含铁尘泥脱锌实验研究
回转窑法处理含锌冶金尘泥洁净生产工艺研究
M etallurgical smelting冶金冶炼回转窑法处理含锌冶金尘泥洁净生产工艺研究王志红摘要：鉴于钢铁企业规模的不断扩大，致使钢铁废弃物的排放量也在逐年增多，对企业周边的生产与生活环境造成严重的影响。
为了使钢铁企业绿色可持续发展，需要对钢铁废弃物进行有效地处理，使其能够被合理的回收与利用。
在钢铁冶炼中产出了一种含铁、碳、锌较高的固体物质—尘泥，这种物质在很多钢铁厂得到回收与利用，使经济效益和社会效益都显著提高。
但含锌尘泥中的锌元素大量聚集在高炉中，使高炉一直在高锌负荷的状态下运行，对高炉的生产造成了影响。
基于此，本篇文章对回转窑法处理含锌冶金尘泥洁净生产工艺进行研究，以供参考。
关键词：回转窑法；含锌冶金尘泥；洁净生产工艺钢铁行业密集着大量的资源和能源，它在生产过程中不仅会消耗大量的能源，而且也会排出大量的废弃物，通过相关数据可以得出，钢铁行业的固体废弃物产量在整个工业中固废产量是最高的，而整体的利用率却保持在70%左右，虽然大部分的固体废弃物实现了循环再利用，但是，仍有一些问题困扰着钢铁企业的发展，比如钢渣和含锌尘泥的处理问题。
因此，就要把研究方向放到尘泥脱锌的内容上，对含锌尘泥做好处理工作，使其能够被充分的循环再利用。
含锌含铁尘泥利用的关键是先行脱除锌元素，脱锌的工艺较多，主要分为火法和湿法脱锌工艺两类，湿法脱锌多存在成本高、二次污染等问题，火法工艺处理效率较高，是目前含锌尘泥资源化利用的主要途径。
1 概述1.1 钢铁冶金尘泥特性在钢铁冶金尘泥中，最常见的尘泥有五种，分别是烧结灰、高炉尘泥、转炉尘泥、轧钢粉尘以及电炉粉尘，这些尘泥会在不同的工序生成不同的化学成分。
为了能够把这些冶金尘泥循环再利用，就先要对尘泥的物理性质和化学反应做一些相应的了解。
可以根据尘泥化学成分表展开分析：一是含铁粉尘中存在着大量的铁元素，其中有效含量高达46.79%，有非常可观的利用价值，因此，对于这类粉尘的回收要把主要目标放在铁回收上，对其存在的元素也要进行有效的回收。
含铁尘泥还原脱锌过程的研究
含铁尘泥还原脱锌过程的研究含铁尘泥作为钢铁冶炼的副产品，常含有相当数量的有价金属。
从循环利用和环境保护的角度，应加以回收利用，通常作高炉炼铁或者烧结原料，但不加处理的直接利用会由于锌或碱金属的侵蚀损害高炉，影响烧结矿质量。
因此，处理好含铁尘泥对尘泥的循环利用有重要意义，目前处理钢铁企业尘泥的普遍工艺是配入烧结、堆放和焙烧，但存在机理研究不够深入、实验分析较少的问题，为此，以含铁尘泥直接还原焙烧为研究对象，在不同条件下研究布袋灰和重力灰含锌尘泥的脱锌效果，结果表明在实验室条件下含铁尘泥中的锌的脱除率能高达95%。
通过对钢铁企业布袋灰、重力灰组分性质的分析，以尘泥自身含碳为基础进行还原焙烧，将尘泥造球后用高温加热实现含铁尘泥锌的脱除。
对含铁尘泥还原进行热力学和动力学研究，探讨了含铁尘泥铁各组分的热力学还原温度计算、氧化锌还原动力学条件等问题。
尘泥成球性能影响参数主要有配碳量、粘结剂、烘干温度和时间，还原反应影响参数主要有温度、时间、粒度和料层厚度。
布袋灰和重力灰的成球条件为配加10%的水，粘结剂分别为4%和2%的膨润土，无需配碳，造球后在180℃的条件下烘干1h，成球性能较好。
布袋灰适宜的焙烧还原条件为温度1370K、时间为90min、粒度在8～10mm，脱锌率达到95%，重力灰适宜的焙烧还原条件为温度1300K、时间60min，粒度8～10mm，脱锌率达到90%。
在动力学理论研究的基础上，为提高冶金含铁尘泥的利用率，降低锌含量，结合钢铁冶金原理知识，对布袋灰、重力灰还原脱锌进行实验室研究，通过各阶段分析得出布袋灰和重力灰的前期、中期和后期限制性因素分别为布都瓦尔反应、界面反应和气体扩散，反应方程分别为ln(1f(t))20866.49e150900/RTt、1(1f(t))1/3965.813e117120/RTt、12/3f(t)(1f(t))2/3362.056e93660/RTt。
研究各种限制性因素以及冶金含铁尘泥中其他物质变化规律，为提高冶金含铁尘泥的回收利用率提供基础。
EDTA浸取法从冶锌铁渣中回收锌
