專利名稱：含鐵爐塵堿激發(fā)綜合利用的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵企業(yè)工業(yè)廢料的綜合利用。
在鋼鐵冶煉過程中，各種冶金爐排出的高溫?zé)煔庵泻幸欢康墓腆w微粒，通常將這些固體微粒統(tǒng)稱為含鐵爐塵。含鐵爐塵產(chǎn)生量可以達(dá)到生鐵產(chǎn)量的2～3.2％和粗鋼產(chǎn)量的1.2～2.2％，是各大鋼鐵廠的大宗工業(yè)廢料之一。因除塵(收集)方法不同、含鐵爐塵的產(chǎn)出形態(tài)也不同。一般，濕法除塵收集物稱作含鐵塵泥，以泥漿形態(tài)產(chǎn)出，含水量高，脫水有一定困難；干法除塵收集物稱作含鐵塵灰，以干灰形態(tài)產(chǎn)出(參見表1)。
目前，業(yè)內(nèi)大多將含鐵爐塵摻入燒結(jié)料中加以回收利用。這樣做，對(duì)高品位的含鐵塵灰是適合的，也十分方便；而含鐵塵泥利用就有了瀝水的麻煩；低品位的含鐵塵灰就更為難了，棄之可惜、精選困難、用之乏益。
針對(duì)含鐵塵泥和低鐵含鋅(一般指TFe＜50％、ZnO＞3％)的含鐵塵灰綜合利用有一定困難的現(xiàn)實(shí)，聯(lián)系到鐵精粉造塊制粒對(duì)膠凝劑的實(shí)際需求，本發(fā)明融合了堿礦渣水泥原理、濕法冶金和液堿濃縮等三項(xiàng)技術(shù)方法，提出了含鐵爐塵堿激發(fā)綜合利用的方法。通過堿液熱煮含鐵爐塵暨溶劑化處理，激發(fā)含鐵爐塵的潛在水化膠凝性，同時(shí)促進(jìn)有用金屬元素溶入堿液并從中分離。綜合利用產(chǎn)品為堿激發(fā)溶劑化含鐵爐塵懸浮液，主要用作鐵精粉造塊制粒的膠凝劑；副產(chǎn)品可以得到粗鋅或氫氧化鋅等。這一方法充分利用和發(fā)揮了含鐵爐塵三大技術(shù)特性和優(yōu)勢(shì)，滿足了資源利用最大化和綜合利用成本降低的需要。生產(chǎn)全過程濕法作業(yè)，堿液循環(huán)使用，沒有煙塵污染、有害氣體侵害的困擾。
1.含鐵爐塵的特性含鐵爐塵是一種多金屬富集的、火山灰質(zhì)的亞微米級(jí)粉體材料。
1.1.含鐵爐塵生成于高溫環(huán)境，屬于高溫氣溶膠組分。各種冶金爐爐內(nèi)溫度燒結(jié)1250℃，高爐1450℃，轉(zhuǎn)爐1650℃，電爐＞1650℃。在高溫物化作用下，含鐵爐塵貯存的化學(xué)潛能增加。從熱力學(xué)方面看，含鐵爐塵中除了鐵氧化物外，均具有潛在的火山灰質(zhì)水化膠凝性能，有水參與下能夠自發(fā)發(fā)生水化水解。直觀表現(xiàn)濕潤(rùn)的含鐵爐塵在自然條件下堆存，均有放熱現(xiàn)象發(fā)生，并且它們能夠緩慢地膠凝、硬化成一定強(qiáng)度的結(jié)石體。
1.2.含鐵爐塵的化學(xué)成分以鐵氧化物為主，具有磁性或弱磁性；其次是熔劑等外加劑成分，低熔點(diǎn)金屬氧化物相對(duì)富集(參見表1)。這些低熔點(diǎn)金屬氧化物來自于鐵礦石或其他原料中，在高溫下蒸發(fā)、在煙塵中冷凝富集。相比較而言，燒結(jié)機(jī)除塵灰堿金屬相對(duì)富集；高爐瓦斯泥(灰)除了碳含量高外、鉛鋅等重金屬氧化物相對(duì)富集；電爐塵灰組份復(fù)雜，與廢鋼和冶煉鋼種直接有關(guān)。一般，除了鉛鋅等重金屬氧化物相對(duì)富集外，其他的重金屬元素也得以富集，對(duì)環(huán)境危害相對(duì)較大。
