一种冶金含锌除尘灰治理及利用的装置的制作方法

本实用新型涉及一种冶金含锌除尘灰治理及利用的装置，属于环保节能技术领域。

背景技术：

由于铁矿石伴生锌和镀锌钢铁废料的使用，锌进入钢铁生产流程是不可避免的；又由于锌对高炉是一种有害元素，在我国高炉越来越大型化、造价越来越高昂的今天，从钢铁生产流程中开路脱除锌，显得越来越重要。中国钢铁生产过程中产生的各类（电炉、转炉、高炉）含锌除尘灰（干法除尘为灰，湿法除尘为泥，说明书及权利要求书中统称灰）每年多达上千万吨，锌含量在0.1-10%或者更高。其中4%以下的低含锌除尘灰过去大多返回烧结厂使用回收铁，但目前为了保护造价越来越高昂的高炉，大多直接外排填埋、堆放，造成需治理的含锌灰数量大幅增加。含锌除尘灰的治理利用方法很多，一是用回转窑技术脱除锌；二是用转底炉技术脱除锌；三是用小高炉技术脱除锌。但传统回转窑技术脱锌率低，有1%左右的锌脱不掉，而且4%以下锌含量的除尘灰处理不了；转底炉技术投资太大，治理成本高；小高炉则属于国家明令淘汰的技术。因此，提供一种投资省、脱锌率高、高低含锌灰通吃、符合国家产业政策的技术和装置，为业界所期盼。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种冶金含锌除尘灰治理及利用的装置，投资省、脱锌率高、高低含锌灰通吃、符合国家产业政策。

本实用新型的治理利用对象既关注了锌含量4%以上直至20%的含锌除尘灰中锌的脱除，又特别关注了锌含量0.1-4%的低含锌除尘灰中的锌和第一级脱锌装置炉头高温红渣中残留锌的脱除和富集利用；其工艺流程：对4%以上的含锌除尘灰来说，通过第一级脱锌装置实现了第一次脱锌，通过第二级脱锌装置实现了第二次脱锌；对0.1-4%的低含锌除尘灰来说，通过第二级脱锌装置实现了第一次锌富集，通过第一级脱锌装置实现了第二次锌富集。通过在改进的回转炉火法工艺的基础上，增加一个熔分还原炉，二者结合进行连续两级脱锌和连续两次锌富集，从第一收尘装置出来的次级氧化锌中锌含量达到55%以上，从铁水出口出来的铁水中基本不含锌，从出渣口出来的水渣中锌含量低于0.1%，实现了低含锌除尘灰的无害化治理和资源化利用。本实用新型是一种集成创新的针对冶金行业各类含锌除尘灰，利用改进的“回转炉+熔分还原炉”一体化的工艺连续两级脱锌和连续两次锌富集，彻底治理利用含锌除尘灰的生产装置和方法。

本实用新型提供了一种冶金含锌除尘灰治理及利用的装置，包括第一、第二两级火法锌脱除和第一、第二两次火法锌富集装置相连的一体化操作流程的成套装置。

第一级脱锌亦即第二次锌富集装置，包括依次连接的含锌灰预处理仓、造粒机、干燥机、上料机、回转炉、第一收尘装置；

第二级脱锌亦即第一次锌富集装置，包括红渣筛分器、红渣破碎机，低含锌除尘灰预热炉，熔分还原炉，第二收尘装置，铁水脱硫槽；所述的熔分还原炉为内衬耐火材料的立式筒状炉，还原炉的顶部有排气口，筒体侧面从上到下依次有热空气进气口、还原剂进口、含锌热渣进口、出渣口、铁水出口。

熔分还原炉内部结构分上、中、下三段，下部为砌有耐火材料的熔炼区，中部为砌有耐火材料和水冷壁的还原熔渣区，上部为砌有水冷壁的氧化燃烧区；

所述熔分还原炉，在其铁水出口外连接铁水脱硫槽；其含锌热渣进口外设有热渣贮仓，热渣贮仓与低含锌除尘灰预热炉连接，还通过热渣输送装置和红渣破碎机连接；其排气口外的第二收尘装置通过粉体输送管道连接第一级脱锌装置中的含锌灰预处理仓。

进一步地，所述熔分还原炉中，耐火材料使用高密度SiAiON基耐火材料结合碳化硅基砖，为碳化硅增强硅铝基复合材料砖，砌筑使用高铝磷酸盐泥浆，以提高炉衬的抗锌侵蚀性。

