本發(fā)明涉及一種含鋅粉塵的處理方法。
背景技術(shù)：
：我國是鋼產(chǎn)量大國，鋼鐵生產(chǎn)為國民經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮了重要作用。然而鋼鐵生產(chǎn)中產(chǎn)生大量的粉塵和污泥，產(chǎn)生量一般為鋼產(chǎn)量的10％左右，按照目前的鋼產(chǎn)量，我國鋼鐵行業(yè)每年產(chǎn)生的粉塵量達(dá)上千萬噸。占總粉塵量30％左右的粉塵(污泥)中，除Fe之外還含有大量Zn、Pb、K、Na等元素，并且一些粉塵粒度非常細(xì)小，這些粉塵被稱為難利用粉塵或含鋅粉塵。直接將難利用粉塵返回?zé)Y(jié)生產(chǎn)的傳統(tǒng)利用方式雖然利用了粉塵中的鐵元素，但是浪費了大量的其他有價元素，而且由于粒度細(xì)小以及Zn、Pb、K、Na等元素的存在使燒結(jié)礦質(zhì)量下降，并對高爐順行以及高爐壽命有嚴(yán)重的影響，因此如何有效經(jīng)濟地利用這類粉塵成為鋼鐵廠目前亟待解決的問題。近些年來，國內(nèi)外學(xué)者對鋼鐵廠粉塵的有效利用開展了大量的研究工作，其中轉(zhuǎn)底爐技術(shù)被人們普遍關(guān)注。但轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)存在熱效率低、能耗高、一次性投資大等難題。同時，轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)得到的高溫含鋅煙氣具有粘性高、腐蝕性強等特點，易造成煙氣管道堵塞、余熱回收管道腐蝕，嚴(yán)重影響了轉(zhuǎn)底爐長期穩(wěn)定、安全運行。維護成本居高不下，這也是轉(zhuǎn)底爐難以在鋼鐵廠粉塵處理中大規(guī)模應(yīng)用的主要原因之一。另外，傳統(tǒng)的火法煉鋅方法中還有采用豎罐煉鋅的，但其主要用于處理鐵含量12％以下的鋅精礦，當(dāng)原料鐵含量較高時鐵被還原粘結(jié)在豎罐上，造成積鐵，影響豎罐的正常生產(chǎn)，因此，豎罐不適用于處理鋼鐵廠含鋅粉塵，一方面是由于鋼鐵廠粉塵鋅含量較低，另一方面是由于鋼鐵廠粉塵鐵含量較高。同時，豎罐煉鋅為保證鋅蒸汽的冷凝，豎罐煉鋅造球時需要配加過量的煤，因此能耗較高。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明實施例涉及一種含鋅粉塵的處理方法，至少可解決現(xiàn)有技術(shù)的部分缺陷。本發(fā)明實施例涉及一種含鋅粉塵的處理方法，包括如下步驟：步驟一，制造含鋅粉塵球團；步驟二，提供一豎爐，所述豎爐包括至少一個還原室，每個所述還原室由至少一個燃燒室供熱；將所述含鋅粉塵球團布于至少其中一個所述還原室內(nèi)，在各所述還原室內(nèi)得到含有煤氣及鋅蒸氣的煙氣；步驟三，所述煙氣排出豎爐進(jìn)行鋅的回收。作為實施例之一，各所述燃燒室內(nèi)均自上而下依次形成有中溫段和高溫段，對應(yīng)在各所述還原室內(nèi)均自上而下依次形成有預(yù)熱段和還原段。作為實施例之一，每一所述還原室的排煙管道均連接于該還原室的還原段上，且橫穿對應(yīng)的所述燃燒室的高溫段。作為實施例之一，每一所述還原室的排煙管道均連接于該還原室的預(yù)熱段上，且橫穿對應(yīng)的所述燃燒室的中溫段，并在所述燃燒室的中溫段內(nèi)對對應(yīng)的所述排煙管道進(jìn)行加熱。作為實施例之一，控制所述煙氣排出豎爐時的溫度在600～1300℃范圍內(nèi)。作為實施例之一，各所述還原段內(nèi)的溫度控制在600～1300℃范圍內(nèi)；還原時間為1h～10h。作為實施例之一，步驟一中，將含鋅粉塵、煤基還原劑與粘結(jié)劑混合造球，其中，按質(zhì)量百分比計，含鋅粉塵的配入比例為70～90％，煤基還原劑的配入比例為0～29％，粘結(jié)劑的配入比例為1～5％。