本发明属于资源回收技术领域，涉及一种从回收利用飞灰的方法，具体涉及一种高炉瓦斯灰资源化利用的方法。
背景技术：
高炉瓦斯灰使高炉炼铁时产生的排泄物。在高炉炼铁过程中，铁矿原料所含的锌、铝、铅等杂质在高温条件下被还原并形成蒸汽，与矿石、焦炭、溶剂等粉尘微粒一并随高炉煤气排出，后经湿式后干式除尘系统捕集去除，是钢铁企业主要固体排放物之一。
高炉瓦斯灰同时具有资源性和环境危害性。高炉瓦斯灰中通产含有0.5-2wt％的锌，20-45wt％的铁，25-50wt％的碳，余量为其他元素。如果能够全部回收其中的金属资源，必然能够提高高炉瓦斯灰的资源性，但是，高炉瓦斯灰中还含有众多的有毒重金属元素，如果随意堆砌高炉瓦斯灰，很可能引起土壤与地下水的重金属污染，威胁生态环境。因此，对高炉瓦斯灰进行资源化利用，不仅能够满足资源回收利用的需要，也能够起到保护生态环境安全的目的。
目前，高炉瓦斯回收的回收方法主要分为选矿富集法、湿法冶金法和高温熔炼法。
cn102319617a公开了一种从高炉瓦斯灰中回收铁和碳元素的方法，所述方法采用浮选法回收碳，采用重、磁选别方法回收铁，总的选别工艺为“浮、重-磁选联合工艺流程”：瓦斯灰经调浆、加药后给入粗浮选，粗浮选精矿给入精浮选，精浮选精矿为最终碳精矿，粗浮选尾矿和精浮选尾矿给入重选的粗选螺旋流槽，抛出重选尾矿，粗螺精矿给入重选的精选螺旋流槽，得到重选精矿，精螺中矿自循环，精螺尾矿给入弱磁选机进行磁选，弱磁精矿与重选精矿合为最终铁精矿，弱磁尾矿与重选尾矿合为最终尾矿。该方法添加的药剂量少，碳回收率达到80-90％，铁的回收率达到60-79％。
cn106011476a公开了一种提取瓦斯灰中钪的工艺，含钪瓦斯灰用废酸进行浸出后过滤，过滤所得溶液经还原剂还原后，用含钪瓦斯灰进行中和，所得中和渣用废酸进行常压浸出，浸出所得滤液用萃取反萃草酸沉淀得到草酸钪。该工艺利用由硫酸、盐酸和硝酸组成的混合废酸对含钪瓦斯灰进行酸浸，可以提取高炉瓦斯灰中的稀有金属元素钪和铟，实现资源回收利用。
cn103045781a公开了一种高炉瓦斯灰喷吹利用工艺及装置，将重力除尘器或旋风除尘器收集的瓦斯灰通过加压喷吹的方式输送到喷煤管道中，通过将高炉瓦斯灰加压输送的方式与煤粉炉料预先混合，然后一起送入高炉瓦斯灰熔炼的解决策略，其特点是只需对传统的高炉给料机进行部分改进，就可以实现瓦斯灰循环利用，可信性高，便于推广使用。
上述专利从不同角度实现了高炉瓦斯灰的资源化利用，但各自存在着一定的局限性，高炉瓦斯灰的粒径小、比重小。如果直接采用浮选的方法，粒度较小的粉体难以按照颗粒表面疏水性差异实现有效分离，只能跟随水流随机进行泡沫层或留在槽底，错配含量增加，恶化直接浮选效果；另一方面，直接将高炉瓦斯灰直接喷吹回高炉冶炼，极易跟随鼓吹气流逃离焙烧炉膛，二次成灰，实际效果不理想；高炉瓦斯灰的粒度小，比表面积大，湿法浸出回收速率较快，但湿法回收的成本较高，衍生废水废酸处理过程中的经济损耗较大。
因此，需要开发一种短程高效、快速富集回收高炉瓦斯灰中有价元素的方法。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高炉瓦斯灰资源化利用的方法，所述方法根据高炉瓦斯灰的粒径特点，首先将锌与铁、碳进行分离，然后根据铁、碳的可浮性差异将铁碳进行了分离，分离效果好，能够短程高效、快速地对高炉瓦斯灰中的铁、锌、碳进行分离回收。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种高炉瓦斯灰资源化利用的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)均匀混合高炉瓦斯灰与水，得到第一浆料；
(2)水力旋流分离步骤(1)所得第一浆料，得到含有粒径d50小于0.025mm含锌颗粒的富锌浆料与含有粒径d50在0.025mm以上含铁、碳颗粒的铁碳浆料；
(3)步骤(2)所得铁碳浆料与辅料混合后加水调浆，得到第二浆料，对第二浆料进行浮选处理，得到富碳物料与富铁物料。