上述装置中，所述第一收尘装置、第二收尘装置包括旋风分离器或布袋收尘器中的一种或两种；所述的低含锌除尘灰预热炉包括沸腾炉或回转炉。

本实用新型提供了采用上述装置对冶金含锌除尘灰进行治理及利用的方法，包括以下步骤：

⑴第一级脱锌：将来自冶炼厂的锌含量4%以上的含锌除尘灰经含锌灰预处理仓处理后进入造粒机进行造粒，颗粒粒径为3-5mm，造好的颗粒进入干燥机干燥至含水量1-5%后经上料机进入回转炉预热、还原、氧化，进行第一次脱锌；回转炉操作温度为1100-1200℃；

（2）第二级脱锌装置中进行第二级脱锌和第一次锌富集，该过程在熔分还原炉内同时进行：

第二级脱锌：回转炉炉头锌含量1%以下的高温红渣依次进入红渣筛分器和红渣破碎机，进行热筛分、破碎，破碎至颗粒小于8mm；将破碎后的的高温红渣通过热渣输送管道输送至热渣贮仓，用喷枪从含锌热渣进口喷入熔分还原炉内；将固体还原剂用喷枪从还原剂进口喷入熔分还原炉内；将加热的富氧热空气经进气口鼓入熔分还原炉内；回转炉炉头出来的氧化态含锌高温热渣，和同时喷入的还原剂、富氧热空气在炉内进行还原、氧化反应，进一步脱除锌；氧化锌在还原区还原为锌蒸汽，锌蒸汽上升到熔分还原炉上部的氧化区再氧化为氧化锌，连带其它可挥发成份包括煤气从炉顶排气口排出，富集的含锌粉尘经收尘装置收集后通过粉体输送管道输送到第一级脱锌装置的含锌灰预处理仓；煤气进入煤气处理系统；

第一次锌富集：将来自冶炼厂的锌含量0.1-4%的低含锌除尘灰送入低含锌除尘灰预热炉，预热到600-800℃，和回转炉炉头锌含量1%以下的高温红渣混合，用喷枪从含锌热渣进口喷入熔分还原炉内，进行低含锌除尘灰中锌的第一次富集，富集后的富锌粉尘从熔分还原炉顶部排出，经熔分还原炉顶部排气口外的粉尘收集装置收集后，通过粉体输送管道去含锌灰预处理仓；

（3）第一级脱锌装置中进行第二次锌富集：

第一次锌富集后的富锌粉尘进入含锌灰预处理仓，与锌含量4%以上的含锌除尘灰混合，进行第一级脱锌和第二次锌的再富集，之后锌含量55%以上的次级氧化锌从回转炉炉尾排出，经收尘装置收集后进行再利用；尾气经其他装置处理后再经引风机、烟囱排出；

（4）熔分还原炉下部的铁水出口定期排出铁水进入铁水脱硫槽脱硫，脱硫后的铁水去下一工序进行利用；其它不挥发性、不熔性残渣从熔分还原炉中部的出渣口定期排出。

上述百分含量均为重量百分含量。

上述方法中，熔渣还原炉内温度维持在1400-1450℃。

上述方法中，所述富氧热空气中的氧体积含量为21--50%，热空气温度为1000--1200℃；所述固体还原剂为无烟煤或兰炭末。

上述方法中，回转炉出口红渣经筛分、破碎后的温度为600-800℃，经低含锌除尘灰预热炉预热的低含锌热渣的温度为600-800℃。

本实用新型的技术特点和有益效果在于：a、对4%以上锌含量的除尘灰经过回转炉和熔分还原炉两步脱锌，使除尘灰中的锌脱除比较彻底；b、对含锌0.1-4%的低含锌除尘灰中的锌经过熔分还原炉和回转炉二次富集得以资源化利用；c、回转炉炉头红渣不经过冷却直接进第二级熔分还原装置脱锌，热量损失小，余热得到了充分利用；d、副产品铁水经脱硫后成为低硫铁水，提高了铁水品质。

本实用新型在集成创新的基础上提供了一种冶金行业低含锌除尘灰治理利用的锌脱除和锌富集的装置，特别关注了锌含量0.1-4%的低含锌除尘灰中锌的脱除富集和第一级脱锌装置炉头高温红渣中残留锌的富集脱除，投资省、脱锌率高、高低含锌灰均可以进行处理、符合国家产业政策，使低含锌除尘灰实现了无害化治理和资源化利用，具有显著的新颖性、创造性和实用性。