作為實施例之一，步驟三中，所述煙氣排出豎爐后進(jìn)行冷卻處理，使所述煙氣中的鋅蒸氣冷卻為固態(tài)氧化鋅。步驟三中，所述煙氣排出豎爐后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，改變煙氣所含飛灰的表面物性，減少飛灰的粘結(jié)。本發(fā)明實施例至少具有如下有益效果：通過采用隔焰加熱式的豎爐，豎爐的還原室產(chǎn)生的煙氣不與燃燒室產(chǎn)生的煙氣混合，因而可單獨對各還原室產(chǎn)生的含鋅煙氣進(jìn)行處理，相較于轉(zhuǎn)底爐處理含鋅粉塵的工藝，本實施例中，煙氣含鋅濃度高、煙氣量小，因而易于處理，有效提高鋅的回收效率及回收率，減少所需的處理設(shè)備投資及占地面積，經(jīng)濟效益顯著。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。圖1為本發(fā)明實施例提供的含鋅粉塵處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的豎爐的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例一如圖1，本發(fā)明實施例提供一種含鋅粉塵的處理方法，包括如下步驟：步驟一，制造含鋅粉塵球團；步驟二，提供一豎爐2，所述豎爐2包括至少一個還原室202，每個所述還原室202由至少一個燃燒室201供熱；將所述含鋅粉塵球團布于至少其中一個所述還原室202內(nèi)，在各所述還原室202內(nèi)得到含有煤氣及鋅蒸氣的煙氣；步驟三，所述煙氣排出豎爐2進(jìn)行鋅的回收。上述方法中，步驟一中，具體地，將含鋅粉塵、煤基還原劑與粘結(jié)劑混合造球，球團原料中，按質(zhì)量百分比計，含鋅粉塵的配入比例為70～90％，煤基還原劑的配入比例為0～29％，粘結(jié)劑的配入比例為1～5％。其中，含鋅粉塵主要采用鋼鐵企業(yè)產(chǎn)生的含鋅粉塵，當(dāng)然，也適用于含鋅污泥的處理，這屬于等同替換；由于鋼鐵企業(yè)含鋅粉塵中一般含有C，因此，上述球團中可以不配入煤基還原劑，另外，由于鋼鐵企業(yè)產(chǎn)生多種含鋅粉塵，配入的煤基還原劑宜根據(jù)含鋅粉塵中的C含量確定配料比例，本實施例中，上述的煤基還原劑采用煤粉；將上述各原料按比例混合均勻后進(jìn)行造球，造球工藝可采取壓制等常規(guī)造球團工藝，具體此處不贅述，球團大小控制為球團直徑在5～50mm范圍內(nèi)。上述方法中，步驟二中，將含鋅粉塵球團布入上述豎爐2的至少其中一個還原室202內(nèi)，優(yōu)選為均勻布置在各還原室202內(nèi)；各還原室202由對應(yīng)的各燃燒室201供熱，從而含鋅粉塵球團在還原室202內(nèi)發(fā)生還原反應(yīng)，其中的氧化鋅、氧化鐵等至少部分被還原，還原后的鋅即形成鋅蒸氣。上述的豎爐2為隔焰加熱式的豎爐或者說為外熱式的豎爐，即將豎爐2的還原區(qū)與燃燒區(qū)分開，燃燒室201產(chǎn)生的熱量通過該燃燒室201與對應(yīng)的還原室202之間的爐墻傳遞至對應(yīng)的還原室202內(nèi)，以滿足還原室202內(nèi)還原反應(yīng)的熱量需求。其中，還原室202與對應(yīng)的燃燒室201可以為相鄰排列的布置方式，如還原室202為長方體結(jié)構(gòu)，在該長方體還原室202的其中一個或多個側(cè)壁相鄰布置燃燒室201，還原室202與對應(yīng)側(cè)的燃燒室201共用一爐墻；本實施例中，則優(yōu)選為采用燃燒室201與對應(yīng)的還原室202套設(shè)的結(jié)構(gòu)，即將還原室202布置于燃燒室201內(nèi)，這樣可提高還原室202各側(cè)面的熱量傳遞的均勻性。