一种含锌尘泥处理方法及装置与流程

1.本发明涉及一种钢铁企业高炉炼铁、电炉炼钢产物处理方法及装置，具体涉及一种钢铁企业高炉炼铁、电炉炼钢所产生的含锌尘泥的处理方法及装置。


背景技术：

2.我国2020年钢铁产量超过10亿吨，每冶炼一吨钢对应的各工序尘泥产生量约100kg，其中高炉灰、电炉灰等含锌粉尘年产生量超过3000万吨，是钢铁企业所产生的典型大宗固废。大量含锌尘泥需要合理的资源化处理方式实现企业利益的最大化，同时含锌尘泥颗粒粒径粒径小，需要规范化的处置才能保障企业生产和员工的工作环境。
3.含锌尘泥中蕴含大量的锌、铁等有价金属元素，其中锌元素占2％～10％，铁元素占20％～40％，其具有重要的资源化回收利用价值。此外，含锌尘泥中含有大量的钾、钠、氯等有害元素，直接回用不利于冶金窑炉的生产顺行，因此不能直接返回冶炼工序，必须采用相应的工艺予以脱除。
4.关于锌铅杂质的去处工艺有选矿法和火法冶炼两类方法。选矿法处理规模小、生产效率低，资源化利用水平低，处理后往往仍有30％左右的尾泥不能资源化利用，且存在处理废水污泥产生量大等环境问题。因此，选用火法冶炼是锌铅杂质除去的优先选择。
5.用火法冶炼工艺进行含锌尘泥的处理主要是通过碳元素还原其中铁氧化物，实现其中铁元素的有价利用，同时也实现了其中锌、铅等有色金属元素及k、na盐类物质的烟化分离。目前实际生产中应用的主要有回转窑法、转底炉法以及竖炉三种冶炼工艺。其中，转底炉、竖炉工艺具有处理规模大、生产效率高、锌铅回收率高、生产现场环境好等优势，但转底炉、竖炉工艺存在系统投资大、运行成本高的缺陷，二者产生的经济效益相对较差。在实际生产中，由于回转窑工艺投资少，且运行成本低，是目前国内尘泥脱锌应用最多的工艺。但回转窑存在工艺处理规模小、铁元素金属化率低的问题，尾泥产生量较大、无法有效资源化利用，同时，含锌尘泥成球性差、成球强度低，回转窑易粘结。