含鐵爐塵大致種類和相應(yīng)樣品化學(xué)成分組成參考資料(％) 表1
1.3.含鐵爐塵顆粒粒徑極細(xì)，粒徑范圍一般在0.1～74μm，是一種亞微米級(jí)粉體材料，表面性質(zhì)特殊(參見表2)。
含鐵爐塵顆粒粒徑及所占質(zhì)量比份統(tǒng)計(jì)表2
上述三大技術(shù)特性正是發(fā)掘含鐵爐塵實(shí)用價(jià)值需要激發(fā)的三大技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
2.綜合利用方案的優(yōu)化首先，針對(duì)低品位的含鐵爐塵更類似于火山灰的特點(diǎn)，參照堿礦渣水泥原理，采用堿性激發(fā)方法以發(fā)掘含鐵爐塵的潛在水化膠凝性。
其次，針對(duì)含鐵爐塵中兩性重金屬元素和堿金屬元素富集的特點(diǎn)，利用堿液溶解和鹽析效應(yīng)，從含鐵爐塵中提取這些有用金屬，這正是提高含鐵爐塵價(jià)值的重要方面之一。
第三，針對(duì)含鐵爐塵鐵氧化物顆粒粒徑極細(xì)、顆粒表面性質(zhì)特殊的特點(diǎn)，可以成為負(fù)凝膠沉淀和重結(jié)晶吸附基底材料。在堿液熱煮基礎(chǔ)上，配合溶劑化(凝膠化)處理，便能得到具有膠凝性能的含鐵爐塵懸浮液。
綜上述，通過堿激發(fā)方法能夠低成本的解決含鐵爐塵整體綜合利用問題，實(shí)現(xiàn)資源利用最大化。綜合利用的產(chǎn)品方案為堿激發(fā)溶劑化含鐵爐塵懸浮液，副產(chǎn)品為粗鋅或氫氧化鋅等。
上述方案付諸實(shí)施，其主要生產(chǎn)工序和工藝流程見附

圖1。
3.爐塵懸浮液生產(chǎn)方法含鐵爐塵懸浮液生產(chǎn)方法以堿激發(fā)為手段、溶劑化(凝膠化)為目的。
基本生產(chǎn)工序堿液熱煮→濾渣洗滌脫堿→溶劑化處理三道工序(見圖1)。
主要生產(chǎn)設(shè)施熱煮保溫罐、貯液池、貯漿池、過濾機(jī)、濕磨機(jī)、泥漿泵、蒸汽爐和濃縮蒸發(fā)器等。
3.1.堿液熱煮堿液熱煮的對(duì)象主要是低鐵含鋅的各種含鐵爐塵。通過堿液熱煮，加速含鐵爐塵礦物成分的蝕變，以形成大量的水化礦物，促進(jìn)堿金屬和兩性金屬組分溶解進(jìn)入堿液。
含鐵爐塵中鐵氧化物(包括硫化鐵、硅酸鐵等)在堿液中，是一種穩(wěn)定礦物。而爐塵中少量的鐵酸鹽(如鐵酸鈉、鐵酸鈣等)在強(qiáng)堿性溶液中可以生成水化礦物；而在中性～弱堿性溶液中將發(fā)生水解MFe2O4+nH2O+aq＝MO·Fe2O3·nH2O+aq ...............(1)(鐵酸鹽) (鐵酸鹽水化物)MFe2O4+H2O+aq＝Fe2O3+M(OH)2+aq ...............(2)(鐵酸鹽) (堿或堿土金屬氫氧化物)由于外加熔劑，含鐵爐塵中鈣鎂組分一般大于硅鋁組分，特別是轉(zhuǎn)爐塵泥，堿度普遍在2.5以上。鈣鎂氧化物及其化合物存在，有助于堿液作用發(fā)揮，有助于水化礦物形成。