作為優(yōu)選，本實施例中所述的豎爐2采用如下結(jié)構(gòu)：如圖1和圖2，所述豎爐2包括一個燃燒室201，各還原室202均呈豎直設(shè)置的圓柱體結(jié)構(gòu)，各還原室202陣列布置于燃燒室201內(nèi)。各還原室202與該燃燒室201通過還原室202爐墻隔開。即本直接還原工藝采用固定式爐床，由一個燃燒室201向各還原室202供熱，取消了大多數(shù)直接還原爐窯龐大復(fù)雜的傳動裝置；將還原區(qū)與燃燒區(qū)分開，使得還原室202內(nèi)氣氛可控，防止還原后的鋅蒸氣等被二次氧化，從而提高鋅的回收效率及回收率；通過調(diào)節(jié)下料速度可以控制還原速度，產(chǎn)品還原度可控。另外，可根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的需要，擴大燃燒室201的內(nèi)部空間并增加還原室202的數(shù)量，實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。本實施例中，通過采用隔焰加熱式的豎爐2，豎爐2的還原室202產(chǎn)生的煙氣不與燃燒室201產(chǎn)生的煙氣混合，因而可單獨對各還原室202產(chǎn)生的含鋅煙氣進(jìn)行處理，相較于轉(zhuǎn)底爐處理含鋅粉塵的工藝，本實施例中，煙氣含鋅濃度高、煙氣量小，因而易于處理，有效提高鋅的回收效率及回收率，減少所需的處理設(shè)備投資及占地面積，經(jīng)濟效益顯著。接續(xù)上述方法，優(yōu)選地，含鋅粉塵球團在還原室202內(nèi)依次經(jīng)過預(yù)熱、還原和冷卻后排出還原室202，即在各還原室202內(nèi)自上而下形成有預(yù)熱段、還原段和冷卻段，對應(yīng)的，在各所述燃燒室201內(nèi)均自上而下依次形成有中溫段和高溫段，燃燒室201的中溫段與還原室202的預(yù)熱段對應(yīng)，燃燒室201的高溫段與還原室202的還原段對應(yīng)；進(jìn)一步可在各燃燒室201內(nèi)形成低溫段，該低溫段位于高溫段下方，與還原室202的冷卻段對應(yīng)，或者，各還原室202的冷卻段采用空冷方式，即各還原室202的冷卻段外穿出于對應(yīng)的燃燒室201外。各還原室202均設(shè)有排煙管道，用于排出還原室202內(nèi)產(chǎn)生的上述的煙氣?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)，本實施例中，上述排煙管道的設(shè)置方式可以為：(1)每一所述還原室202的排煙管道均連接于該還原室202的還原段上，且橫穿對應(yīng)的所述燃燒室201的高溫段。該排煙管道穿過燃燒室201的高溫段后，伸出至該豎爐2外。采用這種結(jié)構(gòu)，由于還原段內(nèi)的溫度較高，自該段引出的煙氣溫度也可保持在一較高的溫度范圍內(nèi)；由于排煙管道穿過燃燒室201的高溫段，因此排煙管道在經(jīng)過燃燒室201時，可對煙氣進(jìn)行保溫或者加熱，從而保證煙氣以較高的溫度排出豎爐2，便于后續(xù)鋅的回收。(2)每一所述還原室202的排煙管道均連接于該還原室202的預(yù)熱段上，且橫穿對應(yīng)的所述燃燒室201的中溫段，并在所述燃燒室201的中溫段內(nèi)對對應(yīng)的所述排煙管道進(jìn)行加熱。加熱的方式可以為：在各燃燒室201的中溫段內(nèi)均設(shè)置至少一段橫梁，每一橫梁的一端連接于對應(yīng)的燃燒室201的爐壁上，另一端連接于對應(yīng)的還原室202的爐壁上，各橫梁均優(yōu)選為平行于對應(yīng)的排煙管道；在各橫梁上均設(shè)置有至少一個燃燒器，每一橫梁上的各燃燒器優(yōu)選為沿對應(yīng)的排煙管道內(nèi)煙氣流通方向依次布置；燃?xì)夤?yīng)管道及助燃?xì)夤?yīng)管道可布置在對應(yīng)的橫梁內(nèi)。