Abstract
In order to investigate the leaching efficiency of zinc from iron-zinc slag via EDTA method, the effects of initial concentration of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), temperature , liquid-solid ratio and reaction time on the leaching rate and selectivity in process of leaching zinc from iron-zinc slag were studied. The results showed that EDTA method exhibited good leaching efficiency and selectivity of zinc, zinc was leached from iron-zinc slag preferentially. When the total EDTA concentration was 0.4 mol/L, the leaching temperature was 20˚C, the ratio of leaching agent volume to zinc dust mass was 6 L/kg and the leaching time was 2 h, the extraction rate of zinc was 99.77%.
炼铁厂含锌尘泥中铁、锌、碳分离技术探讨
中 图分 类 号 ： ７ ７ Ｘ ５ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ４ ４ ２ （０ ）６ ０ ０ — ３ １０ — ６ ０ ２ １ ０ — ０ １ ０ １
１ 前
言
匀 和 制 粒 困难 ， 重 地 影 响烧 结 透气 性 ， 结 生 产 严 烧 难 以提 高效 率 。此 外 ， 结 不 均 匀 ， 结矿 质 量 也 烧 烧
厂 内循 环使 用 ， 直接 外 排 露 天 堆放 、 埋 或处 理 后 填 填埋 ， 综合 开发 利用等 。
２１ 厂 内循 环使 用 ．
采 用 物理 或化 学方 法 回收其 中的有用 矿 物 ， 将 其尾 矿作 为建 筑 材料 的原 料 ， 方 法虽 属起 步探 索 该 阶段 ， 已取 得 了可 喜 的经 济 效益 。 因此 ， 合 开 但 综
Ｆ ，存在 。锌 的化 合物 在 高炉 内易被 还原 成 ｚ ， ｅ ） Ｏ ｎ
并在 高 温下 气化 进 人煤 气清 洗 系统 ， 中 的大部 分 其 锌 进 入 除尘 灰 。若 除 尘灰 回收 再 利 用 而使 锌 重 新 进入 高 炉 ， 就形 成 了高 炉炼 铁 系 统 锌 的 “ 大循 环 ” ；
填埋 ， 固化 产物 浸 出 物低 于 环 保排 放 标 准 ， 期 热 短
２ 高炉尘 泥 的研究 利用 现状
目前炼 铁 厂 含锌 尘 泥 的处 理 方法 主要 包 括 ：
稳定 性 很好 ， 但是 长期 的稳定性 还 未得 到证 实 。且
堆放 或填埋本 身就是 资源浪费 。
２３ 综合开 发利用 ．
２２ 堆放或填 埋 ．
合 分 离 技术 ， 有 效 控 制锌 对 高 炉 冶炼 的危 害 ， 为 实 现含 锌尘 泥 中铁 、 碳资 源 的循 环利用 提供指 导 。
微波场下冶金含锌尘泥的脱锌效果
第6期2005年12月 矿产综合利用M ulti purpose Utili za ti on of M i n era l Resources No .6D ec .2005微波场下冶金含锌尘泥的脱锌效果彭开玉,周云,李辽沙,王世俊,王海川,董元篪(安徽工业大学安徽省冶金与资源综合利用重点实验室,安徽 马鞍山 243002) 摘要:研究了在微波场下用C 和Si C 作还原剂时,氧化锌在精矿粉中的还原率,以模拟钢铁企业冶金含锌尘泥中锌的去除。
