专利汇可以提供一种炼铁高炉炉尘资源综合利用的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种炼 铁 高炉 炉尘资源综合利用的方法,含锌1.5%~15%的高炉炉尘经磨矿、 磁选 、重选回收铁矿物获得铁精矿,选矿 尾矿 用含 硫酸 15%~30%的 钛 白废酸处理,使其中的 氧 化锌以硫酸锌的形式转入溶液中,固液分离得出的溶液用石灰中和除铁后,再用S2-、CO32-、HCO3-离子沉锌获得锌精矿, 浸出 渣用中性油浮选获得炭精矿。该方法将钛白废酸和高炉炉尘结合在一起,使之成为互为所需的原料和 试剂 ,有效地将两种废弃物变成了有价资源,较好解决了环境污染问题,同时又能产生好的经济效益。,下面是一种炼铁高炉炉尘资源综合利用的方法专利的具体信息内容。
1、一种炼铁高炉炉尘资源综合利用的方法,其特征在于,其按以下步骤完成,
高炉炉尘经过球磨机湿式磨矿,使其中大颗粒的物料被磨细至小于0.074mm 的含量大于80%,采用磁场强度为500~2500奥斯特的弱磁场磁选机在20%~50% 的矿浆重量百分浓度下,一次粗选,一至二次精选回收其中的强磁性矿物,再用 螺旋溜槽在20%~50%的矿浆重量百分浓度下,一次粗选、一次扫选、一至二次 精选回收其中的弱磁性矿物,两种产品混合浓缩过滤得含铁45%~64%的混合铁 精矿及选铁后尾矿;
将选铁后尾矿,经浓缩得固体重量百分浓度40%~60%的矿浆,将该矿浆装 入配浆槽,加入钛白废酸,使固体与液体的重量比保持在2~6∶1,矿浆pH值 小于2,混合均匀形成混合料浆,将该料浆送入耐酸搅拌桶中,在100转/分~ 500转/分的搅拌转速下,常温搅拌5分钟~60分钟,搅拌过程中加钛白废酸使 料浆pH值保持在2以下,当高炉炉尘选铁尾矿中的锌90%~98%以硫酸锌的形式 转入溶液中时,停止搅拌,对料浆进行浓缩过滤,得一次滤液及浸出渣,对浸出 渣洗涤,一次滤液再注入搅拌桶中,加入氧化剂,使90%以上的Fe2+离子氧化成 Fe3+,再加中和物质控制溶液pH值3~3.5,在10转/分~100转/分的转速下搅 拌30分钟~90分钟,当溶液含铁小于300mg/L时停止搅拌,对溶液中的沉淀物 进行浓缩过滤得铁渣及二次滤液,二次滤液加入搅拌桶中,加入S2-、CO3 2-或HCO3 - 沉淀锌的阴离子,在10~90转/分的转速下搅拌10~30分钟,使溶液中98%以 上的锌沉淀,对含沉淀物的溶液浓缩过滤得含锌大于45%的锌精矿及废液;
浸出渣加水形成重量百分浓度20%~45%的矿浆,将矿浆加入搅拌速度300~ 600转/分的搅拌桶中,加中性油100~800g/t,再加起泡剂30~120g/t,搅拌2~ 10分钟后将矿浆加入浮选机中一次粗选,一至二次扫选,一至二次精选,对精 选产品浓缩过滤得含C 45%~70%的炭精矿及弃渣。
2、根据权利要求1所述的炼铁高炉炉尘资源综合利用的方法,其特征在于, 所述钛白废酸的硫酸含量为15%~30%。
3、根据权利要求1所述的炼铁高炉炉尘资源综合利用的方法,其特征在于, 所述氧化剂包括空气、双氧水、二氧化锰中的一种。
4、根据权利要求1所述的炼铁高炉炉尘资源综合利用的方法,其特征在于, 所述中和物质为炼铁高炉炉尘和石灰中的一种。
