本发明涉及一种处理含锌粉尘的系统，属于含锌粉尘的综合利用领域。
背景技术：
随着钢铁工业的迅猛发展，含锌粉尘每年排放量十分巨大。目前，该类粉尘由于长期得不到有效处理，在许多钢厂附近堆积如山，不仅占据了大量的土地，也污染了环境，对人身体造成了危害，又浪费了其中铁、锌、铅、碳等有价资源。
钢铁厂含锌粉尘中富含铁、碳、锌、铅等物质，综合利用价值较高。如能回收利用，则铁、碳可以节约部分煤炭和铁矿资源，铅锌可用来制作电池、导电材料，也可用来做各种锌合金。因此，如何高效利用钢铁厂含锌铅粉尘并提高其综合附加值，减少环境污染，成为冶金企业面临的重大课题。目前国内很多钢铁企业将含锌、铅粉尘作为原料直接配入烧结、球团料，该方法最为简单，能一定程度上实现了铁资源的回收利用，具有投入少，见效快，无需改变原有工艺等优点，但存在配料、混合困难等问题，且会造成有害元素的循环和富集，给高炉带来危害，属于含铁尘泥的粗放型利用，不能彻底解决含铁尘泥高效资源化利用的问题，严重制约了钢铁厂的可持续发展。
中国专利申请号为201310599292.0的发明专利公开了一种钢铁厂含锌粉尘磁化焙烧方法及其装置与应用，它包括备料、焙烧步骤，具体包括筛分破碎置入焙烧容器中，焙烧容器放入加热炉，加热炉升温至800～1000℃，控温3～5h后降温至200℃以下出炉冷却得到磁化焙烧铁精矿。该方法所存在的主要缺陷是：磁化焙烧后的铁精矿，铁主要为氧化态，品位低；磁化焙烧后需降温冷却，浪费球团显热，所用生产设备为隧道窑炉，焙烧时间长，能耗高、污染大。
中国专利申请号为200610069619.3的发明专利公开了一种褐铁矿和钢铁厂含锌粉尘生产铁精粉的方法及还原焙烧炉，采用褐铁矿和钢铁厂含锌粉尘或镜铁矿、赤铁矿、硫酸渣为原料，使用倾斜旋转式还原焙烧炉，炉腔压力为250-350Pa，在还原气氛条件下，矿料由低温旋转移动到650-900℃，并冷却磁化，最后经磁选成分铁精粉。该方法的主要缺陷是采用一端加热，炉体温度分布不均匀，物料在炉体内不断翻滚、摩擦易粉化，粉料容易发生结圈，炉内比炉体外的气压大250Pa-350Pa，煤气和空气可能将粉料吹出炉外，生产效率低。
综合以上可见，现有的处理钢铁厂含锌粉尘的方法或设备中，不同程度的存在不能实现铁、碳和锌等元素的综合回收利用，工序流程长、燃料消耗高、环境污染严重等系列问题，有待改进。
技术实现要素：
本发明的目的之一是提供一种处理含锌粉尘的专用系统；
本发明所提供的处理钢铁厂含锌粉尘的系统可实现钢铁厂含锌粉尘中铁、碳、锌等有价元素的回收利用，提高其综合附加值，减少环境污染。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种处理含锌粉尘的系统，包括：原料预处理系统，环形焙烧炉，锌回收系统以及铁渣分离系统；其中，原料预处理系统的出料口与环形焙烧炉的进料口相连；锌回收系统的进口与环形焙烧炉的烟道出口相连，铁渣分离分离系统的进料口与环形焙烧炉的出料口相连。
其中，所述的原料预处理系统实现所有物料的配料、混合、成型和干燥，以便获得满足入炉要求的干球团，包括依次连接的混合物料设备、润磨设备、造球团设备和球团干燥设备；
所述环形焙烧炉包括壳体，炉床以及驱动装置；所述壳体形成环形炉腔，炉床可转动且位于环形炉腔的下部，驱动装置与炉床相连；其中，环形炉腔由多个径向的挡墙分隔为首尾依次相连的烘干炉腔、预还原炉腔、终还原炉腔和冷却炉腔；在烘干炉腔设有入料口，在冷却炉腔设有出料口；
所述挡墙从壳体的顶壁和侧壁向下方延伸并与炉床保持间隔，优选的，所述的间隔是10-20cm；设置挡墙以减少相邻区域的气流的扰动，进而减少对各区域的温度和气氛产生影响；同时，对区域按角度进行划分，以合理控制球团在各个区域停留时间，获得良好的渣铁分离效果。