附图说明：

图1是本实用新型锌脱除和富集装置的工艺流程方框图。

图2是本实用新型锌脱除和富集装置的结构示意图。

图3是本实用新型熔分还原炉的结构示意图。

图中：1.含锌灰预处理仓、2.造粒机、3.干燥机、4.上料机、5.回转炉、6.第一收尘装置、7.引风机、8.烟囱、9.红渣筛分器、10. 红渣破碎机、11.低含锌除尘灰预热炉、12.熔分还原炉、13.第二收尘装置、14.铁水脱硫槽、15.排气口、16.热空气进气口、17.氧化燃烧区、18.含锌热渣进口、19.熔渣区、20.熔炼区、21铁水出口、22.炉底耐材、23.出渣口、24.还原剂进口、25.侧墙耐材和水冷壁、26.上部水冷壁。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本实用新型，但不局限于以下实施例。

如图1~3所示，一种冶金含锌除尘灰治理及利用的装置，包括第一、第二两级火法脱锌及第一、第二两级锌富集装置相连的一体化操作的成套装置；

第一级脱锌亦即第二次锌富集装置，包括依次连接的含锌灰预处理仓1、造粒机2、干燥机3、上料机4、回转炉5、第一收尘装置6；

第二级脱锌亦即第一次锌富集装置，包括红渣筛分器9，红渣破碎机10，低含锌除尘灰预热炉11，熔分还原炉12，第二收尘装置13，铁水脱硫槽14；所述的熔分还原炉12为内衬耐火材料的立式筒状炉，还原炉的顶部有排气口15，筒体侧面从上到下依次有热空气进气口16、还原剂进口24、含锌热渣进口18、出渣口23、铁水出口21。

所述的熔分还原炉内部结构分上、中、下三段，下部为砌有耐火材料的熔炼区20，中部为砌有耐火材料和水冷壁的还原熔渣区19，上部为砌有水冷壁的氧化燃烧区17。

所述熔分还原炉，在其铁水出口21外连接铁水脱硫槽14；其含锌热渣进口18外设有热渣贮仓，热渣贮仓与低含锌除尘灰预热炉11连接，还通过热渣输送装置和红渣破碎机10连接；熔分还原炉排气口15外的第二收尘装置13通过粉体输送管道连接第一级脱锌装置中的含锌灰预处理仓1。

所述熔分还原炉中，耐火材料使用高密度SiAiON基耐火材料结合碳化硅基砖，砌筑使用高铝磷酸盐泥浆，以提高炉衬的抗锌侵蚀性。

所述第一收尘装置6、第二收尘装置13包括旋风分离器或布袋收尘器中的一种或两种；所述的低含锌除尘灰预热炉包括沸腾炉或回转炉。

本实用新型提供了一种冶金含锌除尘灰治理及利用的方法，采用上述装置，包括以下步骤：

⑴第一级脱锌：将来自冶炼厂的锌含量4%以上的含锌除尘灰经含锌灰预处理仓1处理后进入造粒机2进行造粒，颗粒粒径为3-5mm，造好的颗粒进入干燥机3干燥至含水量1-5%后经上料机4进入回转炉5预热、还原、氧化，进行第一次脱锌；回转炉5操作温度为1100-1200℃；

（2）第二级脱锌装置中进行第二级脱锌和第一次锌富集，该过程在熔分还原炉内同时进行：

第二级脱锌：回转炉5炉头锌含量1%以下的高温红渣依次进入红渣筛分器10和红渣破碎机11，进行热筛分、破碎，破碎至颗粒小于8mm；将破碎后的的高温红渣通过热渣输送管道输送至热渣贮仓，用喷枪从含锌热渣进口18喷入熔分还原炉12内；将固体还原剂用喷枪从还原剂进口24喷入熔分还原炉内；将加热的富氧热空气经热空气进气口16鼓入熔分还原炉内；回转炉炉头出来的氧化态含锌高温热渣，和同时喷入的还原剂、富氧热空气在炉内进行还原、氧化反应，进一步脱除锌；氧化锌在还原熔渣区19还原为锌蒸汽，锌蒸汽上升到熔分还原炉上部的氧化燃烧区17再氧化为氧化锌，连带其它可挥发成份包括煤气从炉顶排气口15排出，富集的含锌粉尘经收尘装置收集后通过粉体输送管道输送到第一级脱锌装置的含锌灰预处理仓1；煤气进入煤气处理系统；

