專利名稱：一種高鋅含鐵粉塵的處理方法
技術領域：
本發明涉及一種含鐵粉塵的處理方法，特別是從高鋅的含鐵粉塵中回收鐵、鋅的方法。
目前，大、中型高爐生產每噸鐵水伴隨產生10公斤的難以回收利用高鋅的瓦斯泥及250～550公斤溫度在1450～1500℃的高爐渣(其中的余熱未回收利用)；轉爐和電爐每噸鋼也伴生5公斤左右難以處理的高含鋅煙氣除塵灰及約140公斤溫度在1600℃的鋼渣(其中的余熱也未回收利用)，由于高鋅含鐵粉塵中鋅含量達到0.7～25％，若用于高爐原料會在高爐中引起熔聚結瘤妨礙生產，因此不宜用于煉鐵；高爐瓦斯泥、轉爐二次灰和電爐塵均屬于此類高鋅含鐵粉塵，它們難以處理，占用大量堆場，嚴重污染環境。同時由于其含鐵量很高，不回收利用就浪費了大量的鐵資源。因此，高鋅含鐵粉塵的回收利用是長期困擾冶金企業的一大難題。現有技術的處理方法需要專門的熔煉爐設備，并通過額外消耗固、液、氣態燃料加熱含鐵原料實現煉鐵過程，設備投資、運行成本和能耗很高，且處理效果不理想。
本發明的目的是得到一種對高鋅的含鐵粉塵進行回收處理的方法，可利用現有技術中余熱未被利用的鋼渣或高爐渣和現有設備回收鐵、鋅，不需要能源消耗和新的設備投資。
為實現上述目的，本發明提出的技術解決方案為一種高鋅含鐵粉塵的處理方法，含鐵粉塵的主要成分為(重量，以下相同)總鐵含量30～75％，鋅1～30％，是在含鐵粉塵中加入一定的含碳材料達到碳含量為15～25％后制成粒徑為5～50mm的團塊，按照熔渣重量的5～15％放置在一反應容器中，將紅熱的冶煉熔渣加入到團塊上，在1100℃以上的反應溫度下保持10～30分鐘，還原得到低鋅的粒鐵、渣和高鋅煙氣，將粒鐵和渣分離，用收塵設備回收高鋅煙氣得到含鋅量大于40％的鋅產品。
含鐵粉塵的成分還包括(重量)碳0～30％，鉛0～5％，硫0～3％反應溫度為1100～1600℃。
所述的冶煉熔渣為鋼渣、高爐渣和其它溫度在1300～1600℃的冶金熔渣。
所述的反應容器為鋼渣罐或淺盤。
下面對本發明做進一步詳細敘述。
本發明的關鍵在于將高鋅含鐵塵粉配加一定量碳制成含碳粒徑5～50mm的團塊，將該團塊預先鋪放在鋼渣罐或淺盤中，在出渣過程中利用高溫紅渣沖擊并加熱塵泥團塊，在運輸過程中使團塊被紅渣加熱到1200～1600℃并保持20～30分鐘，從而使塵泥團塊中的氧化鋅被揮發還原揮發，塵泥團塊中的氧化鐵被還原成為低鋅的粒鐵夾雜在紅渣中，將低鋅的粒鐵與紅渣分離，揮發出的高鋅氣體可用收塵設備回收。
本發明團塊粒徑的為5～50mm，形狀不限，粒徑小于5mm，易產生粉塵，不便運輸；大于50mm，則影響傳熱和反應速度。
本發明中的含鐵粉塵的成分為(重量)鐵含量30～75％(其存在形式為單質Fe、Fe3O4、Fe2O3及CaFe2O4、FeSiO3、FeS等)，鋅1～30％，碳0～30％，鉛0～5％，硫0～3％。
加入一定的含碳材料使達到碳含量為15～25％，根據碳與高價氧化鐵Fe2O3還原的當量計算，在反應中，Fe2O3與C二者完全反應的重量比為Fe2O3∶C=80∶18，由于粉塵含鐵范圍一般比純Fe2O3礦(含Fe 72％)要低，所以配比達到15％即可滿足還原用碳當量；考慮到碳的反應性不同，可多配一定的比例，所以碳含量為15～25％，即可滿足95％以上鐵的回收率。
含碳材料可利用一部分含鐵粉塵自身含有的碳，一部分采用焦化廠除塵粉塵粉，或焦粉、煤粉，制成含碳團塊并烘干，按紅渣重量的約10％預先鋪放在鋼渣罐內，出渣時將紅熱的鋼渣加入到團塊上；或者將其預先鋪放在淺盤中，在用渣罐中的高溫熔渣對其進行覆蓋加熱，在1100℃以上保持20～30分鐘，得到低鋅的粒鐵、渣和高鋅煙氣。
本發明的原理為粉塵團塊中的鐵氧化物在高溫下與碳發生如下直接還原反應,,生成的鐵與紅熱的碳發生如下反應生成低熔點的生鐵粒,,塵泥團塊中的氧化鐵被還原成為低鋅的粒鐵夾雜在紅渣中，利用鋼鐵廠現有的熱悶罐法或滾筒法鋼渣處理設備將粒鐵和渣分離，再用磁選裝置進行分離即可得到粒鐵。
