本发明属于冶炼资源再利用技术领域，具体涉及一种高炉瓦斯泥回转窑焙烧前的处理工艺。
背景技术：
瓦斯泥是由高炉炼铁过程中产生的微细炉尘经集尘、水洗等过程汇集形成的，含铁和含碳量各约占1/4-1/3的一种炼铁尾料，由于其中含有大量的铁和碳，是一种很好的炼铁原料，如能再回首利用，则可以节约部分煤炭资源和铁矿资源，同时能够大量减少瓦斯泥运输、堆存、处理等费用，以及避免弃置瓦斯泥而造成的严重环境污染和资源浪费，具有深远的经济和环保意义。
通常情况下，钢铁企业将收集的瓦斯泥作为烧结原料，在企业内部循环使用，但是由于瓦斯泥中含有锌、铅、钾、钠等元素，形成的烧结矿在高炉内使用会造成高炉锌、铅、钾、钠的循环富集，使高炉炉墙结瘤，影响高炉的顺利生产，而且瓦斯泥中锌含量较大，对高炉生产影响最大，并且目前的锌市场价格高，有效地回收处理瓦斯泥中锌的作用意义重大。
目前，普遍采用的是加炭造球还原法，即在瓦斯泥中加入一定量的煤干和/或焦煤，形成高热值混合料，再通过造球机将瓦斯泥煤干和/或焦煤混合物压制成小球，经烘干后送入回转窑中将瓦斯泥中大量的氧化锌还原清除。这种处理方法存在以下问题：1)处理后的炉渣中的残碳、残锌含量较高，造成炭资源的浪费和生产成本的增加；2)对瓦斯泥中氧化锌的处理不彻底，作为原料加入高炉后，仍然会对炼铁设备和炼铁生产造成较大危害；3)还原前还要对瓦斯泥煤干和/或焦炭混合物进行造球和干燥处理，生产成本高；4)向瓦斯泥中加入的煤干和/或焦煤的杂质含量较高，容易造成回转窑的结圈现象，延长了生产窑期，进一步的增加了生产成本。中国专利cn2015105916146公开了从高炉瓦斯泥中提取锌的方法，通过将高炉瓦斯泥经烘干、筛分等简单预处理后直接送入竖炉中，利用自身固定的碳发生自还原反应，充分满足还原瓦斯泥中锌所需要的还原炭和加热炭的数量，从而减少可工序，降低了成本。但是，该专利中通过简单的筛分并采用竖炉的处理方式，通过增大瓦斯泥与空气接触面积的方式提高了热效率，但是效果并不显著，依然不能很好的解决能耗高的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种高炉瓦斯泥回转窑焙烧前的处理工艺，通过对高炉瓦斯泥进行一系列的工艺处理，在促进瓦斯泥中炭充分燃烧的同时降低了炭的着火温度，从而实现能耗的降低以及金属氧化物的充分还原。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高炉瓦斯泥回转窑焙烧前的处理工艺，具体处理工艺如下：
1）将高炉瓦斯泥烘干至含水量为0.65-0.95%，然后输送至40-60m3的预处理槽中，然后对处理槽中的瓦斯泥上表面施加0.3-0.5mpa的挤压作用，在挤压的同时，选用微波频率为2450mhz的微波辐射对处理槽中的瓦斯泥进行二段微波辐射处理，其中一段处理的微波功率为30-50kw，温度为10-60℃，处理时间5-10min，二段处理的微波功率为60-80kw，温度为70-80℃，处理时间8-13min，二段微波处理的时间间隔为3-5min，然后将经过处理的高炉瓦斯泥在温度为80-120℃，压力为100-120kpa条件下进行渗氧处理30-40min，氧气纯度≥99.9%；本发明中，将高炉瓦斯泥烘干后在挤压作用下进行微波辐射处理，利用微波辐射对高炉瓦斯泥中的组分进行热处理，由于高炉瓦斯泥中含有的不同组分的介电性不同，使得各组分受到不同程度的加热差异，其中由于炭的介电常数较高，因此吸收微波能量的速率更快，自身的温度上升快，从而使得炭能够快速发生相变促进炭内部分子的断裂，使得较大的炭分子团裂解成多个较小的分子团，而且由于高炉瓦斯泥中各组分的热膨胀系数存在差异，使得高炉瓦斯泥在处理中又会导致各组分间形成热量产生，使得高炉瓦斯泥中产生裂隙，而且由于在处理过程中对高炉瓦斯泥施加挤压作用，从而减少了能量的散失，增大了高炉瓦斯泥中的裂隙数量和裂隙程度，从而增大了渗氧处理中氧气的渗入量，使得炭分子周围形成富氧环境，炭分子和周围的富氧原子大量结合可以实现炭分子的内外同步燃烧，从而提高了高炉瓦斯泥中炭的燃烧利用率；
