一种钢铁厂含锌烟尘灰循环利用的方法

一种钢铁厂含锌烟尘灰循环利用的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种钢铁厂含锋烟尘灰生产高纯氧化锋并回收铁炭返回冶炼的循环 利用方法。
【背景技术】
[0002] 目前来自钢厂的烟尘灰（包括高炉灰、转炉灰、电炉灰），又称烟尘胆存灰，每生产 一吨钢铁将会产生35~90kg的烟尘灰，运种烟尘灰一般含铁15~30%、含氧化娃4~ 5 %、锋5~22 %、可燃烧的固定炭（C) 25~55 %、氧化巧2~5 %、氧化儀1~2 % W及铁、 饥和碱金属等。通常条件下，一般作为烧结的原料来生产烧结矿，在钢厂内部循环利用，随 着循环的富集，入炉锋负荷愈来愈高，严重影响高炉的正常运行。
[0003]目前限制高炉锋负荷的方法：一是限制循环用烟尘灰用量；二是烟尘灰选矿处 理；=是采用火法和湿法处理。第一种不是降低高炉锋负荷经济的、有效的方法，而且带来 环境污染。第二种是把锋富集到尾泥中，但铁精、炭精、尾泥=种产品失调，仍失去较高的 铁、炭资源。第=种又分为火法和湿法处理，火法有直接烧结法、球团处理法、直接还原法处 理。但锋、铅及碱金属仍未得到解决。湿法又分为酸法和碱法，酸法工艺成熟，不升溫锋浸 取率仅80 %左右，升溫可达95 %，但铁也高达60 %，除铁困难，又浪费铁，设备腐蚀严重，也 达不到环保要求。但碱法浸取率更低。现有湿法提锋存在问题总体特点是锋浸取率低，浸 渣难W循环利用，无法达到环保要求，设备腐蚀严重，对原料要求敏感，工艺难W优化，生产 效益低与钢厂产量不相匹配等。目前我国钢铁企业含锋粉尘配入烧结循环利用方式已经对 高炉、烧结生产和钢铁厂环境带来巨大危害，对粉尘的处理上分迫切。
[0004] 专利号CN201210179548. 8《从高炉炼铁烟尘制取铁粉和回收有色金属的方法》 采用回转害配合还原燃料烧结含锋烟尘灰，收集烟气中的锋灰，再通过磁选选出可磁选铁。 此法工艺复杂，铁、锋回收率低，且炭资源被浪费，有害物质的去除率低，得到的氧化锋品位 低，不可W直接作为原料添加生产产品。类似的工艺还有CN201210120674.6《一种含锋钢 铁冶炼中间渣的资源化处理方法》、专利号CN201310740908. 1《一种利用钢铁厂含锋尘泥生 产铁水并回收锋的方法》等。CN201110199110. 1《一种从钢铁厂粉尘中提取铁粒和锋粉的 方法》则采用转底炉直接还原法，不需磁选可W得到铁，有害物质去除较高，但氧化锋品味 仍然很低，而且设备投资大。
[0005] 最理想的方法是进行锋的选择性浸出，使锋进入溶液中，锋得到有价值的回收利 用，铁炭返回冶炼使用。
[0006]氨法是制备氧化锋的一种常用方法，目前氨法（氨-碳锭联合浸出法生产氧化锋） 的一般步骤包括：对含锋物料使用氨-碳锭联合浸取制得锋氨络合液，经净化、蒸氨结晶、 干燥般烧制得氧化锋产品，一般氧化锋含量95-98 %。
[0007]运种传统的氨法制备氧化锋一直没有应用于烟尘灰的处理，主要原因在于：
[0008] 1.因为钢厂烟尘胆存灰含锋率低（一般含化％= 5-22)，浸出液含锋浓度低，浸出 剂消耗量大，成本高，企业无法承受。
[0009] 2.因为杂质成分复杂，生产得到的只能是普通活性氧化锋产品且合格率低，产品 价格较低经济效益差。
[0010] 3.常规手段浸取时，烟尘灰的浸出率低，回收率低，铁、炭资源回收也没形成完整 链条，烟尘灰的价值未得到体现。
[0011] 专利号CN201210358206. 2《一种利用钢厂烟尘灰生产高纯纳米氧化锋 的方法》，CN201210357961.9《利用钢厂烟尘灰氨法脱碳生产高纯纳米氧化锋的方 法》，CN201210357962. 3《一种利用钢厂烟尘灰氨法生产高纯纳米氧化锋的方法》， CN201210358096. X《一种利用钢厂烟尘灰氨法生产高纯氧化锋的方法》，CN201210357963. 8 《一种利用钢厂烟尘灰生产高纯氧化锋的方法》，CN201210358030. 0《一种利用钢厂烟尘灰 氨法脱碳生产高纯氧化锋的方法》等一系列氨法工艺，单纯采用湿法工艺，由于含锋烟尘灰 含量普遍较低，单纯湿法浸取要么溶液中锋含量较低，要么浸取工艺复杂反复，最终导致生 产成本高，而且对于浸取后烟尘灰的尾渣中的铁炭单纯说明返回钢铁厂使用，并未确定实 际可行的方案。
[0012] 综上所述，对于烟尘灰的处理，如何在含锋量低的烟尘灰中有效浸出其中的锋，并 得到高纯氧化锋，同时克服传统的方法的缺点，回收铁炭并有效利用成为本行业亟待解决 的技术难题。