结果表明:微波处理冶金含锌尘泥,脱锌反应快,效果显著,并且Si C 作还原剂时效果较好,得到的氧化锌纯度可达97.7%。
因此,微波处理钢铁企业冶金含锌尘泥是可行的。
关键词:微波场;冶金含锌尘泥;脱锌中图分类号:X757 文献标识码:A 文章编号:100026532(2005)06200082041 前 言我国南方的大部分钢铁厂冶金尘泥含锌量较高(大于1kg/t 铁),其中包括高炉瓦斯泥、转炉二次粉尘和电炉粉尘等。
上述尘泥均含有较高的铁(铁含量在50%左右),是一种值得回收的二次资源。
但由于此三种尘泥含锌较高,如返回烧结生产将造成锌在高炉中挥发结瘤,故高炉锌负荷一般要求小于0.1kg/t 铁。
可见,上述高锌尘泥无法返回烧结进行循环利用。
目前,该类尘泥大部分露天堆放,既占据了土地,又污染了环境,特别是其中的锌、铅等重金属在雨水的作用下可被浸出渗入地下水,污染水资源。
而当前处理该类尘泥的工艺各有优缺点:物理法工艺简单、易行,但富集效率较低;湿法浸出率高,但易造成新的二次污染,并且与钢铁厂现有技术不配套;火法投资大、成本高、污染比较严重[1]。
因此,高效率、低成本、无污染的冶金含锌尘泥处理工艺的开发研究一直是冶金工作者追求的目标。
微波能是一种辐射型加热能源。
它依靠物料自身的介电性质转换微波能量,因此可以对物料进行快速选择性加热,并消除传统加热带来的传热不均匀现象。
含铁尘泥脱锌实验研究
挥 发 分 灰 分 Ｓ 灰 分中 ｚ ｎ
为了控 制入 炉锌 负 荷 ， 般 有 三 种 方 法 ， 是 一 一 控制人 炉铁 料 的锌含量 ， 是 目前 控 制高 炉 锌 负荷 这 的主要 方法 ； 二是 隔断 法 ， 即不 回收利 用 含铁 尘 泥 ， 这 主要 对 于一些 干法灰 等 含锌 较 高 的 回收料 ； 是 三 对 含铁 尘泥进 行脱 锌处 理后 再 利用 ， 目前 主要 在 这
锌。
关键 词 ： 铁 尘泥 ； 含 烧结 ； 脱锌
Ｕ 日 舌 ｌ Ｊ
杭钢也 积极 探索 含铁尘 泥 脱锌 处 理新 工 艺 ， 在 实验 室 通 过焙 烧 、 结 含 铁 尘 泥试 验 ， 索 脱 锌 的 烧 探
可能性 。
钢铁 企业 在生 产过 程 中 ， 产 生大 量 的含 铁 含 会 碳 含锌尘 泥 ， 成 本和 环保 考 虑 ， 般 会 回收 利 用 ， 从 一 用 于烧结 、 铁 。但 同时它 也 含有较 高 的 Ｚ 、 ｂ等 炼 ｎＰ 有 害元 素 ， 如果 不 经 处 理 直接 使 用 ， 方 面 由于 其 一 粒度 细 ， 亲水性 差影 响烧 结 生产 ； 一方 面 ｒ 另 Ｚ ｎ在 高
的含锌 量 。
洞” 状侵 蚀 。锌 富集 的恶 性 事 件 ： 使 高炉 顺 行 急 会
剧 恶 化 ， 风 率 增 加 ， 重 影 响 高 炉 产 量 ， 加 消 休 严 增
表 １ 转炉 污泥化 学成 分
％
耗， 缩短 一代 高炉 的寿命 。
杭钢 目前 年 产 含 铁 含 碳 含 锌 尘 泥转 炉 污 泥 和
ｌ实验 原 料 和 方 法
１ １ 焙 烧和 烧结杯 实 验用原 料成 分 ．
含锌粉尘脱锌处理的实验室研究
１实 验 方 法
高炉瓦斯泥含碳量较高 ， 为了提高碳的利用率和得到较高的金属化率 ， 实验配加一定量的精矿粉 ， 使碳 氧摩尔 比为 １ ｔ ．２ ２１ 。高炉瓦斯泥主要成份 ） ：Ｆ ６ ４ ＦＯ５ ４ Ｓ ２ ． Ｃ Ｏ １ ２ Ｍ Ｏ０ ３ ， １ 为 Ｔ ｅ３． ， ｅ ． ， ｉ ２ ａ ． ， ｇ ． ２ Ａ２ ３ ３ Ｏ ６， ７ ６ ０
文章 编 号 ：６ １ ７７ （０ ７ ０ — ３ １０ １７ — ８ ２ ２０ ）４ ０ ５ — ３
含锌粉尘脱锌处理 的实验室研究
王 强 龙世 刚 ， ，占 莉
（． 工 业大 学 冶金 与 资源 学院， 徽 马鞍 山 ２ ３ ０ ；． １ 安徽 安 ４ ０ ２ ２北京科技 大学 冶金 与 生态 工程 学院， 北京 １０ ８ ） ０ ０ ３
