一种分离高炉干法除尘灰中碱锌等有害元素的装置和方法
【专利摘要】本发明涉及一种分离高炉干法除尘灰中碱锌等有害元素的装置和方法。该装置包括：除尘灰仓、输送管道、粉尘分离器、细粉尘输送管及布袋收集仓；除尘灰仓的顶部与粉尘分离器的底部连通；粉尘分离器的上端通过细粉尘输送管与布袋收集仓连通；输送管道与粉尘分离器连通。该方法包括：运用仓式泵将除尘灰通过输送管道喷入粉尘分离器中；大颗粒粉尘在重力作用下落到除尘灰仓中；小颗粒粉尘随气流引入到布袋收集仓中。该装置及方法有效减轻高炉干法除尘灰再利用过程中的碱、锌元素的富集现象，实现高炉炼铁工艺的可循环和绿色理念。
【专利说明】—种分离高炉干法除尘灰中碱锌等有害元素的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高炉除尘灰等固废资源处理方法【技术领域】，特别涉及一种分离高炉干法除尘灰中碱锌等有害元素的装置和方法。
【背景技术】
[0002]高炉入炉原燃料中碱、锌等有害元素在高炉炉身中、上部的高温区被还原，后随煤气流上升到温度较低的区域时又再次被氧化，附着于下降的炉料再次进入高温区，周而复始，形成了喊、锋等有害兀素在闻炉内的富集现象，对闻炉的正常生广造成了 一定的影响；其中一部分碱、锌等有害元素附着在上升煤气中的细颗粒粉尘上被带出炉外，经重力、旋风除尘装置后进入布袋除尘器中，由布袋回收。通常这部分除尘灰中含有约35?40%的铁元素，同时还富集了约3?10%的氧化锌和较高含量的钾、钠、铅、砷等有害元素，远高于重力除尘灰和旋风除尘灰。这些除尘灰直接用于烧结将导致高炉出现严重的碱、锌等有害元素富集现象，特别是较高的锌富集，直接影响高炉顺行和长寿；目前，大部分钢铁企业的高炉干法除尘灰由于含有较高的氧化锌而无法利用，不得不外卖或丢弃、深埋，对环境造成了重大污染。
[0003]现有高炉干法除尘灰脱锌的方法主要有高温法、化学法、物理法、水力旋流法等。高温法以最终完全脱除锌元素为目的，虽然国内已建成十几条转底炉等生产线，但由于项目投资大、运行成本高，不适合高炉干法除尘灰中锌含量较低的现状。
[0004]化学法由于存在含酸污水处理和设备腐蚀问题而被淘汰。
[0005]物理法主要是磁选工艺，分干法和湿法两种。干法主要是根据高炉除尘灰中高含锌部分与低含锌部分存在顺磁性差异进行分选，起到降低除尘灰中锌含量的作用。湿法一般采用酸、碱或氨盐溶液来萃取分离锌、铅等物质，得到高质量的锌、铅等产品。由于湿法浸出率总体较低，只能回收40%以下的高炉除尘灰中的锌，生产率不高；另外，干法和湿法操作环境恶劣，对环境造成二次污，不适合工业化应用。
[0006]水力旋流法需要将除尘灰与水配制成一定浓度的浆液，采用水力旋流器分离出顶流含锌较高部分和底流低含锌部分，再经压滤机脱水形成泥饼、干燥后进行终端脱锌。水力旋流法适用于高炉湿法除尘灰的处理，但处理设备复杂、过程参数不易控制、含水泥饼不便后续工序使用。
【发明内容】
[0007]为解决上述问题，本发明提供了一种能有效将除尘灰中的大颗粒粉尘和小颗粒粉尘分离，通过收集和回收分离后的大颗粒粉尘和小颗粒粉尘，能使除尘灰中80%的氧化锌和一定量的有害元素回收利用，余下粉尘含氧化锌可控制在2.0%以下，能用于烧结工艺无害化利用的分离高炉干法除尘灰中碱锌等有害元素的装置和方法。
[0008]本发明提供的一种分离高炉干法除尘灰中碱锌等有害元素的装置包括:
[0009]除尘灰仓、输送管道、粉尘分离器、细粉尘输送管及布袋收集仓；[0010]所述除尘灰仓的顶部与所述粉尘分离器的底部连通；
[0011]所述粉尘分离器的上端通过所述细粉尘输送管与所述布袋收集仓连通；
[0012]所述输送管道与所述粉尘分离器连通。
[0013]作为优选，所述粉尘分离器包括:
