电积锌循环的锌热法炼铁方法技术

本发明专利技术公开了一种电积锌循环的锌热法炼铁方法，包括如下具体步骤：制取金属锌；将金属锌熔化后置入熔锌室中，铁矿粉通过进料装置通入锌熔液中，形成氧化锌和单质铁；单质铁与锌结合生成固态的金属互化物；位于锌熔液下层的金属互化物送至重料固液离心分离系统中，浮渣送至轻料固液离心分离系统中；重料固液离心分离系统将金属互化物与夹杂的锌液分离后，并将金属互化物输送至重质料蒸馏分离装置中；轻料固液离心分离系统将浮渣中夹杂的锌液进行分离，然后将浮渣输送至轻质料蒸馏分离装置。本发明专利技术在炼铁过程中无需用到氢气等还原气体，杜绝了发生氢气爆炸的隐患，整个工艺流程较为安全；且在炼铁过程中几乎不产生二氧化碳排放，绿色环保。绿色环保。绿色环保。

【技术实现步骤摘要】
电积锌循环的锌热法炼铁方法


[0001]本专利技术涉及炼铁
，特别涉及一种电积锌循环的锌热法炼铁方法。

技术介绍

[0002]钢铁工业的长流程炼铁，目前高炉采用焦炭、喷吹煤粉为还原剂和加热源，竖炉采用天然气、焦炉煤气制取的还原气进行气基还原，均会带来很高的二氧化碳排放。为减少钢铁工业，特别是金属铁提取冶金的碳排放，全球开始探讨氢冶金，也就是通过非化石的光伏、风力发电，然后再通过电解水制氢气，用氢基竖炉实现铁矿石的无碳排还原。
[0003]虽然氢冶金具有二氧化碳排放小的优点，但是也存在着十分突出的问题：
[0004]1、电解水制氢的电力消耗巨大，只有在光伏、风电无法上网的“弃风弃光”条件下，绿电
‑
电解水
‑
氢冶金才具有商业竞争力；
[0005]2、由于电解水制氢直接依赖于电能的供应，当使用间歇性的光伏、风电时，氢基竖炉还原所需的连续作业与电解水制氢的间歇性形成难以调和的矛盾；
[0006]3、氢气还原铁矿石是吸热化学反应，需要额外电力加热氢气来补充工艺环节的热量，对氢气的加热，带来设备和工艺的复杂性的提升；并且氢气还原率并不理想，需要将竖炉尾气重新除尘、加压、升温后返回竖炉，这样同样会增加工艺设备的复杂性，并导致成本上升；
[0007]4、氢气属于易爆气体，使用安全性带来重大挑战，特别是高温环境下的使用安全性；
[0008]5、电解水制氢适合小规模制取纯度较高的氢气，而钢铁工业用氢量巨大，电解水制氢的设备产能与钢铁还原用氢量存在数个数量级的差距。
[0009]上述问题直接制约了氢冶金工艺的推广使用，使其在现阶段难以替代传统的炼铁工艺。
[0010]因此亟需提供一种二氧化碳排放低、工艺流程安全的炼铁方法，以解决传统的炼铁方法碳排放高的问题。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于提供一种电积锌循环的锌热法炼铁方法，具有二氧化碳排放低、工艺流程安全的优点，能够解决传统的炼铁方法碳排放高的问题。
[0012]本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：电积锌循环的锌热法炼铁方法，包括如下具体步骤：
[0013]通过电积锌法制取金属锌；将金属锌熔化后得到锌熔液并将其置入熔锌室中，熔锌室设置在加热装置的上方，锌熔液的温度低于铁的熔点；熔锌室的上端设有进料装置，铁矿粉通过进料装置通入锌熔液中，锌与铁矿粉中的铁氧化物发生反应，形成氧化锌和单质铁；单质铁与锌结合生成固态的金属互化物，并聚积在锌熔液的下层；反应产生的氧化锌与铁矿粉中的二氧化硅浮于锌熔液的表面，形成浮渣；
[0014]熔锌室中设有浮渣聚积机构，浮渣聚积机构将浮渣聚积在浮渣聚积区；