其中，在预还原炉腔内设有多个辐射管；终还原炉腔装有火焰加热装置；在冷却炉腔的顶壁设有水冷装置；对应于预还原炉腔外部的炉墙中部设置烟道，烟道的另一端与所述的锌回收系统的入口连接。将烟道设置在预还原炉腔，尽量减少烟气带走的热量，待烟气温度降至200℃以下时，采用布袋除尘，收集挥发出的铅、锌等有价金属粉尘。所述锌回收系统设置在环形焙烧炉的预还原区，实现含ZnO粉尘的收集，还原出的金属锌挥发进入烟道，在烟道中温度降低，金属锌再次氧化成ZnO粉而被布袋除尘器收集，烟气经处理达标后排出。
设置在终还原炉腔和烘干炉腔之间的热交换装置将终还原炉腔的高温废气传输至烘干区，用作生球烘干的热源，温度控制通过参入冷风量调节。
作为本发明的一种优选的结构，烘干炉腔的入料口和冷却炉腔的出料口按照最小间距的方式进行设置；所述烘干炉腔占环形炉腔的角度为45°-90°，预还原炉腔占环形炉腔的角度为150°-210°，终还原炉腔占环形炉腔的角度为45°-90°，冷却炉腔占环形炉腔的角度为30°-45°。
所述的铁渣分离系统包括磨矿设备和磁选设备。
一种应用所述的专用系统处理含锌粉尘的方法，包括：
(1)将含锌粉尘、还原剂和粘结剂在原料预处理系统中依次进行混合、润磨、造球和烘干处理得到烘干的球团；
(2)将烘干的球团通过环形焙烧炉的进料口布到炉床上，开启驱动装置，驱动炉床上的球团依次经过烘干炉腔、预还原炉腔、终还原炉腔和冷却炉腔，最后通过冷却炉腔的出料口排出；
(3)排出的球团冷却后进入铁渣分离系统依次进行磨矿处理和磁选处理，获得金属铁粉和磁选尾渣；在预还原炉腔中产生的高温烟气从烟道的出口最终进入锌回收系统，收集得到挥发出的有价金属粉尘。
步骤(1)中将含锌粉尘、还原剂和粘结剂按照100:16～24:1～5的质量比例在原料预处理系统(S100)中进行混合；所述的还原剂选自冶金焦、兰炭、石油焦、煤、半焦中的一种或几种的混合物，其中，还原剂的配比为：(还原剂中的固定碳摩尔数+含锌粉尘中的碳摩尔数)/(含锌粉尘中铁氧化物中氧摩尔数+含锌粉尘中铅锌氧化物中氧摩尔数)为1.1-2.1。
所述的粘结剂是膨润土或淀粉溶液。
步骤(1)中所述的润磨是控制润磨处理后的混合物料中粒度小于0.074mm的物料占到80％以上；将含锌粉尘、还原剂和粘结剂在原料预处理系统中进行造球时，控制球团的直径优选在6～12mm之间；所述生球团中的水份占球团总质量的6-10％。
所述的预还原区温度为900-1100℃，采用辐射管加热方式以尽量减少空气进入和碳烧损，促进球团中金属氧化物尽大程度的的还原，避免还原出的金属单质氧化。钢铁厂含锌粉尘中的铁氧化物C直接还原开始温度在705℃以下，ZnO的C直接还原开始温度约为944～947℃，因此，铁氧化物和锌氧化物的还原基本上可以在预还原区900～1100℃的温度区间内完成。所述的预还原区设置烟道及粉尘收集系统，还原出来的金属铁留在球团中，还原出的金属锌挥发进入烟气，在烟道中冷凝氧化成ZnO二次粉尘而被粉尘收集系统收集；终还原区温度1200～1300℃，角度为45～90°，采用火焰加热方式，提升温度到1200℃～1350℃，球团在此区域进行铁氧化物的终还原，球团金属化程度进一步提高，生成的金属铁晶粒长大形成连晶，有利于后续铁和脉石成分的分离；冷却区至出料口间的角度为30～45°，冷却区炉顶采用水冷方式，将球团温度降低至900℃～1150℃，提高球团自身的强度，以便于出料。
本发明的主要有益效果：
(1)球团干燥、预热、还原在同一系统中完成，冶炼时间短、生产效率高，设备成本低；
(2)根据不同反应需要的温度不同设置不同的反应区域，提高热量利用率；
(3)利用终还原区的热废气烘干湿球团，实现余热利用，降低能耗；
(4)高效利用钢铁厂含锌粉尘并提高其综合附加值，减少环境污染。
附图说明
图1本发明的处理锌粉尘的专用系统示意图；
图2本发明环形焙烧炉的结构示意图；
