一种含锌粉尘微波氢还原脱锌的方法技术

本发明专利技术公开了一种含锌粉尘微波氢还原脱锌的方法，属于钢铁冶金技术领域，包括以下步骤：S1、将钢铁厂不同种类含锌粉尘进行优化配矿，得到配矿后的含锌粉尘物料；S2、向配矿后的含锌粉尘物料中加入粘结剂，进行强力混合处理，再进行高压辊磨和润磨联合处理，得到混匀料；S3、将混匀料造球得到生球，并进行干燥得到干球；S4、将干球放入微波还原炉中进行氢还原处理，还原后在保护气氛下进行冷却，得到还原脱锌球。本发明专利技术针对钢铁厂含锌粉尘中碳含量高，其吸波性能优越的特点，以及利用微波微波加热具有加热速度快、热量损失小、穿透能力强、操作方便等特点，对含锌粉尘进行加热，可显著改善传统加热能耗高、污染大的缺陷。污染大的缺陷。污染大的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种含锌粉尘微波氢还原脱锌的方法


[0001]本专利技术属于钢铁冶金
，具体涉及一种含锌粉尘微波氢还原脱锌的方法。

技术介绍

[0002]钢铁工业是我国经济发展的重要基础产业，也是固废排放大户，在其冶炼过程中会产生多种大量难处理的粉尘，如含锌粉尘。据统计，钢铁企业产生的粉尘总量一般为钢铁产量的8％～12％，而含锌粉尘占20％～30％。以此推算，每年我国钢铁厂含锌粉尘排放量超过2000万吨。含锌粉尘富含多种重金属，属于典型危废，若无法有效处置，必将带来严重的环境问题。为了保护环境及促进钢铁工业的生态循环，实现含锌粉尘的无害化和减量化已迫在眉睫。另一方面，钢厂含锌粉尘中富含各种有价元素如Fe、Pb、Zn、C，还有一些稀散元素In、Ag、Sn等，且其含量甚至高于某些原生矿产资源。据预测，2019年我国钢厂含锌粉尘中Fe、Zn和Pb的累计含量将分别达到600万吨、60万吨和4万吨，即相当于一座大型的“城市矿产”。而我国相关原生矿产资源匮乏，长期依耐进口。因此，为了缓解我国战略金属资源紧缺局面，降低对外依存度，对钢厂含锌粉尘
‑
这座“城市矿产”的开发与资源化利用是必然选择。
[0003]目前，对于含锌粉尘主要以碳热还原为主，如直接还原法(煤基直接还原、转底炉等)和熔融还原法。但是碳热还原脱锌工艺，存在反应温度高、能耗高、碳排放大、污染严重、作业率及经济性有待提高等问题；此外，次氧化锌产品锌品位低，成分复杂，通常采用火法
‑
湿法联合工艺分离富集，流程长，处理成本高。上述问题难以通过现有工艺解决，含锌粉尘的高效利用成为制约钢铁工业可持续发展的瓶颈之一。
[0004]因此，亟需开发新的工艺对含锌粉尘进行处理，实现低能耗、绿色清洁综合利用。