Ca(OH)2+Na2CO3+aq＝CaCO3+2NaOH+aq ...............(3)CaSiO3+Na2CO3+aq＝CaCO3+Na2SiO3+aq ...............(4)(硅酸鈣) (硅酸鈉)上式表明，堿液中存在少量碳酸鈉無妨，堿土金屬鹽存在有助于碳酸鈉苛換。
在堿液激發(fā)下，硅酸鹽礦物發(fā)生蝕變，隨著部分〔SiO4〕-4流失，硅氧四面體結(jié)構(gòu)重組，生成新的水化硅酸鹽礦物。如Na〔AlSi3O8〕+2NaOH+aq＝Na〔AlSi2O5〕(OH)2+Na2SiO3+aq .............(5)(鈉長(zhǎng)石) (方沸石)(硅酸鈉)3CaMgSiO4+4SiO2+10NaOH+aq＝Mg3〔Si2O5〕(OH)4+5Na2SiO3+3Ca(OH)2+aq ..(6)(鈣鎂橄欖石) (蛇紋石)(硅酸鈉)兩性金屬氧化物將溶解于堿液中，形成金屬含氧酸鈉鹽。如ZnO+2NaOH+H2O+aq＝Na2ZnO2+aq..................(7)(鋅酸鈉)高爐瓦斯灰(泥)碳的含量很高，其中的碳多為未燃盡的碳粒和冷凝而成的炭黑組成。它們?cè)趬A液中不起反應(yīng)。但由于顆粒特性和硫化物所致，它們極易與堿液形成膠體溶液，將影響液固分離。
3.1.1.原料要求用于堿液熱煮的原料宜選用TFe＜50％、ZnO＞3％低鐵含鋅的含鐵爐塵。由于其化學(xué)成分復(fù)雜，不好做出統(tǒng)一要求。一般要求其堿度≥2(即CaO/SiO2比值)，以2.5左右為宜。如不足需補(bǔ)充CaO。另外，含鐵爐塵中機(jī)械混入物和鏡鐵礦等粗顆粒組分或片狀物需要篩出。
3.1.2.配料堿液配制NaOH濃度取160～240g/L。生產(chǎn)中堿液主要來自回收再生的、循環(huán)使用的堿液(俗稱母液)(詳見第6章)。
堿液與含鐵爐塵液固比取3～6(重量比)，可參考含鐵爐塵中ZnO含量取值。
3.1.3.堿液熱煮堿液熱煮即為無壓加熱的形式，在帶有攪拌器的普通保溫罐內(nèi)進(jìn)行即可。加熱采用蒸汽直接加熱和間接加熱相結(jié)合的方法。熱煮溫度90～102℃，在攪拌條件下熱煮時(shí)間3～5小時(shí)。
3.1.4.液固分離堿液熱煮后將利用鐵氧化物比重大(在4～4.2之間)的特點(diǎn)，靜置2～4小時(shí)。澄清分離出上清液，作為提取鋅等兩性金屬氧化物的堿液礦漿(詳見第5章)。
然后，對(duì)沉淀渣進(jìn)行壓濾。得到的濾液，返回于上清液中；得到的濾渣，將用于溶劑化含鐵爐塵懸浮液生產(chǎn)。
3.2.濾渣洗滌脫堿濾渣洗滌采用多次反向洗滌流程。一般經(jīng)過3～4次洗滌，將附液中的Na2O含量降低到15g/L以下。這條措施不僅是為了回收堿液，更為了減輕堿對(duì)煉鐵的不利影響。不過，隨著漿液堿濃度降低，粘度也隨之快速下降，將影響爐塵懸浮液膠凝性能。實(shí)際生產(chǎn)只能是尋求兩者的平衡點(diǎn)。
洗滌后的漿液，經(jīng)過自然沉淀，可以獲得水分在40～50％沉淀泥渣。
3.3.沉淀泥渣溶劑化處理沉淀泥渣經(jīng)過溶劑化處理，就成為爐塵懸浮液產(chǎn)品。溶劑化措施有a.往泥渣中添加3～8％水玻璃(指占泥渣固化物的百分比)。水玻璃技術(shù)要求模數(shù)(m)2.8～3.2，波美度(Be′)36～48(密度1.4～1.5g/cm3)。
