[發明專利]鋼廠脫鋅爐共處理含鋅浸出渣的方法

有效

• 申請號: 201510626327.4
• 申請日: 2015-09-28
• 公開（公告）號: CN105331804B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 郭培民;趙沛;龐建明;潘聰超;劉云龍
• 申請（專利權）人: 中國鋼研科技集團有限公司
• 主分類號: C22B1/14
• 分類號: C22B1/14;C22B7/00;C22B13/02;C22B19/30
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙)11386
• 代理人: 白海燕,左萌

技術領域

本發明涉及危險固廢治理領域，尤其涉及一種有色、化工等行業產生的含鋅、含鉛危險固廢的共處置方法，特別是涉及一種鋼廠脫鋅爐共處理含鋅浸出渣的方法。

背景技術

含鋅浸出渣是含鋅、含鉛危險固廢的一種主要類型，主要來自有色金屬冶煉的工藝中和化工生產過程中，包括用稀硫酸浸出硫化物精礦的焙砂時得到的浸出渣，也包括熱鍍鋅、金屬表面熱處理及加工產生的含鋅電鍍污泥，其主要由鐵和鋅的硫酸鹽和鐵酸鋅組成，并含有鉛、銅、金、銀等重金屬。含鋅浸出渣中鋅主要為鐵酸鋅和硫酸鋅，鉛主要為白鉛礦(PbCO₃)和鉛鐵礬((Pb·Fe)·SO₄)，鐵的含量通常為13～15％，S的含量較高，正常超過10％，多存在于金屬硫酸鹽中，鋅浸出渣中礦物成分CaO、MgO的含量較低，SiO₂含量高，通常呈酸性。而且，含鋅浸出渣為粒度非常小的粉狀固態污染物，粒度小于74μm污染物含量大于95％，因此流動性好，極易造成二次污染，且吸水性較差。

含鋅浸出渣和含鋅電鍍污泥由于含有超標的重金屬離子而具有毒性，而且粒度小，流動性好，易造成環境的二次污染，是國家規定企業必須進行治理并將其列入《國家危險廢物名錄》的一種對環境和生命危害性較大的危險固廢。目前對于含鋅浸出渣和含鋅電鍍污泥這一類危險固廢一般采用專門的鋅渣處理設備進行解毒處理，但是存在以下問題：

1)專門的鋅渣處理設備投資大，需要專門的處理企業進行處理，成本相對較高；

2)目前國內專門的鋅渣處理設備相對欠缺，滿足不了國內需求；

3)當遇到緊急情況，需要特殊處理時，由于附近缺少專門的鋅渣處理設備，導致其處理能力跟不上。

本發明考慮到鋼廠存在不少能夠脫除鋼廠粉塵中鋅、鉛的粉塵處理設備(脫鋅爐)，如轉底爐、回轉窯等，同時我國鋼廠數量眾多，分布廣泛。因此本發明利用鋼廠的粉塵處理設備共處理(協同處理)含鋅浸出渣來有效解決有色、化工等行業產生的含鋅浸出渣或含鋅電鍍污泥等危險固廢。

發明內容

鑒于上述分析，本發明旨在提供一種利用鋼廠脫鋅爐共處理含鋅浸出渣的方法，用以解決現有含鋅浸出渣污染嚴重、國內專門鋅渣處理設備缺乏導致處理能力跟不上的問題。從而開發一種低成本、低能耗、制備過程簡單的利用鋼廠脫鋅爐共處理含鋅浸出渣的方法。

鋼廠粉塵主要含有鐵、鋅、鉛、碳和硫，主要成分是鐵，其中高爐粉塵、電爐粉塵中含鋅有1～10％，轉爐粉塵中鋅含量小于1％；高爐粉塵中碳含量達到15～20％，電爐粉塵、轉爐粉塵中碳含量不足2％；鋼廠粉塵中硫含量低，正常小于1％。

含鋅浸出渣主要含有鐵、鋅、鉛和硫，其成分與鋼廠粉塵有一定的相似性，但也有一定差距，表現在鋅、鉛含量明顯高于5％，甚至10％以上，鐵含量低于鋼廠粉塵，硫含量明顯高于鋼廠粉塵。

針對鋼廠粉塵和含鋅浸出渣的不同特點，本發明人通過系統研究發現，鋅及鉛的氧化物能夠被還原為金屬態鋅、鉛，兩者的沸點較低，能夠在回轉窯(1150～1200℃)和轉底爐(1200～1250℃)的冶煉溫度下(1150℃～1250℃)氣化進入煙氣。隨著煙塵氧化性增加，鋅及鉛的蒸氣重新被氧化成為ZnO和PbO。如果浸出渣中存在PbS，將會以PbS形式揮發；而如果浸出渣中存在自由CaO，則PbS則會優先還原成液態金屬鉛，液態金屬鉛再在較高的溫度下揮發與粉塵主體分離。無論怎樣，鋅和鉛能夠最終形成氣化物隨煙氣排出，通過煙氣除塵收集裝置在煙塵中得到富集，實現了鋅鉛與金屬鐵及渣的分離。將含鋅浸出渣配入鋼廠粉塵內，約有85％～95％的Zn和Pb在除塵灰中得到富集回收。含鋅浸出渣內的硫含量成為金屬化球團產品殘硫量及尾氣中的SO₂含量控制的限制環節。經研究配加不超過2％的含鋅浸出渣(占鋼廠粉塵質量)，對金屬化球團硫含量沒有顯著影響。加入量過大，對產品質量影響大。

本發明的鋼廠脫鋅爐共處理含鋅浸出渣的方法，包括如下步驟：

1)將含鋅浸出渣、還原劑配入鋼廠粉塵內，其中含鋅浸出渣配入量占鋼廠粉塵質量的0.5％～2％；總的碳配加摩爾量(考慮粉塵中碳的摩爾量和配加還原劑固定碳的摩爾量)與鋼廠粉塵及含鋅浸出渣中易還原的氧化物中氧的摩爾量的比值為1:1～1.3:1；

2)根據已有鋼廠粉塵冶煉制度進行預處理成型，可采用對輥成型或圓盤造球；

3)對于轉底爐工藝，將成型后的物料采用轉底爐中的廢熱氣干燥，將水含量降低到2％以下，對于回轉窯工藝物料可不經過干燥可直接進入窯內冶煉；