CN107058749A - 利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶金领域，提供了一种利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的装置，包括竖炉，竖炉的上部分别设有进料装置与烟气出口，竖炉的下部通过煤气入口与重整炉连通，竖炉的底部设有球团矿出口，其中，竖炉烟气出口依次连有沉降室、换热器以及洗涤除尘器，洗涤除尘器通过管道一路与排放烟囱连通，另一路与重整炉连通。利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的方法，包括1)制备瓦斯泥生球，2)竖炉还原瓦斯泥生球，3)沉降室沉降回收粗锌产物以及粗铅产物，4)换热器热量利用，5)竖炉中还原瓦斯泥生球后得到球团矿。该装置占地面积小，成本低，该方法不仅能高效回收粗锌产物、粗铅产物以及球团矿，而且循环使用还原气，节约成本。

Description

利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的装置及其方法
技术领域
本发明属于冶金领域，具体是指一种利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的装置及其方法。
背景技术
瓦斯泥是由高炉炼铁过程中产生的微细炉尘或炉灰(瓦斯灰)经集尘、水洗等过程汇集形成的炼铁尾料。瓦斯泥中含有大量的炭与铁，可作为一种很好的炼铁原料进行再回收利用，但是瓦斯泥中除了炭与铁外还含有Pb、K、Na、Zn等元素，如果将瓦斯泥直接投入高炉中重新烧结，含量较高的锌在高炉中被还原气体还原成锌蒸汽渗入炉衬，使炉衬异常膨胀，脆化导致高炉寿命缩短；因此，将瓦斯泥重返高炉前必须降低瓦斯泥中锌的含量。
目前脱除瓦斯泥中锌的方法主要有转底炉法与回转窑法。其中，转底炉法以日本新日铁转底炉瓦斯泥脱锌工艺为代表，该方法首先将瓦斯泥制成球团，然后放置在转底炉中，利用煤气燃烧产生的热量加热球团，使球团中富含的C燃烧，产生CO还原气体，将瓦斯泥中的Fe、Zn、Pb还原出来，还原出的Zn、Pb随烟气进入降温、烟尘处理***，最终获得含Zn粉尘。但是这种方法在实际操作过程中，含锌废气在冷却过程中大量聚集在烟道中，易造成烟道的堵塞，而且转底炉体积庞大，最大的直径超过100m，在温度波动、多灰尘、高污染的环境中让如此巨大的设备同步运行，在工程上是一个巨大的考验。
回转窑法是利用回转窑对瓦斯泥进行脱锌处理，瓦斯泥进入回转窑内后经过预热、干燥、燃烧、还原、冷却等工艺，还原出的渣铁从窑尾排除，而还原出的含Zn废气从窑头溢出经过冷却、分离***，将锌粉收集下来，废气排入大气中。该方法没有转底炉脱锌废气堵塞管道的问题，而且除锌效率高，但是该方法的废气冷却过程就是将高温废气与大气进行热交换，大量热量白白散失在大气中，热量利用率低，同时排放的废气中还含有一定量的粉尘，对环境造成一定的危害，而且瓦斯灰经回转窑处理后，最终产品铁粒用作了其他用途，这部分铁并没有重新用作高炉炼铁。
近年来，钢铁工作者对瓦斯泥的脱锌处理进行了大量的研究，其中，如中国发明专利(申请号201510591614.6，申请日2015.09.16)公开了一种从高炉瓦斯泥脱锌的方法，该方法首先将瓦斯泥烘干得到瓦斯灰，再将筛分后的瓦斯灰置于竖炉，向竖炉内通入氮气保护，并将竖炉有室温升温至1050～1200℃；还原反应得到含锌的气体；然后进入沉降室内进行除尘；得到多形态锌的混合气体，混合气体进入蛇形冷却管冷却，得到粗锌产品。但是该研究是在实验室中完成的脱锌过程，实验室与工业实际生产存在着很大的区别，而且实验用竖炉和工业生产竖炉在大小、结构、使用完全不同。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的装置及其方法，该装置占地面积小，成本低，该方法不仅能高效回收粗锌产物、粗铅产物以及球团矿，而且循环使用还原气，节约成本。
本发明采用的技术方案是：