對于沒有煉鋼車間的高爐煉鐵廠，其高鋅瓦斯泥可利用高爐渣顯熱還原，然后經水渣粒化系統將渣與粒鐵分離。
粉塵團塊中的氧化鋅被還原揮發，鋅在900℃以上揮發成為氣體，隨煙塵揮發，進入空氣后又被氧化成為氧化鋅沉積下來，即，用收塵設備回收高鋅煙氣得到含鋅40～60％的鋅產品，本發明鋅的回收率可達到90％以上，在配碳過剩條件下可達95％以上。
本發明制取的粒鐵可作為轉爐或電爐用廢鋼原料使用，也可以用作化鐵爐或高爐原料，高鋅塵泥中鐵和鋅的回收率可達90％以上。
本發明也適用于其它產生廢物的有色冶煉廠從廢塵、硫酸渣中低成本回收粒鐵產品。
本發明由于不必采用專門的反應裝置，以利用冶煉廠現流程中的熔渣余熱及現有的熔渣裝置，將高鋅粉塵一部分轉變成為粒狀廢鋼，一部分從收塵系統回收得到鋅產品，不產生二次污染，不排放新的固體廢物和有害氣體，不必使用外加燃料，大量節約了粉塵處理的能源，提高鋼鐵廠能源效率，降低產品成本。同時，除了少量冷態混合、壓塊設備外，不需要建設其它火法冶金設備，僅利用鋼鐵廠現有的鋼、鐵渣回收處理設備，設備的投資很低。
下面介紹本發明的實施例。
實施例1本實施例為燒結主電除塵灰，成分如表1示，將其配入焦粉使其昆勻壓制成含C18～20％的團塊，將此團塊干燥后裝入煉鋼廠渣罐中(每罐可盛熔渣約33噸)，每罐預先放置約3噸上述含碳團塊在罐底。在出渣過程中，1600℃的煉鋼渣到入渣罐后，與含碳團塊均勻混合并將其包裹加熱，熔渣溫度下降約200～300℃，經過20～30分鐘時間加熱，粉塵團塊中的鐵氧化物與碳發生直接還原反應，生成低熔點的生鐵粒，生鐵粒熔化收縮形成粒鐵并與熔渣分離，嵌布在固態渣中，經過熱悶罐法或滾筒法使渣與鐵粒化，再用磁選設備分離可得到粒鐵產品。每噸燒結主電除塵灰可回收約0.45噸粒鐵，消耗焦粉或焦化廠CDQ粉(干熄焦煙氣回收的焦粉塵，含固定碳75％以上，揮發分約3％)0.15噸。
權利要求
1．一種高鋅含鐵粉塵的處理方法，其特征是含鐵粉塵的主要成分為(重量)總鐵含量30～75％，鋅1～30％，在含鐵粉塵中加入一定的含碳材料達到碳含量為15～25％后制成粒徑為5～50mm的團塊，按照熔渣重量的5～15％放置在一反應容器中，將紅熱的冶煉熔渣加入到團塊上，在1100℃以上的反應溫度下保持10～30分鐘，還原得到低鋅的粒鐵、渣和高鋅煙氣，將粒鐵和渣分離，用收塵設備回收高鋅煙氣得到含鋅量大于40％的鋅產品。
2．根據權利要求1所述的高鋅含鐵粉塵的處理方法，其特征是所述的含鐵粉塵的成分還包括(重量)碳0～30％，鉛0～5％，硫0～3％
3．根據權利要求1所述的高鋅含鐵粉塵的處理方法，其特征是所述的反應溫度為1100～1600℃。
4．根據權利要求1所述的高鋅含鐵粉塵的處理方法，其特征是所述的冶煉熔渣為鋼渣、高爐渣和其它溫度在1300～1600℃的冶金熔渣。
5．根據權利要求1所述的高鋅含鐵粉塵的處理方法，其特征是所述的反應容器為鋼渣罐或淺盤。
全文摘要
一種高鋅含鐵粉塵的處理方法,粉塵的主要成分為(重量):鐵30～75%,鋅1～30%,碳0～30%,鉛0～5%,硫0～3%,是在含鐵粉塵中加入一定的含碳材料達到碳含量為15～25%后制成粒徑為5～50mm的團塊,按照熔渣重量的5～15%置于一容器中,將紅熱的冶煉熔渣加入到團塊上,在1100～1600℃下保持10～30分鐘,還原得到低鋅的粒鐵、渣和高鋅煙氣,將粒鐵和渣分離,并用收塵設備回收高鋅煙氣得到含鋅量大于40%的鋅產品,粉塵中鐵、鋅的回收率可達90%以上。
文檔編號C22B7/02GK1211629SQ9810352
公開日1999年3月24日 申請日期1998年7月31日 優先權日1998年7月31日
發明者周渝生, 陳亮, 張美芳, 李峻泰, 王東彥 申請人:寶山鋼鐵(集團)公司