[發明專利]一種高爐瓦斯灰的浸出方法

在審

• 申請號: 201610017116.5
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105624411A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 李世偉;馬愛元;張利波;彭金輝;鄭雪梅;尹少華;常軍;楊坤;陳偉恒;謝峰;李浩宇
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C22B7/02
• 分類號: C22B7/02;C22B1/02;C22B3/14;C22B19/30
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技術領域

本發明涉及一種高爐瓦斯灰的浸出方法，屬于高爐瓦斯灰處理技術領域。

背景技術

在循環經濟條件下，對于鋼鐵冶煉廢棄物綜合利用的研究應運而生，其中鋼鐵生產過程中產生的含鋅粉塵約占鋼鐵產量的8~12%，其生產量及堆存量巨大，且成分中含有大量的鐵、鉛、鋅等微量元素，面對金屬資源短缺以及處理含鋅塵泥面臨的環境污染問題，有效回收利用非傳統資源已引起各國冶金企業和研究者的關注。鋼鐵廠含鋅粉塵根據含鋅量的高低可分為高鋅粉塵（Zn＞20%）、中高鋅粉塵（Zn8%~20%）、中鋅粉塵（Zn4%~8%）、中低鋅粉塵（Zn1%~4%）和低鋅粉塵（Zn＜1%）。按生產工序鋼鐵廠含鋅粉塵亦可分為：高爐粉塵（瓦斯灰和瓦斯泥），煉鐵原料中95%~98%的鋅以揮發物的形式進入粉塵，粉塵的鋅含量是原料中的20~30倍；轉爐粉塵，粉塵中鐵含量較高；電爐（EAF）粉塵，電爐煉鋼大多來自鍍鋅廢鋼，因此電爐粉塵含鋅較高；其它粉塵，如燒結粉塵。

高爐瓦斯灰（泥）的產生過程比較復雜，其粒度細微，由于高爐煉鐵過程中使用的鐵礦石、焦碳、石灰石、白云石以及螢石等原料經過高爐內部不同溫度區域十分復雜的氧化-還原等物理化學變化，其收集的粉塵中含有多種元素的自由態和復合物，其中以Fe₂O₃、ZnO、Al₂O₃、SiO₂、CaO、MgO和PbO成分居多，另外還有以上元素為主的硫化物、硫酸鹽、碳酸鹽等形式存在的物質，成分比較復雜，其中有些成分會隨原料、工藝、設備的不同，而使含量有很大的變化，但主要成分保持不變。采用掃描電鏡（SEM，HitachiS-3000）及能譜分析（EDX）對高爐煉鐵粉塵的Zn賦存形態進行深入分析，認為Zn可能以ZnO、ZnFe₂O₄、ZnSiO₄、ZnSO₄、ZnCl₂等形式存在。分析結果還指出粉塵中磁鐵礦為主要礦物，其次為赤鐵礦和脈石（長石、石英、白云石、炭黑等）。礦物顆粒粒度很小，磁鐵礦、赤鐵礦等鐵礦物與脈石相互嵌布、粘結，單體解離度較高，其中瓦斯灰中的礦物粒度一般在40μm~120μm之間，炭黑粒度在5μm一下，脈石表面常有細小顆粒的鐵礦物嵌布及炭粉連接，鐵礦物的單體解離度約為88%。

目前鋼鐵廠含鋅粉塵處理工藝較多，但都存在未解決的問題。其中回轉窯揮發法是含鋅廢料處理最傳統的方法。

專利CN104532007A公開的“一種燒結機頭電場除塵灰與高爐瓦斯灰綜合利用的方法”，）該方法將混合料用回轉窯焙燒進行還原揮發，還原后的含鐵物料再回收返回鐵礦石燒結使用，混合料中的鋅、鉀、鉛以氣態氧化物的形態富集，由回轉窯除塵系統收集，回轉窯最高溫度為1150℃，回轉窯焙燒時間為8小時。

諸多類似的處理方法（如專利201410330341.5、201210369145.X、201110444928.5等）均屬火法處理回收鋅，其入爐料發熱值都要求高、國內目前大部分企業入爐料發熱值較高，作業率低，窯襯壽命短、綜合耗能高、處理量小，投資大，焦炭消耗率大，尾渣含鋅、炭高等能耗高，特別是對處置利用低品位物料時在經濟上可行性差等缺點。

另外在濕法方面亦有諸多處理氧化鋅礦以及高爐瓦斯灰的方法。

黃平等人在“用硫酸從高爐瓦斯灰（泥）中浸出鋅、銦試驗研究”一文中研究了用硫酸從高爐瓦斯泥中浸出銦、鋅。該文采用強酸、高溫浸出鋅（原料含鋅7.47%），且浸出過程要控制不同pH在4.8~5.0范圍，Fe³⁺和In³⁺一道沉淀，而Zn²⁺、Fe²⁺及部分Cu²⁺留在溶液中，實驗中，先用鐵棒將Fe³⁺還原成Fe²⁺，再調pH水解得到沉銦渣；沉銦后的濾液加入高錳酸鉀氧化沉淀鐵，再以鋅粉置換去除Cu²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺等雜質，獲得含鋅溶液。該工藝存在工序復雜且雜質離子難以除盡，酸性體系下鋅鐵較難分離，且浸出溫度較高，不經濟等缺點。試驗結果表明：用硫酸從高爐瓦斯泥中浸出鋅、銦是可行的；在浸出時間90min、溫度90℃、液固體積質量比5:1、硫酸濃度4.5mol/L條件下，鋅浸出率最高達87.03％。