一种利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的装置，包括竖炉，竖炉的上部分别设有进料装置与烟气出口，竖炉的下部通过煤气入口与重整炉连通，竖炉的底部设有球团矿出口，其中，竖炉烟气出口依次连有沉降室、换热器以及洗涤除尘器，洗涤除尘器通过管道一路与排放烟囱连通，另一路与重整炉连通。
进一步地，利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的装置还包括物料预处理装置，物料预处理装置包括依次相连的筛分机、配料装置、圆盘给料机、圆筒烘干机以及电液动卸料机，电液动卸料机卸料口与进料装置对应。通过物料预处理装置实现造球的自动化，通过配比装置实现物料的精确配比。
进一步地，利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的装置还包括对重整炉加热的燃气加热器。通过燃气加热器加热重整炉中的煤气，加热了的煤气进入竖炉内可提高竖炉的还原效率。
进一步地，所述换热器上端分别设有循环水入口与蒸汽出口，换热器下端设有循环水出口，蒸汽出口通过管道与发电锅炉连接。利用换热器充分利用废气的热能，产生低压蒸汽可用于锅炉发电，也可以作为热源供居民取暖。
进一步地，所述竖炉还包括助燃风机，助燃风机供风量为100～200m3/min。
一种利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的方法，包括以下步骤：
1)制备瓦斯泥生球：将瓦斯泥，矿粉、膨润土投入物料预处理装置，经物料预处理装置依次经过筛分、配比、造球、烘烤后得到瓦斯泥生球；
2)竖炉还原瓦斯泥生球：将瓦斯泥生球投入竖炉中，并将重整炉中的煤气以40～60m3/min的流速通入竖炉内，点燃煤气，并开启助燃风机，在竖炉内煤气点燃瓦斯泥生球的碳，碳与氧反应生成的CO还原气体将瓦斯泥生球中的氧化锌与氧化铅还原成锌与铅的混合气体；
3)沉降：锌与铅的混合气体随着煤气从竖炉烟气出口进入沉降室，混合气体中大部分锌与铅沉降入沉降室得到粗锌产物以及粗铅产物，少量的锌与铅以及高温煤气进入换热器；
4)热量利用：换热器中通入循环水，水吸收煤气的热量形成蒸汽用于锅炉发电，冷却后的煤气通过风机进入洗涤除尘器中除去煤气中的灰尘及少量的锌与铅，得到净化煤气，净化煤气一部分通过排放烟囱排入大气中，另一部分通入重整炉中；
5)回收球团矿：竖炉中还原瓦斯泥生球后得到球团矿，收集球团矿用于高炉炼铁使用。
进一步地，所述物料预处理装置包括筛分机、配料装置、圆盘给料机、圆筒烘干机以及电液动卸料机，所述瓦斯泥生球是将瓦斯泥、矿粉、膨润土首先通过筛分机后利用配料装置进行配比制成混合物，按重量百分比计，瓦斯泥90～95％、矿粉3～5％、膨润土2～5％；然后将混合物投入圆盘给料机进行造球后经圆筒烘干机烘烤而成。在工业生产中，必须对瓦斯泥经过一定的处理才能投入竖炉内，否则在竖炉内很容易发生粘结，对竖炉造成损坏而且影响竖炉工作效率；采用配料装置对瓦斯泥，矿粉以及膨润土配比，并且采用这种配比有利于脱除瓦斯泥中锌、铅的效率。
进一步地，所述步骤2)中竖炉内燃烧室的温度为1000～1200℃，压力控制在17000～19000Pa；助燃风机的供风能力为100～200m3/min。
进一步地，所述重整炉通过燃气加热器控制重整炉内煤气温度为300～400℃。
本发明中的圆盘给料机的型号为PQ1600-IIA，助燃风机的型号为9-26N05A。本发明的配料装置包括若干个料罐，料罐下设有电子称，按照预设的重量分别称取瓦斯泥、矿粉以及膨润土。
本发明的优点在于：
1，本发明利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅，竖炉相对回转窑与转底炉，体积小，成本低，而且竖炉脱锌铅效率高，能量利用率高。
2，通过预处理装置对瓦斯泥进行筛分，配比，造球，烘烤处理，使瓦斯泥脱锌与铅的效率更高，而且产生的瓦斯泥生球对竖炉的影响较小，有利于竖炉的维护。
3，通过在装置中增加换热器，充分利用废气的热能，产生低压蒸汽可用于锅炉发电，也可以作为热源供居民取暖。
