一种脱除冶金粉尘中锌元素的工艺方法

本发明涉及含锌粉尘脱锌技术领域和冶金固废综合利用领域，特别是涉及一种脱除冶金粉尘中锌元素的工艺。

背景技术：

含锌粉尘是烧结、高炉、转炉和电炉炼钢过程中所产生的含锌、铁、铅以及碳的危险废物，每生产1t钢会产生20-40kg的锌粉尘，其中锌的含量在1-20％不等，是一种放错地方的资源。电炉粉尘还有可能含有pb、cd、cr等重金属元素，许多国家的资源保护和再循环法将所有电炉粉尘确定为有害固体废弃物，并制定相关法规要求电炉粉尘必须进行无害化处理。因此，围绕含锌的粉尘的处理与利用，研究人员提出了诸多方法。

目前，对钢铁厂锌粉尘的处理方法主要有安全填埋、湿法和火法。由于锌粉尘属于危险固体废弃物，在填埋前需要进行固化或稳定化处理，处理成本高，且填埋法没有对锌粉尘中的有用成分进行回收利用，造成了资源的浪费。湿法处理锌粉尘主要是硫化焙烧、氯化焙烧和酸浸取工艺。焙烧方法比酸浸有更大的选择性，锌铅去除比较彻底，但硫化焙烧对原料要求较苛刻，要求不含大量碳，还会造成严重的硫污染，此外烧渣中的硫含量过高，不宜作为钢铁厂原料。氯化焙烧法会对设备产生严重的腐蚀。酸浸法的工艺虽然较为成熟，但在常温常压下锌铅的浸出率较低，操作复杂，且消耗大量浸出剂，成本较高。火法工艺按锌含量可分高、中、低三类，分别有等离子法、inred、walakiln、烟化工艺、回转窑和转体炉等。

综上所述，虽然目前回转窑、转体炉等已经实现工业应用，但是这些工艺设备投资大，运行成本高等主要缺点，致使很多钢厂的锌粉尘堆积如山，既造成了资源浪费，也一定程度导致环境的污染。因此，寻找更有效的含锌粉尘脱锌工艺是钢铁行业绿色生产与可持续发展亟待解决的问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种脱除冶金粉尘中锌元素的工艺方法，显著提高冶金粉尘脱锌效果、质量，实现环境友好、经济效益好和生产效率高的脱除冶金粉尘中锌元素的工艺。

为达到上述目的，本发明采用如下发明构思：

本发明脱除冶金粉尘中锌元素的工艺，将含锌粉尘加入到预热炉中进行加热，达到预热温度后，获得加热原料和尾气；将所述加热原料运输到回转炉入料口，并加入一定转速的所述回转炉内，进行微波还原脱锌；将所述预热炉排出的尾气经除尘后获得主要成分为co、co2的废气；将所述废气循环加入所述回转炉入气口，所述废气在所述回转炉内与所述含锌粉尘中的氧化锌进行化学反应，完成辅助脱锌，并获得脱锌料渣与含锌蒸汽的烟气。该脱锌工艺循环利用了气体，避免尾气的环境污染，提高原料的利用率，降低生产成本，结合微波脱锌的工艺，显著的提高脱锌效率且降低能耗。

根据上述发明构思，本发明采用如下技术方案：

一种脱除冶金粉尘中锌元素的工艺方法，包括如下步骤：

a.将含锌粉尘、固废作为原料，加入到预热炉中进行加热处理，获得加热原料和尾气；

b.将在所述步骤a中得到的加热原料运输到回转炉入料口，并加入回转炉内，进行微波还原脱锌；

c.将在所述步骤a中预热炉排出的尾气经除尘后获得主要成分包含co、co2的废气；

d.将在所述步骤c中得到的除尘后的废气循环加入回转炉入气口，使废气在回转炉内与含锌粉尘中的氧化锌进行化学反应，完成辅助脱锌，并获得脱锌料渣与含锌蒸汽的烟气，分别收集脱锌料渣与含锌蒸汽的烟气。

