一种含锌烟尘的处理方法.pdf

本发明提出一种含锌高炉烟尘和电炉烟尘的处理方法，用强碱NaOH溶液处理含锌烟尘，使其中的Zn、ZnO与NaOH反应，生成可溶性化合物，进入液相，而Fe及其氧化物、C、SiO、Al2O3、CaO等不与NaOH反应，留在固相中。经过滤洗涤使固液分离，固相滤饼含Fe及其氧化物、C、SiO、Al2O3、CaO等，返回烧结机再利用。液相含Zn的可溶性化合物，用H2SO4中和，Zn转化为Zn(OH)2沉淀，再过滤洗涤，滤饼为Zn(OH)2用去加工其它锌制品，滤液为Na2SO4溶液，用去回收Na2SO4。

1、  一种含锌烟尘的处理方法，其特征在于：针对钢铁冶炼过程中产生的含锌高炉烟尘和电炉烟尘，利用Zn遇强碱显酸性遇强酸显碱性的两性特性，Fe及其氧化物和C不被强碱所溶解，采取用强碱NaOH溶液处理高炉和电烟尘，使Zn、ZnO与NaOH反应，生成可溶性化合物，进入液相，而Fe及其氧化物、C、SiO、Al₂O₃、CaO等不与NaOH反应，留在固相中；然后，过滤洗涤使固液分离，固相滤饼含Fe及其氧化物、C、SiO、Al₂O₃、CaO等，返回烧结机再利用；液相含Zn的可溶性化合物，用H₂SO₄中和，Zn转化为Zn(OH)₂沉淀，再过滤洗涤，滤饼为Zn(OH)₂用去加工其它锌制品，滤液为Na₂SO₄溶液，用去回收Na₂SO₄。

2、  根据权利要求1所述的含锌烟尘的处理方法，其特征在于：所述采用强碱NaOH溶液处理高炉和电烟尘，三种物料氢氧化钠溶液、水和烟尘的加入量应通过烟尘Zn的化验结果计算确定；使Na与Zn的摩尔比为1.03～1.05，反应浆液固液比为150kg/m³～200kg/m³。

3、  根据权利要求1所述的含锌烟尘的处理方法，其特征在于：所述的三种物料按照一定量加入后，在搅拌机的作用下，常温时反应3～4小时(冬天气温低时反应时间长些，夏天气温高时反应时间短些)，有条件时可用蒸汽直接加热至60℃～70℃、反应1～1.5小时。

4、  根据权利要求1所述的含锌烟尘的处理方法，其特征在于：液相含Zn的可溶性化合物，用H₂SO₄中和，所用H₂SO₄浓度为93％，中和至pH值为7～7.5为止。