[0014]壳体、环形输送管、喷咀、支撑架及导流锥；
[0015]所述环形输送管固连在所述壳体上方的外圆周上；所述环形输送管通过所述喷咀与所述壳体内部连通；
[0016]所述支撑架设置在所述壳体底部；所述导流锥固连在所述支撑架上；
[0017]所述输送管道与所述环形输送管连通；
[0018]所述壳体底部与所述除尘灰仓的顶部连通。
[0019]作为优选，所述喷咀沿所述环形输送管均匀分布，数量为10?30组；
[0020]所述喷咀中心位置沿所述环形输送管逐渐下行。
[0021]作为优选，所述导流锥的小端向上；所述导流锥的锥面垂直、均匀分布直径为5?20mm的多排孔洞；所述孔洞分布在导流锥上高度1/5?4/5的位置。
[0022]作为优选，所述布袋收集仓包括:
[0023]仓体、放散阀、放散管、布袋及卸灰阀；
[0024]所述仓体包括:下部的圆锥体，上部的圆柱体；
[0025]所述圆锥体底端设置排出口 ；所述卸灰阀设置在所述排出口上；所述细粉尘输送管固连在所述圆柱体的中部；
[0026]所述放散管与所述圆柱体顶部连通；所述放散管与所述仓体连通的入口处固连所述布袋；
[0027]所述放散阀设置在所述放散管上；
[0028]所述放散阀用于调节经布袋过滤后的输送气体的放散流量，控制收集到的粉尘颗粒大小，调节回收物中碱、锌等有害元素的含量。
[0029]本发明提供的分离高炉干法除尘灰中碱锌等有害元素的装置通过设置粉尘分离器将除尘灰分离为含碱、锌等有害元素较低的大颗粒粉尘及含碱、锌等有害元素较高的小颗粒粉尘；通过设置除尘灰仓将大颗粒粉尘收集起来供给烧结回收利用；通过设置布袋收集仓将除尘灰中的小颗粒粉尘收集在布袋中，因此能回收除尘灰中大部分氧化锌用作制锌原料。同时，该装置能够与现有干法除尘系统配套。
[0030]本发明提供的一种分离高炉干法除尘灰中碱锌等有害元素的方法，包括:
[0031]运用仓式泵将除尘灰通过所述输送管道喷入所述粉尘分离器中；
[0032]所述除尘灰中的大颗粒粉尘在重力作用下落到所述粉尘分离器的底部，进而落入到所述除尘灰仓中；
[0033]所述除尘灰中的小颗粒粉尘随气流引入到所述细粉尘输送管中，继而进入所述布袋收集仓中；
[0034]通过所述布袋收集仓获得粉尘颗粒小的除尘灰，即实现了除尘灰中的大颗粒粉尘与小颗粒粉尘的分离。
[0035]作为优选，所述运用仓式泵将除尘灰通过所述输送管道喷入所述粉尘分离器中，包括:[0036]所述除尘灰通过所述输送管道喷入所述环形输送管中；所述除尘灰通过设置在环形输送管上的所述喷咀进入到所述壳体中。
[0037]作为优选，所述除尘灰中的大颗粒粉尘在重力作用下落到所述粉尘分离器的底部，进而落入到所述除尘灰仓中，包括:
[0038]进入到所述壳体中的除尘灰中的粉尘颗粒被喷吹到所述导流锥的锥面上；
[0039]所述粉尘颗粒的其中一部分粉尘可通过所述导流锥的锥面上的孔洞进入所述导流锥的中心部位，直接沉降到所述壳体的底部，进而落入所述除尘灰仓中；
[0040]所述粉尘颗粒的另一部分沿所述导流锥的锥面下滑，从所述导流锥的下部落到所述壳体的底部，进而落入所述除尘灰仓中。
[0041]作为优选，所述除尘灰中的小颗粒粉尘随气流引入到所述细粉尘输送管中，继而进入所述布袋收集仓中，包括:
[0042]所述含有小颗粒粉尘的除尘灰被输送气体及从所述导流锥锥面上的孔洞上升的气流带入所述粉尘分离器的上部空间；
[0043]所述含有小颗粒粉尘的除尘灰通过所述细粉尘输送管引入到所述布袋收集仓中。
[0044]作为优选，通过所述布袋收集仓获得粉尘颗粒小的除尘灰，包括:
[0045]所述含有小颗粒粉尘的除尘灰通过所述布袋收集仓顶部的所述布袋时，所述除尘灰中的小颗粒粉尘被所述布袋收集起来，同时所述被收集的小颗粒粉尘能被回收利用；