优选地，将在所述步骤d中含锌蒸汽的烟气通过冷凝器，进行冷凝处理，得到单质锌和脱锌烟气。避免尾气的环境污染。

优选地，将所述冷凝器排出的所述脱锌烟气通入所述预热炉，在所述预热炉中，利用所述脱锌烟气的余热加热所述含锌粉尘。进一步提高能量的利用率，以便最大限度的降低生产成本。

优选地，将脱锌烟气作为含锌粉尘原料，加入到预热炉中进行加热处理，实现锌资源的循环处理和收集。

优选地，在所述步骤a中，所述含锌粉尘、固废为含锌粉尘、固废制备成的冷压块；

优选地，所述含锌粉尘、固废的来源以及含锌量不受限制。

优选地，所述冷压块中加入了含碳细粉和粘结剂。

优选地，微波由安装在所述回转炉上的微波装置产生。利用还原性气体脱锌工艺与微波方式结合，以便提高锌的回收效率与获取率，提高工业生产效率。

优选地，采用螺旋给料机，将加热原料加入回转炉内。

优选地，所述回转炉的转速不受限制。

优选地，除尘采用布袋除尘工艺。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.本发明方法显著提高冶金粉尘脱锌效果、质量；

2.本发明方法循环利用工业工程过程产生的气体，避免尾气的环境污染，提高原料的利用率，降低生产成本，结合微波脱锌的工艺，显著的提高脱锌效率且降低能耗；

3.本发明方法利用还原性气体脱锌工艺与微波方式结合，以便提高锌的回收效率与获取率，提高工业生产效率；提高能量的利用率，降低了生产成本。

附图说明

图1是根据本发明优选实施例的脱除冶金粉尘中锌元素的工艺流程原理图。

图2是根据本发明优选实施例的脱除冶金粉尘中锌元素的工艺流程图。

图3是根据本发明优选实施例的脱除冶金粉尘中锌元素的设备的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

在本实施例中，参见图1-2，一种脱除冶金粉尘中锌元素的工艺方法，包括如下步骤：

a.将含锌粉尘、固废作为原料，加入到预热炉中进行加热处理，获得加热原料和尾气；

b.将在所述步骤a中得到的加热原料运输到回转炉入料口，并加入回转炉内，进行微波还原脱锌；

c.将在所述步骤a中预热炉排出的尾气经除尘后获得主要成分包含co、co2的废气；

d.将在所述步骤c中得到的除尘后的废气循环加入回转炉入气口，使废气在回转炉内与含锌粉尘中的氧化锌进行化学反应，完成辅助脱锌，并获得脱锌料渣与含锌蒸汽的烟气，分别收集脱锌料渣与含锌蒸汽的烟气。

将在所述步骤d中含锌蒸汽的烟气通过冷凝器，进行冷凝处理，得到单质锌和脱锌烟气。

将所述冷凝器排出的所述脱锌烟气通入所述预热炉，在所述预热炉中，利用所述脱锌烟气的余热加热所述含锌粉尘。

将脱锌烟气作为含锌粉尘原料，加入到预热炉中进行加热处理，实现锌资源的循环处理和收集。

本实施例方法循环利用工业工程过程产生的气体，避免尾气的环境污染，提高原料的利用率，降低生产成本，结合微波脱锌的工艺，显著的提高脱锌效率且降低能耗。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，一种脱除冶金粉尘中锌元素的工艺，将含锌粉尘送入预热炉进行加热，达到预热温度后，获得加热原料和尾气；预热后的加热原料运输到回转炉入料口，并加入到一定转速的炉内，进行微波还原脱锌；将预热炉排出的尾气经布袋除尘后获得主要成分为co、co2的废气；废气循环加入回转炉入气口，废气在炉内与粉尘中氧化锌进行化学反应，完成辅助脱锌，从而获得脱锌料渣与含锌蒸汽的烟气。

由此，根据本实施例的脱除冶金粉尘中锌元素的工艺，通过采用外加微波的回转炉代替竖炉还原法工艺，一方面利用布袋除尘后的废气帮助脱锌，避免了废烟气的环境污染，提高原料的利用率，降低生产成本。另一方面使用先进的微波技术加热原料脱除原料中的锌，提高了原料的脱锌率与脱锌效率。因此采用脱除冶金粉尘中锌元素的工艺替代竖炉直接还原法工艺不仅提高了设备的利用率，同时还提高了能源的利用率，从而显著提高本发明工艺的经济效益。