３５， ｉ２ ．９ Ｋ０００ ５ Ｎ ２ ．５ ， Ｏ ０１， ．０， ｎ５９ ， ２ ９ ．３ ＴＯ ２ ， ２ ．６， ａ ０ ６ Ｍｎ ．６ Ｐ０１１Ｚ ． Ｃ２ ． 。精 矿 粉 主要 成 份 ／ 为 ：Ｆ ０ ０ ０ ４ ７ ％） Ｔ ｅ ６ ． ， ｅ ． ＳＯ ２４ ， ａ ． ， ００５ 粘结剂 为水玻 璃 、 润 土 、 甲基纤 维 素钠所 配制 的复合添加 剂 。 ６９ ＦＯ２８ ｉ ．８ Ｃ Ｏ００ Ｓ ． 。 ６ ， ７ ３ 膨 羧
Ａｂｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｒ ｅ ｏ ｒ ｕ ｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｕ ｃ ｎｄ ｐｒ ｔｃ ｈ ｎｖｒ ｎ ｎ ，ｔ ｅ Ｆｅ ａ ｎ ｗａ ｅ ｕ ｅ ｙ ｔ ｅ ｐ ｅ ｙ ｔ ａ ｔ ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｅ ｓ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ａ ｏ ｅ ｔｔ ｅ ｅ ｉｏ ｍｅ ｔ ｈ ｎｄ Ｚ ｓ ｒ ｄ ｃ ｄ ｂ ｈ ｌｎｔ ｃ ｒ ｏ ｏ ｔ ｉｅ ｎ Ｂｌ ｓ Ｆ ｒ ａ ｅ ｕ ｔａ ｄ ｔ ｔｌｉ ｅｌ ｔ ｏ ｔ ｉ ｎ ｉ ｗａ ａｎｅ ａ ｂ ｎ ｃ ｎ ａｎ ｄ ｉ ａ ｔ ｕ ｎ ｃ ｄ ｓ ｎ ｈｅ ｍｅ ａｌｃ ｐ ｌｅ ｓ ｃ ｎ ａｎｉｇ ｚｎｃ ｓ ｇ ｉ ｄ．Ｂｙ ｃ ｎ ｉ ｅ ｉ ｈ ｏ ｓｄ ｒｎｇ ｔ ｅ ｅｆ ｃ ｆｄｆｅ ｅ ｔｂｉ ｅ ｓ ａ ｉ ｉ ，ｒ ｄ ｃｉ ｎ ｔｍｐｅ ａｕ ｅ ａ ｄ ｔｍｅ ｏ ｈ ｏ ｒ ｓ ｉｎ ｓｒ ｎ ｔ ｎ ｅ ｉ ｃ ｄ ｇ ｅ ｆｅ ｔｏ ｉ ｒ ｎ ｎｄ ｒ ，ｂ ｓｃｔ ｅ ｕ ｔｏ ｅ ｆ ｙ ｒ ｔ ｒ ｎ ｉ ｎ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｓｏ ｔｅ ｇ ｈ ａ ｄ ｄ ｚｎ ｅ ｒ ｅ ａｔ ｒｒ ｄｕ ｉ ｇ ｉ ｕ ｈｅ ｂ ｓ ｃ ｅ Ｂ３ Ｄ３ａ ｄ ｇ ｔｔ ｅ ｍｅａ ｌｃ ｐ ｌ ｔ ｔ ｈ ｇ ｒ ｃ ｍｐｒ ｓ ｉｎ ｓｒ ｎ ｔ ｆｅ ｅ ｃｎ ，ｆ ｎｄ ｏ ｔｔ ｅ ｔｓ ｈ ｍｅ Ａ１ Ｃ３ ｎ ｅ ｈ ｔ ｌｉ ｅ ｌ ｓ ｗｉｈ ｉｈｅ ｏ ｅ ｅ ｓｏ ｔｅ ｇ ｈ ａ ｄ ｄ ｚｎ ｇ ｅ ． ｎ ｅ ｉｃ ｄｅ ｒ ｅ Ｋｅ ｒ ｓ ｕ ｔ ａ ｂ ｎ ｃ ｍｐ ｓｔ ｅ ｌｔ；ｃ ｍｐ ｅ ｓｏ ｔｅ ｇｈ；ｄ ｚｎ ｅ ｒ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ：ｄ ｓ；ｃ ｒ ｏ ｏ ｏ ｉｅ ｐ ｌｅｓ ｏ ｒ ｓ ｉｎ ｓｒ ｎ ｔ ｅ ｉｃｄ ｇｅ
含锌磁铁矿烧结性能及脱锌的研究论文
摘要烧结生产能去除某些有害杂质，为高炉冶炼提供具有良好冶金性能的烧结矿，从而使高炉技术经济指标大大改善。
因此，烧结矿的质量在很大程度上决定了高炉生产指标的好坏。
某地区富产含锌磁铁矿，成分主要为磁铁矿同时伴有假相赤铁矿，TFe含量较高，平均为62.5%，但含锌也较高，高达0.0845%。
由于锌还原温度低，液态锌沸点低的特点，它的化合物容易被还原，并在高温下气化进入煤气而随之上升。
在高炉上部低温区氧化后沉积，如果锌负荷过高，会形成锌瘤，影响高炉顺序，严重时会造成事故。
欲使用该含锌磁铁矿选矿后的精矿粉进行高炉生产，需要经过烧结，一方面降低矿石中锌的含量；另一方面，改善其冶金性能，以满足高炉生产的需要。
本文以烧结杯实验为基础，通过基础实验研究，得知该铁矿石烧结物理强度和还原性偏低，低温还原粉化性能较好；并发现提高配碳量的脱锌效果不明显，加入添加剂（如CaCl2）对脱锌有一定效果。
通过矿相观测，铁酸钙含量偏低，Fe3O4偏高，是烧结矿强度和还原性差的内在原因；Fe2O3含量低则是低温还原粉化性能好的原因。
本文通过对配加无锌铁矿粉和添加剂加入量的定量分析，得出在加入20%澳矿时，脱锌效果不明显，但加入0.3%CaCl2时，脱锌率较高，可达20%以上；并从烧结工艺出发，研究了碱度、燃料配比、料层厚度、抽风压力、返矿量、粒度组成、矿配比等因素对烧结矿物理强度的影响。