一种含锌烟尘的处理方法
技术领域
本发明涉及资源再利用领域，具体涉及一种含锌高炉和电炉烟尘的综合回收利用。
背景技术
钢铁工业是国民经济的重要基础产业、支柱产业。随着国民经济的迅速发展，在强劲市场的拉动下，钢铁产量迅速增长。在钢铁工业迅速发展的同时，铁矿石、煤、焦、辅助原材料、电能、水等的消耗也随之增加，废气、废水、废渣的产生量也大增。节能、减排、降耗成为维持钢铁工业可持续发展的最主要任务。
在高炉炼铁过程中由炉顶排出的高炉烟气(高炉煤气)中所含的微细固体物，经干式收尘器(重力收尘器、静电收尘器、布袋收尘器等)收集得到的为高炉烟尘；经水洗、沉淀而收集得到的为含水的为高炉尘泥(瓦斯泥)。广义的“高炉烟尘”还应包括从高炉出铁口收集到的烟尘。这里所指“高炉烟尘”是包括烟尘、尘泥及出鉄口烟尘在内的广义高炉烟尘。高炉烟尘的组成与入炉物料一致，其中主要成分是Fe₂O₃、FeO和C，还有为数不少的有回收价值的元素Zn。每产1吨生铁产生20公斤高炉烟尘，按烟尘中Zn 10％，Zn回收率85％，烟尘中含Fe 24％，含C 38％，Fe、C回收率均为95％计，则每生产1000万吨生铁，可回收Zn 17000吨、Fe 45600吨、C 72200吨，经济价值十分突出。
Fe是钢铁冶炼的目的元素，C是生铁冶炼必不可的缺少燃料元素。含大量Fe、C的高炉烟尘理当返回烧结机循环利用，事实上钢铁企业都在以Fe和C为目的回收利用高炉烟尘。但是，简单的不经任何处理直接把高炉烟尘返回烧结机回收利用，将造成Zn的积累，富集的Zn进入高炉后，会造成高炉风口上翘，炉身上部结瘤，煤气上升管和除尘布袋发生堵塞，焦炭高温冶金性能(热反应性和反应后强度)恶化等问题，影响高炉系统正常运往，降低高炉的使用寿命。而且有利用价值Zn得不到回收，造成损失。因此高炉烟灰回收再利用不能仅仅以Fe、C为目的，应该先将Zn从烟尘中分离出来，再把剩余的Fe、C返回烧结机，实现Fe、C、Zn三者综合回收。
炼钢电炉烟尘与高炉烟尘类似，不过电炉烟尘含Fe、Zn更高，含C偏低。高炉烟尘中Fe以FeO、Fe₂O₃形态存在，而电炉烟尘中除FeO、Fe₂O₃之外还会有金属Fe存在；高炉烟尘中Zn以金属Zn和ZnO形态存在，而电炉烟尘中金属Zn偏少ZnO偏多。就所含Fe、Zn、C而言，电炉烟尘与高炉烟尘没本质区别，一样具有综合回收利用价值，回收方法也一样。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种针对钢铁冶炼过程中产生的含锌高炉烟尘和电炉烟尘的处理方法。
本发明的技术方案如下。
一种含锌烟尘的处理方法，针对钢铁冶炼过程中产生的含锌高炉烟尘和电炉烟尘，利用Zn遇强碱显酸性遇强酸显碱性的两性特性，Fe及其氧化物和C不被强碱所溶解，采取用强碱NaOH溶液处理高炉和电烟尘，使Zn、ZnO与NaOH反应，生成可溶性化合物，进入液相，而Fe及其氧化物、C、SiO、Al₂O₃、CaO等不与NaOH反应，留在固相中；然后，过滤洗涤使固液分离，固相滤饼含Fe及其氧化物、C、SiO、Al₂O₃、CaO等，返回烧结机再利用；液相含Zn的可溶性化合物，用H₂SO₄中和，Zn转化为Zn(OH)₂沉淀，再过滤洗涤，滤饼为Zn(OH)₂用去加工其它锌制品，滤液为Na₂SO₄溶液，用去回收Na₂SO₄。
采用强碱NaOH溶液处理高炉和电烟尘，氢氧化钠溶液、水和烟尘的加入量应通过烟尘Zn的化验结果计算确定；使Na与Zn的摩尔比为1.03～1.05，反应浆液固液比为150kg/m³～200kg/m³。
上述三种物料按照一定量加入后，在搅拌机的作用下，常温时反应3～4小时(冬天气温低时反应时间长些，夏天气温高时反应时间短些)，有条件时可用蒸汽直接加热至60℃～70℃、反应1～1.5小时。