5、根据权利要求1所述的炼铁高炉炉尘资源综合利用的方法,其特征在于, 含沉淀锌的阴离子S2-、CO3 2-或HCO3 -的物质分别为硫化钠、碳酸钠或碳酸氢钠。
6、根据权利要求1所述的炼铁高炉炉尘资源综合利用的方法,其特征在于, 所述起泡剂为松醇油。
7、根据权利要求1-6中任一项所述的炼铁高炉炉尘资源综合利用的方法,其 特征在于,所述高炉炉尘中含锌1.5%~13%,含铁25%~45%,含炭10%~23%。
本发明涉及一种炼铁高炉炉尘资源综合利用的方法,属于选 矿冶金技术领域。
二、背景技术:
高炉炼铁过程中,产生大量的微细炉尘,该炉尘经集尘、水 洗等形成高炉炉尘。高炉炉尘含铁、炭,可以作为炼铁的二次原料,但由于其含 锌高,含铁品位低,如直接送往烧结炼铁,将影响烧结和炼铁过程,同时锌资源 也不能得到回收利用。
近几十年来,世界各国都十分重视钢铁工业产生的炼铁高炉炉尘的综合利 用,对高炉炼铁炉尘资源综合利用进行了大量的研究工作,形成了众多的资源回 收与利用方案,有的成功地实施了产业化,取得了良好的经济效益和环境效益。 这些技术方案归纳起来主要有三种,一种是选矿-焙烧工艺,一种是焙烧-选矿 工艺,第三种是选矿-焙烧-选矿工艺。
选矿-焙烧工艺方案侧重于回收利用炼铁高炉炉尘中的铁资源,首先是对炼 铁高炉炉尘进行选矿处理,通过磁选、重选获得铁精矿,该铁精矿可以作为炼铁 原料加以利用,然后对选矿尾矿在焙烧炉中进行还原焙烧,使锌等有色金属挥发, 通过收尘回收锌等有色金属资源。选矿-焙烧工艺可以在焙烧之前从炼铁高炉炉 尘中拿出产率约30%的铁精矿,使有色金属在尾矿中得到富集,而且进入焙烧的 物料减少,火法焙烧的投资减少,成本降低。不利之处在于选出的铁精矿有时品 位不高,铁的回收率不高。
焙烧-选矿工艺是先用焙烧的方法使炼铁高炉炉尘中的锌等有色金属挥发, 从烟气中收尘回收锌等有色金属,焙烧后的烧渣经过选矿,回收其中已经被还原 成金属铁的铁资源。该工艺得到的铁精矿品位高,铁的回收率高,在高炉炉尘中 锌含量高时,锌的回收率高,是一种技术指标优良的技术方案。但该工艺方案中, 所有的高炉炉尘都要经过火法处理,投资大,成本高,只有在锌等有色金属含量 高时才能获得好的经济效益。
选矿-焙烧-选矿工艺是将选矿-焙烧工艺所得的烧渣再进行一次选矿而 形成的,后一次选矿的目的是回收烧渣中被还原的金属铁,使铁资源得到充分的 回收利用。该技术方案适合于锌含量不高,铁难选的高炉炉尘的资源综合利用, 整个工艺处理高炉炉尘的成本较低。但该工艺的流程较为复杂,投资较大,适合 于大型钢铁企业使用。
此外,采用磁选、重选联合流程回收高炉炉尘中的铁资源;采用浮选回收其 中的炭;采用旋流器回收其中的锌等技术方案也进行了研究,但同样存在回收率 低,产品质量不高的问题,所以这些技术的应用不多。
三、发明内容:
本发明的目的是提供一种利用钛白废酸作浸出试剂,综合回 收高炉炉尘中铁、炭、锌资源的工艺。钛白废酸是液体废弃物,高炉炉尘选铁尾 矿是固体废弃物,本发明将二者结合在一起,便成了互为所需的原料和试剂,有 效地将两种废弃物变成了有价资源,较好解决了环境污染问题,同时又能产生好 的经济效益。
本发明通过以下技术方案来实现:
1、选矿回收高炉炉尘中的铁矿物
