脱锌

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1.钢铁厂高锌含铁二次原料除锌的传统工艺
传统的高锌含铁尘泥处理工艺有物理法、湿法和火法3种。物理法处理工艺主要有2 种: 磁性分离和机械分离。机械分离按分离状态又可分为湿式分离和干式分离湿法处理工艺主要有酸浸、碱浸以及氨与CO联合浸出等方法。火法处理工艺目前主要有回转窑工艺、环形炉工艺、循环流化床工艺和冷固结球团法等。
1.1 物理法
物理法处理工艺的原理是利用锌富集粒度较小和磁性较弱粒子的特性, 采用离心或磁选的方式富集锌元素。
机械分离工艺操作简单,处理后的粗粉可直接用于炼铁,但该法的操作费用较高,富锌产品的锌含量过低,价值较小
磁性分离方法用于处理高炉粉尘时, 要增加浮选除碳工艺, 以提高磁性分离的效率。磁性分离工艺具有简单、易行的优点, 但主要缺点是锌的富集率较低。
uuu16一般, 物理法只作为湿法或火法工艺的预处理工艺
1.2 湿法
湿法处理工艺的原理就是利用氧化锌是一种两性氧化物, 不溶于水或乙醇, 但可溶于酸、氢氧化钠或氯化铵等溶液中采用不同的浸取液, 将锌从混合物中分离出来。
1.2.1 酸浸
酸浸包括强酸浸出(硫酸浸出、盐酸浸出)和弱酸浸出。在常温常压下,中、高锌含铁尘泥中锌的化合物(主要是氧化锌和铁酸锌)在酸液中被浸出。
高温强酸浸出可使锌的浸出率达到最大,但是大量的铁也被引入了溶液,使得后序工艺中除铁负担加重,既增加了能耗,又降低了生产率,同时尘泥中的杂质也被浸出,在电解过程中与锌同时析出,降低了锌产品的纯度。
弱酸浸出是使浸出后的溶液通过改善外部条件使氧化锌的溶解度降低,使其结晶析出,因此可得到较高品位的氧化锌。弱酸浸出虽然避开了电解工艺,降低了能耗,但锌的浸出率较强酸低。
1.2.2 碱浸
碱浸也分为强碱浸出和弱碱浸出。与酸浸相比,碱浸对设备的腐蚀较轻,浸出的选择性较好。弱碱浸出时,常压下锌的浸出速率较快,且浸出剂再生容易,可得到纯浸出液,最终得到的氧化锌品位较高
1.2.3 培烧+碱浸
由于尘泥中存在部分铁酸锌,铁酸锌在矿物上属于尖晶石型晶格,它的晶格结构比氧化锌坚固的多,在强酸和强碱中均较难被溶解,因而它的存在是湿法处理工艺中锌浸出率降低的主要原因。由于碱性浸出一般不考虑除铁问题,因此在碱性浸出前补加培烧工艺,使铁酸锌在培烧时转化成可被浸出的锌的化合物,即可大大提高锌的浸出率。
当尘泥中铁酸锌含量较高时,湿法工艺处理锌的浸出率低,同时浸渣中锌含量较高,不能作为原料在钢铁厂循环利用,也满足不了环保提出的堆放要求的浸渣中锌含量较高,使铁、碳得不到有效利用;同时,湿法单元操作多,浸出剂消耗大,操作条件较恶劣,设备腐蚀严重,操作不当易造成硫、氯等二次污染。
1.3 火法
车位管理系统
泥浆护壁成孔火法处理工艺原理是利用锌的沸点较底, 在高温还原条件下, 锌的氧化物被还原, 并气化挥发变成金属蒸汽, 随着烟气一起排出, 使得锌与固相分离, 锌蒸汽又很容易被氧化而形成锌的氧化物颗粒, 同烟尘一起在烟气处理系统中被收集。
1.3.1 回转窑工艺
该工艺是将钢厂内各种来源的废料放入泥浆池内进行混合, 然后过滤, 在旋转干燥器内干燥。混合料与细的无烟煤一起装入还原窑, 通过燃烧靠近回转窑出料端沿轴向布置的燃烧器内的焦炉煤气和空气来加热。窑内的炉料足以加热到部分地软化和熔化并在窑衬上富集形成结瘤挂圈, 回转窑高温带的成球棒把这些料从窑壁上刮下, 并沿窑壁滚动形成小球或颗粒。废料中锌的氧化物被还原成金属锌, 在窑温下蒸发并与排出的烟气一起离开回转窑。当烟气在排放系统中冷却时, 一部分锌氧化成细小的固体颗粒并被收集在布袋式除尘器内。直接还原的铁产品排入回转冷却器内, 用大量的水进行快速冷却。然后用筛孔为7 mm 的筛子筛分, 粒度大于7 mm 的直接还原铁送至高炉, 剩下的全部送往烧结厂。
表面电晕处理机
该工艺具有不需造球, 还原出的产品30%可直接作为高炉原料使用, 剩下约70%的粉末需重新烧结。但此产品质量差, 生产效率较低,设备庞大、投资大、成本较高的特点。
1.3.2环形炉工艺
