[发明专利]钢铁厂含锌尘泥电炉法回收氧化锌系统及其方法

说明书

本发明公开了钢铁厂含锌尘泥电炉法回收氧化锌系统及其方法，系统包括依序设置且相互连接的尘泥配料机、制球机、烘干机、电炉配料机和半封闭埋孤还原电炉；其还包括炉渣水碎池、重力除尘器、氧化锌收集器、粗铅浇注机和铸铁机，所述的半封闭埋弧还原电炉具有氧化锌气体出口、出铁口、出渣口和出铅口，其中，氧化锌气体出口、出渣口、出铁口和出铅口在水平方向上的投影为由上至下依序设置，所述的氧化锌气体出口与重力除尘器连接，重力除尘器与氧化锌收集器连接，所述的出渣口与炉渣水碎池连接，所述的出铁口与铸铁机连接，所述的出铅口与粗铅浇注机连接。该方案环境友好、单炉产能高、生产成本低且实现资源二次利用和可产业化规模生产。

技术领域

本发明涉及资源综合化利用和环境治理技术领域，尤其是一种钢铁厂含锌尘泥电炉法回收氧化锌系统及其方法。

背景技术

钢铁厂尘泥主要来自于生铁高炉(瓦斯灰)，炼钢转炉、炼钢电炉、烧结机、竖炉球团等工序的除尘环节。尘泥的含铁量TFe一般在25～70％之间，其中高炉、转炉及炼钢电炉产生的尘泥，除含铁外，还含有较高的锌、铅及碱金属等炼铁、炼钢生产中需控制的有害元素。

钢铁厂尘泥产生量约为粗钢产量8～12％左右，以2018年9.28亿吨/a粗钢产量按10％计算，其年产尘泥约为9280万吨，其中含锌、铅尘泥约占4％左右，约3700万吨，其数量非常大，带来的环境压力也非常大。

对于钢铁厂中的烧结、球团环节产生的尘泥，由于含铁量较高，含Zn、pb等有害杂质较低，可直接进行返烧再利用，而对于高炉、电炉和转炉产生的尘泥，因含锌、铅等重金属杂质，含锌烧结难以有效地去除这些杂质，含锌烧结矿会影响高炉冶炼正常操作和炉衬寿命。因此，对这类冶金尘泥的处理，首先是需回收或除去尘泥中的重金属元素，其次再回收铁、碳等有价元素，方可实现环境治理及尘泥二次资源的有效利用。

目前，国内外对钢铁厂含锌、铅尘泥的处理工艺主要分物理法、湿法、火法三种工艺方法。

物理法工艺的主要缺点是锌的富集率较低，因此，物理法一般只作为湿法或火法工艺的预处理工艺。

湿法工艺主要是利用尘泥中氧化锌两性氧化物的特性，采用酸浸或碱浸富集锌，湿法只适合于处理含锌≥10％以上的尘泥，且运营成本高，单机产能低，环境治理难度大，且尘泥中铁、碳元素浪费大。因此，钢铁厂尘泥一般未采用湿法处理。

火法工艺是在高温还原条件下，使锌氧化物被还原而实现与铁等固相分离，锌回收率高，铁、碳等有价元素均可得到回收利用，投资及运营成本较低，适合钢铁厂尘泥的处理。

目前，国内外用火法工艺处理钢铁厂含锌、铅尘泥的典型工艺主要有以下二种。

(一)回转窑工艺

回转窑工艺回收含锌废物中的氧化锌是一种传统成熟的生产工艺，含锌尘泥在回转窑1300℃左右高温下，其氧化锌被碳及一氧化碳还原成锌蒸气进入气相而得到富集回收，含铁尘泥经除去锌后作为炉渣经冷却后再磁选或重选富集后回用，炉渣金属化率较低，约40％左右，附加值低。因此，回转窑法回收尘泥中的锌元素，其锌含量低于10％会出现亏本，该方法只适合于处理高锌尘泥。、

(二)转底炉法、

转底炉工艺是近30年来新发展起来的直接还原铁工艺，该工艺适用在含锌、铁尘泥的处理上，可以实现尘泥的除锌、尘泥中的铁金属化率较回转窑高，可达到70％左右，但尘泥中铅仍只能进入烟尘回收，利用率较低。以上二种典型的生产工艺虽可实现尘泥中锌、铅元素的去除，但由于还原后矿球金属化率仍仅40～80％，总体资源利用效率仍较低，经济效益较差。