[发明专利]一种高炉瓦斯灰的浸出方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高炉瓦斯灰的浸出方法，属于高炉瓦斯灰处理技术领域。

背景技术

在循环经济条件下，对于钢铁冶炼废弃物综合利用的研究应运而生，其中钢铁生产过程中产生的含锌粉尘约占钢铁产量的8~12%，其生产量及堆存量巨大，且成分中含有大量的铁、铅、锌等微量元素，面对金属资源短缺以及处理含锌尘泥面临的环境污染问题，有效回收利用非传统资源已引起各国冶金企业和研究者的关注。钢铁厂含锌粉尘根据含锌量的高低可分为高锌粉尘（Zn＞20%）、中高锌粉尘（Zn8%~20%）、中锌粉尘（Zn4%~8%）、中低锌粉尘（Zn1%~4%）和低锌粉尘（Zn＜1%）。按生产工序钢铁厂含锌粉尘亦可分为：高炉粉尘（瓦斯灰和瓦斯泥），炼铁原料中95%~98%的锌以挥发物的形式进入粉尘，粉尘的锌含量是原料中的20~30倍；转炉粉尘，粉尘中铁含量较高；电炉（EAF）粉尘，电炉炼钢大多来自镀锌废钢，因此电炉粉尘含锌较高；其它粉尘，如烧结粉尘。

高炉瓦斯灰（泥）的产生过程比较复杂，其粒度细微，由于高炉炼铁过程中使用的铁矿石、焦碳、石灰石、白云石以及萤石等原料经过高炉内部不同温度区域十分复杂的氧化-还原等物理化学变化，其收集的粉尘中含有多种元素的自由态和复合物，其中以Fe₂O₃、ZnO、Al₂O₃、SiO₂、CaO、MgO和PbO成分居多，另外还有以上元素为主的硫化物、硫酸盐、碳酸盐等形式存在的物质，成分比较复杂，其中有些成分会随原料、工艺、设备的不同，而使含量有很大的变化，但主要成分保持不变。采用扫描电镜（SEM，HitachiS-3000）及能谱分析（EDX）对高炉炼铁粉尘的Zn赋存形态进行深入分析，认为Zn可能以ZnO、ZnFe₂O₄、ZnSiO₄、ZnSO₄、ZnCl₂等形式存在。分析结果还指出粉尘中磁铁矿为主要矿物，其次为赤铁矿和脉石（长石、石英、白云石、炭黑等）。矿物颗粒粒度很小，磁铁矿、赤铁矿等铁矿物与脉石相互嵌布、粘结，单体解离度较高，其中瓦斯灰中的矿物粒度一般在40μm~120μm之间，炭黑粒度在5μm一下，脉石表面常有细小颗粒的铁矿物嵌布及炭粉连接，铁矿物的单体解离度约为88%。

目前钢铁厂含锌粉尘处理工艺较多，但都存在未解决的问题。其中回转窑挥发法是含锌废料处理最传统的方法。

专利CN104532007A公开的“一种烧结机头电场除尘灰与高炉瓦斯灰综合利用的方法”，）该方法将混合料用回转窑焙烧进行还原挥发，还原后的含铁物料再回收返回铁矿石烧结使用，混合料中的锌、钾、铅以气态氧化物的形态富集，由回转窑除尘系统收集，回转窑最高温度为1150℃，回转窑焙烧时间为8小时。

诸多类似的处理方法（如专利201410330341.5、201210369145.X、201110444928.5等）均属火法处理回收锌，其入炉料发热值都要求高、国内目前大部分企业入炉料发热值较高，作业率低，窑衬寿命短、综合耗能高、处理量小，投资大，焦炭消耗率大，尾渣含锌、炭高等能耗高，特别是对处置利用低品位物料时在经济上可行性差等缺点。

另外在湿法方面亦有诸多处理氧化锌矿以及高炉瓦斯灰的方法。

黄平等人在“用硫酸从高炉瓦斯灰（泥）中浸出锌、铟试验研究”一文中研究了用硫酸从高炉瓦斯泥中浸出铟、锌。该文采用强酸、高温浸出锌（原料含锌7.47%），且浸出过程要控制不同pH在4.8~5.0范围，Fe³⁺和In³⁺一道沉淀，而Zn²⁺、Fe²⁺及部分Cu²⁺留在溶液中，实验中，先用铁棒将Fe³⁺还原成Fe²⁺，再调pH水解得到沉铟渣；沉铟后的滤液加入高锰酸钾氧化沉淀铁，再以锌粉置换去除Cu²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺等杂质，获得含锌溶液。该工艺存在工序复杂且杂质离子难以除尽，酸性体系下锌铁较难分离，且浸出温度较高，不经济等缺点。试验结果表明：用硫酸从高炉瓦斯泥中浸出锌、铟是可行的；在浸出时间90min、温度90℃、液固体积质量比5:1、硫酸浓度4.5mol/L条件下，锌浸出率最高达87.03％。