高炉炉尘含锌1.5%~13%,含铁25%~45%,含炭10%~23%。
将高炉炉尘经过球磨机湿式磨矿,使其中大颗粒的物料被磨细至小于 0.074mm的含量大于80%。采用磁场强度为500~2500奥斯特的弱磁场磁选机在 20%~50%的矿浆重量百分浓度下,一次粗选,一至二次精选回收其中的磁铁矿等 强磁性矿物。再用螺旋溜槽在20%~50%的矿浆重量百分浓度下,一次粗选、一 次扫选、一至二次精选回收其中的赤铁矿等弱磁性矿物,两种产品混合脱水过滤 得含铁45%~64%的混合铁精矿及选铁后尾矿。
2、高炉炉尘选铁尾矿回收锌资源
将选铁后尾矿,经浓缩得固体重量百分浓度40%~60%的矿浆,将该矿浆装 入配浆槽,加入硫酸含量15%~30%的钛白废酸,使固体与液体的重量比保持在 2~6∶1,矿浆pH值小于2,混合均匀形成钛白废酸-高炉炉尘选铁尾矿混合料 浆,将该料浆送入耐酸搅拌桶中,在100转/分~500转/分的搅拌转速下,常温 搅拌5分钟~60分钟,搅拌过程中加钛白废酸使料浆pH值保持在2以下,当高 炉炉尘选铁尾矿中的锌90%~98%以硫酸锌的形式转入溶液中时,停止搅拌,对 料浆进行浓缩过滤,得一次滤液及浸出渣,对浸出渣洗涤,一次滤液再注入搅拌 桶中,加入氧化剂,使90%以上的Fe2+离子氧化成Fe3+,氧化剂包括空气、双氧水、 二氧化锰中的一种,再加中和物质控制溶液pH值3~3.5,中和物质包括炼铁高 炉炉尘和石灰,在10转/分~100转/分的转速下搅拌30分钟~90分钟,当溶液 含铁小于300mg/L时停止搅拌,对溶液中的沉淀物进行浓缩过滤得铁渣及二次滤 液,二次滤液加入搅拌桶中,加入S2-、CO3 2-或HCO3 -沉淀锌阴离子,在10~90转 /分的转速下搅拌10~30分钟,使溶液中98%以上的锌沉淀,对含沉淀物的溶液 浓缩过滤得含锌大于45%的锌精矿及废液,部分废液返回使用,其余废液加石灰 中和至中性后达标排放。
3、浸出渣浮选回收炭
浸出渣加水形成重量百分浓度20%~45%的矿浆,将矿浆加入搅拌速度300~ 600转/分的搅拌桶中,加中性油100~800g/t,再加起泡剂30~120g/t,搅拌2~ 10分钟后将矿浆加入浮选机中一次粗选,一至二次扫选,一至二次精选,对精 选产品浓缩过滤得含C45%~70%的炭精矿及弃渣。
本发明的技术原理
1、选矿回收高炉炉尘中的铁矿物的技术原理
高炉炉尘中的铁矿物主要是磁铁矿、赤铁矿,少部分铁以铁硅酸盐的形式存 在。可以选矿回收的铁矿物为磁铁矿和赤铁矿,磁铁矿为强磁性矿物,采用弱 磁选可以很好回收,赤铁矿为弱磁性矿物,比重较大,采用强磁选、重选和浮 选方法可以回收。本发明所使用的原料中,赤铁矿是最主要的铁矿物,试验表 明,强磁选和浮选的效果不如重选,且重选投资少,所以选择重选回收这种赤 铁矿矿物。
2、钛白废酸对氧化锌的浸出原理
钛白废酸中的硫酸与炼铁高炉炉尘选矿尾矿中的氧化锌按下式反应:
ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O
ZnSO4溶解于水中,从而使炼铁高炉炉尘选矿尾矿中的固体氧化锌被浸出进 入溶液。钛白废酸中的硫酸还与部分Fe2O3、FeO、CaO等反应,反应式如下:
Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O
FeO+H2SO4=FeSO4+H2O
CaO+H2SO4+H2O=CaSO4·2H2O
3、水解除铁的化学原理
浸出液中含有部分Fe3+、Fe2+离子,加入氧化剂空气、双氧水、二氧化锰、 次氯酸钾使Fe2+氧化成Fe3+,加中和物质调节溶液pH值至2~4.5,Fe3+离子水 解反应如下:
Fe3++3H2O=Fe(OH)3(沉淀)+3H+
通过该反应,使铁离子以Fe(OH)3沉淀的形式排除。
4、S2-、CO3 2-或HCO3 -离子沉淀锌离子的化学原理
S2-、CO3 2-、HCO3 -离子沉淀锌离子的化学反应为:
Zn2++S2-=ZnS(沉淀)
Zn2++CO3 2-+2H2O=ZnCO3Zn(OH)2(沉淀)+2H+
Zn2++HCO3 -+OH-=ZnCO3(沉淀)+H2O
利用该化学反应,在含锌溶液中加入S2-、CO3 2-、HCO3 -离子,使锌离子以 硫化锌、碱式碳酸锌、碳酸锌的形式沉淀出来,再通过固液分离得到锌精矿。
5、浸出渣浮选回收炭的技术原理
高炉炉尘中的炭主要是焦炭粉,该焦炭粉颗粒表面具有天然疏水性,在浸出 渣料浆中加入中性油,中性油分子在焦炭粉颗粒表面吸附进一步增强其疏水性, 添加起泡剂,通入空气就能很好实现焦炭粉颗粒的浮选。
本发明具有以下优点:
1、高炉炉尘中的锌主要以游离氧化锌的形式存在,粒度微细,用硫酸在常 温下处理时,反应速度快,浸出时间短,浸出率高;
2、氧化锌的湿法浸出中,硫酸消耗占总成本的70%以上,采用商业硫酸处 理高炉炉尘时,由于高炉炉尘含锌低,硫酸价格高,处理成本高,一般情况下难 以获得好的经济效益。本发明采用不花钱的钛白废酸作为氧化锌的浸出试剂,使 氧化锌湿法浸出的成本大为降低。
3、钛白废酸是硫酸法钛白粉厂数量巨大的废液污染物,处理该废液投资大, 费用高,成为硫酸法钛白生产的一大难题。本发明用该废酸作为炼铁高炉炉尘选 矿尾矿的浸出试剂时,炼铁高炉炉尘选矿尾矿成为该废酸的中和剂,这大大减少 了废酸处理所需的石灰等碱性物料的数量,从而减少了该废酸处理的费用支出。
4、钛白废酸是液体废弃物,高炉炉尘选铁尾矿是固体废弃物,本发明将二 者结合在一起,便成了互为所需的原料和试剂,有效地将两种废弃物变成了有价 资源,较好解决了环境污染问题,同时又能产生好的经济效益。
四、附图说明:
图1为本发明的工艺流程图。
五、具体实施方式:
实施例一:
炼铁高炉炉尘:钒钛磁铁矿炼铁高炉炉尘:含锌1.5%~13%,含铁25%~38%, 含炭10%~20%。
1、钒钛磁铁矿炼铁高炉炉尘经过球磨机湿式磨矿,使其中大颗粒的物料被 磨细至小于0.074mm含量大于80%。采用磁场强度为1500奥斯特的弱磁场磁选 机在40%的矿浆重量百分浓度下,一次粗选,一次精选回收其中的磁铁矿等强磁 性矿物。再用螺旋溜槽在40%的矿浆重量百分浓度下,一次粗选、一次扫选、二 次精选回收其中的赤铁矿等弱磁性矿物,两种产品混合脱水过滤得含铁45%~ 48%的混合铁精矿及选铁后尾矿。