4，通过洗涤除尘器，洗涤除尘器净化煤气，一方面进一步除去煤气中的灰尘，硫等有害物质后排放，减少对大气的污染，保护环境。另一方面净化的煤气回收入重整炉内不会对重整炉造成损坏，有利于重整炉的维护。
5，竖炉内最终产物为球团矿，球团矿可用于高炉炼铁使用，沉降室内回收得到锌粗产物与铅粗产物，定期将沉降下来锌粗产物与铅粗产物等收集可作为还原的初级产品进入市场。
6，对排出的废气经过处理后得到净化煤气，净化煤气一部分重返重整炉重新利用，大大节约了煤气成本。
附图说明
图1为本发明利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的装置结构示意图；
图2为本发明利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的方法流程图；
图中各部件标号如下：竖炉1(其中，包括进料装置1.1、烟气出口1.2、煤气入口1.3、球团矿出口1.4、助燃风机1.5)、重整炉2、沉降室3、换热器4(其中，包括循环水入口4.1、蒸汽出口4.2、循环水出口4.3)、洗涤除尘器5、排放烟囱6、筛分机7、配料装置8、圆盘给料机9、圆筒烘干机10、电液动卸料机11、燃气加热器12、发电锅炉13、风机14。
具体实施方式
为更好地理解本发明，以下将结合附图和具体实例对发明进行详细的说明。
采用本发明的技术方案，以下分别列举年处理40万吨瓦斯泥的具体实施例。40万吨瓦斯泥堆放在100m×100m面积大小的料场内，料场内除了瓦斯泥外还分别堆放有矿粉、膨润土，料场需要建成封闭式，避免灰尘对环境造成污染。
实施例1
结合图1、图2所示，利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的方法，包括以下步骤：
1)制备瓦斯泥生球：将瓦斯泥与矿粉、膨润土投入物料预处理装置，经物料预处理装置筛分，配比，造球，烘烤后得到瓦斯泥生球；具体的过程为：物料预处理装置包括筛分机7、配料装置8、圆盘给料机9、圆筒烘干机10以及电液动卸料机11，所述瓦斯泥、矿粉、膨润土首先通过筛分机7后利用配料装置8进行配比制成混合物，按重量百分比计，瓦斯泥95％、矿粉3％、膨润土2％；然后将混合物投入圆盘给料机9进行造球后经圆筒烘干机10烘烤；
2)竖炉还原瓦斯泥生球：将瓦斯泥生球投入竖炉1中，并将重整炉2中的煤气以40m3/min的流速通入竖炉1内，点燃煤气，并开启助燃风机1.5，在竖炉内煤气点燃瓦斯泥生球的碳，碳与氧反应生成的CO还原气体将瓦斯泥生球中的氧化锌与氧化铅还原成锌与铅的混合气体；竖炉1内燃烧室的温度为1000℃，压力控制在17000Pa；助燃风机1.5的供风能力为100m3/min；
3)沉降：锌与铅的混合气体随着煤气从竖炉1烟气出口1.2进入沉降室3，混合气体中大部分锌与铅沉降入沉降室3得到粗锌产物以及粗铅产物，少量的锌与铅以及高温煤气进入换热器4；
4)热量利用：换热器4中通入循环水，水吸收煤气的热量形成蒸汽用于锅炉发电，冷却后的煤气通过风机14进入洗涤除尘器5中除去煤气中的灰尘及少量的锌与铅，得到净化煤气，净化煤气一部分通过排放烟囱6排入大气中，另一部分通入重整炉2中；重整炉2通过燃气加热器12控制重整炉2内煤气温度为300℃；
5)回收球团矿：竖炉中还原瓦斯泥生球后得到球团矿，收集球团矿用于高炉炼铁使用。
实施例2
结合图1、图2所示，利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的方法，包括以下步骤：
1)制备瓦斯泥生球：将瓦斯泥、矿粉、膨润土投入物料预处理装置，经物料预处理装置筛分，配比，造球，烘烤后得到瓦斯泥生球；物料预处理装置包括筛分机7、配料装置8、圆盘给料机9、圆筒烘干机10以及电液动卸料机11，所述瓦斯泥、矿粉、膨润土首先通过筛分机7后利用配料装置8进行配比制成混合物，按重量百分比计，瓦斯泥90％、矿粉5％、膨润土5％；然后将混合物投入圆盘给料机9进行造球后经圆筒烘干机10烘烤；
2)竖炉还原瓦斯泥生球：将瓦斯泥生球投入竖炉1中，并将重整炉2中的煤气以60m3/min的流速通入竖炉1内，点燃煤气，并开启助燃风机1.5，在竖炉内煤气点燃瓦斯泥生球的碳，碳与氧反应生成的CO还原气体将瓦斯泥生球中的氧化锌与氧化铅还原成锌与铅的混合气体；竖炉1内燃烧室的温度为1200℃，压力控制在19000Pa；助燃风机1.5的供风能力为200m3/min；