【发明内容】

[0013] 本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种钢铁厂含锋尘泥循环利 用的方法。
[0014] 本发明采用的技术方案是运样的：一种钢铁厂含锋尘泥循环利用的方法，包括W 下步骤：
[0015] 氨法浸取钢厂烟尘灰，浸取液净化除杂后蒸氨结晶，干燥般烧后生产氧化锋；浸取 尾渣铁、炭返回冶炼回收利用，其中：
[0016] 浸取钢厂烟尘灰时，用氨水-碳酸氨锭液作为浸出剂进行浸取；其中，所述浸出剂 中畑3的摩尔浓度C(NH3)=2-8mol/L，C〇32的摩尔浓度C(CO32)= 0.5-3. 5mol/L。
[0017] 作为优选：控制C(NHs):c(C〇32)= 2~6 : 1,0. 001-0.化g的表面活性剂浪取 烟尘灰后的浸出液加入次氧化锋或锋渣等高品位原料提高浸出液锋浓度，使浸出液中锋浓 度高于50邑/1，可W是直接加入次氧化锋或锋渣，也可W是加入浸出剂浸出次氧化锋或锋渣 后的浸出液，加入方式可W是加入烟尘灰中一起进入浸出剂浸取，也可W是在浸出剂浸出 烟尘灰时加入，还可W是在浸取烟尘灰后的浸出液中加入；浸取后过滤得到浸取液。
[0018] 浸取液加入次氧化锋或锋渣提高溶液中锋浓度，是因为钢铁厂含锋烟尘灰里锋含 量低，溶液中浓度提升需要多次浸取新烟尘灰，造成工艺流程长，经济效益不高；添加次氧 化锋或锋渣提高锋浓度，能解决运个问题，既能处理低品位氧化锋，又不至于浓度太低或工 艺流程太长而造成生产成本太高。故添加次氧化锋或锋渣提高锋浓度，可使本发明能处理 含锋低至4个百分点的含锋烟尘灰且能有好的经济效益。
[0019] 浸取后的溶液须净化除杂步骤。除杂采用两步除杂，第一步高儘酸钟或过硫酸锭 氧化除铁儘，第二步采用锋粉与硫化锭或硫化钢共用除铅铜等杂质。
[0020] 蒸氨结晶和干燥般烧步骤均采用目前普通氨法制备氧化锋的工艺参数。
[0021]其中：
[0022] 浸取步骤的化学反应方程式为：
[0023]
[0024]化Si〇3+nNH3巧畑4肥〇3一口n(畑3) n] C〇3+Si〇2? &0+ (畑4)2CO3 [00巧]共中n =1~4 ;
[0026] 过硫酸锭或高儘酸钟作为氧化剂，除去铁、儘、神等杂质。反应方程式：
[0027]
[0028] 2H3As〇3+8Fe (OH)3一（化2〇3)4AS2O3? 5&0 i +10&0
[0029]
[0030] 经过前述步骤氧化、分离后的锋氨络合液再经过锋粉置换和硫化钢沉淀重金属杂 质，得到锋氨络合精制液；反应方程式：
[00引]m2+s2 - MS I M代表Cu 2+、Pb2\ Ccf、Ni2+Hg2+等离子
[0032] As^+S^^ As 2S3i
[0033] 3Fe2 +MnOi巧H2O一Mn〇2I +3Fe (OH)3I +甜"
[0034] 3Mn2+2Mn〇i+2H2〇- 5Mn〇2 i +4H "
[0035] Y2+Zn - Zn2 +Y其中Y代表：化2\Pb2\ C(T、化扣等离子
[0036] 蒸氨步骤的反应方程式：
[0037]
[0038] 蒸氨时加入氨氧化钢提高抑值，并使酸根离子结合的锭变为游离态，回收利用， 反应式：
[0041] 干燥般烧的化学反应方程式：
[0042] ZnC〇3? 2Zn (OH)2? &0一3ZnO+3H2〇t +C〇2
[0043] 作为优选：在浸取待处理的烟尘灰粉碎时，采用湿法球磨。
[0044] 利用球磨湿法浸取，破坏了烟尘灰中铁酸锋等晶格结构（达到机械活化）与表面 活性剂等化学活化相结合，达到较高的浸出速度和浸出率。
[0045] 作为优选：在蒸氨结晶过程中，随时检测蒸氨塔内液体锋含量，当锋的质量含量在 1~3. 5%时，在蒸氨设备内加入氨氧化钢溶液，加入的溶液中氨氧化钢摩尔量与2倍硫酸 根和氯离子摩尔量之和比为1~1.5 : 1，锋质量百分含量低于0.5%时，结束蒸氨。
[0046] 在蒸氨过程中，当锋氨络合液中氨浓度较低时，通过增加氨氧化纳提高液体的抑 值，使结合的NH/转为游离NH 3分子达到快速脱氨，快速结品的目的。结晶速度越快，杂质 包裹晶体的机