2）在ph为5-6的条件下，使用氟化氢铵和草酸混合液对经过处理的高炉瓦斯泥进行80-90℃下的恒温回流处理，处理时间15-20h，在回流处理体系中草酸的含量为1-3mol/kg，氟化氢铵的含量为2-6mol/kg，将得到的回流渣和回流液备用，然后将一定量的生石灰加入到蒸馏水中，混合搅拌后制得浓度为10-15%的石灰乳浊液，然后将制得的石灰乳浊液缓慢加入到回流液中，在110-130℃下保温处理，直至不在有沉淀生成即可停止添加石灰乳浊液，静置后进行过滤，将滤液和回流渣混合后蒸去水分，得到尾矿备用；本申请中利用氟化氢铵和草酸混合液对高炉瓦斯泥进行回流溶解处理，可以使高炉瓦斯泥中的硅酸盐和二氧化硅溶解生成硅酸和氟化硅，然后利用生成的硅酸与石灰乳浊液中氢氧化钙反应生成难溶的硅酸钙，从而可以去除高炉瓦斯泥中的硅；通过去除高炉瓦斯泥中硅，可以避免后续回转窑焙烧过程中生成二氧化硅，从而可以避免二氧化硅和炭反应造成炭的消耗浪费，从而可以使得高炉瓦斯泥中的炭完全作为还原炭和加热炭使用；
3）将固液比1:25-30g/ml的九水合硝酸铁溶入无水乙醇中，然后采用旋涂的方法将溶液旋涂在fto导电玻璃上，旋涂转速为6000-7000r/min，旋涂40-60s，然后在450-500℃下加热处理1-1.5h，得到氧化铁基底备用，将碘化铅和甲铵碘混合后溶于n，n-二甲基甲酰胺溶液中，再加入醋酸锶和醋酸钴，在转速为100-180r/min下搅拌15-20h，得到具有催化活性的钙钛矿前驱体溶液，然后将前驱体溶液以5000-6000r/min的转速旋涂在氧化铁基体上，旋涂40-50s，在旋涂过程中滴加适量的氯苯，待旋涂结束后在100-130℃下加热处理30-50min，然后将产物从导电玻璃上刮取，即可获得氧化铁基活性钙钛矿，其中前驱体溶液中碘化铅的含量为0.5-0.8g/ml，甲铵碘的含量为0.15-0.2g/ml，醋酸锶的含量为0.03-0.06g/ml，醋酸钴的含量为0.05-0.08g/ml，氯苯的用量与旋涂前驱体溶液的体积比为2.5-3.5:1。
4）将制备的氧化铁基活性钙钛矿研磨至粒径为70-130um，然后按照质量比为0.3-0.8%的比例将氧化铁基活性钙钛矿加入到备用的尾矿中，即可获得处理过的高炉瓦斯泥；本申请中添加使用的具有催化活性的氧化铁基活性钙钛矿中含有的sr2+和co3+与尾矿中含有的氧化锌上的o2-在焙烧过程中产生相连接，二者相连接的界面能够极大的促进氧化锌和氧化铁基活性钙钛矿之间有效的电子转移，从而可以促使氧空位的快速生成及填充，增强了二者连接表面氧的活性与流动性，从而对高炉瓦斯泥中加热炭的燃烧产生催化燃烧活性，使得加热炭可以得到充分燃烧，而且该氧化铁基活性钙钛矿还有助于降低加热炭的着火温度，提高了加热炭的燃烧效率，从而实现加热炭的高效利用。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明提供的高炉瓦斯泥回转窑焙烧前的处理工艺，通过对高炉瓦斯泥进行一系列的处理，在提高瓦斯泥中加热炭燃烧效率的同时，去除了瓦斯泥中含有的组分硅，从而减少焙烧中对碳的消耗浪费，使得瓦斯泥中的炭在得到充分利用的同时减少不必要的损失，从而实现能耗的降低以及金属氧化物的充分还原。
具体实施方式
下面结合具体实施方法对本发明做进一步的说明。
实施例1
本实施例选取安徽某钢铁冶炼企业高炉瓦斯泥，瓦斯泥的主要成分如下：tfe22.15%、zn9.52%、c20.16%、mgo1.12%、sio27.46%、al2o33.86%、cao2.16%。
一种高炉瓦斯泥回转窑焙烧前的处理工艺，具体处理工艺如下：
1）将高炉瓦斯泥烘干至含水量为0.65%，然后输送至40m3的预处理槽中，然后对处理槽中的瓦斯泥上表面施加0.3mpa的挤压作用，在挤压的同时，选用微波频率为2450mhz的微波辐射对处理槽中的瓦斯泥进行二段微波辐射处理，其中一段处理的微波功率为30kw，温度为40℃，处理时间10min，二段处理的微波功率为60kw，温度为70℃，处理时间13min，二段微波处理的时间间隔为3min，然后将经过处理的高炉瓦斯泥在温度为80℃，压力为100kpa条件下进行渗氧处理40min，氧气纯度≥99.9%；