并得出针对该含锌磁铁矿最佳的烧结工艺参数，碱度、燃料配比、料层厚度、抽风压力、返矿量、粒度组成、矿配比分别为：2.0，5.5%，616，9～10kPa，16%，3/7（粗/细），6/4（磁铁矿/赤铁矿）。
关键词：烧结矿，烧结脱锌，强度，还原度ABSTRACTSintering practice can remove some harmful impurities, which provides sinter with good metallurgical property for blast furnace smelting and greatly improve economic and technical index of blast furnace production. Therefore, the index of blast furnace production depends to a large extent on the quality of sinter.There are rich magnetite containing zinc in a certain area, which is mainly made up of Fe3O4, Fe2O3, TFe, Zinc and etc. The content of TFe and Zinc is high, respectively, 62.5% and 0.0845%. Reduction temperature of zinc is low; boiling point of liquid zinc is low. So, zinc compounds are easy to be reduced. When the temperature is increasing, liquid zinc will be gasified. Mixed with coal gas, gasified zinc rises up to the top of and low- temperature area of blast furnace, and then, gas is oxidized and become sediments. When zinc sediments become more and more, sediments could form zinc tumor, which have bad effects on blast furnace, even cause accidents in the sintering practice. Therefore, only through the sintering process, can this kind of zinc- containing magnetite that be selected carefully be used in blast furnace smelting. On the one hand, the content of zinc is reduced; on the other hand, metallurgical property of zinc- containing magnetite is greatly improved, which meet the needs of blast furnace production.This paper, based on sinter pot experiment through basic experimental study, draws a conclusion that physical strength and reduction of this zinc-containing magnetite are low; low temperature reduction degradation is good. The results also be found that adding additives, such as