3)沉降：锌与铅的混合气体随着煤气从竖炉1烟气出口1.2进入沉降室3，混合气体中大部分锌与铅沉降入沉降室3得到粗锌产物以及粗铅产物，少量的锌与铅以及高温煤气进入换热器4；
4)热量利用：换热器4中通入循环水，水吸收煤气的热量形成蒸汽用于锅炉发电，冷却后的煤气通过风机14进入洗涤除尘器5中除去煤气中的灰尘及少量的锌与铅，得到净化煤气，净化煤气一部分通过排放烟囱6排入大气中，另一部分通入重整炉2中；重整炉2通过燃气加热器12控制重整炉2内煤气温度为400℃；
5)回收球团矿：竖炉中还原瓦斯泥生球后得到球团矿，收集球团矿用于高炉炼铁使用。
实施例3
结合图1、图2所示，利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的方法，包括以下步骤：
1)制备瓦斯泥生球：将瓦斯泥、矿粉、膨润土投入物料预处理装置，经物料预处理装置筛分，配比，造球，烘烤后得到瓦斯泥生球；物料预处理装置包括筛分机7、配料装置8、圆盘给料机9、圆筒烘干机10以及电液动卸料机11，所述瓦斯泥、矿粉、膨润土首先通过筛分机7后利用配料装置8进行配比制成混合物，按重量百分比计，瓦斯泥92％、矿粉4％、膨润土4％；然后将混合物投入圆盘给料机9进行造球后经圆筒烘干机10烘烤；
2)竖炉还原瓦斯泥生球：将瓦斯泥生球投入竖炉1中，并将重整炉2中的煤气以50m3/min的流速通入竖炉1内，点燃煤气，并开启助燃风机1.5，在竖炉内煤气点燃瓦斯泥生球的碳，碳与氧反应生成的CO还原气体将瓦斯泥生球中的氧化锌与氧化铅还原成锌与铅的混合气体；竖炉1内燃烧室的温度为1100℃，压力控制在18000Pa；助燃风机1.5的供风能力为150m3/min；
3)沉降：锌与铅的混合气体随着煤气从竖炉1烟气出口1.2进入沉降室3，混合气体中大部分锌与铅沉降入沉降室3得到粗锌产物以及粗铅产物，少量的锌与铅以及高温煤气进入换热器4；
4)热量利用：换热器4中通入循环水，水吸收煤气的热量形成蒸汽用于锅炉发电，冷却后的煤气通过风机14进入洗涤除尘器5中除去煤气中的灰尘及少量的锌与铅，得到净化煤气，净化煤气一部分通过排放烟囱6排入大气中，另一部分通入重整炉2中；重整炉2通过燃气加热器12控制重整炉2内煤气温度为350℃；
5)回收球团矿：竖炉中还原瓦斯泥生球后得到球团矿，收集球团矿用于高炉炼铁使用。
实现实施例1～3利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的装置，包括竖炉1，竖炉1包括助燃风机1.5，竖炉1的上部分别设有进料装置1.1与烟气出口1.2，竖炉1的下部通过煤气入口1.3与重整炉2连通，竖炉1的底部设有球团矿出口1.4，竖炉1烟气出口1.2依次连有沉降室3、换热器4以及洗涤除尘器5，洗涤除尘器5通过管道一路与排放烟囱6连通，另一路与重整炉2连通。换热器4上端分别设有循环水入口4.1与蒸汽出口4.2，所述换热器4下端设有循环水出口4.3，所述蒸汽出口4.2通过管道与发电锅炉13连接。
该装置还包括物料预处理装置，物料预处理装置包括依次相连的筛分机7、配料装置8、圆盘给料机9、圆筒烘干机10以及电液动卸料机11，电液动卸料机11卸料口与进料装置1.1对应，物料经过筛分，配比，造球，烘干，卸料后落入进料装置1.1中，进而进入竖炉内反应。该装置还设有燃气加热器12，燃气加热器12对重整炉2加热。
实施例1～3中年回收粗锌产物、粗铅产物以及球团矿的重量见表1。
表1
粗锌产物(t) 粗铅产物(t) 球团矿(t)
现有回转窑法 500 135 无
实施例1 912 352 11.2万吨
实施例2 860 306 10.9万吨
实施例3 932 325 12.9万吨