本发明所述高炉瓦斯灰为高炉冶炼时被上升的高炉煤气所携带溢出的微型颗粒，该粉尘主要由锌、铁和碳颗粒组成，但各元素颗粒成核结粒的原因不尽相同，因此不同元素分别富集在不同粒级的粉尘中。
其中，金属锌的沸点较低，在高炉冶炼过程中挥发为锌蒸汽，后于空气重氧化，形成粒度小于0.025mm的氧化锌粉体，因此，高炉瓦斯灰小于0.025mm的粒级中富集了更多的金属锌；焦炭是高炉炼铁的主要原料，高温焙烧过程中某些未完全燃烧的碳粉会被高速气流夹带成粉尘排出，粒度在0.025mm以上，因此碳主要富集在高炉瓦斯灰的大于0.025mm的粒级中；金属铁在冶炼过程中会挥发成铁蒸汽，也有部分铁液滴被气流夹带溢出，然后分别在空气中凝华、凝固为含铁细颗粒与粗颗粒，但熔融铁液滴凝固成铁颗粒的占比更多，所以金属铁主要富集在高炉瓦斯灰的大于0.025mm的粒级中。
综上所述，高炉瓦斯灰的不同元素分布在不同的粒级中，粒度小于0.025mm的细颗粒富集了金属锌，粒度在0.025mm以上的粗颗粒富集了金属铁与非金属碳。本发明利用该特点，利用水利旋流的方法实现了高炉瓦斯灰的0.025mm分级，首先富集了粒度小于0.025mm的含锌颗粒，优选了浮选入料的粒度配比，避免了粒度小于0.025mm的颗粒无法摆脱湍流影响而产生错配的现象。
优选地，步骤(1)所述第一浆料的浓度为15-18wt％，例如可以是15wt％、15.5wt％、16wt％、16.5wt％、17wt％、17.5wt％或18wt％。
优选地，步骤(2)所述水力旋流在水力旋流器组中进行。
优选地，步骤(3)所述辅料包括分散剂和/或捕收剂。
优选地，所述分散剂包括六偏磷酸钠和/或水玻璃。
优选地，所述分散剂在第二浆料中的浓度为0.01-0.06wt％，例如可以是0.01wt％、0.02wt％、0.03wt％、0.04wt％、0.05wt％或0.06wt％。
优选地，所述捕收剂包括煤油和/或柴油。
优选地，所述捕收剂在第二浆料中的浓度为0.01-0.03wt％，例如可以是0.01wt％、0.015wt％、0.02wt％、0.025wt％或0.03wt％。
优选地，所述第二浆料中的含铁、碳颗粒的浓度为15-20wt％，例如可以是15wt％、15.5wt％、16wt％、16.5wt％、17wt％、17.5wt％、18wt％、18.5wt％、19wt％、19.5wt％或20wt％。
优选地，所述方法还包括分别对富锌浆料、富碳物料以及富铁物料进行后处理的步骤：分别独立地对富锌浆料、富碳物料以及富铁物料进行脱水处理，分别得到富锌产品、富碳产品以及富铁产品。
优选地，脱水处理所得水用于配置第一浆料和/或第二浆料。
优选地，所述脱水处理为使用压滤机进行脱水处理。
作为所述方法的优选技术方案，所述方法包括如下步骤：
(1)均匀混合高炉瓦斯灰与水，得到浓度为15-18wt％的第一浆料；
(2)水力旋流分离步骤(1)所得第一浆料，得到含有粒径d50小于0.025mm含锌颗粒的富锌浆料与含有粒径d50在0.025mm以上含铁、碳颗粒的铁碳浆料；
(3)步骤(2)所得铁碳浆料与分散剂、捕收剂混合后加水调浆，得到含铁、碳颗粒的浓度为15-20wt％的第二浆料，对第二浆料进行浮选处理，得到富碳物料与富铁物料；
(4)压滤机中分别独立地对富锌浆料、富碳物料以及富铁物料进行脱水处理，分别得到富锌产品、富碳产品以及富铁产品，脱水所得水用于配置第一浆料和/或第二浆料。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明利用水利旋流的方法实现了高炉瓦斯灰的0.025mm分级，首先富集了粒度小于0.025mm的含锌颗粒，优选了浮选入料的粒度配比，避免了粒度小于0.025mm的颗粒无法摆脱湍流影响而产生错配的现象，使最终所得富锌产品中的锌含量高达6.55wt％，富碳产品中碳含量高达60.64wt％，富铁产品中铁含量高达58.7wt％。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供了一种高炉瓦斯灰资源化利用的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)均匀混合高炉瓦斯灰与水，得到浓度为16.5wt％第一浆料；