[0046]所述除尘灰被所述布袋过滤后的气体通过所述放散管及放散阀排入大气中。
[0047]本发明提供的分离高炉干法除尘灰中碱锌等有害元素的方法高炉干法除尘灰进行处理，克服了湿法工艺中存在的设备复杂、操作难度大、产品后序处理要求高等问题，为高炉干法除尘灰提供一种投资小、工艺稳定的碱、锌等有害元素分离方法，不但可回收除尘灰中大部分氧化锌用做制锌原料，经过实践检测，其余粉尘含氧化锌可控制在2.0%以下，能全部回收用于烧结生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0048]图1为本发明实施例提供的分离高炉干法除尘灰中碱锌等有害元素的装置总图。
[0049]图2为本发明实施例提供的粉尘分离器的横向剖面示意图。
[0050]图3为本发明实施例提供的粉尘分离器与除尘灰仓及细粉尘输送管的结构示意图。
[0051]图4为本发明实施例提供的布袋收集仓的结构示意图。
【具体实施方式】
[0052]参见附图1，本发明提供的一种分离高炉干法除尘灰中碱锌等有害元素的装置包括:除尘灰仓1、输送管道2、粉尘分离器3、细粉尘输送管4及布袋收集仓5 ;除尘灰仓I的顶部与粉尘分离器3的底部连通；粉尘分离器3的上端通过细粉尘输送管4与布袋收集仓5连通；输送管道2与粉尘分离器3连通。
[0053]参见附图2和3，作为优选，粉尘分离器3包括:壳体、环形输送管31、喷咀32、支撑架33及导流锥34 ;环形输送管31固连在壳体上方的外圆周上；环形输送管31通过喷咀32与壳体内部连通；支撑架33设置在壳体底部；导流锥34固连在支撑架33上；输送管道2与环形输送管31连通；壳体底部与除尘灰仓I的顶部连通。
[0054]参见附图2和3，作为优选，喷咀32沿环形输送管31均匀分布，数量为10?30组；喷咀32呈圆形、矩形或长方形，喷咀32中心位置沿环形输送管31逐渐下行。作为一种优选的实施例，喷咀32沿环形输送管31的水平面均匀分布，喷咀32共20组；喷咀32为长方形20x40mm ;喷咀32从第一个喷咀32上沿与环形输送管道31上沿高度相同，到最后一个喷咀32的下沿与环形输送管道31下沿相同，其中心位置沿环形输送管道31逐渐下行，成一条斜线分布。采用圆周布置的喷咀32，能在不改变输送气体流量、压力的情况下能使输送粉尘在粉尘分离器3内充分膨胀、雾化、分级，达到粗细粉颗粒的有效分离。
[0055]作为优选，导流锥34的小端向上；导流锥34的锥面垂直、均匀分布直径为5?20mm的多排孔洞；孔洞分布在导流锥34上高度1/5?4/5的位置。作为一种优选的实施方式，导流锥34的锥面均匀分部直径为12mm的孔洞，分布在锥体的上1/5到下1/5，沿锥面间隔50mm —排均匀分布，孔洞中心水平间隔50mm。因为设置导流锥34，除尘灰中的大颗粒粉尘在重力作用下能沉淀到导流锥34表面，沿锥面滑到粉尘分离器3的底部，进而落入到除尘灰仓I ;除尘灰中的细颗粒粉尘被输送除尘灰的气体和上升气流带入粉尘分离器3的上部，经细粉尘输送管4进入布袋收集仓5，进而被布袋54回收。从孔洞上升的气流将粉尘再次分散,并将细颗粒粉尘带入上部空间。
[0056]参见附图4,作为优选,布袋收集仓5包括:仓体51、放散阀52、放散管53、布袋54及卸灰阀55 ;仓体51包括:下部的圆锥体，上部的圆柱体；圆锥体底端设置排出口 ；卸灰阀55设置在排出口上；细粉尘输送管4固连在圆柱体的中部；放散管53与圆柱体顶部连通；放散管53与仓体连通的入口处固连布袋54 ;放散阀52设置在放散管53上；放散阀52用于调节经布袋54过滤后的输送气体的放散流量，控制收集到的粉尘颗粒大小，调节回收物中碱、锌等有害元素的含量。
