CN116356156A - 一种硫酸烧渣无害化处置的方法 - Google Patents

一种硫酸烧渣无害化处置的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及冶金的技术领域，具体涉及一种硫酸烧渣无害化处置的方法。步骤包括：(1)混合配料：将硫酸烧渣、高炉瓦斯灰、烧结电场灰、焦化除尘灰进行配料形成混合料；(2)回转窑加料焙烧：将步骤(1)的混合料送至回转窑加料室进行加料，然后混合料在窑内翻滚、移动、焙烧；(3)冷却收集：焙烧产生的烟气冷却后进入收尘***，收集次氧化锌和氧化铅等；焙烧后的炉料为铁渣。本发明通过回转窑火法还原提锌、铅等技术工艺，还原出有害杂质，有效降低有害元素，达到无害化循环利用的目的，实现了固体废物综合利用，变废为宝。

Description

一种硫酸烧渣无害化处置的方法
技术领域
本发明涉及冶金的技术领域，具体涉及一种硫酸烧渣无害化处置的方法。
背景技术
硫铁矿制酸工艺为硫酸制备的传统工艺，制酸过程中排出的硫酸烧渣的主要成分为氧化铁，同时含有锌、铅等金属的氧化物杂质。排出的硫酸烧渣可以作为炼铁原料；但是因为含有锌、铅等金属杂质会对高炉产生较大影响，其中锌元素会使炉料透气性变差，破坏煤气分布，使煤气分布紊乱，炉料下降因难，造成高炉塌料、滑料甚至悬料，锌元素进入渣铁液，或渗入炉衬炉墙的耐火材料中，会逐步形成炉瘤，破坏高炉顺行，锌元素以渣皮的形式附着在冷却壁上，这种以锌为粘结物形成的渣皮极不稳定，容易引起频繁的脱落，使炉温波动；铅元素也会引起砖层浮动、炉底砌体毁坏、炉壳开裂、堵死撇渣器等问题。
《一种从含金硫酸烧渣中提取有价金属并进行无害化处理的方法》(申请号：CN201711158249.5)公开了一种从含金硫酸烧渣中提取有价金属并进行无害化处理的方法，具体的是通过氯化焙烧的方式，利用氯化剂在高温下可以将一些金属氯化为易溶、易挥发、易浮选的氯化物。
目前为获得合格的铁球团主要通过加入褐煤或者褐煤和焦粉的混合物作为还原剂进行中温还原焙烧，通过氯化剂进行高温氯化焙烧，挥发其中的杂质金属元素。但是目前这种方法需要额外添加褐煤、氯化剂等原料，处理成本较高，工艺复杂。
发明内容
针对现有技术硫酸烧渣处理成本高、工艺复杂的问题，本发明提供一种硫酸烧渣无害化处置的方法。
本发明技术方案如下：
一种硫酸烧渣无害化处置的方法，包括以下步骤：
(1)混合配料：将硫酸烧渣、高炉瓦斯灰、烧结电场灰、焦化除尘灰进行配料形成混合料；
(2)回转窑加料焙烧：将步骤(1)的混合料送至回转窑加料室进行加料，然后混合料在窑内翻滚、移动、焙烧；
(3)冷却收集：焙烧产生的烟气冷却后进入收尘***，收集次氧化锌、氧化铅等；焙烧后的炉料为铁渣，从窑头排出，选出渣铁返烧结配料使用。
进一步的，步骤(1)中高炉瓦斯灰、烧结电场灰和焦化除尘灰为钢铁冶炼过程中产生的固体废物，通过回转窑火法还原技术工艺还原硫酸烧渣中的氧化锌和氧化铅等金属氧化物。
进一步的，按质量百分比计，步骤(1)中硫酸烧渣的成分包括Fe2O3：85％-89％，SiO2：1.8％-3.7％，ZnO：2.8％-4％，SO3：1.4％-3.5％，PbO：1.7％-1.9％，CuO：0.9％-1.5％，MnO：0.19％-0.21％，As2O3：0.4％-0.56％，Al2O3：0.29％-0.72％，其余为不可避免的杂质。
进一步的，步骤(1)中硫酸烧渣的质量占比为15％-20％，高炉瓦斯灰的质量占比为35％-40％，烧结电厂灰的质量占比为15％-20％，焦化除尘灰的质量占比为20％-30％。
进一步的，步骤(2)中焙烧过程分为预热、焙烧反应和冷却三段；在窑尾预热段入窑物料被迅速加热，在焙烧反应阶段混合料中的氧化物被碳或一氧化碳还原成锌、铅等蒸气进入气相状态，随窑内气流从窑尾进入烟气冷却段，随着气氛中氧气的增加，被氧化成氧化物。
进一步的，预热温度为650-850℃，焙烧反应温度为1100-1250℃，窑头冷却温度为850-900℃。