b.往泥渣中添加少量穩(wěn)定劑和增稠劑。如添加1～3％膨潤(rùn)土、5％左右的瓦斯泥、0.2～0.3％濃縮紙漿廢液等無機(jī)和有機(jī)材料(均指占泥渣固化物的百分比)。
c.沉淀泥渣和外加材料混合攪拌均勻后進(jìn)行機(jī)械化濕磨，要求漿液中粉體顆?！?0μm粒度組分占85％以上。
d.濕磨后，可以考慮往爐塵懸浮液中少許通入氧氣或加入其它氧化劑，促進(jìn)漿液中二價(jià)鐵生成水合氫氧化鐵。
4.爐塵懸浮液的性能和應(yīng)用堿激發(fā)溶劑化含鐵爐塵懸浮液外觀呈黑褐色的粘稠漿狀溶液，PH值12～13，含水量在40～50％，無毒無臭。漿液密度為1.5～1.6g/cm3，粘度15～30秒(普通泥漿粘度計(jì)測(cè)定)。它是水化硅酸鈣凝膠與爐塵微粒組成的懸浮液，粘稠泥漿狀，具有一定的穩(wěn)定性和膠凝性，加壓加溫漿液粘度下降，流動(dòng)性增強(qiáng)。漿液固形物主要有鐵氧化物和硅酸鹽、氫氧化物等粉體顆粒。殘留的Na2O＜5％，對(duì)煉鐵不利影響微乎其微。漿液在常溫下放置2～3天，略有沉析現(xiàn)象發(fā)生，這不影響使用，作為一種液態(tài)漿狀的膠凝劑其穩(wěn)定性完全滿足操作和使用的要求。但隨著時(shí)間延長(zhǎng)，漿液凝膠化(老化)趨勢(shì)日漸明顯，漿液流動(dòng)性變差，所以產(chǎn)出后應(yīng)盡快使用。
鐵精粉造塊制粒或多或少需用膠凝劑，即便是燒結(jié)礦在混料時(shí)加入膠凝劑，將有助于強(qiáng)化制粒和生產(chǎn)效率提高。爐塵懸浮液具有一定的膠凝性能和穩(wěn)定性，可以用于燒結(jié)礦和氧化球團(tuán)礦前期(常溫～中高溫階段)的膠凝劑，這一用途對(duì)膠凝劑粘度和膠凝體強(qiáng)度的要求并不高，能夠很方便地在現(xiàn)行的燒結(jié)混料和球團(tuán)造球的噴水環(huán)節(jié)上實(shí)行。若爐塵懸浮液進(jìn)一步與十·五冶金科技進(jìn)步項(xiàng)目-小球燒結(jié)技術(shù)相配合使用，將有助于該技術(shù)推廣應(yīng)用。
不過，爐塵懸浮液是一種漿液材料，僅適用于干精粉造塊制粒，適用范圍有所局限。如果是濕精粉，需要晾干或烘干。生產(chǎn)實(shí)踐表明，燒結(jié)混合料最佳水分7％左右，球團(tuán)生球最佳水分8.5％左右。在混合料水分＜4％情況下加入相應(yīng)量的爐塵懸浮液就可以取得較好的造塊制粒效果。
5.副產(chǎn)品-鋅的提取方法含鐵爐塵中除了鐵以外，一些低熔點(diǎn)的重金屬和堿金屬元素得以富集，其中富集量較大的鋅大部分是以氧化物形態(tài)存在的。而氧化鋅是一種兩性金屬氧化物，它既可以溶于酸又可溶于堿，酸溶溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于的堿溶溶解度。不過，含鐵爐塵的特點(diǎn)還是含鐵高，若采用酸浸出，會(huì)有大量鐵進(jìn)入浸出液增加除鐵負(fù)擔(dān)。若采用堿浸出，對(duì)鐵的影響較小。所以，在與爐塵懸浮液生產(chǎn)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，含鐵爐塵中鋅的提取采用堿液溶出方法較為合適。