液相含Zn的可溶性化合物，用H₂SO₄中和，所用H₂SO₄浓度为93％，中和至pH值为7～7.5为止。
钢铁企业都在以Fe和C为目的回收利用高炉烟尘。本发明方法改变了简单的不经任何处理直接把高炉烟尘返回烧结机回收利用、造成Zn的积累，富集的Zn进入高炉后，造成高炉风口上翘，炉身上部结瘤，煤气上升管和除尘布袋发生堵塞、焦炭高温冶金性能(热反应性和反应后强度)恶化等问题，影响高炉系统正常运往，降低高炉的使用寿命的难题，先将Zn从烟尘中分离出来，再把剩余的Fe、C返回烧结机，实现了Fe、C、Zn三者的综合回收。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
参见图1，对于钢铁冶炼过程中产生的含锌高炉烟尘和电炉烟尘，利用Zn遇强碱显酸性遇强酸显碱性的两性特性，Fe及其氧化物和C不被强碱所溶解，采取用强碱NaOH溶液处理高炉和电烟尘，使Zn、ZnO与NaOH反应，生成可溶性化合物，进入液相，而Fe及其氧化物、C、SiO、Al₂O₃、CaO等不与NaOH反应，留在固相中。然后，过滤洗涤使固液分离。固相滤饼含Fe及其氧化物、C、SiO、Al₂O₃、CaO等，返回烧结机再利用。液相含Zn的可溶性化合物，用H₂SO₄中和，Zn转化为Zn(OH)₂沉淀，再过滤洗涤，滤饼为Zn(OH)₂用去加工其它锌制品，滤液为Na₂SO₄溶液，用去回收Na₂SO₄。
其化学反应式如下：
碱溶反应：
Zn+2NaOH+2H₂O＝Na₂[Zn(OH)₄]+H₂……………………………(1)
ZnO+2NaOH+H₂O＝Na₂[Zn(OH)₄]………………………………(2)
中和反应：
Na₂[Zn(OH)₄]+H₂SO₄＝Zn(OH)₂+Na₂SO₄+2H₂O………………(3)
生产工艺流程如附图所示。
1、氢氧化钠溶液制备：
首先将工业固体或液体烧碱(NaOH)和水经计量加到氢氧化钠溶液制备槽内，在搅拌机的作用下制备成质量浓度为20％的氢氧化钠溶液。
2、碱溶反应：
在碱溶反应槽内先加入氢氧化钠溶液和水，然后开启反应槽配置的搅拌机，再缓慢加入烟尘。
氢氧化钠溶液、水和烟尘的加入量通过烟尘Zn的化验结果计算确定。使Na与Zn的摩尔比为1.03～1.05，反应浆液固液比为150kg/m³～200kg/m³。
三种物料加完后在搅拌机作用下常温时反应3～4小时(冬天气温低时反应时间长些，夏天气温高时反应时间短些)，有条件时可用蒸汽直接加热至60℃～70℃反应1～1.5小时。
反应后的浆液放入反应后浆液贮槽供过滤用。
2、过滤、洗涤：
碱溶反应后浆液由贮槽送至过滤机过滤、洗涤，洗涤至化验检测无钠离子，并使滤饼含水不超过25％。
滤饼含有未反应的Fe及其氧化物、C、SiO、Al₂O₃、CaO等，供铁矿烧结机使用。
滤液、洗液合并放入滤液贮槽内供中和反应用。
4、中和反应：
碱溶反应后的滤液、洗液由贮槽送入中和槽内，在搅拌机作用下滴加浓度为93％的硫酸，至溶液pH为7～7.5为止。
中和后浆液放入中和后浆液贮槽供第二次过滤、洗涤用。
5、第二次过滤、洗涤：
中和后浆液由中和后浆液贮槽送至过滤机过滤、洗涤，洗涤至化验检测无SO₄²⁺，并使滤饼含水不超过25％。
滤饼为氢氧化锌Zn(OH)₂，作为原料用去加工成各种锌制品；滤液为硫酸钠溶液，用去回收硫酸钠。
至此，Zn有效地从烟尘中分离出来，避免了烟尘返回烧结机时因Zn的存在带来的危害，而且烟尘中的Fe、C、Zn得到充分回收再利用，分离Zn过程中加入的NaOH、H₂SO₄转化为Na₂SO₄得以回收，化工原料没有损失，做到物尽其用。