(2)水力旋流分离步骤(1)所得第一浆料，得到含有粒径d50小于0.025mm含锌颗粒的富锌浆料与含有粒径d50在0.025mm以上含铁、碳颗粒的铁碳浆料；
(3)步骤(2)所得铁碳浆料与六偏磷酸钠、煤油混合后加水调浆，得到含铁、碳颗粒的浓度为18wt％的第二浆料，第二浆料中六偏磷酸钠的浓度为0.03wt％，第二浆料中煤油的浓度为0.02wt％，在浮选机中对第二浆料进行浮选处理，得到富碳物料与富铁物料；
(4)压滤机中分别独立地对富锌浆料、富碳物料以及富铁物料进行脱水处理，分别得到富锌产品、富碳产品以及富铁产品，脱水所得水用于配置第一浆料和与第二浆料。
对本实施例中的高炉瓦斯灰、富锌产品、富碳产品以及富铁产品中的元素含量进行分析，所得结果为：
高炉瓦斯灰：锌2.43％，铁30.82％，碳41.29％，氯5.47％，水0.99％，余量为其他元素；
富锌产品：锌6.55％，铁23.97％，碳26.11％，氯2.21％，余量为其它元素；
富铁产品：锌1.06％，铁58.27％，碳15.54％，氯0.23％，余量为其它元素；
富碳产品：锌1.96％，铁17.44％，碳59.89％，氯0.89％，余量为其它元素。
实施例2
本实施例提供了一种高炉瓦斯灰资源化利用的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)均匀混合高炉瓦斯灰与水，得到浓度为16wt％第一浆料；
(2)水力旋流分离步骤(1)所得第一浆料，得到含有粒径d50小于0.025mm含锌颗粒的富锌浆料与含有粒径d50在0.025mm以上含铁、碳颗粒的铁碳浆料；
(3)步骤(2)所得铁碳浆料与六偏磷酸钠、煤油混合后加水调浆，得到含铁、碳颗粒的浓度为16wt％的第二浆料，第二浆料中六偏磷酸钠的浓度为0.02wt％，第二浆料中煤油的浓度为0.015wt％，在浮选机中对第二浆料进行浮选处理，得到富碳物料与富铁物料；
(4)压滤机中分别独立地对富锌浆料、富碳物料以及富铁物料进行脱水处理，分别得到富锌产品、富碳产品以及富铁产品，脱水所得水用于配置第一浆料和与第二浆料。
对本实施例中的高炉瓦斯灰、富锌产品、富碳产品以及富铁产品中的元素含量进行分析，所得结果为：
高炉瓦斯灰：锌2.43％，铁30.82％，碳41.29％，氯5.47％，水0.99％，其它元素19.0％；
富锌产品：锌6.55％，铁23.97％，碳26.11％，氯2.21％，余量为其它元素；
富铁产品：锌1.21％，铁54.54％，碳17.73％，氯0.32％，余量为其它元素；
富碳产品：锌2.01％，铁17.46％，碳60.64％，氯0.91％，余量为其它元素。
实施例3
本实施例提供了一种高炉瓦斯灰资源化利用的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)均匀混合高炉瓦斯灰与水，得到浓度为17wt％第一浆料；
(2)水力旋流分离步骤(1)所得第一浆料，得到含有粒径d50小于0.025mm含锌颗粒的富锌浆料与含有粒径d50在0.025mm以上含铁、碳颗粒的铁碳浆料；
(3)步骤(2)所得铁碳浆料与六偏磷酸钠、煤油混合后加水调浆，得到含铁、碳颗粒的浓度为19wt％的第二浆料，第二浆料中六偏磷酸钠的浓度为0.05wt％，第二浆料中煤油的浓度为0.025wt％，在浮选机中对第二浆料进行浮选处理，得到富碳物料与富铁物料；
(4)压滤机中分别独立地对富锌浆料、富碳物料以及富铁物料进行脱水处理，分别得到富锌产品、富碳产品以及富铁产品，脱水所得水用于配置第一浆料和与第二浆料。
对本实施例中的高炉瓦斯灰、富锌产品、富碳产品以及富铁产品中的元素含量进行分析，所得结果为：
