[发明专利]一种基于回转窑的提铁减锌工艺、系统及其方法

说明书

本发明提出了一种基于回转窑的提铁减锌工艺、系统，及使用本发明提出系统进行提铁减锌工艺的方法；本发明提供的技术方案中，将回转窑排放的部分烟气循环至回转窑内进行提铁减锌生产方法，通过采用部分烟气富燃，另一部烟气循环的方法；一方面调控铁渣产品的单质铁的金属化率、提高氧化锌的品位；另一方面利用烟气中的可燃成分，降低CO排放浓度；此外充分利用烟气的还原性特质和显热，提高提铁减锌工艺的处理效率，节约能源。

技术领域

本发明涉及一种固废处理，具体涉及一种钢铁企业产生的含锌固废处理工艺和系统，属于冶金固废处理、环境保护的技术领域。

背景技术

一般所述钢铁厂的含锌粉尘的含锌量通常在2～10％，铁元素含量在20～40％，不论是锌资源还是铁资源都具有很高的回收价值。含锌粉尘直接混入烧结会导致锌元素进入炼铁流程富集，最终导致高炉结瘤，影响高炉顺行。含锌粉尘的常规处置方法是采用还原法进行提铁减锌，即提高窑渣中的铁含量，而降低锌含量，并且获得高品位的氧化锌粉尘产品。回转窑是目前广泛应用的一种提铁减锌还原设备。

现有的提铁减锌回转窑生产的铁渣中，铁元素的金属化率较低(所谓金属化率是指铁元素中金属单质铁的质量占全部铁元素的质量比)，生产的氧化锌的品位也有待提高；且回转窑还原废气中含有大量的可燃气体未经利用直接排放，既污染了环境，也浪费了资源；此外，目前采用回转窑进行提铁减锌处理，反应速度慢，物料在回转窑内的停留时间普遍在2h以上，处理效率低。

现有的技术中，提铁减锌回转窑是一种逆流式回转窑，如图1所示。图1中回转窑实际布置时应当是左高右低，回转窑中间段是高温区，温度1100～1300℃，左端为低温段，右端为冷却段，温度500～600℃。含锌物料从回转窑左端进入，进窑后物料被高温烟气预热、干燥，在回转窑的高温区含锌物料中的铁、锌被还原，由于锌的挥发温度低(907℃)，锌蒸汽从原料中挥发进入烟气，被烟气中的氧气又氧化成氧化锌，最后被烟气携带走。空气从窑的右端进入，刚进窑时，窑中含氧高、温度低，这样把窑中的高温底渣冷却，底渣中的还原铁(被还原成金属单质的铁)又重新被氧化成氧化铁，导致底渣中金属化率降低。窑渣从回转窑中排出后，目前普遍采用水冷的方式进行冷却，即将回转窑排出的热渣直接进入冷渣水池。空气进窑被预热后，在回转窑的中部高温区与锌蒸汽以及物料中析出的部分有机物反应，随后携带着未燃尽的有机物、氧化锌从回转窑左端出口排出，回转窑烟气出口温度500～600℃。烟气随后被冷却、除尘、吸附净化后外排。

现有技术中，由于回转窑中整体还原气氛的控制，烟气中CO含量约3～6％，这部分CO直接被排入空气，导致能源的浪费和环境被污染。

现有技术中，由于入窑空气氧浓度高，出窑底渣中原本已被还原的金属铁，又重新被氧化，导致铁渣的金属化率降低，经济价值降低。单纯降低入窑空气量，虽然可以提高铁渣的金属化率，但是又会导致回转窑中氧化反应过少导致热量不足。现有技术中，铁渣金属化率约为10％～30％左右。

现有技术中，氧化锌粉尘中锌的品位与含锌物料中锌的含量有关，原料中锌含量太低会导致产品中氧化锌品位降低，经济价值降低。现有技术中，锌品位约为40％。

现有技术中，含锌物料与焦炭一般是粉料入窑，这一方面降低了物料层的透气性，回转旋转过程中增加了烟气中粉尘杂质含量，降低了产品中氧化锌的品位另一方面也容易导致回转窑结窑。

现有技术中，窑渣采用湿法冷却，热渣直接入水池，这样一方面导致冷渣池水蒸气外溢，环境很差；另一方面，热渣中的铁被水氧化，发生如下的反应，导致窑渣中金属化率进一步降低。

3Fe+4H₂O＝Fe₃O₄+4H₂↑。

发明内容