以柴油为捕收剂，松油醇为起泡剂浮选脱除高炉烟尘中的炭，得炭精矿和浮洗脱炭后的分散矿浆；通过此步骤能够将分散矿浆中的炭高效回收；
[0025]c)含铁矿物的磁化絮凝:取磁铁矿粉置于磁场中磁化后，加入到浮选脱炭后的分散矿浆中，并加入选择性絮凝剂，搅拌进行选择性磁化絮凝，使得高炉烟尘中的赤铁矿、磁铁矿选择性团聚，经磁选分离得到铁精矿和磁选尾矿；通过此步骤能够将分散矿浆中的铁精矿高效分离；
[0026]d)选择性抑制-硫化-胺浮富集锌:向磁选尾矿中加入选择性抑制剂抑制含铁矿物，以硫化剂对磁选尾矿中的氧化锌矿物进行表面改性，并且加入捕收剂经一粗一扫一精进行选择性浮选得锌精矿和浮选尾矿。通过此步骤能够将磁选尾矿中的锌精矿高效回收。
[0027]优选的，所述步骤a)中的搅拌调浆在温度50 — 60°C，搅拌速度为800_900r/min条件下进行。在此条件下能够更加均匀快速的将高炉烟尘分散于水中。
[0028]优选的，所述步骤c)中，“取磁铁矿粉置于磁场中磁化”具体为:取-400目的磁铁矿粉于磁场强度为1000-1200GS的磁场中磁化15-30min。在此条件下能够将磁铁矿粉更好的磁化并且磁化速度快。
[0029]优选的，所述高炉烟尘为按质量百分数计含铁14-42 %，含锌11-41 %的高炉烟
/1、土。[0030]优选的，步骤a)中“滤渣加水调浆后，搅拌条件下进行超声波分散”具体为:滤渣加水调浆至矿浆分散浓度为20-30 %，搅拌速度为800-900r/min条件下采用强度为40-100KHZ的超声波进行分散。在此条件下能够更加均匀快速的将滤渣分散于水中。
[0031]优选的，步骤a)中所述分散剂为水玻璃、碳酸钠、六偏磷酸钠或聚丙烯酸中的一种或两种以上的混合物；和/或步骤a)中所述分散剂的加入量为200-1600g/t。采用所述的分散剂能够更快速、更均匀的将滤渣分散于水中得到分散矿浆。
[0032]优选的，步骤c)中分散矿浆中磁铁矿粉的加入量为8_15g/t。此加入量不仅能够将分散矿浆中的含铁矿物磁化，而且磁化效果好。
[0033]优选的，步骤c)中的选择性絮凝剂为腐殖酸钠、聚合硫酸铁、羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、木薯淀粉或玉米淀粉中的一种或两种以上的混合物，以使高炉烟尘中的赤铁矿、磁铁矿更好的选择性团聚。
[0034]优选的，步骤d)中，所述选择性抑制剂为乙二胺四甲叉膦酸钠或羟基乙叉二膦酸，磁选尾矿中选择性抑制剂的加入量为400-1000g/t，此加入量能够对硅酸铁、褐铁矿等含铁矿物的抑制获得较好的抑制效果。
[0035]优选的，步骤d)中，所述硫化剂为硫化钠，磁选尾矿中硫化剂的加入量为l_3kg/t，和/或步骤d)中，所述捕收剂为12-18个碳原子的伯胺，每吨分散矿浆的捕收剂用量为200-600g,采用所述的用量的硫化钠能够更好的对氧化锌矿物进行表面改性，采用所述用量的伯胺捕收剂，能够使锌精矿更高效的富集，获得更高的锌精矿捕收率。
[0036]本发明的处理高炉烟尘并回收铁锌的方法，操作方便、可以高效回收铁、锌等有价元素，实现高炉烟尘资源化综合利用。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1为本发明实施例所提供的处理高炉烟尘并回收铁锌的方法的工艺流程图。【具体实施方式】
[0038]为了便于清楚理解本发明的技术方案，下面结合实施例进行详细说明。
[0039]实施例1
[0040]采用上述方法处理含铁22.78%、含锌9.95%、含碳23.37%的高炉烟尘。将高炉烟尘取500g按照固液重量比1:5比例进行调浆，加热至50°C，搅拌速度为800r/min搅拌30min，使得高炉烟尘中的电解质溶解完全，过滤，清液为电解质溶液，滤渣为含铁矿渣，矿渣加水调浆至矿浆分散浓度为20%，搅拌速度为800r/min搅拌条件下，以80KHz超声波进行分散，并加入分散剂碳酸钠和六偏磷酸钠各600g/t、800g/t,即得分散矿衆；将分散矿浆转入浮选槽，以柴油100g/t为捕收剂，松油醇50g/t为起泡剂浮选脱除高炉烟尘中的炭得炭精矿和脱炭后的分散矿；取_400目的磁铁矿粉置于磁场强度为1200GS的磁场中磁化15min，将磁化后的磁铁矿粉加入到脱炭后所得矿浆中，加入量为8g/t，并加入选择性絮凝剂羧甲基纤维素钠100g/t，高速搅拌进行选择性磁化絮凝，使得高炉烟尘中的赤铁矿、磁铁矿选择性团聚，经磁场强度为600GS磁选机磁选分离即得铁精矿和磁选尾矿；所得的磁选尾矿加入硫化钠lkg/t硫化氧化锌，以乙二胺四甲叉膦酸钠800g/t为选择性抑制剂，以十二胺200g/t作捕收剂经一粗一扫一精选择性浮选回收含锌矿物得锌精矿和浮选尾矿。