下面参考图1-2对上述脱除冶金粉尘中锌元素的工艺的具体步骤进行详细描述。

步骤s100：将含锌粉尘加入到预热炉中进行加热，达到所需的预热温度后，获得加热原料和尾气；用于脱锌的原料为含锌粉尘冷压块；含锌粉尘的来源并不受限制，含锌粉尘中锌含量并不受限制；含锌粉尘冷压块中加入了含碳细粉；含锌粉尘在预热炉内进行加热的过程中会产大量的尾气；本实施例利用并回收尾气中的余热，可避免尾气污染环境，降低生产过程中的能耗，以便最大限度的实现能源的循环再利用；可有效对预热炉中产生的烟气进行处理，以便进一步促进加热过程的顺利进行；

步骤s200：采用布袋除尘工艺处理经过预热炉后的得到的尾气，以便得到主要成分为co、co2的尾气，以便处理经过预热炉后的尾气；通过布袋除尘的方式处理尾气，由此采用布袋除尘的方式，可有效过滤烟体颗粒；布袋除尘相较于电除尘器、文丘里除尘器、水膜旋风除尘器以及旋风除尘器等除尘器除尘效率更高；电除尘器适合于大风量的烟气净化；而袋式除尘器不受烟气量大小的限制，相比于传统的湿法除尘来说，袋式除尘器不需要使用大量的水，降低了烟气的湿度，除尘效果好；由此采用布袋除尘法污染小、进一步提高了能源利用率；对布袋除尘后的废气，可利用其中co的还原性质，以及废气的余热；布袋除尘后的废气温度为200-300℃，将经过布袋除尘后的废气通入回转炉辅助还原反应的进行，由此可以进一步降低生产过程中的能耗，以便最大限度实现能源的循环再利用；由此，本实施例采用布袋除尘废烟气获得还原气体的工艺可以降低环境污染，降低生产能耗，从而实现高效能源的循环利用；

步骤s300：将所述加热原料通过螺旋给料机加入到一定转速到回转炉内，同时对回转炉中的含锌粉尘进行微波加热，实现微波加热脱锌，并将主要成分为co、co2的废气从入气口通入回转炉，废气在炉内与粉尘中氧化锌进行化学反应，完成辅助脱锌，并获得脱锌料渣与含锌蒸汽的烟气；对加热原料进行还原，含锌粉尘冷压块中的氧化锌与碳发生还原反应，以便得到含锌蒸汽的烟气，碳来自于冷压块中加入的含碳细粉，向所述回转炉内通入还原气体帮助氧化锌还原；还原气体为布袋除尘后的废气，将经过布袋除尘后的废气循环通入回转炉入气口中，废气在炉内与粉尘中氧化锌进行化学反应，完成辅助脱锌，并获得脱锌料渣与含锌蒸汽的烟气，实现了废烟气的充分利用，降低了环境的污染；

本实施例对回转炉进行微波加热，提高了还原剂的脱锌效率，升高了气体温度，便于锌气化；微波能是一种辐射性的加热能源，清洁无污染，能够消除传统加热带来的传热不均现象，活化反应分子，从而降低活化能，提高还原反应速度，由此可提高含锌粉尘中锌的回收率，进一步提高工业生产效率；由此，本实施例向回转炉通入布袋除尘后的废气作为还原气的工艺，可降低环境污染，实现能源的循环利用，微波加热脱锌的工艺可以提高锌的回收率，提高生产效率，减少脱锌过程中环境的污染；

步骤s400：利用冷凝器对含锌蒸汽的烟气进行处理，得到液态锌和脱锌烟气；将废气循环加入回转炉入气口，废气在回转炉内与含锌粉尘中的氧化锌进行化学反应，完成辅助脱锌，并获得脱锌料渣与含锌蒸汽的烟气；含锌蒸汽的烟气温度为900-1000℃，流量为20000m³/h；本实施例采用冷凝器对含锌蒸汽的烟气进行处理，以便得到液态锌和脱锌烟气，由此可进一步提高处理效率和烟气中的锌回收率，得到的脱锌烟气温度为600-800℃；