进一步的，焙烧产生的烟气从窑尾进入U型冷却管进一步冷却，次氧化锌、氧化铅等变成固态，进入布袋收尘室完成产品收集，废气通过引风机经脱硫处理后达标排放。
进一步的，焙烧后的炉料为铁渣，从窑头排出，进入水冷池快速冷却，选出渣铁返烧结配料使用。
进一步的，选出的渣铁中锌的含量≤0.5％，铅的含量≤0.1％。
进一步的，回转窑内未出现结圈等异常现象。
进一步的，回转窑的尺寸为Φ3.3×52m，也可以使用转底炉替代回转窑。
本发明的有益效果在于：本发明利用钢铁冶炼过程中产生的高炉瓦斯灰、烧结电场灰、焦化除尘灰等固体废物，通过回转窑火法还原提锌、铅等技术工艺，将硫酸烧渣中的氧化锌和氧化铅等进行还原，实现了固体废物综合利用，变废为宝。对锌、铅等杂质金属元素处理过程中直接利用空气中的氧气进行氧化，不需要单独添加物料，工艺更加简单。在本发明提出的混合比例下没有发现结圈等异常情况，脱出锌、铅效果较好。烟气冷却后收集得到的次氧化锌、氧化铅等混合物具有一定的经济价值，可以实现杂质金属的再利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
以下实施例中使用的回转窑为Φ3.3×52m的回转窑，高炉瓦斯灰、烧结电场灰、焦化除尘灰均为钢铁冶炼过程中产生的固体废物，高炉瓦斯灰按质量百分比计，化学成分包括TFe：35.8％，P：0.074％，SiO2：5.88％，S：0.44％，Al2O3：3.49％，TiO2：0.146％，MnO：0.163％，CaO：2.8％，MgO：0.651％，Pb：0.016％，Zn：0.635％，Na2O：0.171％，K2O：0.271％，Cl：5.82％，余量为C、O和其他不可避免的杂质；烧结电厂灰按质量百分比计，化学成分包括TFe：34.41％，P：0.092％，SiO2：4.68％，S：0.078％，Al2O3：1.48％，TiO2：0.114％，MnO：0.395％，CaO：8.46％，MgO：2.01％，Pb：0.593％，Zn：0.095％，Na2O：1.63％，K2O：11.53％，Cl：10.63％，余量为C、O和其他不可避免的杂质；焦化除尘灰的含碳量>60％。
实施例1
(1)按照硫酸烧渣：高炉瓦斯灰：烧结电场灰：焦化除尘灰质量比＝3:7:3:5的比例进行配制混合料，硫酸烧渣的化学成分为：Fe2O3：89％，SiO2：1.8％，ZnO：2.8％，SO3：1.4％，PbO：1.8％，CuO：0.9％，MnO：0.19％，As2O3：0.43％，Al2O3：0.56％，其余为不可避免的杂质；
(2)将混合料运送至回转窑的加料室，混合料从回转窑窑尾入后先完成预热，之后在窑内翻滚充分焙烧，在焙烧反应阶段混合料中的氧化物被碳或一氧化碳还原成锌、铅等蒸气进入气相状态，随窑内气流从窑尾进入烟气冷却段，随着气氛中氧气的增加，被氧化氧化物；预热阶段的温度为700℃，窑内焙烧反应阶段的温度为1200℃，窑头冷却温度为850℃；
(3)焙烧产生的烟气从窑尾进入U型冷却管进行冷却，变成固态的次氧化锌、氧化铅等到达布袋收尘室内完成收集，废气通过引风机经过脱硫处理达标后进行排放；焙烧后的炉料从窑头排出，进入水冷池快速冷却，选出渣铁；
经检测，渣铁中锌的含量为0.3256％，铅的含量为0.0775％。
实施例2
(1)按照硫酸烧渣：高炉瓦斯灰：烧结电场灰：焦化除尘灰质量比＝1:2:1:1的比例进行配制混合料，硫酸烧渣的化学成分为：Fe2O3：87％，SiO2：2.3％，ZnO：3.2％，SO3：1.7％，PbO：1.8％，CuO：1.2％，MnO：0.19％，As2O3：0.43％，Al2O3：0.56％，其余为不可避免的杂质；
(2)将混合料运送至回转窑的加料室，混合料从回转窑窑尾入后先完成预热，之后在窑内翻滚充分焙烧，在焙烧反应阶段混合料中的氧化物被碳或一氧化碳还原成锌、铅等蒸气进入气相状态，随窑内气流从窑尾进入烟气冷却段，随着气氛中氧气的增加，被氧化氧化物；预热阶段的温度为800℃，窑内焙烧反应阶段的温度为1250℃，窑头冷却温度为875℃；