[0015]位于锌熔液下层的金属互化物通过重质料输送装置输送至重料固液离心分离系统中，位于浮渣聚积区中的浮渣通过轻质料输送装置输送至轻料固液离心分离系统中；重料固液离心分离系统将金属互化物与夹杂的锌液分离后，并将金属互化物输送至重质料蒸馏分离装置中，通过重质料蒸馏分离装置将金属互化物中的铁和锌分离；轻料固液离心分离系统将浮渣中夹杂的锌液进行分离，然后将浮渣输送至轻质料蒸馏分离装置，通过轻质料蒸馏分离装置对浮渣中残余的锌进行分离回收。
[0016]作为优选，所述锌熔液的温度为500
‑
800℃。
[0017]作为优选，重质料蒸馏分离装置包括铁锌分离炉、第二冷却室、第三冷却室，铁锌分离炉上设有电热元件，铁锌分离炉的上端设有第一冷却水套，第一冷却水套与第二冷却室之间连通，第二冷却室与第三冷却室之间连通，第三冷却室连接第二蒸馏真空泵；第二冷却室的外侧设有第二冷却水套，第二冷却水套上设有第二冷却剂入口和第二冷却剂出口；第三冷却室的外侧设有第三冷却水套，第三冷却水套上设有第三冷却剂入口和第三冷却剂出口；
[0018]将金属互化物放入铁锌分离炉中，通过电热元件对金属互化物进行加热，金属互化物中的锌受热挥发形成锌蒸气，同时第二蒸馏真空泵启动，锌蒸气在第一冷却水套内壁处冷凝形成第一结晶锌，剩余的锌蒸气依次通过第二冷却室和第三冷却室，锌蒸气分别在第二冷却室和第三冷却室中冷却后形成第二冷却结晶锌和第三冷却结晶锌；金属互化物经过蒸馏分离后，在铁锌分离炉中得到金属铁。
[0019]作为优选，所述轻质料蒸馏分离装置包括包括锌蒸馏分离炉、初冷室、二冷室，锌蒸馏分离炉的外侧设有加热室，加热室的两侧分别设有热源进口和乏热源出口，锌蒸馏分离炉通过连接管与轻料罐相连，连接管上设有进料阀；锌蒸馏分离炉与初冷室连通，初冷室与二冷室连通，二冷室连接第一蒸馏真空泵；初冷室的外侧设有初冷冷却水套，初冷冷却水套上设有初冷冷却剂入口和初冷冷却剂出口；二冷冷却室的外侧设有二冷冷却水套，二冷冷却水套上设有二冷冷却剂入口和二冷冷却剂出口；
[0020]浮渣置于轻料罐中，轻料罐中的浮渣通过连接管进入锌蒸馏分离炉中；通过加热室对锌蒸馏分离炉中的浮渣进行加热，同时启动第一蒸馏真空泵，浮渣中的锌在加热后挥发形成锌蒸气，锌蒸气依次通过初冷室和二冷室，部分锌蒸气在初冷室中冷却后形成初冷结晶锌，剩余的锌蒸气在二冷室中冷却后形成终冷结晶锌。
[0021]作为优选，将经过蒸馏分离后的浮渣浸入硫酸中，硫酸与浮渣中的氧化锌反应后得到硫酸锌溶液，将硫酸锌溶液过滤后作为电解液并用于电积锌法制取金属锌。
[0022]作为优选，所述进料装置包括进料锁斗、螺旋加料室、气体调节装置，进料锁斗的上下两端分别设有上进料阀和下进料阀，螺旋加料室连接在进料锁斗的下端，进料锁斗连接气体调节装置；螺旋加料室的下端设有进料螺杆管，进料螺杆管中设有进料螺杆，螺旋加料室中设有进料电机；进料螺杆的上端与进料电机相连，进料螺杆和进料螺杆杆的下端均伸入锌熔液池中锌熔液中；进料电机的上端设有布料锥；
[0023]在进料时，先通过气体调节装置将进料锁斗中的气体抽除，并向进料锁斗中充入惰性气体；接着打开上进料阀，将铁矿粉通入进料锁斗中；然后关闭上进料阀，并打开下进料阀，使得进料锁斗中的铁矿粉落入螺旋加料室中；通过进料螺杆将落入螺旋加料室中的
铁矿粉推送至锌熔液中。
[0024]作为优选，所述气体调节装置包括排气管、废气充气管、惰气充气管、惰气储罐、废气储罐，排气管和废气充气管的一端与进料锁斗连通，排气管和废气充气管的另一端连接废气储罐；排气管上依次设有冷区除尘器、排气阀门、真空泵、废气缓冲罐、增压泵，废气充气管上设有废气充气阀门；惰气充气管的一端与进料锁斗连通，另一端连接惰气储罐，惰气充气管上设有惰气充气阀门。