堿液熱煮含鐵爐塵后(見前3.1.節(jié))，隨著氧化鋅等的溶入而成為鋅酸鈉堿液礦漿。在適宜的液固比下，氧化鋅浸出率可達(dá)90％以上。其化學(xué)反應(yīng)主要是ZnO+2NaOH+H2O＝Na2〔Zn(OH)4〕+87kJ/mol................(8)上式為吸熱反應(yīng)，加熱可以促進(jìn)該反應(yīng)正向進(jìn)行。
如式(8)所示，鋅元素在強(qiáng)堿溶液中主要以鋅酸根絡(luò)合鈉鹽形式存在于堿液中，式(8)反應(yīng)的溶解平衡常數(shù)(Ksp)為
Ksp=[Zn(OH)42-][OH-]2=2.19×10-2..............(9)]]>鋅酸鈉堿液礦漿經(jīng)過液固分離得到的上清液(包括濾液)，俗稱礦漿粗液。其技術(shù)條件范圍大致在漿液溫度98℃左右，NaOH濃度150～210g/L，ZnO濃度15～35g/L，雜質(zhì)含量3％左右(主要是SiO2、Al2O3和其他易溶鈉鹽)。礦漿粗液經(jīng)處理后就可以采用電解法、鹽析法或半透膜法提取鋅粉或氫氧化鋅。前二種方法技術(shù)成熟，具有實(shí)用價(jià)值。
5.1.電解法提取粗鋅電解法是從堿液中直接電解提取鋅粉，工藝并不復(fù)雜。但該方法對(duì)電解液質(zhì)量要求甚嚴(yán)，雜質(zhì)含量一般要求低于≤0.5％。所以，礦漿粗液必須經(jīng)過凈化處理，方可充當(dāng)電解液使用。
礦漿粗液凈化主要為了脫除SiO2、Al2O3，脫除方法有添加外加劑或鐵陽極電解除去雜質(zhì)。另外，在脫硅鋁基礎(chǔ)上，加入一定量的鋅粉，使鉛、鎘等陰電性較高之金屬置換沉淀出來。
凈化去雜處理后的礦漿精液電解是利用電化學(xué)反應(yīng)中陰極放出電子、使氧化性鋅離子得以還原，生成活性鋅粉沉積。其工藝條件為槽電壓3～3.5v、電流密度800～1600A/m2、陰極電流效率90～95％、電解溫度40～50℃、電解時(shí)間40～50分鐘。
電解所得到的只是粗制鋅粉，還需要熔煉提純，就可以得到純度在99.8％以上純鋅制品。
5.2.鹽析法提取氫氧化鋅鹽析法提取氫氧化鋅的基本原理是根據(jù)液體燒堿的特性，在NaOH堿液蒸發(fā)濃縮過程中，隨NaOH濃度的提高，Na2〔Zn(OH)4〕(還包括其他鈉鹽如Na2SO4、Na2CO3等)在堿液中的溶解度逐漸降低，呈鋅酸鈉水合物結(jié)晶體(鹽渣)逐漸析出。當(dāng)NaOH濃度在0.4(500g/L、堿液密度1.25)時(shí)，鋅酸鈉在堿液中的殘存量不到千分之一。這就是堿液的鹽析效應(yīng)。
利用堿液蒸濃的鹽析效應(yīng)就可以從堿液中分離出鋅酸鈉、然后水解獲得氫氧化鋅。因此，鹽析法將借鑒于液體燒堿蒸發(fā)濃縮生產(chǎn)方法和工藝裝置，其工藝流程一般需要經(jīng)過凈化、蒸發(fā)、鹽析和水解四道工序完成(參見附圖2)。