每一排煙管道可對應(yīng)配置一段或多段橫梁，配置多段橫梁時，多段橫梁優(yōu)選為均勻環(huán)繞對應(yīng)的排煙管道布置。本實施例中，每一排煙管道對應(yīng)配置一段上述的橫梁，該橫梁優(yōu)選為布置于對應(yīng)的排煙管道的下方(排煙管道內(nèi)若有鋅或其他金屬鹽等冷凝沉積，必然沉積于排煙管道的底部)。通過對排煙管道進(jìn)行加熱，保證排煙管道內(nèi)的煙氣溫度保持在一較高的溫度范圍內(nèi)，從而保證煙氣以較高的溫度排出豎爐2，便于后續(xù)鋅的回收。進(jìn)一步地，基于上述排煙管道的設(shè)置方式，可提高后續(xù)的鋅回收處理效果及回收效率，有效降低含鋅煙氣造成煙氣管道堵塞和腐蝕的風(fēng)險。本實施例中，控制所述煙氣排出豎爐2時的溫度在600～1300℃范圍內(nèi)，可獲得較好的鋅回收效果。接續(xù)上述方法，步驟二中，優(yōu)選地，各還原段內(nèi)的溫度控制在600～1300℃范圍內(nèi)；還原時間為1h～10h?；谏鲜龉に嚕景l(fā)明以除鋅為主要目的，鋅脫除率可達(dá)90％以上；在含鋅粉塵球團的高溫還原過程中，鐵氧化物也會被一定程度還原，得到含有部分Fe的金屬化球團，該金屬化球團中的Fe金屬化率受到含鋅粉塵的鐵品位、配入的煤基還原劑量以及還原時間等因素的影響。另外，含鋅粉塵球團中的其他有害物質(zhì)(主要指K、Na、Pb的化合物)也會被還原，因此，排出還原室202外的金屬化球團為無害化含鐵物料，便于鋼鐵企業(yè)的后續(xù)再利用。進(jìn)一步優(yōu)化上述方法，步驟三中，所述煙氣排出豎爐2后進(jìn)行冷卻處理，使所述煙氣中的鋅蒸氣冷卻為固態(tài)氧化鋅。本實施例中，金屬鋅以氣態(tài)隨高溫?zé)煔馀懦?，?yōu)選為排出豎爐2后即進(jìn)入煙氣處理裝置3內(nèi)進(jìn)行冷卻處理(煙氣處理裝置3與豎爐2間的距離越小越好，避免煙氣溫降過大，影響鋅的回收)，含鋅煙氣排出豎爐2后被迅速冷卻，使煙氣中的粉塵快速冷凝并被收集，從而解決了長期以來困擾企業(yè)高溫含鋅煤氣易造成煤氣管道堵塞的問題。鋅蒸汽被冷卻過程中，還原過程中產(chǎn)生的其他各種不同熔點的金屬化合物也能被冷卻、凝固后收集，金屬鹽來不及與煤氣中的水形成酸性物質(zhì)便被沉積收集，使得煙氣不具備腐蝕條件，避免煤氣管道被腐蝕，同時實現(xiàn)了鋼鐵企業(yè)粉塵的無害化處理。本實施例中，鋅蒸氣被快速冷卻成固態(tài)氧化鋅，便于后續(xù)粗鋅的收集與提??；其中，優(yōu)選地，600～1300℃的煙氣排出豎爐2后被快速冷卻至400℃以下；實現(xiàn)上述煙氣冷卻過程的方法可以采取在煙氣處理裝置3中噴入冷卻介質(zhì)或采用高效輻射換熱器加水冷管組合與煙氣進(jìn)行快速換熱等方式。進(jìn)一步優(yōu)化上述方法，步驟三中，所述煙氣排出豎爐2后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，改變煤氣所含飛灰的表面物性，減少飛灰的粘結(jié)。優(yōu)選地，上述調(diào)質(zhì)過程也在上述的煙氣處理裝置3內(nèi)進(jìn)行，即煙氣排出豎爐2后在該煙氣處理裝置3內(nèi)進(jìn)行冷卻處理及調(diào)質(zhì)處理，通過調(diào)質(zhì)處理與冷卻處理配合，可進(jìn)一步提高煙氣中粉塵、鋅蒸氣及不同熔點的金屬鹽等的冷凝效果及效率，提高煙氣的冷卻效果。上述冷卻處理過程與調(diào)質(zhì)處理過程可先后進(jìn)行也可同時進(jìn)行，若先后進(jìn)行，先后順序可依照實際情況確定，本實施例中，先進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理再進(jìn)行冷卻處理。本實施例中，實現(xiàn)上述煙氣調(diào)質(zhì)處理的方法可以采取在煙氣處理裝置3中噴入調(diào)質(zhì)介質(zhì)(根據(jù)煙氣所攜帶的待調(diào)質(zhì)對象而定)或噴入干燥劑如石灰等方式。