一種鋼鐵廠含鋅煙塵灰循環利用的方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種鋼鐵廠含鋒煙塵灰生產高純氧化鋒并回收鐵炭返回冶煉的循環 利用方法。
【背景技術】
[0002] 目前來自鋼廠的煙塵灰（包括高爐灰、轉爐灰、電爐灰），又稱煙塵膽存灰，每生產 一噸鋼鐵將會產生35~90kg的煙塵灰，運種煙塵灰一般含鐵15~30%、含氧化娃4~ 5 %、鋒5~22 %、可燃燒的固定炭（C) 25~55 %、氧化巧2~5 %、氧化儀1~2 % W及鐵、 饑和堿金屬等。通常條件下，一般作為燒結的原料來生產燒結礦，在鋼廠內部循環利用，隨 著循環的富集，入爐鋒負荷愈來愈高，嚴重影響高爐的正常運行。
[0003]目前限制高爐鋒負荷的方法：一是限制循環用煙塵灰用量；二是煙塵灰選礦處 理；=是采用火法和濕法處理。第一種不是降低高爐鋒負荷經濟的、有效的方法，而且帶來 環境污染。第二種是把鋒富集到尾泥中，但鐵精、炭精、尾泥=種產品失調，仍失去較高的 鐵、炭資源。第=種又分為火法和濕法處理，火法有直接燒結法、球團處理法、直接還原法處 理。但鋒、鉛及堿金屬仍未得到解決。濕法又分為酸法和堿法，酸法工藝成熟，不升溫鋒浸 取率僅80 %左右，升溫可達95 %，但鐵也高達60 %，除鐵困難，又浪費鐵，設備腐蝕嚴重，也 達不到環保要求。但堿法浸取率更低。現有濕法提鋒存在問題總體特點是鋒浸取率低，浸 渣難W循環利用，無法達到環保要求，設備腐蝕嚴重，對原料要求敏感，工藝難W優化，生產 效益低與鋼廠產量不相匹配等。目前我國鋼鐵企業含鋒粉塵配入燒結循環利用方式已經對 高爐、燒結生產和鋼鐵廠環境帶來巨大危害，對粉塵的處理上分迫切。
[0004] 專利號CN201210179548. 8《從高爐煉鐵煙塵制取鐵粉和回收有色金屬的方法》 采用回轉害配合還原燃料燒結含鋒煙塵灰，收集煙氣中的鋒灰，再通過磁選選出可磁選鐵。 此法工藝復雜，鐵、鋒回收率低，且炭資源被浪費，有害物質的去除率低，得到的氧化鋒品位 低，不可W直接作為原料添加生產產品。類似的工藝還有CN201210120674.6《一種含鋒鋼 鐵冶煉中間渣的資源化處理方法》、專利號CN201310740908. 1《一種利用鋼鐵廠含鋒塵泥生 產鐵水并回收鋒的方法》等。CN201110199110. 1《一種從鋼鐵廠粉塵中提取鐵粒和鋒粉的 方法》則采用轉底爐直接還原法，不需磁選可W得到鐵，有害物質去除較高，但氧化鋒品味 仍然很低，而且設備投資大。
[0005] 最理想的方法是進行鋒的選擇性浸出，使鋒進入溶液中，鋒得到有價值的回收利 用，鐵炭返回冶煉使用。
[0006]氨法是制備氧化鋒的一種常用方法，目前氨法（氨-碳錠聯合浸出法生產氧化鋒） 的一般步驟包括：對含鋒物料使用氨-碳錠聯合浸取制得鋒氨絡合液，經凈化、蒸氨結晶、 干燥般燒制得氧化鋒產品，一般氧化鋒含量95-98 %。
[0007]運種傳統的氨法制備氧化鋒一直沒有應用于煙塵灰的處理，主要原因在于：
[0008] 1.因為鋼廠煙塵膽存灰含鋒率低（一般含化％= 5-22)，浸出液含鋒濃度低，浸出 劑消耗量大，成本高，企業無法承受。
[0009] 2.因為雜質成分復雜，生產得到的只能是普通活性氧化鋒產品且合格率低，產品 價格較低經濟效益差。
[0010] 3.常規手段浸取時，煙塵灰的浸出率低，回收率低，鐵、炭資源回收也沒形成完整 鏈條，煙塵灰的價值未得到體現。
[0011] 專利號CN201210358206. 2《一種利用鋼廠煙塵灰生產高純納米氧化鋒 的方法》，CN201210357961.9《利用鋼廠煙塵灰氨法脫碳生產高純納米氧化鋒的方 法》，CN201210357962. 3《一種利用鋼廠煙塵灰氨法生產高純納米氧化鋒的方法》， CN201210358096. X《一種利用鋼廠煙塵灰氨法生產高純氧化鋒的方法》，CN201210357963. 8 《一種利用鋼廠煙塵灰生產高純氧化鋒的方法》，CN201210358030. 0《一種利用鋼廠煙塵灰 氨法脫碳生產高純氧化鋒的方法》等一系列氨法工藝，單純采用濕法工藝，由于含鋒煙塵灰 含量普遍較低，單純濕法浸取要么溶液中鋒含量較低，要么浸取工藝復雜反復，最終導致生 產成本高，而且對于浸取后煙塵灰的尾渣中的鐵炭單純說明返回鋼鐵廠使用，并未確定實 際可行的方案。
