一种利用电炉除尘灰制备高纯合金及尾渣资源化利用方法技术

本发明专利技术公开了一种利用电炉除尘灰制备高纯合金及尾渣资源化利用方法，将电炉除尘灰与碳粉进行混匀，随即加入粘结剂成型并制成球团，得到的球团置于高温真空管式炉中进行冶炼，得到的热态产物在真空条件下进行冷却，对还原后的产物进行碎磨处理，并加水混合制成矿浆，利用磁选设备对其中的合金相进行磁选分离，得到纯度≥96.0％的高纯Zn

【技术实现步骤摘要】
一种利用电炉除尘灰制备高纯合金及尾渣资源化利用方法


[0001]本专利技术涉及冶金行业固废处理及资源化利用领域，具体涉及一种对冶金行业大宗危废电炉除尘灰中锌、铅进行综合回收利用，以及对提锌、铅尾渣进行资源化利用的方法。

技术介绍

[0002]电炉在冶炼过程中会产生大量的烟尘，据不完全统计，现阶段我国冶金行业每年可收集到的电炉烟尘近400万吨；若将电力行业、造船行业电炉排出的烟气纳入统计范围，电炉烟尘的产生量更为可观。电炉正常运行时，由除尘器收集到的烟气与粉尘中，不仅含有Fe、Ca等对烧结起促进作用的元素，还含有K、Na、Zn等不利于烧结的元素。受工艺成本与技术限制，目前钢铁行业对于电炉除尘灰的处理，主要是在钢铁企业内部进行返回烧结循环利用，这就造成了其存在以下几个缺点：首先，对电炉除尘灰直接烧结利用，K、Na等元素的进一步富集，会导致高炉炉衬发生严重的侵蚀，进而影响设备的使用寿命；其次，烧结接头的产生的烟气中，粉尘浓度易超标，对环境产生污染的同时，也在一定程度上增加了企业的环境治理成本；最后，有价元素Fe、Zn、Na等回收效率低，造成了严重的资源浪费。对电炉除尘灰中有价组元进行高效、环保及低成本的回收，不仅能促进我国冶金行业循环经济的发展，更能为企业带来实际的利润，是企业亟需的技术。
[0003]锌是电炉除尘灰中一种典型、且含量较高的有价元素。针对锌的分离回收，目前钢铁企业较为成熟、且大规模工业化应用的处理工艺为回转窑工艺或转底炉工艺：含锌化合物在炉体上部被充分还原，在炉体下部则呈汽态分布于煤气中；随煤气上升的过程中，除少部分渗入炉衬的气孔中外，大部分则随煤气溢出炉外进入除尘系统；进入除尘系统后，由于环境温度降低，重新凝聚为液态或固态氧化锌。整个冶炼过程中，由于“炉外循环”与“炉内循环”的双重作用，使该工艺存在着以下较为明显的缺陷：(1)锌被还原成锌蒸汽后，再度被氧化，并以氧化锌的形式被回收利用，要想获得金属锌，需要进行二次冶炼；(2)回收的氧化锌产品中，一般含有铅等有害元素，需要对其进行再次分离；(3)冶炼过程中会造成回转窑结圈和转底炉换热器堵塞，严重影响设备的使用寿命；(4)锌蒸汽冷凝成细小颗粒或者氧化为氧化锌时，会粘附在炉料孔隙中阻碍炉气，影响高炉顺行。
[0004]针对上述缺陷，中国专利“一种电炉除尘灰中综合回收银、铅、铁的方法”(CN 201610617875.5)中提出了一种梯级分离回收Ag、Pb、Zn、Fe的方法，该方案通过“水浸—浮选—萃取及离子交换”的工艺流程，对电炉除尘灰中的有价元素进行回收利用，但该工艺浮选药剂消耗量较大，增加工艺成本的同时，也产生了严重的环境污染；专利“一种含锌含铁尘泥资源化利用的装置及方法”(CN 201810919589.3)提出了一种对电炉除尘灰进行“预还原处理—终还原处理—还原熔炼”的工艺流程，充分利用烟气热能的同时，也可得到富氧化锌产品，但该流程设备投资成本过高，产品附加值低，并不具备较好的市场推广价值。
[0005]鉴于此，针对现有电炉除尘灰提锌工艺所面临的成本问题与环境问题，本专利技术提出了一种碳热还原、辅以真空冶炼从电炉除尘灰及其提铁尾渣中制备高纯度Zn
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Pb合金，并对提Zn、Pb尾渣进行资源化利用的方法。该方法不仅克服了传统技术工艺流程长、冶炼成本
高及能耗高的缺点，产生的高附加值产物(如Zn
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Pb合金、建筑砖材等)也能为企业带来高额的利润，为钢铁企业创造新的经济增长点，实现环境效益、社会效益和经济效益的多赢。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是为了克服现有电炉除尘灰提锌技术的存在的分离提取金属锌、铅工艺流程长、无组织排放多、冶炼温度高、能耗偏高、冶炼成本高、产品附加值低等问题，而提供一种利用电炉除尘灰制备高纯合金及尾渣资源化利用方法。
[0007]为实现本专利技术的上述目的，本专利技术一种利用电炉除尘灰制备高纯合金及尾渣资源化利用方法采用碳热还原、辅以真空冶炼，对电炉除尘灰及其提铁尾渣中Pb、Zn资源进行梯级分离回收，并对尾渣进行资源化利用，具体采用以下步骤实施：
[0008](1)混匀、球团及干燥：将电炉除尘灰与碳粉进行混匀，随即加入粘结剂成型并制成球团，对球团进行干燥处理；碳粉的添加量占电炉除尘灰入料的质量比为0.05～1％；