附图标记说明：1-烘干炉腔，2-预还原炉腔，3-终还原炉炉腔，4-冷却炉腔，5-进料口，6-出料口，7-挡墙，8-火焰加热装置，9-热交换装置，10-辐射管。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但是应理解所述实施例仅是范例性的，不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改或替换均落入本发明的保护范围。
具体实数方式一
参考图1-图2，本发明所提供的处理含锌粉尘的系统，包括：原料预处理系统S100，环形焙烧炉S200，锌回收系统S300以及铁渣分离系统S400；其中，原料预处理系统S100的出料口与环形焙烧炉的进料口5相连；锌回收系统S300的进口与环形焙烧炉S200的烟道出口相连，铁渣分离分离系统S400的进料口与环形焙烧炉S200的出料口6相连；所述的原料预处理系统S100包括依次连接的混合物料设备、润磨设备、造球团设备和球团干燥设备；所述的锌回收系统S300是布袋除尘装置；所述的铁渣分离系统S400包括磨矿设备和磁选设备。
所述环形焙烧炉S200包括壳体，炉床以及驱动装置；所述壳体形成环形炉腔，炉床可转动且位于环形炉腔的下部，驱动装置与炉床相连；其中，环形炉腔由多个径向的挡墙7分隔为首尾依次相连的烘干炉腔1、预还原炉腔2、终还原炉腔3和冷却炉腔4；在干燥炉腔1设有入料口5，在冷却炉腔4设有出料口6；所述挡墙7从壳体的顶壁和侧壁向下方延伸并与炉床保持间隔，所述的间隔是15cm。
在预低温还原炉腔2内设有多个辐射管10；终还原炉腔3装有火焰加热装置8；在冷却炉腔4的顶壁设有水冷装置；对应于预还原炉腔2外部的炉墙中部设置烟道，烟道的另一端与所述的锌回收系统S300的入口连接。
所述干烘干炉腔1的入料口5和冷却炉腔4的出料口6按照最小间距的方式进行设置；烘干炉腔1占环形炉腔的角度为45°，预还原炉腔2占环形炉腔的角度为195°，终还原炉腔3占环形炉腔的角度为75°，冷却炉腔4占环形炉腔的角度为45°。
在终还原炉腔和烘干炉腔之间设置有热交换装置9，热交换装置9，将终还原炉腔的高温废气传输至烘干区，用作生球烘干的热源，温度控制通过参入冷风量调节。
具体实数方式二
参考图1-图2，本发明所提供的处理含锌粉尘的系统，包括：原料预处理系统S100，环形焙烧炉S200，锌回收系统S300以及铁渣分离系统S400；其中，原料预处理系统S100的出料口与环形焙烧炉的进料口5相连；锌回收系统S300的进口与环形焙烧炉S200的烟道出口相连，铁渣分离分离系统S400的进料口与环形焙烧炉S200的出料口6相连；所述的原料预处理系统S100包括依次连接的混合物料设备、润磨设备、造球团设备和球团干燥设备；所述的锌回收系统S300是布袋除尘装置；所述的铁渣分离系统S400包括磨矿设备和磁选设备。
所述环形焙烧炉S200包括壳体，炉床以及驱动装置；所述壳体形成环形炉腔，炉床可转动且位于环形炉腔的下部，驱动装置与炉床相连；其中，环形炉腔由多个径向的挡墙7分隔为首尾依次相连的烘干炉腔1、预还原炉腔2、终还原炉腔3和冷却炉腔4；在干燥炉腔1设有入料口5，在冷却炉腔4设有出料口6；所述挡墙7从壳体的顶壁和侧壁向下方延伸并与炉床保持间隔，所述的间隔是10cm。
在预低温还原炉腔2内设有多个辐射管10；终还原炉腔3装有火焰加热装置8；在冷却炉腔4的顶壁设有水冷装置；对应于预还原炉腔2外部的炉墙中部设置烟道，烟道的另一端与所述的锌回收系统S300的入口连接。
所述干烘干炉腔1的入料口5和冷却炉腔4的出料口6按照最小间距的方式进行设置；烘干炉腔1占环形炉腔的角度为90°，预还原炉腔2占环形炉腔的角度为180°，终还原炉腔3占环形炉腔的角度为60°，冷却炉腔4占环形炉腔的角度为30°。
在终还原炉腔和烘干炉腔之间设置有热交换装置9，热交换装置9，将终还原炉腔的高温废气传输至烘干区，用作生球烘干的热源，温度控制通过参入冷风量调节。
具体实数方式三
