一种高炉/电炉炼钢烟尘无害化资源化处理系统和方法与流程

本发明涉及钢铁冶炼环保和资源综合利用领域，尤其涉及环保安全的处理高炉/电炉烟尘，综合全面的回收利用其中铁、碳、锌铅和钙镁的系统和方法。
背景技术：
：中国钢铁已常年位居世界第一，2018年钢铁产量约十亿吨，其中高炉长流程炼钢占80%多，其余的是电炉转炉短流程炼钢。高炉/电炉烟尘(以下简称钢铁烟尘)是炼钢过程中不可避免的副产物，约占钢产量的1%-1.5%，简单的计算烟尘产量为1000-1500万吨/年。高炉/电炉烟尘含有含量不同的有价元素，典型的是：znpbfecca、si、mgh2of/ci高炉烟尘%1-80.2-133201520-302电炉烟尘%15-251.2-2315-81.455-10以上看出，钢铁烟尘中的有益元素是锌、铁、碳和硅钙，有害元素是铅、镉、氟氯，既是宝贵的有价资源，又是必须环保处理的危废和固废。目前，电炉烟尘已经被列为危险废物，有的省已经把高炉烟尘列入危险废物管理，未来随对环保的日益重视，钢铁烟尘作为危废管理是可预见的事实。制约钢铁烟尘，特别是低品位含锌钢铁烟尘利用的主要障碍是，1是钢铁烟尘一般都含氟氯，无论是火法还是湿法技术都必须预先脱氯，2是烟尘含锌中有20%-40%的铁酸锌，常规的酸法或碱法都不能浸出，严重的限制了湿法浸出率提高和应用，3是低品位带来高渣率，加上酸锌不浸出，进一步降低和限制了火法、湿法和火湿联合法的应用。为次，业界开发了许多技术，以提高钢铁烟尘的无害化处理和资源化利用，但是仍然受上述障碍的影响和制约。目前，最为实用的是获得广泛使用的是回转窑挥发技术，核心是经回转窑1150度高温碳热还原和氧化反应富集产出粗氧化锌，和含碳铁渣，再以粗氧化锌为原料脱氟氯后得到脱氟氯次氧化锌，再以次氧化锌为原料进入火法炼锌、湿法炼锌技术或火湿法联合炼锌流程。全火法工艺虽然相对环保，但是投资大、能耗高、产品价值低，而且只适合处理含锌大于10%的烟尘，和大规模生产；全湿法流程规模适应性好，产品价值高、金属或回收率高，但是传统的酸法工艺只能搭配使用次氧化锌，操作技术要求高，否则生产成本会大幅度上升，火湿法联合流程，在一定程度上解决了原料适应性、环境污染、和产品质量提升，多金属的回收利用，但是流程长、工艺复杂、投资大、操作技术要求高，严重削弱了技术的经济盈利能力。而且，几乎所有的技术流程都不能经济的处理含锌低于10%的钢铁烟尘。技术实现要素：本发明的目的是针对上述钢铁烟尘处理难题，提供一种高炉/电炉炼钢烟尘无害化资源化处理方法，实现钢铁烟尘，特别低品位含锌钢铁烟尘无害化资源化利用。系统组成包括：烟尘脱碳工序、铁酸锌焙烧转化工序、氯化铵浸出电解系统和高浓度盐水浓缩蒸发辅助工序；方法是：1.高炉/电炉烟尘浮选脱碳：包括了烟尘调浆、碳粒浮选、炭精矿脱水、尾矿脱水，浮选水循环利用、浮选水开路浓缩结晶脱盐操作；根据钢铁烟尘中碳粒主要集中在+0.074mm粒级，具有比重小，表面积大，容易浮选的特点，可使用高选择性、高富集化的浮选柱（也可选浮选槽），使用了分散剂、捕收剂和发泡剂，碳总收率＞80%，炭精矿含碳＞60%，含铁＜1.5%，炭精矿脱水可使用了絮凝和连续压滤机，脱碳操作和设备都是公知的，结果得到脱碳尾矿、炭精矿；2.浮选脱碳尾矿配氧化钙压球焙烧转化：包括脱碳尾矿与氧化钙混配、压球和焙烧，混配比例为氧化钙/铁摩尔比＞1.2，压球压力＞20mp，焙烧温度800-1000度，时间＞1小时，焙烧转化使用外热或内热式回转窑，原理是适当的温度下氧化钙与铁酸锌固体反应，按znfe2o4+2cao=zno+cafe2o5反应转化为氧化锌和钙铁矿，焙烧无碳热还原反应，反应温度相对低节能。焙烧得到脱铅焙砂和含氟氯铅烟尘，焙砂送下工序使用，含氟氯铅烟尘可进一步处理得到粗铅或出售；3.