该工艺又称Inmetco法, 即转底炉工艺。是将高锌含铁尘泥、碳粉和粘结剂混合造球。生球装到烘干设备中或者直接装入环形炉。在环形炉中, 生球置于中间,料层厚为1~3 个球团的高度(15~40 mm) 。该工艺靠直接点火的烧嘴提供热能。当环形炉转动时, 生球被加热到1100℃左右时氧化锌被还原成金属锌, 还原出的锌蒸汽随烟气一起排出环形炉。排出的烟气经过冷却系统时, 锌被氧化成细小的固体颗粒而沉积在除尘器内。
该工艺为使球团的金属化率尽可能高,要求球团中锌、铅尽可能完全挥发。此外,为使脱锌后的金属化球团满足高炉冶炼的要求,抗压强度也应尽量提高。由于目前环形炉处理后的球团抗压强度普遍较低, 因此该工艺仅局限在处理锌含量较低和全铁含量较高的尘泥。
1.3.3循环流化床工艺
简称CFB工艺,是利用流化床的良好气体动力学条件,通过气氛和温度的控制,将锌还原挥发的同时,抑制氧化铁的还原,从而降低处理过程的能耗。在循环流化床处理过程中, 由于粉尘很细, 使得还原挥发出的锌灰纯度较低, 流化床的操作状态也不易控制, 温度低虽对避免炉料粘结有利, 但降低了生产效率。
1.3.4冷固结球团法
冷固结球团法是将含锌较低的粉尘, 加入还原剂、粘结剂制成球团或压成块状, 重新返回高炉、电炉或转炉冶炼。
该工艺成本较低,可方便回收尘泥中的铁元素,对于锌含量超标的尘泥不能用此工艺造球(或块)返回高炉冶炼,否则容易在高炉内循环富集侵蚀耐火材料, 影响大型高炉使用寿命。将球团(或块) 用于转炉或电炉时, 锌的一次富集炉尘中锌含量较低, 利用价值不高, 若要达到锌精矿的水平, 需循环富集几十次, 能耗较大。此外,尘泥成份的不稳定性将给转炉和电炉的工艺控制带来麻烦。
2.钢铁厂高锌含铁二次原料除锌新工艺
2.1  JRCM工艺还原电炉粉尘中的氧化锌
日本金属材研究中心研发了JRCM新工艺用于还原电炉粉尘中的氧化锌。该工艺直接将含锌电炉粉尘导入高温焦炭过滤层中,分离锌、铅和铁且回收锌、铅。含锌电炉粉尘通过可移动的高温焦炭过滤层在还原气氛和温度的控制下实现粉尘中锌、铅氧化物的还原,还原
后的气态锌、铅随废气流出该过滤层进入后面的重金属冷凝器中,与冷却介质的微小粒子相接触,使气态锌、铅快速冷却到450℃后回收锌、铅。
粉尘颗粒中的氧化锌主要集中在颗粒表面,在反应初期由于粉尘颗粒表面的氧化锌还原、气化及部分铁等其他氧化物的还原粉尘质量变化十分迅速。当粉尘颗粒表面氧化锌的快速还原反应结束时,反应便进入以还原速度较慢的铁还原反应为主要反应的后期阶段。由于在粉尘颗粒表面有金属铁的生成及聚积长大,对还原气体向颗粒内部进一步扩散起到了阻碍作用.在实际的高温焦炭过滤层中,被捕集的粉尘将同时被焦炭和CO/CO2混合气体所还原,由于固-固还原和气-固还原反应同时进行,反应将会加快进行。该工艺成功与否的重要因素是高温焦炭过滤层的还原气氛CO/CO2比值和反应温度。为使粉尘中氧化锌的还原与锌蒸汽的排出同时顺利进行,考虑高温焦炭过滤层对粉尘的捕集能力和透气性等因素确定CO/CO2=10和反应温度在1000~1100℃为最佳反应条件。
2.2 含碳球团处理含锌电炉粉尘
  国外常见含锌电炉粉尘处理技术有Inmetco 直接还原法NTA3-阴离子FeCl3·6H2O 湿法冶金法、威尔兹炉回收法、Ausmelt 磁化净水器炉回收法 、电炉粉尘循环利用法等,但这些方法基本上
都处于工业和半工业试验阶段,运行费用较高,且不一定适合中国发展状况。
国内利用锌易还原挥发的特点采用含碳球团还原焙烧法处理电炉粉尘。把含固定碳为75%的焦粉用球磨机磨至0.245mm,然后和电炉粉尘混匀,在圆盘造球机上造直径为1215 mm的含碳球团,球团放入烘箱中在120150的温度下烘siv-0117 h,以确保水分逸出。烘干后的球团装入装料容器将料层厚控制在30mm左右,然后放入加热炉中将还原温度加热至1100~1150℃C/O=1.2 。燃烧烟气和还原反应生成的锌蒸汽等从加热炉一侧引出,经空气氧化冷却后收集得到纯度较高的氧化锌。还原60min左右还原效果最好同时小粒径的含碳球团的还原效果优于大粒径球团。
2.3 微波加热还原法脱除电炉粉尘中的锌
微波加热是以一种高频电磁波的形式将电能输送给被加热的物质依靠被加热物体本身的介电性,吸收微波能并将其转化为热能从而提高被加热物体温度。

本文发布于:2023-05-22 01:16:17,感谢您对本站的认可!

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