[0009](2)真空冶炼：将步骤(1)干燥后得到的球团置于高温真空管式炉中进行冶炼，在炉口位置放置石墨片，用于收集冶炼时的挥发产物；开启真空泵，待炉内绝对压力达到10～300Pa真空度时，开启加热系统；当炉体加热至800～1200℃温度后，保温30～240min，使炉内反应物充分发生反应；冶炼结束后，随即停止加热；
[0010](3)真空冷却：将步骤(2)中得到的热态产物在真空条件下进行冷却，待炉料随炉冷却至100℃以下后破真空，取出反应产物；
[0011](4)磁选回收：对步骤(3)中得到的产物进行碎磨处理，并加水混合制成矿浆，利用磁选设备对其中的合金相进行磁选分离，得到纯度≥96.0％的高纯Zn
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Pb合金产品，并排出提锌尾渣；
[0012](5)制备蒸压砖：将步骤(4)磁选分离产生的提锌尾渣经过碎磨后，再与粉煤灰、黏土按比例混合，在一定的水固比、成型压力、蒸压养护压力条件下，制备蒸压砖成品；
[0013]提锌尾渣、粉煤灰、黏土混合物按照总质量100％计，其各组份配比为：提锌尾渣55～65％、粉煤灰15～25％、黏土10～30％；
[0014]制备蒸压砖工艺条件为：水固比10～25％，蒸压养护压力0.8～2.0MPa，蒸压养护时间为4～10h。
[0015]为提高球团的质量和后续真空冶炼的效果，在步骤(1)中，所述的电炉除尘灰的粒度为50～500目(270～25μm)质量占比≥95％；选用的碳粉纯度大于95％，粒度在0.01～0.1mm质量占比≥95％；所述的粘接剂为有机粘接剂，其添加量占电炉除尘灰入料的质量比为0.5～5％。
[0016]进一步地，步骤(1)中的混合料球团粒径为3～10mm，混合料球团的干燥温度为80～300℃。
[0017]进一步地，步骤(4)中，碎磨处理的粒度为
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0.074mm质量占比≥95％；磁选设备的磁场强度为0.5～1.5T。
[0018]进一步地，步骤(1)中，碳粉的添加量占电炉除尘灰入料的质量比为0.2～0.5％；所述的电炉除尘灰的粒度为100～300目(150～48μm)质量占比≥95％；选用的碳粉纯度大于95％，粒度在0.03～0.05mm质量占比≥80％；所述的粘接剂为有机粘接剂，其添加量占电炉除尘灰入料的质量比为1～3％；混合料球团粒径为5～8mm，混合料球团的干燥温度为100
～200℃。
[0019]作为本专利技术的优选方案，步骤(2)中的真空冶炼条件为：炉内绝对压力10～200Pa；冶炼温度900～1100℃，保温30～180min。
[0020]作为本专利技术的优选方案，步骤(4)中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用电炉除尘灰制备高纯合金及尾渣资源化利用方法，其特征在于采用以下步骤实施：(1)混匀、球团及干燥：将电炉除尘灰与碳粉进行混匀，随即加入粘结剂成型并制成球团，对球团进行干燥处理；碳粉的添加量占电炉除尘灰入料的质量比为0.05～1％；(2)真空冶炼：将步骤(1)干燥后得到的球团置于高温真空管式炉中进行冶炼，在炉口位置放置石墨片，用于收集冶炼时的挥发产物；开启真空泵，待炉内绝对压力达到10～300Pa真空度时，开启加热系统；当炉体加热至800～1200℃温度后，保温30～240min，使炉内反应物充分发生反应；冶炼结束后，随即停止加热；(3)真空冷却：将步骤(2)中得到的热态产物在真空条件下进行冷却，待炉料随炉冷却至100℃以下后破真空，取出反应产物；(4)磁选回收：对步骤(3)中得到的产物进行碎磨处理，并加水混合制成矿浆，利用磁选设备对其中的合金相进行磁选分离，得到纯度≥96.0％的高纯Zn
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Pb合金产品，并排出提锌尾渣；(5)制备蒸压砖：将步骤(4)磁选分离产生的提锌尾渣经过碎磨后，再与粉煤灰、黏土按比例混合，在一定的水固比、成型压力、蒸压养护压力条件下，制备蒸压砖成品；提锌尾渣、粉煤灰、黏土混合物按照总质量100％计，其各组份配比为：提锌尾渣55～65％、粉煤灰15～25％、黏土10～30％；制备蒸压砖工艺条件为：水固比10～25％，蒸压养护压力0.8～2.0MPa，蒸压养护时间为4～10h。2.如权利要求1所述的一种利用电炉除尘灰制备高纯合金及尾渣资源化利用方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述的电炉除尘灰的粒度为50～500目质量占比≥95％；选用的碳粉纯度大于95％，粒度在0.01～0.1mm质量占比≥95％；所述的粘接剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪大亚，华绍广，李香梅，李书钦，裴德健，李刚，李彪，
申请(专利权)人：华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：