[0012] 綜上所述，對于煙塵灰的處理，如何在含鋒量低的煙塵灰中有效浸出其中的鋒，并 得到高純氧化鋒，同時克服傳統的方法的缺點，回收鐵炭并有效利用成為本行業亟待解決 的技術難題。

【發明內容】

[0013] 本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種鋼鐵廠含鋒塵泥循環利 用的方法。
[0014] 本發明采用的技術方案是運樣的：一種鋼鐵廠含鋒塵泥循環利用的方法，包括W 下步驟：
[0015] 氨法浸取鋼廠煙塵灰，浸取液凈化除雜后蒸氨結晶，干燥般燒后生產氧化鋒；浸取 尾渣鐵、炭返回冶煉回收利用，其中：
[0016] 浸取鋼廠煙塵灰時，用氨水-碳酸氨錠液作為浸出劑進行浸取；其中，所述浸出劑 中畑3的摩爾濃度C(NH3)=2-8mol/L，C〇32的摩爾濃度C(CO32)= 0.5-3. 5mol/L。
[0017] 作為優選：控制C(NHs):c(C〇32)= 2~6 : 1,0. 001-0.化g的表面活性劑浪取 煙塵灰后的浸出液加入次氧化鋒或鋒渣等高品位原料提高浸出液鋒濃度，使浸出液中鋒濃 度高于50邑/1，可W是直接加入次氧化鋒或鋒渣，也可W是加入浸出劑浸出次氧化鋒或鋒渣 后的浸出液，加入方式可W是加入煙塵灰中一起進入浸出劑浸取，也可W是在浸出劑浸出 煙塵灰時加入，還可W是在浸取煙塵灰后的浸出液中加入；浸取后過濾得到浸取液。
[0018] 浸取液加入次氧化鋒或鋒渣提高溶液中鋒濃度，是因為鋼鐵廠含鋒煙塵灰里鋒含 量低，溶液中濃度提升需要多次浸取新煙塵灰，造成工藝流程長，經濟效益不高；添加次氧 化鋒或鋒渣提高鋒濃度，能解決運個問題，既能處理低品位氧化鋒，又不至于濃度太低或工 藝流程太長而造成生產成本太高。故添加次氧化鋒或鋒渣提高鋒濃度，可使本發明能處理 含鋒低至4個百分點的含鋒煙塵灰且能有好的經濟效益。
[0019] 浸取后的溶液須凈化除雜步驟。除雜采用兩步除雜，第一步高儘酸鐘或過硫酸錠 氧化除鐵儘，第二步采用鋒粉與硫化錠或硫化鋼共用除鉛銅等雜質。
[0020] 蒸氨結晶和干燥般燒步驟均采用目前普通氨法制備氧化鋒的工藝參數。
[0021]其中：
[0022] 浸取步驟的化學反應方程式為：
[0023]
[0024]化Si〇3+nNH3巧畑4肥〇3一口n(畑3) n] C〇3+Si〇2? &0+ (畑4)2CO3 [00巧]共中n =1~4 ;
[0026] 過硫酸錠或高儘酸鐘作為氧化劑，除去鐵、儘、神等雜質。反應方程式：
[0027]
[0028] 2H3As〇3+8Fe (OH)3一（化2〇3)4AS2O3? 5&0 i +10&0
[0029]
[0030] 經過前述步驟氧化、分離后的鋒氨絡合液再經過鋒粉置換和硫化鋼沉淀重金屬雜 質，得到鋒氨絡合精制液；反應方程式：
[00引]m2+s2 - MS I M代表Cu 2+、Pb2\ Ccf、Ni2+Hg2+等離子
[0032] As^+S^^ As 2S3i
[0033] 3Fe2 +MnOi巧H2O一Mn〇2I +3Fe (OH)3I +甜"
[0034] 3Mn2+2Mn〇i+2H2〇- 5Mn〇2 i +4H "
[0035] Y2+Zn - Zn2 +Y其中Y代表：化2\Pb2\ C(T、化扣等離子
[0036] 蒸氨步驟的反應方程式：
[0037]
[0038] 蒸氨時加入氨氧化鋼提高抑值，并使酸根離子結合的錠變為游離態，回收利用， 反應式：
[0041] 干燥般燒的化學反應方程式：
[0042] ZnC〇3? 2Zn (OH)2? &0一3ZnO+3H2〇t +C〇2
[0043] 作為優選：在浸取待處理的煙塵灰粉碎時，采用濕法球磨。
[0044] 利用球磨濕法浸取，破壞了煙塵灰中鐵酸鋒等晶格結構（達到機械活化）與表面 活性劑等化學活化相結合，達到較高的浸出速度和浸出率。
[0045] 作為優選：在蒸氨結晶過程中，隨時檢測蒸氨塔內液體鋒含量，當鋒的質量含量在 1~3. 5%時，在蒸氨設備內加入氨氧化鋼溶液，加入的溶液中氨氧化鋼摩爾量與2倍硫酸 根和氯離子摩爾量之和比為1~1.5 : 1，鋒質量百分含量低于0.5%時，結束蒸氨。
[0046] 在蒸氨過程中，當鋒氨絡合液中氨濃度較低時，通過增加氨氧化納提高液體的抑 值，使結合的NH/轉為游離NH 3分子達到快速脫氨，快速結品的目的。結晶速度越快，雜質 包裹晶體的機