進(jìn)一步地，如圖1，在上述煙氣處理裝置3后設(shè)置引風(fēng)機4，調(diào)節(jié)該引風(fēng)機4流量可控制各還原室202的煙氣出口處及爐料入口處的壓力，從該引風(fēng)機4引出的煤氣可回收利用，如可通入上述燃燒室201內(nèi)進(jìn)行燃燒。實施例二本實施例提供一種含鋅粉塵的處理方法，具體包括：1)將鋼鐵廠含鋅粉塵、煤粉和粘結(jié)劑按70％:25％:5％的比例在混勻機上混勻，然后送往壓球機壓制成20～30mm的生球，所造生球再進(jìn)入烘干機中干燥；2)將干燥后的生球運送至料罐1中，均勻布料至豎爐2的各還原室202內(nèi)，生球在各還原室202內(nèi)被預(yù)熱并進(jìn)入還原段，還原段溫度控制為1000℃左右，還原時間5h；3)還原得到的無害化含鐵物料經(jīng)高溫排料器排料，排料溫度600℃，經(jīng)熱壓，得到熱壓塊送煉鋼轉(zhuǎn)爐使用；4)還原得到的高溫含鋅煙氣排出豎爐2時的溫度為900℃，進(jìn)入煙氣處理裝置3，經(jīng)冷卻改質(zhì)后煤氣溫度350℃進(jìn)入外供煤氣管網(wǎng)，回收利用，并提取回收得到的粗鋅。所收集富鋅物成分如表1所示，所副產(chǎn)無害化含鐵物料成分如表2所示。表1收集得到的富鋅物成分(％)ZnK2ONa2OSiO2CaOMgO28.2813.055.880.110.130.09表2無害化含鐵物料成分(％)TFeMFeMyC7557763實施例三本實施例提供一種含鋅粉塵的處理方法，具體包括：1)將鋼鐵廠含鋅粉塵、煤粉和粘結(jié)劑按78％:20％:2％的比例在混勻機上混勻，然后送往壓球機壓制成30～40mm的生球，所造生球再進(jìn)入烘干機中干燥；2)將干燥后的生球運送至料罐1中，均勻布料至豎爐2的各還原室202內(nèi)，生球在各還原室202內(nèi)被預(yù)熱并進(jìn)入還原段，還原段溫度控制為1100℃，還原時間3h；3)還原得到的無害化含鐵物料經(jīng)排料器排料，排料溫度100℃，得到無害化含鐵物料送高爐使用；4)還原得到的高溫含鋅煙氣排出溫度為1000℃，進(jìn)入煙氣處理裝置3，經(jīng)冷卻改質(zhì)后煤氣溫度350℃進(jìn)入外供煤氣管網(wǎng)，回收利用，并提取回收得到的粗鋅。所收集富鋅物成分如表3所示，所副產(chǎn)無害化含鐵物料成分如表4所示。表3收集得到的富鋅物成分(％)ZnK2ONa2OSiO2CaOMgO50.2710.83.60.10.10.1表4無害化含鐵物料成分(％)TFeMFeMyC6548732.5實施例四本實施例提供一種含鋅粉塵的處理方法，具體包括：1)將鋼鐵廠含鋅粉塵、煤粉和粘結(jié)劑按85％:12％:3％的比例在混勻機上混勻，然后送往壓球機壓制成30～40mm的生球，所造生球再進(jìn)入烘干機中干燥；2)將干燥后的生球運送至料罐1中，均勻布料至豎爐2的各還原室202內(nèi)，生球在各還原室202內(nèi)被預(yù)熱并進(jìn)入還原區(qū)，還原區(qū)溫度控制為1200℃，還原時間1h；3)還原得到的無害化含鐵物料經(jīng)排料器排料，排料溫度100℃，無害化含鐵物料外賣；4)還原得到的高溫含鋅煙氣排出溫度為1100℃，進(jìn)入煙氣處理裝置3，經(jīng)冷卻改質(zhì)后煤氣溫度350℃進(jìn)入外供煤氣管網(wǎng)，回收利用，并提取回收得到的粗鋅。所收集富鋅物成分如表5所示，所副產(chǎn)無害化含鐵物料成分如表6所示。表5收集得到的富鋅物成分(％)ZnK2ONa2OSiO2CaOMgO44.149.013.50.110.130.08表6無害化含鐵物料成分(％)TFeMFeMyC8072.25854以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3