CaCl2, is helpful to dezincification, however, improving carbon addition is not a good way to achieve dezincification. Through observations of mineral phases, conclusions are made: the internal reasons why sinter has the property of bad strength and reduction is that the content of calcium ferrite is low and that the content of magnetite is high; the cause that sinter has good property of low temperature reduction degradation is that the content of hematite is low.Through the quantitative analysis of iron ore powder and additives, conclusions are made: 20%of Australian mining are added, the results of dezincification is not good. At the same time, if 0.3%CaCl2 is added, the rate of dezincification is higher, which can reach above 20%. From the perspective of sintering process, the influences of basicity, fuel ratio, stock thickness, exhausting pressure, sinter return ratio, particle size composition, sinter ratio on physical strength of sinter. The optimum proportion through重庆大学硕士学位论文experiments is confirmed as follow: basicity 2.0, fuel ratio 5.5%，stock thickness 616, exhausting pressure 9～10kPa，sinter return ratio 16%，particle size composition 3/7 ( coarse/ fine), sinter ratio 6/4, ( magnetite/ hematite).Key words: sinter, sintering dezincification, physical strength,reducibility1 绪论1 绪论1.1 烧结的目的和意义所谓烧结，即是将各种粉状含铁原料，按要求配入一定数量的燃料和溶剂，均匀混合制粒后布到烧结设备上点火烧结；在燃料燃烧产生高温和一系列物理化学反应作用下，混合料中部分易溶物质发生软化、熔化，产生一定数量的液相，液相物质润湿其他未熔化的矿石颗粒；随着温度的降低，液相物质将矿粉颗粒粘结成块。
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含铁尘泥脱锌实验研究
王志远1 何明杰1 俞晓林2
(杭州钢铁集团公司 1.炼铁厂; 2.技术质量处 杭州 310022)
摘 要:通过管炉焙烧试验和烧结杯试验,研究如何降低杭钢含铁含碳尘泥的含锌量。
试验表明:当煤粉
为还原剂时,脱锌效率比焦粉做还原剂时更高;当煤粉外配20%,焙烧可以脱除含铁含碳尘泥91.65%的锌,当有催化剂存在时,脱锌效率更高。
经过预处理措施后,通过烧结也能脱除一定含量的锌。
关键词:含铁尘泥;烧结;脱锌
0 前言
钢铁企业在生产过程中,会产生大量的含铁含碳含锌尘泥,从成本和环保考虑,一般会回收利用,用于烧结、炼铁。