5.2.1礦漿粗液凈化工序往礦漿粗液中加入粉狀CaO，與SiO2、Al2O3反應(yīng)生成鈣硅渣或鋁酸鈣等沉淀。CaO添加量按照(CaO/SiO2)＝1.5∶1比例，約為每升溶液添加20～50克CaO。攪拌1.5～2小時(shí)后過濾除去鈣硅渣、鋁酸鈣等沉淀物(沉淀的鈣硅渣、鋁酸鈣等沉淀物將送往爐塵懸浮液生產(chǎn)充當(dāng)泥渣原料)。不過，NaOH濃度在200g/L左右的堿液用CaO脫硅鋁難以達(dá)到理想效果。所以，針對(duì)鹽析法也可以直接采用礦漿粗液，不做凈化，放到最后Zn(OH)2提純時(shí)去除這些雜質(zhì)。
5.2.2礦漿堿液蒸發(fā)工序澄清的礦漿堿液重新加熱到100℃，即送入蒸發(fā)器蒸發(fā)濃縮，蒸濃堿液濃度要求達(dá)到400～500g/L。一般需要經(jīng)過二級(jí)蒸發(fā)，均采用負(fù)壓運(yùn)行，負(fù)壓在80KPa左右。礦漿堿液可靠壓差吸入。加熱以鮮蒸汽(0.35～0.4MPa)為熱源。
在蒸發(fā)過程中，隨著礦漿堿液水分蒸發(fā)、濃度增加，便有鋅酸鈉和其他鈉鹽析出。實(shí)際上，蒸發(fā)工序便是鈉鹽大量結(jié)晶析出的階段。通過澄清以及沉淀物真空過濾實(shí)現(xiàn)液固分離得到蒸濃堿液(包括上清液和一次濾液)和一次鹽渣。
蒸濃堿液將進(jìn)一步冷卻除鹽。一次鹽渣將送往水解工序分離出氫氧化鋅等。
5.2.3冷卻鹽析工序鹽析工序的對(duì)象是蒸濃堿液，目的是進(jìn)一步除鹽、純化堿液，其手段主要是冷卻除鹽。將蒸濃堿液送至鹽析桶，在攪拌下以冷水間接冷卻析鹽，溶液溫度要求降到35℃以下。在蒸濃堿液降溫過程中，殘存的鋅酸鈉和其他鈉鹽進(jìn)一步析出。進(jìn)而，通過澄清以及沉淀物真空過濾實(shí)現(xiàn)液固分離得到純化濃堿液(包括上清液和二次濾液)和二次鹽渣。
純化濃堿液將返回配制新堿液、循環(huán)使用。
二次鹽渣與一次鹽渣混合，轉(zhuǎn)入洗滌水解工序。
5.2.4洗滌水解工序一次鹽渣與二次鹽渣總量約占蒸濃堿液的10％左右。鹽渣由易溶鈉鹽和微溶含氧酸鈉鹽組成。鹽渣在加水洗滌過程中，首先洗去易溶鈉鹽(如Na2SO4、Na2CO3和NaCl等)，而重金屬含氧酸鈉鹽將依次水解生成相應(yīng)的氫氧化物或金屬鹽沉淀物分離出來。以鋅酸鈉為例，其水解反應(yīng)如下Na2〔Zn(OH)4〕+aq＝Zn(OH)2↓+2NaOH+aq............(10)各種重金屬化合物溶解量的大小與溶液PH值密切相關(guān)。如氫氧化鎘，溶液PH＝11.5時(shí)溶解度最小；氫氧化鋅溶液PH＝9時(shí)溶解度最小。因此，可以依靠調(diào)整、控制洗滌液PH值的方法在洗滌水解階段將重金屬氫氧化物粗分出來。
鹽渣通過洗滌水解分離得到的氫氧化鋅，可以進(jìn)一步采取酸溶方法或還原熔煉方法提取純鋅。
6.堿液回收、循環(huán)使用為了降低成本和減輕堿對(duì)煉鐵的不利影響，生產(chǎn)過程中堿液必須回收，經(jīng)過處理(主要是蒸濃)再配制成適宜濃度的堿液，循環(huán)使用。
由于提取鋅的方法不同，電解法和鹽析法回收的堿液有所不同。電解法回收的兩種堿液是中濃堿液(NaOH濃度120～200g/L)和稀堿濃度的洗滌液(NaOH濃度20～80g/L)。鹽析法回收的兩種堿液是純化濃堿液(NaOH濃度400～500g/L)和稀堿濃度的洗滌液(NaOH濃度20～80g/L)。兩者回收的洗滌液(稀堿液)差異不大。