2、选铁后尾矿,经浓缩得固体重量百分浓度60%的矿浆,将该矿浆装入配 浆槽,加入硫酸含量20%的钛白废酸,使固体与液体重量比即固液比保持在2~4 ∶1,矿浆pH值小于2,混合均匀形成钛白废酸-高炉炉尘选铁尾矿混合料浆, 将该料浆送入耐酸搅拌桶中,在100转/分~500转/分的搅拌转速下,常温搅拌 5分钟~60分钟,搅拌过程中加钛白废酸使料浆pH值保持在2以下,当高炉炉 尘选铁尾矿中的锌90%~98%以硫酸锌的形式转入溶液中时,停止搅拌,对料浆 进行浓缩过滤,得一次滤液及浸出渣,对浸出渣洗涤,一次滤液再注入搅拌桶中, 通空气使90%以上的Fe2+离子氧化成Fe3+,在加中和物质高炉炉尘控制溶液pH值 3~3.5,在10~100转/分的转速下搅拌50~90分钟,当溶液含铁小于300mg/L 时停止搅拌,对溶液中的沉淀物进行浓缩过滤,得铁渣及二次滤液,二次滤液加入 搅拌桶中,加入硫化钠(S2-),在10转/分~90转/分的转速下搅拌10分钟~30 分钟,使溶液中98%以上的锌沉淀,对含沉淀物的溶液浓缩过滤得含锌大于45% 的锌精矿及废液,部分废液返回使用,其余废液加石灰中和至中性后达标排放。
3、浸出渣,加水形成重量百分浓度35%的矿浆,将矿浆加入搅拌速度300~ 600转/分的搅拌桶中,加中性油煤油600g/t,再加起泡剂松醇油80g/t,搅拌2~ 10分钟后将矿浆加入浮选机中一次粗选,一次扫选,一次精选,对精选产品浓 缩过滤得含C 45%~65%的炭精矿。
主要技术指标:
钒钛磁铁矿炼铁高炉炉尘含锌1.5%~13%,含铁25%~38%,含炭10%~20%;
铁精矿含铁品位45%~48%;
铁精矿中铁的回收率≥50%;
炭精矿含炭品位45%~65%;
炭精矿中炭的回收率≥60%;
锌精矿含锌品位≥45%;
锌精矿中锌的回收率≥80%。
实施例二:
炼铁高炉炉尘:磁铁矿炼铁高炉炉尘:含锌2.3%~10%,含铁30%~40%, 含炭12%~21%。
1、磁铁矿炼铁高炉炉尘经过球磨机湿式磨矿,使其中大颗粒的物料被磨细 至小于0.074mm含量大于80%。采用磁场强度为800~2000奥斯特的弱磁场磁选 机在30%的矿浆重量百分浓度下,一次粗选,二次精选回收其中的磁铁矿等强磁 性矿物。再用螺旋溜槽在40%的矿浆重量百分浓度下,一次粗选、一次扫选、一 次精选回收其中的赤铁矿等弱磁性矿物,两种产品混合脱水过滤得含铁55%~ 63%的混合铁精矿及选铁后尾矿。
2、选铁后尾矿,经浓缩得固体重量百分浓度50%的矿浆,将该矿浆装入配 浆槽,加入硫酸重量百分含量18%~30%的钛白废酸,使固液比保持在3~6∶1, pH值小于2,混合均匀形成钛白废酸-炼铁高炉炉尘选铁尾矿混合料浆,将该料 浆送入耐酸搅拌桶中,在300转/分的搅拌转速下,常温搅拌10分钟~60分钟, 搅拌过程中加钛白废酸使料浆pH值保持在2以下,当高炉炉尘选铁尾矿中的锌 90%~98%以硫酸锌的形式转入溶液中时,停止搅拌,对料浆进行浓缩过滤,得一 次滤液及浸出渣,对浸出渣洗涤,一次滤液再注入搅拌桶中,加双氧水使90%以 上的Fe2+离子氧化成Fe3+,在加石灰控制溶液pH值3~3.5,在10~100转/分的 转速下搅拌30~90分钟,当溶液含铁小于300mg/L时停止搅拌,对溶液中的沉 淀物进行浓缩过滤得铁渣及二次滤液,二次滤液加入搅拌桶中,加入碳酸钠 (CO3 2-),在10~90转/分的转速下搅拌10~30分钟,使溶液中98%以上的锌沉 淀,对含沉淀物的溶液浓缩过滤得含锌大于45%的锌精矿及废液。