第一次锌富集：将锌含量0.1-4%的低含锌除尘灰送入低含锌除尘灰预热炉11，预热到600-800℃，和回转炉5炉头锌含量1%以下的高温红渣混合，用喷枪从含锌热渣进口18喷入熔分还原炉12内，进行低含锌除尘灰中锌的第一次富集，富集后的富锌粉尘从熔分还原炉12顶部排出，经熔分还原炉顶部粉尘收集装置收集后，通过粉体输送管道去含锌灰预处理仓1；

（3）第一级脱锌装置中进行第二次锌富集：

第一次锌富集后的富锌粉尘进入含锌灰预处理仓1，与锌含量4%以上的含锌除尘灰混合，进行第一级脱锌和第二次锌的再富集，之后锌含量55%以上的次级氧化锌从回转炉5炉尾排出，经第一收尘装置6收集后再利用；尾气经其他装置处理后再经引风机7、烟囱排8排出；

（4）熔分还原炉下部的铁水出口21定期排出铁水进入铁水脱硫槽14脱硫，脱硫后的铁水去下一工序进行利用；其它不挥发性、不熔性残渣从熔分还原炉中部的出渣口23定期排出。

上述百分含量均为重量百分含量。

熔分还原炉维持微负压操作，熔分还原区温度维持在1400-1450℃。

所述富氧热空气中的氧体积含量为21--50%，热空气温度为1000--1200℃；所述固体还原剂为无烟煤或兰炭末。

回转炉出口红渣经筛分、破碎后的温度为600-800℃，经低含锌除尘灰预热炉预热的低含锌热渣的温度为600-800℃。

下面通过具体的实施过程，详述通过上述成套装置进行冶金低含锌除尘灰治理的锌脱除和富集的方法。

实施例一：

将4-6%锌含量的含锌除尘灰在含锌除尘灰预处理仓1经过预配料后，用圆盘造粒机2造粒，粒径3-5毫米，之后进干燥机3干燥，通过上料机4将干燥后的颗粒进回转炉5还原、氧化进行第一次脱锌，回转炉操作温度为1100-1150℃；挥发出的含锌55%以上粉尘从炉尾出来经第一收尘装置6收集进下一工段再利用；炉头锌含量1%以下的温度为800-1000℃的高温红渣经红渣筛分器9、红渣破碎机10进行热筛分、破碎，破碎至颗粒小于8mm；将破碎后600摄氏度的高温颗粒经热渣输送装置输送到热渣贮仓用喷枪喷入熔分还原炉12内，进行第二次脱锌，熔分还原炉内温度控制在1400-1450摄氏度；同时从还原剂进口24喷入无烟煤和兰炭末，从热空气进气口16鼓入含氧量21%的富氧热空气；经过二次脱锌的含锌粉尘从熔分还原炉顶部的排气口15排出，经第二收尘装置13收集后，经粉尘输送管道输送到含锌除尘灰预处理仓1。

将3-4%锌含量的低含锌除尘灰进低含锌除尘灰预热回转炉11预热到600摄氏度，和来自红渣破碎机10的炉头破碎红渣混合后，从熔分还原炉的含锌热渣进口18用喷枪喷入熔分还原炉内，进行低含锌除尘灰的第一次锌富集，富集后的富锌粉尘从熔分还原炉顶部的排气口15排出，经第二收尘装置13收集后，经粉尘输送管道输送到含锌除尘灰预处理仓1，经第一级脱锌亦即第二次锌富集装置，富集后含锌55%以上粉尘从炉尾出来经第一收尘装置6收集进下一工段再利用。

铁水定期从铁水出口21放出来进铁水脱硫槽14脱硫后，进下一工段再利用。

实施例二：

将6-8%锌含量的含锌除尘灰在含锌除尘灰预处理系统经过预配料后，用搅齿造粒机造粒，粒径3-5毫米，之后进干燥机干燥，通过上料机将干燥后的颗粒进回转炉还原、氧化进行第一次脱锌，回转炉操作温度为1150-1200℃；含锌55%以上粉尘从炉尾出来经第一收尘装置收集进下一工段再利用；炉头锌含量1%以下温度为800-1000℃的高温红渣进行热筛分、破碎，破碎至颗粒小于8mm；将破碎后700摄氏度的高温颗粒经热渣输送装置输送到热渣贮仓用喷枪喷入设备12熔分还原炉内，进行第二次脱锌；熔分还原炉内温度控制在1400-1450摄氏度；同时从还原剂进口喷入无烟煤，从热空气进口鼓入含氧量50%的富氧热空气；经过二次脱锌的含锌粉尘从熔分还原炉顶部的排气口排出，经第二收尘装置收集后，回含锌灰预处理仓进行含锌除尘灰预处理。