但同时它也含有较高的Zn 、Pb 等有害元素,如果不经处理直接使用,一方面由于其粒度细,亲水性差影响烧结生产;另一方面Zn 在高炉内部循环富集,沉积在高炉上部炉衬表面引起结瘤,严重时还会侵入炉衬之间破坏炉衬或引起风口中套上翘,另外锌在炉缸碳砖中沉积,易形成 鼠洞 状侵蚀。
锌富集的恶性事件:会使高炉顺行急剧恶化,休风率增加,严重影响高炉产量,增加消耗,缩短一代高炉的寿命。
杭钢目前年产含铁含碳含锌尘泥转炉污泥和瓦斯灰各约5.5万t 和3.3万t,并直接用于烧结。
而由于受含锌较高的用料结构影响,目前杭钢高炉入炉Zn 负荷已达到1.8~ 2.5kg/t.铁,远远超过技术标准规定的0.15kg/t.铁,对高炉正常生产和长寿带来较大影响。
为了控制入炉锌负荷,一般有三种方法,一是控制入炉铁料的锌含量,这是目前控制高炉锌负荷的主要方法;二是隔断法,即不回收利用含铁尘泥,这主要对于一些干法灰等含锌较高的回收料;三是对含铁尘泥进行脱锌处理后再利用,这目前主要在一些有条件的大厂所应用,如马钢和莱钢等。
目前国内回收利用的方法主要有火法的转底炉法和回
转窑法、湿法的水力旋流器法。
杭钢也积极探索含铁尘泥脱锌处理新工艺,在实验室通过焙烧、烧结含铁尘泥试验,探索脱锌的可能性。
1实验原料和方法
1.1 焙烧和烧结杯实验用原料成分
本次试验用转炉污泥、瓦斯灰等含铁尘泥,焦粉、煤粉及其他原料等均来自杭钢。
表1是转炉污泥的化学成分,表2是焦粉和煤粉的工业分析及其灰分中Zn 的含量,表3是本次烧结杯试验用原料的含锌量。
表1 转炉污泥化学成分
%
TFe
CaO MgO SiO2S Zn 54.65
8.52
0.91
1.60
0.221
2.22
表2 焦粉和煤粉的工业分析
%
挥发分灰分S 灰分中Zn 煤粉11.4712.220.4200.006焦粉
3.76
15.92
0.580
0.007
由表1和表2可知,转炉污泥含Zn 为2.22%,较高,但仍含有铁54.65%。
煤粉和焦粉中Zn 含量较低,其灰分中仅为0.006%和0.007%。
由表3可知,该次烧结杯脱锌试验用原料中,含锌量较高的依次为:转炉污泥、瓦斯灰、高返、铁屑、球筛粉和丸红粉等,其中转炉污泥的含锌量达到了所有物料50.86%。
2010年8月 第三期 27
表3 烧结杯脱锌试验用原料含锌量
%
项目Zn 所占混匀料比例
所占含锌比例项目Zn 所占混匀料
比例
所占含锌比例哈粉0.0112 1.11球筛粉0.058 3.87精一0.0190.83杨迪粉0.0116 1.47精二0.0180.74巴西粉0.01100.92丸红粉0.065 2.76智利粗粉0.0180.74铁屑0.18813.27高返0.131315.58瓦斯灰
2.05
1
18.89
转炉污泥
2.22
2
40.92
1.2 试验方法
在试验中,首先对含铁尘泥中的转炉污泥预处理,在管式炉内进行焙烧脱锌脱锌,固定管式炉温度为1250!,研究不同焙烧时间,不同还原剂、添加剂及添加剂用量对脱锌的影响,确定了合理的还原剂、添加剂及其用量和预处理方法,并通过烧结杯烧结转炉污泥和瓦斯灰试验确定其脱锌率。
2 焙烧试验
在本试验中,首先通过管炉焙烧试验考察不同还原剂和催化剂及其用量对含锌尘泥的脱锌效果,确定合适的脱锌还原剂和催化剂及其用量。
2.1 还原剂种类及用量对转炉污泥脱锌的影响本试验首先考察煤粉和焦粉等还原剂的脱锌效率。
图中10+5分别表示焦粉和煤粉或煤粉和焦粉配比各为10%和5%。
焙烧试验结果见图1。
图1 不同还原剂对转炉污泥脱锌效率的影响由图1可知,无论是焦粉做还原剂还是煤粉做还原剂,都是随着其配比的减少,脱锌率降低。
这是因为,还原剂将转炉污泥中的锌化合物还原成锌单质,而锌沸点低,仅为907!,此时锌单质挥发出来,这需要一定的热量和高温保持时间,因此一定还原剂。
这从冷却后的坩锅上面也可以看出,当坩锅冷却,可以看到坩锅边沿有细小的银白色晶须。
总的来看,煤粉做还原剂时,脱锌效率更高一点,原
因在于煤粉较于焦粉含有较高的挥发份,在高温情况下挥发,可以带有一定的锌单质,因此在此选择还原剂时,优先选择了煤粉,配比为外配20%。