由于回转炉产生的烟气量相对较大，脱锌烟气的温度较高，还可进一步将上述产生的脱锌烟气经管道通入用于加热含锌粉尘的预热炉，将脱锌烟气的余热用于加热含锌粉尘；由此可降低污染物排放量，减少的环境污染，进一步降低生产过程中的能耗，以便最大限度实现能源的循环再利用；由此，本实施例利用冷凝器处理工艺来获取液态锌的方法，不但提高了含锌烟气的处理效率，而且利用了脱锌烟气的余热，将其从管道通入预热炉，最大限度的实现了能源的循环利用，保护了环境。

实施例三：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，为了实现上述脱除冶金粉尘中锌元素的工艺，下面结合图3所示的脱除冶金粉尘中锌元素的设备对该工艺的实现进行详细描述。下面描述的脱除冶金粉尘中锌元素的脱锌设备仅仅是根据本发明上述实施例的脱除冶金粉尘中锌元素的工艺的一个具体示例，而不能理解为根据本发明实施例的脱除冶金粉尘中锌元素的工艺必须唯一地采用下面描述的设备实施。

脱除冶金粉尘中锌元素的设备包括：预热炉10、布袋除尘器20、回转炉30、冷凝器40。具体而言，预热炉10具有进料口13，出料口14，预热炉进气口12，预热炉尾气出气口11。布袋除尘器20具有除尘器进气口21，除尘器出气口22。回转炉30具有加料口31，回转炉排放口35，回转炉进气口34，回转炉尾气出气口33，微波设备32。冷凝器40具有冷凝器进气口42，冷凝器出气口41，粗锌排放口43。含锌粉尘经皮带运输至预热炉10的进料口13，从预热炉10的进料口13加入预热炉10中进行加热，达到预热温度后，获得加热原料和尾气。加热原料从预热炉10的出料口14排出，通过定量给料机输送至混料机，经混料机混合后运输至加料口31，并采用螺旋给料机加入一定转速的回转炉30中。尾气经预热炉10的预热炉尾气出气口11排出，排出的尾气经管道运输至布袋除尘器20的除尘器进气口21，从布袋除尘器20的除尘器进气口21进入，获得主要成分为co、co2的废气，并使废气从除尘器出气口22排出，经管道运输至回转炉30的回转炉进气口34循环加入到回转炉30中，废气在回转炉30内与粉尘中氧化锌进行化学反应，同时微波设备32产生一定温度的微波加热回转炉30，进行微波脱锌，获得脱锌料渣与含锌蒸汽的烟气。脱锌料渣从回转炉排放口35排出并收集，含锌蒸汽的烟气从回转炉30的回转炉尾气出口33排出，排出的含锌蒸汽的烟气继续通过管道从冷凝器进气口42进入冷凝器40，经冷凝器40的冷凝后，获得脱锌烟气与液态锌。脱锌烟气从冷凝器40的冷凝器出气口41排出，再通过管道从预热炉10的预热炉进气口12进入预热炉10，利用脱锌烟气的余热加热预热炉10中的含锌粉尘。液态锌从冷凝器40的粗锌排放口43排出并收集。

在上述实施例的描述中参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

综上所述，本发明提出了脱除冶金粉尘中锌元素的工艺，该工艺包括如下主要步骤：含锌粉尘加入预热炉进行加热，达到预热温度后，获到加热原料和尾气；将加热原料运输到回转炉入料口，并采用螺旋给料机加入一定转速的回转炉内，进行微波还原脱锌，并获得脱锌料渣与含锌蒸汽的烟气；将预热炉排出的尾气经布袋除尘后获得主要成分为co、co2的废气；废气循环加入回转炉入气口，废气在回转炉内与粉尘中氧化锌进行化学反应，完成辅助脱锌。在回转炉中上部安装微波装置，用来增强含锌粉尘的脱锌效果和锌单质的回收率。利用该工艺可以显著提高冶金粉尘脱锌效果、质量。

上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。