(3)焙烧产生的烟气从窑尾进入U型冷却管进行冷却，变成固态的次氧化锌、氧化铅等到达布袋收尘室内完成收集，废气通过引风机经过脱硫处理达标后进行排放；焙烧后的炉料从窑头排出，进入水冷池快速冷却，选出渣铁；
经检测，渣铁中锌的含量为0.4726％，铅的含量为0.0865％。
对比例1
(1)按照硫酸烧渣：高炉瓦斯灰：烧结电场灰：焦化除尘灰质量比＝4:7:3:5的比例进行配制混合料，硫酸烧渣的化学成分为：Fe2O3：89％，SiO2：1.8％，ZnO：2.8％，SO3：1.4％，PbO：1.8％，CuO：0.9％，MnO：0.19％，As2O3：0.43％，Al2O3：0.56％，其余不可避免的杂质；
(2)将混合料运送至回转窑的加料室，混合料从回转窑窑尾入后先完成预热，之后在窑内翻滚充分焙烧，在焙烧反应阶段混合料中的氧化物被碳或一氧化碳还原成锌、铅等蒸气进入气相状态，随窑内气流从窑尾进入烟气冷却段，随着气氛中氧气的增加，被氧化氧化物；预热阶段的温度为700℃，窑内焙烧反应阶段的温度为1200℃，窑头冷却温度为850℃；
(3)焙烧产生的烟气从窑尾进入U型冷却管进行冷却，变成固态的次氧化锌、氧化铅等到达布袋收尘室内完成收集，废气通过引风机经过脱硫处理达标后进行排放；焙烧后的炉料从窑头排出，进入水冷池快速冷却，选出渣铁；
经检测，渣铁中锌的含量为0.5256％，铅的含量为0.1078％。
将实施例1-2得到的渣铁用于返烧结配料，能够正常生产；实施例1-2生产过程中没有发现异常情况，脱出锌、铅效果较优；对比例1回转窑内出现略微的结圈现象，脱出锌、铅效果略差。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硫酸烧渣无害化处置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)混合配料：将硫酸烧渣、高炉瓦斯灰、烧结电场灰、焦化除尘灰进行配料形成混合料；
(2)回转窑加料焙烧：将步骤(1)的混合料送至回转窑加料室进行加料，然后混合料在窑内翻滚、移动、焙烧；
(3)冷却收集：焙烧产生的烟气冷却后进入收尘***，收集次氧化锌、氧化铅；焙烧后的炉料为铁渣。
2.如权利要求1所述的一种硫酸烧渣无害化处置的方法，其特征在于，步骤(1)中高炉瓦斯灰、烧结电场灰和焦化除尘灰为钢铁冶炼过程中产生的固体废物。
3.如权利要求1所述的一种硫酸烧渣无害化处置的方法，其特征在于，按质量百分比计，步骤(1)中硫酸烧渣的成分包括Fe2O3：85％-89％，SiO2：1.8％-3.7％，ZnO：2.8％-4％，SO3：1.4％-3.5％，PbO：1.7％-1.9％，CuO：0.9％-1.5％，MnO：0.19％-0.21％，As2O3：0.4％-0.56％，Al2O3：0.29％-0.72％，其余为不可避免的杂质。
4.如权利要求1所述的一种硫酸烧渣无害化处置的方法，其特征在于，步骤(1)中硫酸烧渣的质量占比为15％-20％，高炉瓦斯灰的质量占比为35％-40％，烧结电厂灰的质量占比为15％-20％，焦化除尘灰的质量占比为20％-30％。
5.如权利要求1所述的一种硫酸烧渣无害化处置的方法，其特征在于，步骤(2)中焙烧过程分为预热、焙烧反应和冷却三段。
6.如权利要求5所述的一种硫酸烧渣无害化处置的方法，其特征在于，预热温度为650-850℃，焙烧反应温度为1100-1250℃，冷却温度为850-900℃。
7.如权利要求1所述的一种硫酸烧渣无害化处置的方法，其特征在于，焙烧产生的烟气依次经过U型管冷却、布袋收尘室收集、脱硫处理达标后排放。
8.如权利要求1所述的一种硫酸烧渣无害化处置的方法，其特征在于，焙烧后的炉料从窑头排出，进入水冷池快速冷却，选出渣铁。
9.如权利要求8所述的一种硫酸烧渣无害化处置的方法，其特征在于，选出的渣铁中锌的含量≤0.5％，铅的含量≤0.1％。
10.如权利要求1所述的一种硫酸烧渣无害化处置的方法，其特征在于，选出渣铁返烧结配料使用。
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