高炉瓦斯灰：锌2.43％，铁30.82％，碳41.29％，氯5.47％，水0.99％，其它元素19.0％；
富锌产品：锌6.55％，铁23.97％，碳26.11％，氯2.21％，余量为其它元素；
富铁产品：锌1.11％，铁55.17％，碳17.37％，氯0.41％，余量为其它元素；
富碳产品：锌1.93％，铁21.66％，碳55.79％，氯0.93％，余量为其它元素。
实施例4
本实施例提供了一种高炉瓦斯灰资源化利用的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)均匀混合高炉瓦斯灰与水，得到浓度为15wt％第一浆料；
(2)水力旋流分离步骤(1)所得第一浆料，得到含有粒径d50小于0.025mm含锌颗粒的富锌浆料与含有粒径d50在0.025mm以上含铁、碳颗粒的铁碳浆料；
(3)步骤(2)所得铁碳浆料与六偏磷酸钠、柴油混合后加水调浆，得到含铁、碳颗粒的浓度为15wt％的第二浆料，第二浆料中六偏磷酸钠的浓度为0.01wt％，第二浆料中柴油的浓度为0.01wt％，在浮选机中对第二浆料进行浮选处理，得到富碳物料与富铁物料；
(4)压滤机中分别独立地对富锌浆料、富碳物料以及富铁物料进行脱水处理，分别得到富锌产品、富碳产品以及富铁产品，脱水所得水用于配置第一浆料和与第二浆料。
对本实施例中的高炉瓦斯灰、富锌产品、富碳产品以及富铁产品中的元素含量进行分析，所得结果为：
高炉瓦斯灰：锌2.43％，铁30.82％，碳41.29％，氯5.47％，水0.99％，其它元素19.0％；
富锌产品：锌6.55％，铁23.97％，碳26.11％，氯2.21％，余量为其它元素；
富铁产品：锌1.51％，铁50.27％，碳25.36％，氯0.31％，余量为其它元素；
富碳产品：锌1.95％，铁15.83％，碳60.08％，氯0.95％，余量为其它元素。
实施例5
本实施例提供了一种高炉瓦斯灰资源化利用的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)均匀混合高炉瓦斯灰与水，得到浓度为18wt％第一浆料；
(2)水力旋流分离步骤(1)所得第一浆料，得到含有粒径d50小于0.025mm含锌颗粒的富锌浆料与含有粒径d50在0.025mm以上含铁、碳颗粒的铁碳浆料；
(3)步骤(2)所得铁碳浆料与水玻璃、柴油混合后加水调浆，得到含铁、碳颗粒的浓度为20wt％的第二浆料，第二浆料中水玻璃的浓度为0.06wt％，第二浆料中柴油的浓度为0.03wt％，在浮选机中对第二浆料进行浮选处理，得到富碳物料与富铁物料；
(4)压滤机中分别独立地对富锌浆料、富碳物料以及富铁物料进行脱水处理，分别得到富锌产品、富碳产品以及富铁产品，脱水所得水用于配置第一浆料和与第二浆料。
对本实施例中的高炉瓦斯灰、富锌产品、富碳产品以及富铁产品中的元素含量进行分析，所得结果为：
高炉瓦斯灰：锌2.43％，铁30.82％，碳41.29％，氯5.47％，水0.99％，其它元素19.0％；
富锌产品：锌6.55％，铁23.97％，碳26.11％，氯2.21％，余量为其它元素；
富铁产品：锌1.14％，铁54.58％，碳18.88％，氯0.49％，余量为其它元素；
富碳产品：锌1.91％，铁23.42％，碳53.98％，氯0.99％，余量为其它元素。
对比例1
本对比例提供了一种高炉瓦斯灰资源化利用的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)均匀混合高炉瓦斯灰与水，得到浓度为16.5wt％第一浆料；
(2)水力旋流分离步骤(1)所得第一浆料，得到含有粒径d50小于0.02mm含锌颗粒的富锌浆料与含有粒径d50在0.02mm以上含铁、碳颗粒的铁碳浆料；
(3)步骤(2)所得铁碳浆料与六偏磷酸钠、煤油混合后加水调浆，得到含铁、碳颗粒的浓度为18wt％的第二浆料，第二浆料中六偏磷酸钠的浓度为0.03wt％，第二浆料中煤油的浓度为0.02wt％，在浮选机中对第二浆料进行浮选处理，得到富碳物料与富铁物料；