3、浸出渣加水形成重量百分浓40%的矿浆,将矿浆加入搅拌速度300~600 转/分的搅拌桶中,加中性油柴油550g/t,再加起泡剂松醇油100g/t,搅拌2~ 10分钟后将矿浆加入浮选机中一次粗选,一次扫选,一次精选,对精选产品浓 缩过滤得含C50%~70%的炭精矿。
主要技术指标:
磁铁矿炼铁高炉炉尘含锌2.3%~10%,含铁30%~40%,含炭12%~21%;
铁精矿含铁品位55%~63%;
铁精矿中铁的回收率≥65%;
炭精矿含炭品位50%~70%;
炭精矿中炭的回收率≥65%;
锌精矿含锌品位≥45%;
锌精矿中锌的回收率≥80%。
实施例三:
炼铁高炉炉尘:混合铁矿炼铁高炉炉尘:含锌2%~13%,含铁26%~43%, 含炭12%~23%。
1、混合铁矿炼铁高炉炉尘经过球磨机湿式磨矿,使其中大颗粒的物料被磨 细至小于0.074mm含量大于80%。采用磁场强度为1000~2500奥斯特的弱磁场 磁选机在45%的矿浆重量百分浓度下,一次粗选,一次精选回收其中的磁铁矿等 强磁性矿物。再用螺旋溜槽在40%的矿浆重量百分浓度下,一次粗选、一次扫选、 二次精选回收其中的赤铁矿等弱磁性矿物,两种产品混合脱水过滤得含铁52%~ 58%的混合铁精矿及选铁后尾矿。
2、选铁后尾矿,经浓缩得固体重量百分浓度40%的矿浆,将该矿浆装入配 浆槽,加入硫酸含量25%的钛白废酸,使固体与液体的重量比即固液比保持在4~ 6∶1,矿浆pH值小于2,混合均匀形成钛白废酸-炼铁高炉炉尘选铁尾矿混合 料浆,将该料浆送入耐酸搅拌桶中,在100~500转/分的搅拌转速下,常温搅拌 10~60分钟,搅拌过程中加钛白废酸使料浆pH值保持在2以下,当高炉炉尘选 铁尾矿中的锌90%~98%以硫酸锌的形式转入溶液中时,停止搅拌,对料浆进行 浓缩过滤,得一次滤液及浸出渣,对浸出渣洗涤,一次滤液再注入搅拌桶中,加 二氧化锰使90%以上的Fe2+离子氧化成Fe3+,在加石灰控制溶液pH值3~3.5,在 50~100转/分的转速下搅拌30~90分钟,当溶液含铁小于300mg/L时停止搅拌, 对溶液中的沉淀物进行浓缩过滤得铁渣及二次滤液,二次滤液加入搅拌桶中,加 入碳酸氢钠(HCO3 -),在10~90转/分的转速下搅拌10~30分钟,使溶液中98% 以上的锌沉淀,对含沉淀物的溶液浓缩过滤得含锌大于45%的锌精矿及废液。
3、浸出渣,加水形成重量百分浓度40%的矿浆,将矿浆加入搅拌速度300~ 600转/分的搅拌桶中,加中性油柴油400g/t,再加起泡剂松醇油90g/t,搅拌2~ 10分钟后将矿浆加入浮选机中一次粗选,一次扫选,一次精选,对精选产品浓 缩过滤得含C50%~70%的炭精矿。
主要技术指标:
混合铁矿炼铁高炉炉尘含锌2%~13%,含铁26%~43%,含炭12%~23%;
铁精矿含铁品位52%~58%;
铁精矿中铁的回收率≥65%;
炭精矿含炭品位50%~70%;
炭精矿中炭的回收率≥65%;
锌精矿含锌品位≥45%;
锌精矿中锌的回收率≥80%。
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