[0025]作为优选，所述浮渣聚集机构包括设置在进料螺杆下端的搅拌桨叶、设置在熔锌室中的隔离墙，隔离墙上设有通液孔，隔离墙局部插入锌熔液中；进料螺杆在旋转时带动搅拌桨叶旋转，搅拌桨叶旋转时带动锌熔液旋转流动，旋转流动的锌熔液在流经隔离墙时，浮在锌熔液上方的浮渣被隔离墙阻挡并聚积在隔离墙的一侧，从而在隔离墙的一侧形成浮渣聚积区。
[0026]作为优选，重料固液离心分离系统、轻料固液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电积锌循环的锌热法炼铁方法，其特征在于，包括如下具体步骤：通过电积锌法制取金属锌；将金属锌熔化后得到锌熔液并将其置入熔锌室中，熔锌室设置在加热装置的上方，锌熔液的温度低于铁的熔点；熔锌室的上端设有进料装置，铁矿粉通过进料装置通入锌熔液中，锌与铁矿粉中的铁氧化物发生反应，形成氧化锌和单质铁；单质铁与锌结合生成固态的金属互化物，并聚积在锌熔液的下层；反应产生的氧化锌与铁矿粉中的二氧化硅浮于锌熔液的表面，形成浮渣；熔锌室中设有浮渣聚积机构，浮渣聚积机构将浮渣聚积在浮渣聚积区；位于锌熔液下层的金属互化物通过重质料输送装置输送至重料固液离心分离系统中，位于浮渣聚积区中的浮渣通过轻质料输送装置输送至轻料固液离心分离系统中；重料固液离心分离系统将金属互化物与夹杂的锌液分离后，并将金属互化物输送至重质料蒸馏分离装置中，通过重质料蒸馏分离装置将金属互化物中的铁和锌分离；轻料固液离心分离系统将浮渣中夹杂的锌液进行分离，然后将浮渣输送至轻质料蒸馏分离装置，通过轻质料蒸馏分离装置对浮渣中残余的锌进行分离回收。2.根据权利要求1所述的电积锌循环的锌热法炼铁方法，其特征在于，所述锌熔液的温度为500
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800℃。3.根据权利要求1所述的电积锌循环的锌热法炼铁方法，其特征在于，重质料蒸馏分离装置包括铁锌分离炉、第二冷却室、第三冷却室，铁锌分离炉上设有电热元件，铁锌分离炉的上端设有第一冷却水套，第一冷却水套与第二冷却室之间连通，第二冷却室与第三冷却室之间连通，第三冷却室连接第二蒸馏真空泵；第二冷却室的外侧设有第二冷却水套，第二冷却水套上设有第二冷却剂入口和第二冷却剂出口；第三冷却室的外侧设有第三冷却水套，第三冷却水套上设有第三冷却剂入口和第三冷却剂出口；将金属互化物放入铁锌分离炉中，通过电热元件对金属互化物进行加热，金属互化物中的锌受热挥发形成锌蒸气，同时第二蒸馏真空泵启动，锌蒸气在第一冷却水套内壁处冷凝形成第一结晶锌，剩余的锌蒸气依次通过第二冷却室和第三冷却室，锌蒸气分别在第二冷却室和第三冷却室中冷却后形成第二冷却结晶锌和第三冷却结晶锌；金属互化物经过蒸馏分离后，在铁锌分离炉中得到金属铁。4.根据权利要求1所述的电积锌循环的锌热法炼铁方法，其特征在于，所述轻质料蒸馏分离装置包括包括锌蒸馏分离炉、初冷室、二冷室，锌蒸馏分离炉的外侧设有加热室，加热室的两侧分别设有热源进口和乏热源出口，锌蒸馏分离炉通过连接管与轻料罐相连，连接管上设有进料阀；锌蒸馏分离炉与初冷室连通，初冷室与二冷室连通，二冷室连接第一蒸馏真空泵；初冷室的外侧设有初冷冷却水套，初冷冷却水套上设有初冷冷却剂入口和初冷冷却剂出口；二冷冷却室的外侧设有二冷冷却水套，二冷冷却水套上设有二冷冷却剂入口和二冷冷却剂出口；浮渣置于轻料罐中，轻料罐中的浮渣通过连接管进入锌蒸馏分离炉中；通过加热室对锌蒸馏分离炉中的浮渣进行加热，同时启动第一蒸馏真空泵，浮渣中的锌在加...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛强，
申请(专利权)人：嘉兴中科海石合金技术有限公司，
类型：发明
国别省市：