[发明专利]含锌及碱金属卤化物粉尘的处理方法

说明书

本发明涉及一种含锌及碱金属卤化物粉尘的处理方法，包括：将还原剂与含有铁氧化物、锌及碱金属卤化物的粉尘一并投入至还原室内，采用间接加热的方式对该还原室进行加热，使含有铁氧化物、锌及碱金属卤化物的粉尘在隔绝空气的条件下发生还原反应；还原室的排气进入铅雨冷凝器中，回收粗锌。采用间接加热式还原炉，粉尘在隔绝空气的情况下发生还原反应，保证还原室的排气中锌以锌蒸气的形式存在，可通过铅雨冷凝器回收其中的锌蒸气并得到粗锌，实现了将锌与铁氧化物及碱金属卤化物分离开来的目的，避免了氧化锌与卤素、碱金属等一起冷凝进入二次粉尘中，可以适用于各种碱金属卤化物含量范围的粉尘的处理。

技术领域

本发明涉及一种含锌及碱金属卤化物粉尘的处理方法，尤其涉及钢铁企业产生的含锌及碱金属卤化物的粉尘的处理方法。

背景技术

我国是钢产量大国，钢铁生产为国民经济发展发挥了重要作用。然而钢铁生产中产生大量的粉尘和污泥，产生量一般为钢产量的10％左右，按照目前的钢产量，我国钢铁行业每年产生的粉尘量达上千万吨。占总粉尘量30％左右的粉尘(污泥)中，除Fe之外还含有大量Zn元素，并且一些粉尘粒度非常细小，这些粉尘被称为难利用粉尘或含锌粉尘，其所蕴含的锌约7.2万吨/年。

利用这些粉尘/污泥制造还原铁的还原工艺较多，其中，在还原室、转底炉、回转窑式还原炉等还原炉中还原这些粉尘/污泥的方式应用较为广泛。特别是在钢铁企业产生的粉尘及淤泥中含有锌、铅及碱金属卤化物等杂质，它们在还原反应中将被蒸发，因此，这些还原炉是除去杂质并回收铅锌的有效手段。还原室是将含铁原料进行造粒而得到的颗粒用煤在间接加热的情况下还原；也就是说煤不与含铁原料混合造球，而是含铁原料造球后再与煤混合入炉还原。转底炉和回转窑是向还原炉供应热、通过混合在颗粒中的碳来进行还原反应，也即转底炉或回转窑是对煤、焦炭等碳和粉状金属氧化物相混合并成形的成形体(颗粒)进行还原，其中转底炉为辐射传热，回转窑主要使用窑头产生的高温烟气加热。

在使用除含有锌和铅外、还内含碱金属和卤族元素的粉体原料时，还需要特别考虑内含于氧化铁中的挥发性物质。当还原炉的排气中大量含有氯化钠和氯化钾等碱金属卤化物时，因为存在如下问题，即(i)这些物质作为粉尘附着在排气处理装置的内部而成为影响操作的主要原因；(ii)粉尘中的锌浓度低下，作为锌原料的价值较低。

因此有文献报道，使原料中锌和铅的总摩尔数、钾和钠的总摩尔数以及氯和氟的总摩尔数满足一定的条件。通过调整原料使其满足条件，可以抑制粉尘在排气处理装置内部的附着，并且进行长期稳定的操作。另外也有文献报道通过改善排气处理装置的构造以及控制排气温度来抑制粉尘的附着。这些技术都通过事前分析还原炉用原料的成分，限定原料条件如锌和铅、卤素和碱金属的含量，且对排气处理装置进行改善，以解决上述问题。但是，上述技术手段所伴生的问题是：原料被限定为含有较少锌、卤素和碱金属的原料，而这类原料来源较少、价格较高，尤其是钢铁企业产生的粉尘/污泥种类较多，对原料成分进行限定会导致原料处理量显著减少。

结果，用还原炉处理这些粉尘及淤泥时，产生的问题是粉尘附着在废热回收用锅炉和热交换器气体通路等排气处理装置的内部。也就是说，结果是在氧化锌及氧化铅中，内含有某比率或以上的碱金属和卤族元素。

由还原炉中产生的粉尘(以下称二次粉尘)中，有时也含有高达20～45质量％左右的碱金属和卤族元素。这样高比例地含有碱金属和卤族元素的结果，导致了内含有氧化锌、氯化锌、氯化钠、氯化钾等的无机混合物的形成。该物质的熔点低至600℃或以下。含有这样高浓度的碱金属和卤族元素的二次粉尘，在400～600℃的条件下表现出极高的附着性，它们附着在锅炉及热交换器的气体通路等中，堵塞排气流路，妨碍还原炉的操作。这样一来，在使用大量含有碱金属和卤族元素的原料的情况下，如果只采用现有技术，则受到这些元素的不良影响，不能进行稳定的操作。

在氯化钠、氯化钾等对氧化锌(一部分为氯化锌)的比率高的情况下，该粉尘的附着性增强，另外，氯化钠、氯化钾等本身的比例大时，该粉尘的附着性也增强。