技术实现思路

[0005]针对传统碳热还原法处理含锌粉尘，存在能耗高、污染大、碳排放量大、产品质量低的难题，本专利技术的目的在于提供一种含锌粉尘微波氢还原脱锌的方法，通过微波和氢还原的耦合作用，实现含锌粉尘的绿色综合利用。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提供一种含锌粉尘微波氢还原脱锌的方法，包括以下步骤：
[0007]S1、优化配矿：将钢铁厂不同种类含锌粉尘进行优化配矿，得到配矿后的含锌粉尘物料；
[0008]S2、原料预处理：向配矿后的含锌粉尘物料中加入粘结剂，进行强力混合处理，再进行高压辊磨和润磨联合处理，得到混匀料；
[0009]S3、将步骤S2制备的混匀料造球得到生球，并进行干燥得到干球；
[0010]S4、将步骤S3制备的干球放入微波还原炉中进行氢还原处理，还原后在保护气氛下进行冷却，得到还原脱锌球。
[0011]优选的方案，步骤S1中，所述含锌粉尘包括高炉除尘灰、电炉除尘灰和炼钢转炉烟
尘中的一种或多种。
[0012]优选的方案，步骤S1中，通过优化配矿，改变钢铁厂内不同含锌粉尘的配加量，使混匀料中C含量控制在10％～20％。
[0013]优化配矿对于含锌粉尘微波氢还原相当重要。含锌粉尘中主要吸波介质为其中的碳粉。通常而言，优化配矿后，碳含量越高，其吸波性能愈加优越，微波加热过程，其“透热效应”更加明显，物料升温更快，能耗也越低，同时，含锌粉尘还原速率也越快；但是，当碳含量过高时，会降低含锌粉尘球团强度，氢还原过程容易粉化，导致还原效率下降。因此，专利技术人通过研究发现，应该通过优化配矿，使得混合料中C含量控制在10％～20％。
[0014]优选的方案，步骤S2中，所述粘结剂为膨润土、有机粘结剂或者复合粘结剂中一种或几种，其用量为总物料的0.5wt％～2.5wt％。
[0015]专利技术人通过大量实验发现，粘结剂在所述的添加量下，可进一步改善生球的落下强度、抗压强度和爆裂温度。例如，添加量低于0.5wt％时，生球的落下强度、抗压强度和爆裂温度均下降，添加量高于2.5wt％时，虽然生球的落下强度和抗压强度有所升高，但造球操作不稳定，生球爆裂温度下降。
[0016]进一步优选的，所述粘结剂为复合粘结剂，复合粘结剂的组分为膨润土、腐殖酸钠和聚丙烯酰胺，各组分按重量百分比计为：膨润土30％～50％，腐殖酸钠20％～40％，聚丙烯酰胺10％～50％，各组分之和为100％。
[0017]专利技术人通过根据矿物成球机理，应用官能团组装原理，进行了多功能粘结剂的功能和分子设计，采用含有亲水基团、亲矿基团和适宜聚合度的球团粘结剂分子，并优化了其种类及其配比。复合粘结剂的组分为膨润土、腐殖酸钠和聚丙烯酰胺，其化学吸附粘结力强，所制备的球团强度高，热稳定性好。
[0018]优选的方案，步骤S2中，强力混合过程，搅拌转速为1000～2000rpm、搅拌时间2～4min。
[0019]本专利技术采用的强力混合工艺，对后续造球和氢还原影响巨大。搅拌转速快、搅拌时间长，混匀效果好，复合粘结剂分散均匀，充分发挥其各种作用，有利于后续的造球。但是，搅拌转速偏慢，混匀效果差，搅拌转速过快，搅拌叶片磨损快，配件损耗大，成本高；搅拌时间短，混匀效果差，搅拌时间过长，混合机产量下降，容易导致粘结剂分散不均匀，生球质量不稳定，从而造成氢还原效果较差。
[0020]优选的方案，步骤S2中，高压辊磨过程，水分为7％～8％，辊磨压力为0.5～2.0N/mm2。高压辊磨水分偏高时，混合料太粘，高压辊磨机易堵塞，影响流程稳定运行；高压辊磨水分偏低，复合粘结剂的相互作用及其与矿物表面的化学作用减弱，导致生球性能变差。高压辊磨压力过小，则所获得的物料比表面积小，活性较差；高压辊磨压力过大，则能耗较高。
[0021]优选的方案，步骤S2中，润磨过程，润磨水分为7％～8％，润磨时间3～5min。润磨时间过短则均匀性较差，球团质量不均匀，强度较低；润磨时间过长，则能耗高。
[0022]优选的方案，步骤S3中，采用圆盘造球机进行造球，造球水分为12％～14％，造球时间为10～14min，所制备生球的粒度为16～20mm。
[0023]优选的方案，步骤S3中，制备的生球达到如下性能：生球抗压强度超过10N/个、落下强度大于4次/(0.5mm)、爆裂温度超过250℃，干球抗压强度超过100N/个。
[0024]优选的方案，所述步骤S3中，生球干燥的温度为200～400℃，干燥的风速为0.8～
1.2m/s，干燥的时间为6～10min。
[0025]优选的方案，所述步骤S4中，微波频率2400～2500MHZ、功率为3～6KW；干球还原的时间为40～100min，还原温度为800～1000℃，气体流速10～30L/min。
[0026]本专利技术具有以下有益技术效果：
[0027](1)本专利技术提供了一种含锌粉尘微波氢还原脱锌的方法，针对钢铁厂含锌粉尘中碳含量高，其吸波性能优越的特点，以及利用微波微波加热具有加热速度快、热量损失小、穿透能力强、操作方便等特点，对含锌粉尘进行加热，可显著改善传统加热能耗高、污染大的缺陷。
[0028](2)本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含锌粉尘微波氢还原脱锌的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、优化配矿：将钢铁厂不同种类含锌粉尘进行优化配矿，得到配矿后的含锌粉尘物料；S2、原料预处理：向配矿后的含锌粉尘物料中加入粘结剂，进行强力混合处理，再进行高压辊磨和润磨联合处理，得到混匀料；S3、将步骤S2制备的混匀料造球得到生球，并进行干燥得到干球；S4、将步骤S3制备的干球放入微波还原炉中进行氢还原处理，还原后在保护气氛下进行冷却，得到还原脱锌球。2.根据权利要求1所述含锌粉尘微波氢还原脱锌的方法，其特征在于，步骤S1中，所述含锌粉尘包括高炉除尘灰、电炉除尘灰和炼钢转炉烟尘中的一种或多种。3.根据权利要求1所述含锌粉尘微波氢还原脱锌的方法，其特征在于，步骤S1中，通过优化配矿，改变钢铁厂内不同含锌粉尘的配加量，使混匀料中C含量控制在10％～20％。4.根据权利要求1所述含锌粉尘微波氢还原脱锌的方法，其特征在于，步骤S2中，所述粘结剂为膨润土、有机粘结剂或者复合粘结剂中一种或几种，其用量为总物料的0.5wt％～2.5wt％。5.根据权利要求4所述含锌粉尘微波氢还原脱锌的方法，其特征在于，所述粘结剂为复合粘结剂，复合粘结剂的组分为膨润土、腐殖酸钠和聚丙烯酰胺，各组分按重量百分比计...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭正启，朱德庆，潘建，李启厚，杨聪聪，李思唯，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：