将2-3%锌含量的含锌除尘灰进低含锌除尘灰预热回转炉预热到700摄氏度，和炉头破碎红渣混合后，从熔分还原炉的热渣进口用喷枪喷入熔分还原炉内，进行低含锌除尘灰的第一次锌富集，熔分还原炉内温度控制在1400-1450摄氏度；富集后的富锌粉尘从熔分还原炉顶部的排气口排出，经第二收尘装置收集后，进含锌除尘灰预处理仓，经第一级脱锌亦即第二次锌富集装置，含锌55%以上粉尘进下一工段再利用。

铁水定期从铁水出口放出来进铁水脱硫槽脱硫后，进下一工段再利用。

实施例三：

将8-10%锌含量的含锌除尘灰在含锌除尘灰预处理仓经过预配料后，用搅齿造粒机造粒，粒径3-5毫米，之后进干燥机干燥，通过上料机将干燥后的颗粒进回转炉还原、氧化进行第一次脱锌，回转炉操作温度为1150-1200℃；含锌55%以上粉尘从炉尾出来经第一收尘装置收集进下一工段再利用；炉头锌含量1%以下800-1000℃的高温红渣进行热筛分、破碎，破碎至颗粒小于8mm；将筛分破碎后750摄氏度的高温颗粒经热渣输送装置输送到热渣贮仓用喷枪喷入熔分还原炉内，进行第二次脱锌；熔分还原炉内温度控制在1400-1450摄氏度；同时从还原剂进口喷入兰炭末，从热空气进口鼓入含氧量30%的富氧热空气；经过二次脱锌的含锌粉尘从熔分还原炉顶部的排气口排出，经第二收尘装置收集后，经粉尘输送管道输送至含锌灰预处理仓。

将1-2%锌含量的低含锌除尘灰进低含锌除尘灰预热沸腾炉预热到750摄氏度，和经热渣输送装置输送的来自红渣筛分器、红渣破碎机的炉头破碎红渣混合后，从熔分还原炉的热渣进口用喷枪喷入熔分还原炉内，进行低含锌除尘灰的第一次锌富集，富集后的富锌粉尘从熔分还原炉顶部的排气口排出，经第二收尘装置收集后，进含锌灰预处理仓，经第一级脱锌亦即第二次锌富集装置，富集后含锌55%以上粉尘进下一工段再利用。

铁水定期从铁水出口放出来进铁水脱硫槽脱硫后，进下一工段再利用。

实施例四：

将10%以上锌含量的含锌除尘灰在含锌除尘灰预处理仓经过预配料后，用圆盘造粒机造粒，粒径3-5毫米，之后进干燥机干燥，通过上料机将干燥后的颗粒进回转炉还原、氧化进行第一次脱锌，回转炉操作温度为1150-1200℃；含锌55%以上粉尘从炉尾出来经第一收尘装置收集进下一工段再利用；炉头锌含量1%以下温度为800-1000℃的高温红渣经红渣筛分器、红渣破碎机进行热筛分、破碎至颗粒小于8mm；将破碎后800摄氏度的高温颗粒经热渣输送装置输送到含锌热渣进口外前置的热渣贮仓，用喷枪喷入熔分还原炉内进行第二次脱锌；熔分还原炉内温度1400-1450摄氏度；同时从还原剂进口喷入兰炭末，从热空气进口鼓入含氧量40%的富氧热空气；经过二次脱锌的含锌粉尘从熔分还原炉顶部的排气口排出，经第二收尘装置收集后，经粉尘输送管道输送至含锌灰预处理仓。

将0.1-1%锌含量的含锌除尘灰进低含锌除尘灰预热沸腾炉预热到800摄氏度，和经热渣输送装置输送的来自红渣破碎机的炉头破碎红渣混合后，一起从热渣进口用喷枪喷入熔分还原炉内，进行低含锌除尘灰的第一次锌富集，富集的富锌粉尘从熔分还原炉顶部的排气口排出，经第二收尘装置收集后，进含锌灰预处理仓，经第一级脱锌亦即第二次锌富集装置，富集后含锌55%以上粉尘进下一工段再利用。

铁水定期从铁水出口放出来进铁水脱硫槽脱硫后，进下一工段再利用。