2.2 焙烧时间对转炉污泥脱锌效率的影响下面以煤粉为还原剂,外配20%研究焙烧时间对转炉污泥脱锌率的影响。
图2 焙烧时间对转炉污泥脱锌效率的影响由图2可知,当煤粉做还原剂,外配20%脱锌时,随着脱锌时间从5min 增加到10min 后,脱锌率从88%增加到91%~92%,再延长焙烧时间,脱锌效率增加幅度平缓,因此,当煤粉做还原剂,外配20%时,有5~10min 的高温脱锌时间即可。
这在烧结工艺中,是可以满足要求的。
2.3 添加CC 催化剂催化脱锌
在研究该催化剂催化脱锌时,首先按配比称取重量后,将其水溶后,再与转炉污泥和其它还原剂混合,然后焙烧脱锌,观察其脱险效率。
图3是配入不同配比的催化剂时的脱锌效率。
由图3可知,添加该催化剂后,转炉污泥的脱锌效率从91.65%提高到了95.70%以上,而且随着催化剂添加量的增加,脱锌效率增加。
从图中亦可看出,添加催化剂后,煤焦混合和单独使用煤脱锌的脱锌效率相近。
由此可见,通过焙烧是可以脱去转炉污泥中
28
2010年8月 第三期
91.65%
以上的锌。
注:图中A 为煤粉20%;B 为煤粉20%+催化剂2.2%;C 为煤粉20%+催化剂4.4%;D 为焦粉10%+煤粉10%+催化剂4.4%。
图3催化剂对脱锌效率的影响
3 烧结杯脱锌
由上可知,通过高温焙烧可以脱除含铁尘泥中91.65%的锌,而烧结过程中可以产生1300!~1350!的高温,理论上可以满足含铁尘泥脱锌的要求,因此通过烧结杯试验探索烧结工艺脱锌的可行性。
在试验中,分二种试验方案,方案一是首先将转炉污泥、瓦斯灰和一定量的煤粉(有效碳量按外配20%计算)混匀后制粒,然后铺在烧结试验的铺
底料上,其中铺底料厚度约为90mm,高锌层(即转炉污泥和瓦斯灰层)为70mm,其余为烧结混合料。
方案二是全转炉污泥、瓦斯灰和一定量的煤粉(有效碳量按外配20%计算)脱锌烧结,其中铺底料100m m 。
3.1 脱锌烧结杯试验结果
表4为根据上述试验方案所得的烧结杯试验结果。
表4 烧结杯试验结果
水分/%烧结速度/(mm ∀min -1)成品率/%利用系数/(t ∀m -2∀h -1)转鼓强度+6.3m m/%
方案17.9
19.278.24 1.0872.67方案217.2
13.53
72.19
0.43
74.53
由表4可知,经过预处理后,烧结利用系数明
显降低,尤其是方案2。
这是因为,在方案1和方案2中,转炉污泥和瓦斯灰层厚度增加,该层厚度增加后,由于转炉污泥水分高,而且该层配碳量大,致使该层在烧结过程中过湿,而且燃烧带变宽,烧结时间延长所致,使得利用系数降低。
在方案2中,由于全部是含锌较高的转炉污泥和瓦斯灰,而瓦斯灰密度小,故利用系数更低。
3.2 脱锌效率的计算
表5是预处理后烧结矿的化学成分分析及脱锌率的计算。
表5脱锌试验化学成分
%
原始混合料锌
TFe FeO CaO MgO SiO 2Zn 脱锌率方案10.300
54.7511.4710.03 2.57 5.570.1840.00方案2
2.489
54.79
34.42
12.10
2.34
5.91
0.61
75.49
由表5可知,方案1和方案2中,虽FeO 含量较高,但脱锌率较好,分别为40%和75.49%。
但该法也存在问题需要解决,即由于脱锌需要一定的还原剂,在烧结过程中放热会使烧结杯下部过熔,形成大量的液相,并结成致密的块状物,并封堵炉篦条,使烧结速度很慢或近乎停止。
4 结论
1)通过焙烧脱锌试验可知,煤粉做还原剂比焦
粉做还原剂,脱锌率更高。
2)焙烧脱锌试验表明,在1250!煤粉外配20%,脱锌时间为10min 时,含铁尘泥脱锌率最高,可达91.65%。
在有催化剂CC 存在时,脱锌率更高
为95.70%。
3)通过预处理措施后烧结,可以脱除含铁尘泥中40.00%或75.49%的锌,但工艺上仍有一些问题要解决。
参考文献
[1]侯兴.新钢铁前及炼铁工序脱锌率研究.炼铁技术通讯,2008(3):12~14
[2]谢美求.从还原挥发氧化锌烟尘中提锌、铟工艺研究.矿冶工程,2008(4)
收稿日期:2009 10 10审稿:胡泽方编辑:胡泽方
2010年8月 第三期含铁尘泥脱锌实验研究29。