[0057]本发明提供的分离高炉干法除尘灰中碱锌等有害元素的装置通过设置粉尘分离器3将除尘灰分离为含碱、锌等有害元素较低的大颗粒粉尘及含碱、锌等有害元素较高的小颗粒粉尘；通过设置除尘灰仓I将大颗粒粉尘收集起来供给烧结回收利用；通过设置布袋54将除尘灰中的小颗粒粉尘收集在布袋收集仓5中，因此能回收除尘灰中大部分氧化锌用作制锌原料。同时，该装置能够与现有干法除尘系统配套。
[0058]本发明提供的一种分离高炉干法除尘灰中碱锌等有害元素的方法，包括:运用仓式泵将除尘灰通过输送管道2喷入粉尘分离器3中；除尘灰中的大颗粒粉尘在重力作用下落到粉尘分离器3的底部，进而落入到除尘灰仓I中；除尘灰中的小颗粒粉尘随气流引入到细粉尘输送管4中，继而进入布袋收集仓5中；通过布袋收集仓5获得粉尘颗粒小的除尘灰，即实现了除尘灰中的大颗粒粉尘与小颗粒粉尘的分离。
[0059]作为优选，运用仓式泵将除尘灰通过输送管道2喷入粉尘分离器3中，包括:除尘灰通过输送管道2喷入环形输送管31中；除尘灰通过设置在环形输送管31上的喷咀32进入到壳体中。
[0060]作为优选，除尘灰中的大颗粒粉尘在重力作用下落到粉尘分离器3的底部，进而落入到除尘灰仓I中，包括:进入到壳体中的除尘灰中的粉尘颗粒被喷吹到导流锥34的锥面上；粉尘颗粒的其中一部分粉尘可通过导流锥34的锥面上的孔洞进入导流锥34的中心部位，直接沉降到壳体的底部，进而落入除尘灰仓I中；粉尘颗粒的另一部分沿导流锥34的锥面下滑，从导流锥34的下部落到壳体的底部，进而落入除尘灰仓I中。
[0061]作为优选，除尘灰中的小颗粒粉尘随气流引入到细粉尘输送管4中，继而进入布袋收集仓5中，包括:含有小颗粒粉尘的除尘灰被输送气体及从导流锥34锥面上的孔洞上升的气流带入粉尘分离器3的上部空间；含有小颗粒粉尘的除尘灰通过细粉尘输送管4引入到布袋收集仓5中。
[0062]作为优选，通过布袋收集仓5获得粉尘颗粒小的除尘灰，包括:含有小颗粒粉尘的除尘灰通过布袋收集仓5顶部的布袋54时，除尘灰中的小颗粒粉尘被布袋54收集起来，同时被收集的小颗粒粉尘能被回收利用；除尘灰被布袋54过滤后的气体通过放散管53及放散阀52排入大气中。
[0063]本发明提供的分离高炉干法除尘灰中碱锌等有害元素的方法高炉干法除尘灰进行处理，克服了湿法工艺中存在的设备复杂、操作难度大、产品后序处理要求高等问题，为高炉干法除尘灰提供一种投资小、工艺稳定的碱、锌等有害元素分离方法，不但可回收除尘灰中大部分氧化锌用做制锌原料，经过实践检测，其余粉尘含氧化锌可控制在2.0 %以下，能全部回收用于烧结生产。
[0064]以上所述的【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种分离高炉干法除尘灰中碱锌等有害元素的装置，其特征在于，包括: 除尘灰仓、输送管道、粉尘分离器、细粉尘输送管及布袋收集仓； 所述除尘灰仓的顶部与所述粉尘分离器的底部连通； 所述粉尘分离器的上端通过所述细粉尘输送管与所述布袋收集仓连通； 所述输送管道与所述粉尘分离器连通。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述粉尘分离器包括: 壳体、环形输送管、喷咀、支撑架及导流锥； 所述环形输送管固连在所述壳体上方的外圆周上；所述环形输送管通过所述喷咀与所述壳体内部连通； 所述支撑架设置在所述壳体底部；所述导流锥固连在所述支撑架上； 所述输送管道与所述环形输送管连通； 所述壳体底部与所述除尘灰仓的顶部连通。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于: 所述喷咀沿所述环形输送管均匀分布，数量为10~30组； 所述喷咀中心位置沿所述环形输送管逐渐下行。