2）在ph为5的条件下，使用氟化氢铵和草酸混合液对经过处理的高炉瓦斯泥进行80℃下的恒温回流处理，处理时间20h，在回流处理体系中草酸的含量为1mol/kg，氟化氢铵的含量为2mol/kg，将得到的回流渣和回流液备用，然后将一定量的生石灰加入到蒸馏水中，混合搅拌后制得浓度为10%的石灰乳浊液，然后将制得的石灰乳浊液缓慢加入到回流液中，在110℃下保温处理，直至不在有沉淀生成即可停止添加石灰乳浊液，静置后进行过滤，将滤液和回流渣混合后蒸去水分，得到尾矿备用；
3）将固液比1:25g/ml的九水合硝酸铁溶入无水乙醇中，然后采用旋涂的方法将溶液旋涂在fto导电玻璃上，旋涂转速为6000r/min，旋涂60s，然后在450℃下加热处理1.5h，得到氧化铁基底备用，将碘化铅和甲铵碘混合后溶于n，n-二甲基甲酰胺溶液中，再加入醋酸锶和醋酸钴，在转速为100r/min下搅拌20h，得到具有催化活性的钙钛矿前驱体溶液，然后将前驱体溶液以5000r/min的转速旋涂在氧化铁基体上，旋涂50s，在旋涂过程中滴加适量的氯苯，待旋涂结束后在100℃下加热处理50min，然后将产物从导电玻璃上刮取，即可获得氧化铁基活性钙钛矿，其中前驱体溶液中碘化铅的含量为0.5g/ml，甲铵碘的含量为0.15g/ml，醋酸锶的含量为0.03g/ml，醋酸钴的含量为0.05g/ml，氯苯的用量与旋涂前驱体溶液的体积比为2.5:1。
4）将制备的氧化铁基活性钙钛矿研磨至粒径为70um，然后按照质量比为0.3%的比例将氧化铁基活性钙钛矿加入到备用的尾矿中，即可获得处理过的高炉瓦斯泥。
本发明经过处理的高炉瓦斯泥可以直接送入转窑炉内，并不需要添加煤干和/或焦煤，按流量为0.1m3/h通入压缩空气，在温度为1000℃下焙烧还原20min即可生成氧化锌微粒和金属化炉渣，再经沉降收集即可获得氧化锌微粒，综合回收得到的氧化锌产品品位高达55%，金属化炉渣中锌含量0.4%。
实施例2
本实施例选取安徽某钢铁冶炼企业高炉瓦斯泥，瓦斯泥的主要成分如下：tfe22.73%、zn9.35%、c20.51%、mgo1.18%、sio27.53%、al2o33.62%、cao2.11%。
一种高炉瓦斯泥回转窑焙烧前的处理工艺，具体处理工艺如下：
1）将高炉瓦斯泥烘干至含水量为0.8%，然后输送至50m3的预处理槽中，然后对处理槽中的瓦斯泥上表面施加0.4mpa的挤压作用，在挤压的同时，选用微波频率为2450mhz的微波辐射对处理槽中的瓦斯泥进行二段微波辐射处理，其中一段处理的微波功率为40kw，温度为50℃，处理时间7min，二段处理的微波功率为70kw，温度为75℃，处理时间10min，二段微波处理的时间间隔为4min，然后将经过处理的高炉瓦斯泥在温度为100℃，压力为110kpa条件下进行渗氧处理35min，氧气纯度≥99.9%；
2）在ph为5.5的条件下，使用氟化氢铵和草酸混合液对经过处理的高炉瓦斯泥进行85℃下的恒温回流处理，处理时间17h，在回流处理体系中草酸的含量为2mol/kg，氟化氢铵的含量为4mol/kg，将得到的回流渣和回流液备用，然后将一定量的生石灰加入到蒸馏水中，混合搅拌后制得浓度为13%的石灰乳浊液，然后将制得的石灰乳浊液缓慢加入到回流液中，在120℃下保温处理，直至不在有沉淀生成即可停止添加石灰乳浊液，静置后进行过滤，将滤液和回流渣混合后蒸去水分，得到尾矿备用；