(4)压滤机中分别独立地对富锌浆料、富碳物料以及富铁物料进行脱水处理，分别得到富锌产品、富碳产品以及富铁产品，脱水所得水用于配置第一浆料和与第二浆料。
对本对比例中的高炉瓦斯灰、富锌产品、富碳产品以及富铁产品中的元素含量进行分析，所得结果为：
高炉瓦斯灰：锌2.43％，铁30.82％，碳41.29％，氯5.47％，水0.99％，余量为其它元素；
富锌产品：锌6.45％，铁24.54％，碳25.41％，氯2.39％，余量为其它元素；
富铁产品：锌1.44％，铁57.27％，碳15.45％，氯0.28％，余量为其它元素；
富碳产品：锌2.15％，铁17.46％，碳57.98％，氯0.88％，余量为其它元素。
对比例2
本对比例提供了一种高炉瓦斯灰资源化利用的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)均匀混合高炉瓦斯灰与水，得到浓度为16.5wt％第一浆料；
(2)水力旋流分离步骤(1)所得第一浆料，得到含有粒径d50小于0.03mm含锌颗粒的富锌浆料与含有粒径d50在0.03mm以上含铁、碳颗粒的铁碳浆料；
(3)步骤(2)所得铁碳浆料与六偏磷酸钠、煤油混合后加水调浆，得到含铁、碳颗粒的浓度为18wt％的第二浆料，第二浆料中六偏磷酸钠的浓度为0.03wt％，第二浆料中煤油的浓度为0.02wt％，在浮选机中对第二浆料进行浮选处理，得到富碳物料与富铁物料；
(4)压滤机中分别独立地对富锌浆料、富碳物料以及富铁物料进行脱水处理，分别得到富锌产品、富碳产品以及富铁产品，脱水所得水用于配置第一浆料和与第二浆料。
对本对比例中的高炉瓦斯灰、富锌产品、富碳产品以及富铁产品中的元素含量进行分析，所得结果为：
高炉瓦斯灰：锌2.43％，铁30.82％，碳41.29％，氯5.47％，水0.99％，余量为其它元素；
富锌产品：锌5.48％，铁25.39％，碳28.43％，氯2.18％，余量为其它元素；
富铁产品：锌1.04％，铁56.45％，碳16.65％，氯0.41％，余量为其它元素；
富碳产品：锌1.94％，铁21.31％，碳56.79％，氯0.99％，余量为其它元素。
由本发明实施例1-5可知，由本申请提供的方法对高炉瓦斯灰进行处理，所得富锌产品中的锌含量可达6.55wt％，富铁产品中的铁含量可达58.7wt％，富碳产品中的碳含量可达60.64wt％。
对比例1与实施例1相比，对比例1中的水力旋流按照0.02mm进行分级，由于锌与部分铁富集在粒径d50在0.025mm以下的颗粒中，降低分级的粒度后，富锌产品中锌的含量由6.55wt％降低至6.45wt％，富铁产品中铁含量由58.27wt％降低至57.27wt％，富碳产品中碳的含量由59.89wt％降低至57.98wt％。
对比例2与实施例1相比，对比例2中的水力旋流按照0.03mm进行分级，由于碳和大部分铁富集在粒径d50在0.025mm以上的颗粒中，提高分级的粒度后，富锌产品中锌的含量由6.55wt％降低至5.48wt％，富铁产品中铁含量由58.27wt％降低至56.45wt％，富碳产品中碳的含量由59.89wt％降低至56.79wt％。
综上所述，本发明利用水利旋流的方法实现了高炉瓦斯灰的0.025mm分级，首先富集了粒度小于0.025mm的含锌颗粒，优选了浮选入料的粒度配比，避免了粒度小于0.025mm的颗粒无法摆脱湍流影响而产生错配的现象，使最终所得富锌产品中的锌含量高达6.55wt％，富碳产品中碳含量高达60.64wt％，富铁产品中铁含量高达58.7wt％。
以上所述的具体实施例，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例而已，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。