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于: 所述导流锥的小端向上；所述导流锥的锥面垂直、均匀分布直径为5~20mm的多排孔洞；所述孔洞分布在导流锥上高度1/5~4/5的位置。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述布袋收集仓包括: 仓体、放散阀、放散管、布袋及卸灰阀； 所述仓体包括:下部的圆锥体，上部的圆柱体； 所述圆锥体底端设置排出口 ；所述卸灰阀设置在所述排出口上；所述细粉尘输送管固连在所述圆柱体的中部； 所述放散管与所述圆柱体顶部连通；所述放散管与所述仓体连通的入口处固连所述布袋； 所述放散阀设置在所述放散管上； 所述放散阀用于调节经布袋过滤后的输送气体的放散流量，控制收集到的粉尘颗粒大小，调节回收物中碱、锌等有害元素的含量。
6.一种分离高炉干法除尘灰中碱锌等有害元素的方法，其特征在于，包括: 运用仓式泵将除尘灰通过权利要求1所述的输送管道喷入权利要求1所述的粉尘分离器中； 所述除尘灰中的大颗粒粉尘在重力作用下落到所述粉尘分离器的底部，进而落入到权利要求I所述的除尘灰仓中； 所述除尘灰中的小颗粒粉尘随气流引入到权利要求1所述的细粉尘输送管中，继而进入权利要求1所述的布袋收集仓中； 通过所述布袋收集仓获得粉尘颗粒小的除尘灰，即实现了除尘灰中的大颗粒粉尘与小颗粒粉尘的分离。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述运用仓式泵将除尘灰通过权利要求1所述的输送管道喷入权利要求1所述的粉尘分离器中，包括:所述除尘灰通过所述输送管道喷入权利要求2所述的环形输送管中；所述除尘灰通过设置在环形输送管上的权利要求2所述的喷咀进入到所述壳体中。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述除尘灰中的大颗粒粉尘在重力作用下落到所述粉尘分离器的底部，进而落入到权利要求1所述的除尘灰仓中，包括: 进入到所述壳体中的除尘灰中的粉尘颗粒被喷吹到权利要求2所述的导流锥的锥面上； 所 述粉尘颗粒的其中一部分粉尘可通过所述导流锥的锥面上的孔洞进入所述导流锥的中心部位，直接沉降到所述壳体的底部，进而落入所述除尘灰仓中； 所述粉尘颗粒的另一部分沿所述导流锥的锥面下滑，从所述导流锥的下部落到所述壳体的底部，进而落入所述除尘灰仓中。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述除尘灰中的小颗粒粉尘随气流引入到权利要求1所述的细粉尘输送管中，继而进入权利要求1所述的布袋收集仓中，包括: 所述含有小颗粒粉尘的除尘灰被输送气体及从所述导流锥锥面上的孔洞上升的气流带入权利要求1所述的粉尘分离器的上部空间； 所述含有小颗粒粉尘的除尘灰通过权利要求1所述的细粉尘输送管引入到所述布袋收集仓中。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过所述布袋收集仓获得粉尘颗粒小的除尘灰，包括: 所述含有小颗粒粉尘的除尘灰通过所述布袋收集仓顶部的权利要求5所述的布袋时，所述除尘灰中的小颗粒粉尘被所述布袋收集起来，同时所述被收集的小颗粒粉尘能被回收利用； 所述除尘灰被所述布袋过滤后的气体通过权利要求5所述的放散管及放散阀排入大气中。
【文档编号】B07B7/01GK103977956SQ201410178212
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】刘文运, 陈辉, 张勇, 蔡皓宇, 孙健, 徐萌, 贾军民, 万雷, 郑敬先 申请人:首钢总公司