[发明专利]一种含锌钢铁冶金粉尘的综合回收方法

说明书

本发明公开了一种含锌钢铁冶金粉尘的综合回收方法，它是首先将各种含锌钢铁冶金粉尘磨细后与还原剂焦炭粉混合配料至混合物料中含锌达到10％以上，然后用纸浆或粘土作粘结剂将混合物料制成球团状或砖块状，最后将其加入带微波辐射的真空炉中进行真空还原冶炼，分别获得金属锌和主要含铁和炭的金属化球团或块状的蒸馏残余物。本发明方法以含锌钢铁冶金粉尘为原料，配合本发明工艺步骤综合回收锌、铁和炭，综合回收效果好、能耗低、效率高、工艺流程短、成本低，并且整个过程中无废渣、废液产生，对环境友好。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金过程产生的含锌高炉瓦斯灰或泥、电炉炼钢或转炉炼钢含锌粉尘中综合回收锌、铁、炭的技术，属于真空微波联合冶金技术领域。

背景技术

我国钢铁生产目前已达到5～7亿吨/年，每生产1吨钢铁可产粉尘10～15kg，每年产出高炉瓦斯灰或泥，炼钢粉尘合计达到几百万吨至上千万吨。其中大部分高炉瓦斯灰或泥都含有锌、铅等有色金属成分，含铁20～40％，含炭15～25％。当返回铁精矿烧结时，锌品位可富集达到5％以上，有的可达15％以上，有的甚至可达30％以上，需要进行综合回收。

根据物相分析，锌、铁等元素都主要以金属氧化物形式存在，而且ZnO主要附着于细颗粒物料上。采用重选、磁选富集回收铁精矿，浮选富集回收炭精粉都不能很好分离富集锌等有色金属成分，也不能充分回收铁和炭成分。于是国内外学者进行了含锌钢铁冶金粉尘的火法或湿法冶炼方法的大量研究。在火法冶炼方面，主要有竖炉、转底炉冶炼，分别获得含铁金属化球团，含锌的ZnO烟尘，而常用的火法处理方法为回转窑氧化还原挥发，回收的ZnO品位可达40％以上，产生的窑渣通过磁选可得50～60％品位的铁精矿。但是不管竖炉、转底炉还是回转窑冶炼都存在能耗高，综合回收不充分，烟气治理成本高，产品经济价值不高的缺点。在湿法冶金方面，人们主要研究的是硫酸浸出和碱性氨化浸出。由于钢铁冶金粉尘，特别是高炉瓦斯灰、高炉瓦斯泥含锌品位不高，浸出试剂消耗大，产生的浸出渣或中和除铁渣返回钢铁冶炼困难，粉尘中的炭也存在不易回收的问题。湿法实际上只回收了锌，而且还存在废渣、废水量大的问题。

还有人采用了非常规冶炼方法处理钢铁冶金粉尘。中国专利CN108130422A公布了用真空蓄热炉进行含锌、铁、炭的钢铁冶金粉尘的还原冶炼，然后降温至400℃以上卸真空，再将还原产物进行磁选分离锌、铁等成分。真空蓄热炉由电加热，而且真空炉内没有专门为锌等有色金属蒸气进行冷凝的冷却器，不能直接冷凝回收金属锌等有色金属。而是靠降温400℃以下，即锌的熔点温度400℃以下，冷凝回落到真空蒸馏渣中，再磁选分离。显然磁选分离是不会彻底的，获得的铁精矿会含锌，获得的铅、锌、铟等物料中也会含相当量的铁，分离效果较差。中国专利CN105543490B公开了用微波焙烧预处理钢铁冶金粉尘，然后再用氨法湿法浸出锌。该专利使用的微波技术是利用微波辐射对粉尘中的锌进行Na₂CO₃碱性焙烧，使之较易进行氨化浸出锌，再蒸氨结晶、煅烧就得ZnO产品。氨浸渣主要含铁和炭，但也含铵根离子，需用热水反复洗涤脱铵根后才能返回钢铁冶金使用，因此，锌、铁、炭综合回收流程长，废水量大，治理困难。北京科技大学徐刚于2015年1月4日公开的博士论文中介绍了利用微波辐射加热进行钢铁冶金粉尘的还原反应是在常压下进行的，获得金属化的还原反应物铁、锌等的混合物，必须进行磁选分离铁和锌，综合回收效率不高。

发明内容

为了克服上述各种冶炼方法存在的缺点，本发明提供了一种含锌钢铁冶金粉尘采用真空微波联合冶金方法，能够直接将其中的ZnO还原冶炼为金属锌回收和将Fe₂O₃、Fe₃O₄等铁成分冶炼为金属化物回收。原料中未反应完的炭成分随铁金属化物一起回收返回炼铁高炉。产生的废气主要是CO，经除尘过滤后由真空排气管排出回收利用。

本发明技术方案：一种含锌钢铁冶金粉尘的综合回收方法，具体步骤包括：

(1)将各种含锌钢铁冶金粉尘磨细至60目以上后混合配料至含Zn≥10％的混合物料；