所述一粗一扫一精指，将磁选尾矿加入硫化钠、选择性抑制剂和捕收剂后，进行一次粗选得粗选尾矿和粗选精矿，粗选尾矿进行扫选得扫选精矿，粗选精矿进行一次精选得锌精矿和精选尾矿，将扫选精矿和精选尾矿合并返回粗选作业，获得锌精矿和浮选尾矿。表1为本实施例中高炉烟尘中有价金属提取试验结果。
[0041]表1高炉烟尘中有价金属提取试验结果
【权利要求】
1.一种处理高炉烟尘并回收铁锌的方法，其特征在于，包括以下步骤: a)制备分散矿浆:将高炉烟尘按照固液重量比1:(5-6)与水混合，之后进行搅拌调浆，使高炉烟尘中的电解质溶解完全后过滤后得滤渣，滤渣加水调浆后，搅拌条件下进行超声波分散，并加入分散剂，得到分散矿浆； b)浮选脱炭:将分散矿浆以柴油为捕收剂，松油醇为起泡剂浮选脱除高炉烟尘中的炭，得炭精矿和浮洗脱炭后的分散矿浆； c)含铁矿物的磁化絮凝:取磁铁矿粉置于磁场中磁化后，加入到浮选脱炭后的分散矿浆中，并加入选择性絮凝剂，搅拌进行选择性磁化絮凝，使得高炉烟尘中的赤铁矿、磁铁矿选择性团聚，经磁选分离得到铁精矿和磁选尾矿； d)选择性抑制-硫化-胺浮富集锌:向磁选尾矿中加入选择性抑制剂抑制含铁矿物，以硫化剂对磁选尾矿中的氧化锌矿物进行表面改性，并且加入捕收剂经一粗一扫一精进行选择性浮选得锌精矿和浮选尾矿。
2.根据权利要求1所述的处理高炉烟尘并回收铁锌的方法，其特征在于，所述步骤a)中的搅拌调浆在温度50 - 60°C，搅拌速度为800-900r/min条件下进行。
3.根据权利要求1所述的处理高炉烟尘并回收铁锌的方法，其特征在于，所述步骤c)中，“取磁铁矿粉置于磁场中磁化”具体为:取-400目的磁铁矿粉于磁场强度为1000-1200GS 的磁场中磁化 15-30min。
4.根据权利要求1所述的处理高炉烟尘并回收铁锌的方法，其特征在于，所述高炉烟尘为按质量百分数计含铁14-42%，含锌11-41%的高炉烟尘。
5.根据权利要求1一 4任一项所述的处理高炉烟尘并回收铁锌的方法，其特征在于，步骤a)中“滤渣加水调浆后，搅拌条件下进行超声波分散”具体为:滤渣加水调浆至矿浆分散浓度为20-30%，搅拌速度为800-900r/min条件下采用强度为40_100ΚΗζ的超声波进行分散。
6.根据权利要求1一 4任一项所述的处理高炉烟尘并回收铁锌的方法，其特征在于，步骤a)中所述分散剂为水玻璃、碳酸钠、六偏磷酸钠或聚丙烯酸中的一种或两种以上的混合物；和/或步骤a)中所述分散剂的加入量为200-1600g/t。
7.根据权利要求1一 4任一项所述的处理高炉烟尘并回收铁锌的方法，其特征在于，步骤c)中分散矿浆中磁铁矿粉的加入量为8-15g/t。
8.根据权利要求1一 4任一项所述的处理高炉烟尘并回收铁锌的方法，其特征在于，步骤c)中的选择性絮凝剂为腐殖酸钠、聚合硫酸铁、羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、木薯淀粉或玉米淀粉中的一种或两种以上的混合物。
9.根据权利要求1一 4任一项所述的处理高炉烟尘并回收铁锌的方法，其特征在于，步骤d)中，所述选择性抑制剂为乙二胺四甲叉膦酸钠或羟基乙叉二膦酸，磁选尾矿中选择性抑制剂的加入量为400-1000g/t。
10.根据权利要求1一 4任一项所述的处理高炉烟尘并回收铁锌的方法，其特征在于， 步骤d)中，所述硫化剂为硫化钠，磁选尾矿中硫化剂的加入量为l_3kg/t ； 和/或 步骤d)中，所述捕收剂为12-18个碳原子的伯胺，每吨分散矿浆的捕收剂用量为200-600go
【文档编号】B03D3/06GK104028384SQ201410244267
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2014年6月4日
【发明者】孙伟, 韩海生, 唐鸿鹄, 刘文莉 申请人:孙伟