氯化铵浸出电解：包括1)、超常规容积的缓冲混液系统，为超低锌浓度电解提供足够的热能和循环缓冲，容积为电解池容积的0.5-3倍，2）、提供连续式组合净化器，可以使用锌浮渣作为净化剂和迭代净化操作，节约锌粉，3）、使用固氨沉钙，控制电解液钙镁含量不超过15%，包括浸出、净化、电解和熔铸，结果得到电解锌出售，锌浮渣、含氯锌粉可返回浸出或净化段使用，浸出液返回浸出或电解循环，浸出温度40-90度，氯化铵浓度2-5mol/l,含锌5-50g/l，浸出电解是在氯化铵法电解锌系统完成得；4.浓缩结晶脱盐：包括钙镁沉淀槽，氯盐浓缩蒸发器，可以对脱碳开路得饱和含氯溶液进行浓缩蒸发，实现氯化钠、氯化钾的分别浓缩结晶。浓缩结晶器可使用公知的耐腐蚀氯盐多效蒸发器或mvr低能耗高效蒸发器；5.氯化物饱和浮选循环水浓缩蒸发，是浓缩沉淀池或是连续压滤机中的一种。进一步的，连续压滤机的滤渣水分控制＜25%。本发明的有益效果和突出优点在于：1）根据钢铁烟尘得特点，首先进行简单的脱碳处理回收利用炭精矿，同时部分脱出原料中的氯化物，提高原料锌铁得品位，提高下工序效率；2）对脱碳尾矿进行加钙混配焙烧，将尾款中铁酸锌转化为可浸出得氧化锌，同时脱出碳尾矿中的铅、氯化物、有机物，以提高和达到下工序的最大锌浸出率，并避开了耗能的碳热还原反应，让反应在较低温度下进行，烟气量小，节能环保；3）氯化铵法浸出和电解，利用氯化铵选择性浸出，铁入渣锌入液得特点，简化了除铁和净化流程，利用氯化铵电解体系宽容度大的特点，实现5g/l-50g/l超低锌浓度电解，并直接利用熔铸产生得含氯锌浮渣、锌灰，节约净化用锌粉；4）通过全流程得布置和单元式组合，可以对工序按需求和规模进行独立操作和联动运行，在各工序间实现衔接和优化；5）全流程闭环运行，无废物、废水外排，废气得到最小排放，余热利用，环保、节能、减排、安全卫生；6）钢铁烟尘中的碳、铁、锌、铅甚至钾钠氟氯资源都分别得到高效利用，产出碳精矿、氯化钠、氯化钾、粗铅、电解锌、钙铁矿，所有产品可以自用或作为商品出售。本发明通过对钢铁烟尘进行全面系统的价值开发与利用，实现了钢铁烟尘，特别是低品位高炉烟尘得环保处理和资源利用，是绿色钢铁产业得重要组成技术。附图说明图1是本发明的流程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围并不局限于实施例所描述的范围。参照图1所示，一种高炉/电炉炼钢烟尘无害化资源化处理方法，包括如下步骤a）高炉/电炉烟尘浮选脱碳：钢铁烟尘中的碳粒主要分布再+0.074粒级中，采用微泡浮选柱浮选具有高效节能流程短，自动化控制好的特点。将钢铁烟尘按液固比为3：1—2：1浆化后送入浮选柱，同时按500g/t加入柴油捕收剂，25g/t2#油起泡剂，80g/t六偏磷酸钠浮选剂进行一次浮选，在适当的控制下，取得产率59%，品位45.2，总收率92的碳精矿，尾款经连续或间歇压滤送下工序处理；b）浮选脱碳尾矿配氧化钙压球焙烧转化：脱碳尾矿按钙铁摩尔比1.2配入氧化钙，经压球后送焙烧回转窑焙烧转化，压球压力20mp，焙烧温度800-1000度，被烧时间1-2小时，焙烧应用了烟气余热或蓄热技术，焙烧烟尘为含氟氯铅烟尘，焙烧为脱铅、脱氟氯焙烧。烟尘进一步处理回收铅或出售，焙砂送下工序处理；c）氯化铵浸出电解：脱铅脱氯焙砂先进入浸出段，浸出液固比控制在8-15：1，温度40-90度，氯化铵2-5mole/l，锌10-80g/l；组合净化连续自磨滚筒锌渣、锌片饱和置换，锌粉深度搅拌置换，锌：铅：镉摩尔比1.3倍，混液补氨再净化，电解，电压2.6-3.1v，150-450a/m2，进液锌浓度8-80g/l，出液5-70g/l，电解温度40-90度，电解时间24-48小时后取出阴极板剥片熔铸后得到锌锭，熔铸含氯锌浮渣锌灰返回粗净化段使用，废液返回浸出段使用。电解过程中按吨锌耗氨170-220公斤补氨，并按量补加添加剂。脱碳炭精矿滤液、尾渣压滤液循环使用，损耗水及时补充，循环水含氯成分饱和后开路到氯盐蒸发系统，经过滤沉钙镁后进浓缩蒸发器结晶，控制温度成分产出氯化钠和氯化钾，蒸馏水补充浸出液。以上实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。当前第1页12