技术实现要素：

6.本发明提供一种含锌尘泥处理方法及装置，该方法及装置能够改善现场生产环境、避免回转窑结圈现象，具有显著的技术和经济优势。
7.上述目的是通过下述方案实现的：
8.一种含锌尘泥处理方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
9.(1)含锌尘泥在消解池中进行喷雾打水消解处理，达到一定时间后，将消解完成后的含锌尘泥倒运至含锌尘泥仓中，将含锌尘泥仓、还原剂仓、粘结剂仓中的物料按照一定比例进行配料，经皮带输送机运输至混料机中；
10.(2)混料机将物料混合均匀，采用压球机将混料机中混合均匀的物料压制得到一定粒度的生球，生球经皮带输送机倒运至链篦机中；采用链篦机对生球加热焙烧，形成球团，球团经链板输送机倒运至回转窑中；
11.(3)采用回转窑对球团进行高温还原处理：球团随回转窑旋转下行向窑口移动，在此过程中，球团中铁氧化物经还原得到金属铁，球团中氧化锌经还原得到锌蒸汽；
12.(4)还原后的球团经冷却后得到金属化球团；锌蒸汽随回转窑内的燃烧烟气依次通过换热器、沉降室、布袋除尘器，高温锌蒸汽经冷却得到富锌粉并在换热器和沉降室中沉降、并在布袋除尘器中收集。
13.进一步的，步骤(1)中，含锌尘泥在消解池中进行喷雾打水消解处理的时间不低于24小时，消解后含锌尘泥中游离氧化钙的重量百分数不超过2％。
14.进一步的，步骤(1)中，含锌尘泥仓、还原剂仓、粘结剂仓中的物料配料时，各物料的重量百分比为：还原剂添加量不超过20％，粘结剂添加量为1～5％，余量为含锌尘泥；其中含锌尘泥的含水率不超过10％。
15.进一步的，步骤(2)中，压球机制备的生球2m落下强度超过6次。
16.进一步的，步骤(2)中，生球在链篦机中加热焙烧的时间为10～30分钟，生球经焙烧加热后升温至200～800℃。
17.进一步的，步骤(3)中，球团在回转窑内的总停留时间为20～40分钟，回转窑高温段冶炼温度为1100～1300℃。
18.进一步的，步骤(4)中，回转窑内燃烧烟气通过换热器处理后温度不超过600℃，经沉降室处理后温度不超过200℃，经布袋除尘器处理后外排烟气粉尘浓度不超过10mg/m3。
19.进一步的，该方法得到的金属化球团的金属化率不低于65％，铁元素还原率超过85％，成球率超过80％，锌元素回收率超过90％，富锌粉中锌元素重量百分含量不低于40％。
20.一种上述的含锌尘泥处理方法使用的装置，该装置包括经管道依次连接的回转窑、换热器、沉降室和布袋除尘器，其特征在于，该装置还包括：
21.消解池，含锌尘泥在所述消解池中进行消解处理后转运至所述含锌尘泥仓中；
22.混料机，所述混料机用于将含锌尘泥仓、还原剂仓和粘结剂仓中的物料混合均匀；
23.压球机，所述压球机用于将混合均匀的物料压成生球；
24.链篦机，所述链篦机通过链板输送机与所述回转窑连接。
25.本发明的含锌尘泥处理方法及装置，采用压球机制备质量合格的生球，采用链篦机焙烧、烘干、预热生球，进一步提高生球强度，为回转窑还原冶炼提供良好的原料条件，相比传统回转窑采用含锌尘泥粉体直接还原生产的设备，大幅度改善了现场环境、避免了回转窑结圈现象，具有显著的技术和经济优势。
26.本发明的装置装备难度较低，装备自动化程度高，系统处理周期短，经济成本合理，处理后产品铁、锌等金属元素回收率高，系统投资及运营成本远低于转底炉、竖炉等工艺，相比以往技术具有显著的经济优势。该工艺为钢铁企业的高炉灰等含锌尘泥的资源化利用提供了技术支撑，可望大力推进高炉灰等含锌尘泥的零排放。
附图说明
27.图1为本发明装置的链篦机、回转窑、换热器、沉降室和布袋除尘器的连接关系示意图。
28.图2为本发明的混料机的示意图。
29.图3为本发明的压球机的示意图。
30.图4为本发明的含锌尘泥仓、还原剂仓、粘结剂仓的示意图。
31.图5为本发明的消解池的示意图。
具体实施方式
32.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.应当理解，术语“包括/包含”、“由
……
组成”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含
……”
、“由
……
组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。
34.还需要理解，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本发明的限制。
35.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.以下结合附图1-5，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
37.如图1-5所示，本发明的一种含锌尘泥处理方法包括如下步骤：
38.(1)含锌尘泥14在消解池13中进行喷雾打水消解处理，达到一定时间后，将消解完成后的含锌尘泥14经抓斗或装载机倒运至含锌尘泥仓9中，将含锌尘泥仓9、还原剂仓10、粘结剂仓11中的物料按照一定比例进行配料，经皮带输送机运输至混料机6中；
39.(2)混料机6将物料混合均匀，采用压球机7将混料机6中混合均匀的物料压制得到一定粒度的生球，生球经皮带输送机倒运至链篦机8中；采用链篦机8对生球加热焙烧，形成球团，球团经链板输送机12倒运至回转窑2中；
40.(3)采用回转窑2对球团进行高温还原处理：球团随回转窑2旋转下行向窑口移动，在此过程中，球团中铁氧化物经还原得到金属铁，球团中氧化锌经还原得到锌蒸汽；
41.(4)还原后的球团经冷却后得到金属化球团；锌蒸汽随回转窑2内的燃烧烟气依次通过换热器3、沉降室4、布袋除尘器5，高温锌蒸汽经冷却得到富锌粉并在换热器3和沉降室4中沉降、并在布袋除尘器5中收集。
42.步骤(1)中，含锌尘泥在消解池中进行喷雾打水消解处理的时间不低于24小时，消解后含锌尘泥中游离氧化钙的重量百分数不超过2％。含锌尘泥仓9、还原剂仓10、粘结剂仓11中的物料配料时，各物料的重量百分比为：还原剂添加量不超过20％，粘结剂添加量为1
～5％，余量为含锌尘泥；其中含锌尘泥的含水率不超过10％。
43.步骤(2)中，压球机7制备的生球2m落下强度超过6次。生球在链篦机8中加热焙烧的时间为10～30分钟，生球经焙烧加热后升温至200～800℃。
44.步骤(3)中，球团在回转窑2内的总停留时间为20～40分钟，回转窑2高温段冶炼温度为1100～1300℃。
45.步骤(4)中，回转窑2内燃烧烟气通过换热器3处理后温度不超过600℃，经沉降室4处理后温度不超过200℃，经布袋除尘器5处理后外排烟气粉尘浓度不超过10mg/m3。
46.使用本发明的方法得到的金属化球团的金属化率不低于65％，铁元素还原率超过85％，成球率超过80％，锌元素回收率超过90％，富锌粉中锌元素重量百分含量不低于40％。金属化球团可用于高炉、转炉生产用配料；沉降收集所得富锌粉可用作提锌生产原料。
47.本发明同时提供上述的含锌尘泥处理方法使用的装置，该装置包括经管道1依次连接的回转窑2、换热器3、沉降室4和布袋除尘器5，还包括消解池13、混料机6、压球机7和链篦机8，其中，含锌尘泥14在消解池13中进行消解处理后转运至含锌尘泥仓中9中待用，混料机6用于将含锌尘泥仓9、还原剂仓10和粘结剂仓11中的物料混合均匀，压球机7用于将混料机6中混合均匀的物料压成生球，链篦机8用于焙烧、烘干和预热生球，其中链篦机8通过链板输送机12与回转窑2连接。
48.消解池13为水泥混凝土结构，消解池13长度为10～30m，宽度为5～20m，深度为1～3m。
49.含锌尘泥仓9、还原剂仓10、粘结剂仓11为钢结构筒仓，含锌尘泥仓9容积不低于10m3，还原剂仓10和粘结剂仓11容积不低于3m3。
50.混料机6的容积不低于3m3，混料机6内设置螺旋搅拌器，螺旋搅拌器的转速不低于200转/分钟。
51.压球机7为对辊式压球机，压球机7的辊轴转速不低于10转/分钟，压球机7处理能力不低于5t/h，压球机7所制备的生球粒径为15～40mm。
52.链篦机8处理能力不低于5t/h，链篦机8内生球料层厚度为30～300mm，最高工作温度不低于1000℃。
53.链板输送机12的链板所用材料为耐热钢铁材料，链板宽度不低于0.4m。
54.回转窑2直径为2～4m，长度为20～50m，倾角为2～6
°
，转速为0.3～3转/分钟。
55.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。