3）将固液比1:28g/ml的九水合硝酸铁溶入无水乙醇中，然后采用旋涂的方法将溶液旋涂在fto导电玻璃上，旋涂转速为6500r/min，旋涂50s，然后在470℃下加热处理1.2h，得到氧化铁基底备用，将碘化铅和甲铵碘混合后溶于n，n-二甲基甲酰胺溶液中，再加入醋酸锶和醋酸钴，在转速为150r/min下搅拌18h，得到具有催化活性的钙钛矿前驱体溶液，然后将前驱体溶液以5500r/min的转速旋涂在氧化铁基体上，旋涂45s，在旋涂过程中滴加适量的氯苯，待旋涂结束后在120℃下加热处理40min，然后将产物从导电玻璃上刮取，即可获得氧化铁基活性钙钛矿，其中前驱体溶液中碘化铅的含量为0.8g/ml，甲铵碘的含量为0.16g/ml，醋酸锶的含量为0.05g/ml，醋酸钴的含量为0.07g/ml，氯苯的用量与旋涂前驱体溶液的体积比为3:1。
4）将制备的氧化铁基活性钙钛矿研磨至粒径为100um，然后按照质量比为0.5%的比例将氧化铁基活性钙钛矿加入到备用的尾矿中，即可获得处理过的高炉瓦斯泥。
本发明经过处理的高炉瓦斯泥可以直接送入转窑炉内，并不需要添加煤干和/或焦煤，按流量为0.12m3/h通入压缩空气，在温度为1030℃下焙烧还原25min即可生成氧化锌微粒和金属化炉渣，再经沉降收集即可获得氧化锌微粒，综合回收得到的氧化锌产品品位高达58%，金属化炉渣中锌含量0.2%。
实施例3
本实施例选取安徽某钢铁冶炼企业高炉瓦斯泥，瓦斯泥的主要成分如下：tfe23.02%、zn9.86%、c21.03%、mgo1.21%、sio27.32%、al2o33.95%、cao2.33%。
一种高炉瓦斯泥回转窑焙烧前的处理工艺，具体处理工艺如下：
1）将高炉瓦斯泥烘干至含水量为0.95%，然后输送至60m3的预处理槽中，然后对处理槽中的瓦斯泥上表面施加0.5mpa的挤压作用，在挤压的同时，选用微波频率为2450mhz的微波辐射对处理槽中的瓦斯泥进行二段微波辐射处理，其中一段处理的微波功率为50kw，温度为60℃，处理时间5min，二段处理的微波功率为80kw，温度为80℃，处理时间8min，二段微波处理的时间间隔为5min，然后将经过处理的高炉瓦斯泥在温度为120℃，压力为120kpa条件下进行渗氧处理30min，氧气纯度≥99.9%；
2）在ph为6的条件下，使用氟化氢铵和草酸混合液对经过处理的高炉瓦斯泥进行90℃下的恒温回流处理，处理时间15h，在回流处理体系中草酸的含量为3mol/kg，氟化氢铵的含量为6mol/kg，将得到的回流渣和回流液备用，然后将一定量的生石灰加入到蒸馏水中，混合搅拌后制得浓度为15%的石灰乳浊液，然后将制得的石灰乳浊液缓慢加入到回流液中，在130℃下保温处理，直至不在有沉淀生成即可停止添加石灰乳浊液，静置后进行过滤，将滤液和回流渣混合后蒸去水分，得到尾矿备用；
3）将固液比1:30g/ml的九水合硝酸铁溶入无水乙醇中，然后采用旋涂的方法将溶液旋涂在fto导电玻璃上，旋涂转速为7000r/min，旋涂40s，然后在500℃下加热处理1h，得到氧化铁基底备用，将碘化铅和甲铵碘混合后溶于n，n-二甲基甲酰胺溶液中，再加入醋酸锶和醋酸钴，在转速为180r/min下搅拌15h，得到具有催化活性的钙钛矿前驱体溶液，然后将前驱体溶液以6000r/min的转速旋涂在氧化铁基体上，旋涂40s，在旋涂过程中滴加适量的氯苯，待旋涂结束后在130℃下加热处理30min，然后将产物从导电玻璃上刮取，即可获得氧化铁基活性钙钛矿，其中前驱体溶液中碘化铅的含量为0.8g/ml，甲铵碘的含量为0.2g/ml，醋酸锶的含量为0.06g/ml，醋酸钴的含量为0.08g/ml，氯苯的用量与旋涂前驱体溶液的体积比为3.5:1。
4）将制备的氧化铁基活性钙钛矿研磨至粒径为130um，然后按照质量比为0.8%的比例将氧化铁基活性钙钛矿加入到备用的尾矿中，即可获得处理过的高炉瓦斯泥。
本发明经过处理的高炉瓦斯泥可以直接送入转窑炉内，并不需要添加煤干和/或焦煤，按流量为0.13m3/h通入压缩空气，在温度为1060℃下焙烧还原25min即可生成氧化锌微粒和金属化炉渣，再经沉降收集即可获得氧化锌微粒，综合回收得到的氧化锌产品品位高达56%，金属化炉渣中锌含量0.3%。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。