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的装置，包括竖炉(1)，所述竖炉(1)的上部分别设有进料装置(1.1)与烟气出口(1.2)，所述竖炉(1)的下部通过煤气入口(1.3)与重整炉(2)连通，所述竖炉(1)的底部设有球团矿出口(1.4)，其特征在于：所述竖炉(1)烟气出口(1.2)依次连有沉降室(3)、换热器(4)以及洗涤除尘器(5)，所述洗涤除尘器(5)通过管道一路与排放烟囱(6)连通，另一路与重整炉(2)连通。
2.根据权利要求1所述的利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的装置，其特征在于：它还包括物料预处理装置，所述物料预处理装置包括依次相连的筛分机(7)、配料装置(8)、圆盘给料机(9)、圆筒烘干机(10)以及电液动卸料机(11)，所述电液动卸料机(11)卸料口与进料装置(1.1)对应。
3.根据权利要求1所述的利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的装置，其特征在于：它还包括对重整炉(2)加热的燃气加热器(12)。
4.根据权利要求1所述的利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的装置，其特征在于：所述换热器(4)上端分别设有循环水入口(4.1)与蒸汽出口(4.2)，所述换热器(4)下端设有循环水出口(4.3)，所述蒸汽出口(4.2)通过管道与发电锅炉(13)连接。
5.根据权利要求1所述的利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的装置，其特征在于：所述竖炉(1)还包括助燃风机(1.5)，助燃风机(1.5)供风量为100～200m3/min。
6.一种利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)制备瓦斯泥生球：将瓦斯泥、矿粉、膨润土投入物料预处理装置，经物料预处理装置依次经过筛分、配比、造球、烘烤后得到瓦斯泥生球；
2)竖炉还原瓦斯泥生球：将瓦斯泥生球投入竖炉(1)中，并将重整炉(2)中的煤气以40～60m3/min的流速通入竖炉(1)内，点燃煤气，并开启助燃风机(1.5)，在竖炉(1)内煤气点燃瓦斯泥生球的碳，碳与氧反应生成的CO还原气体将瓦斯泥生球中的氧化锌与氧化铅还原成锌与铅的混合气体；
3)沉降：锌与铅的混合气体随着煤气从竖炉(1)烟气出口(1.2)进入沉降室(3)，混合气体中大部分锌与铅沉降入沉降室(3)得到粗锌产物以及粗铅产物，少量的锌与铅以及高温煤气进入换热器(4)；
4)热量利用：换热器(4)中通入循环水，水吸收煤气的热量形成蒸汽用于锅炉发电，冷却后的煤气通过风机(14)进入洗涤除尘器(5)中除去煤气中的灰尘及少量的锌与铅，得到净化煤气，净化煤气一部分通过排放烟囱(6)排入大气中，另一部分通入重整炉(2)中；
5)回收球团矿：竖炉(1)中还原瓦斯泥生球后得到球团矿，收集球团矿用于高炉炼铁使用。
7.根据权利要求6所述的利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的方法，其特征在于：所述物料预处理装置包括筛分机(7)、配料装置(8)、圆盘给料机(9)、圆筒烘干机(10)以及电液动卸料机(11)，所述瓦斯泥生球是将瓦斯泥、矿粉、膨润土首先通过筛分机(7)后利用配料装置(8)进行配比制成混合物，按重量百分比计，瓦斯泥90～95％、矿粉3～5％、膨润土2～5％；然后将混合物投入圆盘给料机(9)进行造球后经圆筒烘干机(10)烘烤而成。
8.根据权利要求6所述的利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的方法，其特征在于：所述步骤2)中竖炉(1)内燃烧室的温度为1000～1200℃，压力控制在17000～19000Pa；助燃风机(1.5)的供风能力为100～200m3/min。
9.根据权利要求6所述的利用竖炉脱除瓦斯泥中锌与铅的方法，其特征在于：所述重整炉(2)通过燃气加热器(12)控制重整炉(2)内煤气温度为300～400℃。
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