回收的堿液處理措施有①對(duì)洗滌液(稀堿液)首先進(jìn)行石灰濕法脫硅和苛換。一般加入10～20g/L粉狀CaO，攪拌1～2小時(shí)，靜置2～3小時(shí)。溶液中主要化學(xué)反應(yīng)是CaO+Na2SiO3+(n+1)H2O+aq＝CaSiO3·nH2O+2NaOH+aq....(11)CaO+Na2CO3+H2O+aq＝CaCO3-+2NaOH+aq ...........(12)反應(yīng)中生成水化鈣硅渣等經(jīng)沉淀收集、轉(zhuǎn)入爐塵懸浮液生產(chǎn)。
②接著對(duì)洗滌液(稀堿液)進(jìn)行蒸發(fā)脫水，NaOH濃度濃縮到200g/L左右即可。電解法回收的全部洗滌液都得經(jīng)過這樣處理，鹽析法回收的洗滌液部分需要這樣處理(其量按物料平衡需要而定)。
上述洗滌液蒸濃后和回收的其他堿液一起配制所需要濃度的堿液，就可以循環(huán)使用了。堿液配制濃度范圍NaOH含量160～240g/L。生產(chǎn)中堿液主要來自回收再生的循環(huán)堿液(俗稱母液)，堿的消耗量有限。按經(jīng)驗(yàn)噸爐塵固堿消耗量為±20kg。每一次添加的NaOH量只是補(bǔ)充堿液循環(huán)Na2O的損失量。
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明實(shí)施例1制備爐塵懸浮液，用于鐵精粉燒結(jié)料強(qiáng)化制粒。
(1)堿液熱煮方法制備爐塵懸浮液和提取副產(chǎn)品鋅堿液配制Na2O 180g/L。
含鐵爐塵原料以電爐塵灰為主，TFe＝37％、ZnO＝9％，低鐵含鋅。另外摻加有32％的燒結(jié)機(jī)除塵灰、轉(zhuǎn)爐塵泥和瓦斯灰等含鐵爐塵。
堿液熱煮液固比取3.7，按要求熱煮，時(shí)間3小時(shí)40分。
液固分濾通過澄清以及沉淀物加壓過濾實(shí)現(xiàn)液固分離。
液固分離得到堿液礦漿(包括上清液和一次濾液)，轉(zhuǎn)送往副產(chǎn)品鋅的生產(chǎn)中。采用鹽析法從堿液礦漿中分離出氫氧化鋅。
液固分濾得到的濾渣，將用于溶劑化含鐵爐塵懸浮液生產(chǎn)。
濾渣溶劑化處理往濾渣洗滌脫堿后的沉淀泥渣中添加5％水玻璃、1％膨潤(rùn)土和6％瓦斯泥，混合后濕磨，通入少許氧氣并適當(dāng)攪拌。得到水分在47％的爐塵懸浮液成品。
(2)爐塵懸浮液用于鐵精粉燒結(jié)料強(qiáng)化制粒的膠凝劑
爐塵懸浮液作為燒結(jié)料強(qiáng)化制粒的膠凝劑，是采用泥漿泵加壓噴灑形式在燒結(jié)料混合工序中將其與鐵精粉等混合料充分混合，替代目前通用的混合機(jī)噴水方式。
首先對(duì)細(xì)的鐵精粉(摻加有22％高品位的含鐵爐塵)噴灑爐塵懸浮液，攪拌混勻待用。首批混合細(xì)粉料水分掌握在10±％。
接著將配比好的水分＜4％鐵精粉燒結(jié)料(包括首批混合細(xì)粉料)經(jīng)攪拌，送入圓筒造球機(jī)、噴灑爐塵懸浮液，進(jìn)行強(qiáng)化制粒(水分控制在7±％)，時(shí)間5～10分鐘，再送上燒結(jié)機(jī)燒結(jié)。