参考图1-图2，本发明所提供的处理含锌粉尘的系统，包括：原料预处理系统S100，环形焙烧炉S200，锌回收系统S300以及铁渣分离系统S400；其中，原料预处理系统S100的出料口与环形焙烧炉的进料口5相连；锌回收系统S300的进口与环形焙烧炉S200的烟道出口相连，铁渣分离分离系统S400的进料口与环形焙烧炉S200的出料口6相连；所述的原料预处理系统S100包括依次连接的混合物料设备、润磨设备、造球团设备和球团干燥设备；所述的锌回收系统S300是布袋除尘装置；所述的铁渣分离系统S400包括磨矿设备和磁选设备。
所述环形焙烧炉S200包括壳体，炉床以及驱动装置；所述壳体形成环形炉腔，炉床可转动且位于环形炉腔的下部，驱动装置与炉床相连；其中，环形炉腔由多个径向的挡墙7分隔为首尾依次相连的烘干炉腔1、预还原炉腔2、终还原炉腔3和冷却炉腔4；在干燥炉腔1设有入料口5，在冷却炉腔4设有出料口6；所述挡墙7从壳体的顶壁和侧壁向下方延伸并与炉床保持间隔，所述的间隔是20cm。
在预低温还原炉腔2内设有多个辐射管10；终还原炉腔3装有火焰加热装置8；在冷却炉腔4的顶壁设有水冷装置；对应于预还原炉腔2外部的炉墙中部设置烟道，烟道的另一端与所述的锌回收系统S300的入口连接。
所述干烘干炉腔1的入料口5和冷却炉腔4的出料口6按照最小间距的方式进行设置；烘干炉腔1占环形炉腔的角度为75°，预还原炉腔2占环形炉腔的角度为165°，终还原炉腔3占环形炉腔的角度为75°，冷却炉腔4占环形炉腔的角度为45°。
在终还原炉腔和烘干炉腔之间设置有热交换装置9，热交换装置9，将终还原炉腔的高温废气传输至烘干区，用作生球烘干的热源，温度控制通过参入冷风量调节。
以下结合具体的实施例对本发明的方法和系统进行详细的说明
实施例一
将某钢铁厂含锌粉尘(粒度小于0.074mm占86.7％)100份，兰炭18份、膨润土3份混匀后造球(球团粒径8～12mm)，球团从环形焙烧炉S200入料口5进入，依次经过环形焙烧炉S200的烘干炉腔1、预还原炉腔2和终还原炉腔3；烘干炉腔1温度400℃，弧度45°；预还原炉腔2温度控制1000℃，弧度为195°；终还原炉腔3温度控制1250℃，弧度75°；冷却炉腔4弧度45°。炉底旋转一周时间为120分钟，球团中的ZnO在预还原炉腔被还原成金属锌进入烟气，脱锌后的球团在终还原炉腔被还原成金属化球团产品从出料口排出。金属化球团铁金属化率91％，锌脱除率97％，粉尘中Zn品位71％。
实施例二
将某钢铁厂含锌粉尘(粒度小于0.074mm占82.3％)100份，兰炭20份、淀粉溶液5份混匀后造球(球团粒径12～14mm)，球团从环形焙烧炉S200的入料口5进入，依次经过环形焙烧炉S200的烘干炉腔1、预还原炉腔2和终还原炉腔3。烘干炉腔1的温度300℃，弧度90°；预还原炉腔2的温度控制1050℃，弧度为180°；终还原炉腔3的温度控制1270℃，弧度60°；冷却炉腔4的弧度30°。炉底旋转一周时间为150分钟，球团中的ZnO在预还原炉腔被还原成金属锌进入烟气，脱锌后的球团在终还原炉腔被还原成金属化球团产品从出料口排出。金属化球团铁金属化率89％，锌脱除率94％，粉尘中Zn品位66％。
实施例三
将某钢铁厂含锌粉尘(粒度小于0.074mm占76.6％)100份，兰炭23份、膨润土4份混匀后造球(球团粒径14-16mm)，球团从环形焙烧炉S200的入料口5进入，依次经过环形焙烧炉S200的烘干炉腔1、预还原炉腔2和终还原炉腔3；烘干炉腔1的温度350℃，弧度75°；预还原炉腔2的温度控制1100℃，弧度为165°；终还原炉腔3的温度控制1230℃，弧度75°；冷却炉腔4的弧度45°。炉底旋转一周时间为180分钟，球团中的ZnO在预还原炉腔被还原成金属锌进入烟气，脱锌后的球团在终还原炉腔被还原成金属化球团产品从出料口排出。金属化球团铁金属化率93％，锌脱除率90％，粉尘中Zn品位67％。