采用具有一定膠凝性能的爐塵懸浮液強(qiáng)化制粒，效果明顯?；旌狭现写笥?mm粒級(jí)達(dá)到了80％以上，燒結(jié)機(jī)臺(tái)車鋪料厚度增加150mm，且料層透氣性大為改善。燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)由1.5t/m2·h提高到1.8t/m2·h，固體燃耗由65kg/t下降到57kg/t，F(xiàn)eO降至6％以下。
實(shí)施例2制備爐塵懸浮液，用于鐵精粉氧化球團(tuán)混合料滾壓成球。
(1)堿液熱煮方法制備爐塵懸浮液和提取副產(chǎn)品鋅堿液配制Na2O 200g/L。
含鐵爐塵原料以電爐塵灰為主，TFe＝33％、ZnO＝11％，低鐵富鋅。另外摻加有36％的燒結(jié)機(jī)除塵灰、轉(zhuǎn)爐塵泥和瓦斯灰等含鐵爐塵。
堿液熱煮液固比取4.1，按要求熱煮，時(shí)間4小時(shí)。
液固分濾通過澄清以及沉淀物加壓過濾實(shí)現(xiàn)液固分離。
液固分離得到堿液礦漿(包括上清液和一次濾液)，轉(zhuǎn)送往副產(chǎn)品鋅的生產(chǎn)中。采用鹽析法從堿液礦漿中提取氫氧化鋅。
液固分濾得到的濾渣，將用于溶劑化含鐵爐塵懸浮液生產(chǎn)。
濾渣溶劑化處理往濾渣洗滌脫堿后的沉淀泥渣中添加6％水玻璃、1％膨潤(rùn)土和0.2％濃紙漿廢液，混合后濕磨，得到水分在50％的爐塵懸浮液成品。
(2)爐塵懸浮液用于鐵精粉氧化球團(tuán)混合料滾壓成球的膠凝劑采用具有一定膠凝性能的爐塵懸浮液作為氧化球團(tuán)混合料的膠凝劑，替代目前通用的添加膨潤(rùn)土方式。原料是濕的鐵精粉(水分9.7％)，配入5％白云石石粉(粒度-200目占80％)，以生產(chǎn)溶劑化氧化球團(tuán)?；旌狭贤ㄟ^園筒烘干機(jī)烘干至水分≤2％。
往烘干的鐵精粉混合料噴灑爐塵懸浮液膠凝劑，充分混合拌勻，混合料水分控制在8.5％，送入圓盤造球機(jī)滾壓成球。篩分出直徑15mm大小的合格球團(tuán)送入鏈壁機(jī)-回轉(zhuǎn)窯內(nèi)烘干和氧化燒結(jié)。
權(quán)利要求
1.一種冶金工業(yè)廢料—含鐵爐塵堿激發(fā)綜合利用的方法，其特征在于通過堿液熱煮含鐵爐塵暨溶劑化處理，激發(fā)出含鐵爐塵的潛在水化膠凝性，同時(shí)促進(jìn)有用金屬元素溶入堿液并配以鹽析法將其分離出來；綜合利用產(chǎn)品為堿激發(fā)溶劑化含鐵爐塵懸浮液，主要用作鐵精粉造塊制粒的膠凝劑，副產(chǎn)品可以得到粗鋅或氫氧化鋅等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，堿激發(fā)溶劑化含鐵爐塵懸浮液的生產(chǎn)方法含鐵爐塵堿液熱煮→液固分離所得到的濾渣洗滌脫堿→洗滌后的沉淀泥渣溶劑化處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，副產(chǎn)品粗鋅或氫氧化鋅等是從含鐵爐塵堿液熱煮后液固分離所得到的礦漿堿液中提取，提取方法除了已有的電解法外，根據(jù)液體燒堿特性并移植其濃縮方法，利用蒸濃堿液的鹽析效應(yīng)分離出鋅酸鈉進(jìn)而洗滌水解生成氫氧化鋅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3，含鐵爐塵堿液熱煮的技術(shù)條件和工藝特征低鐵含鋅(TFe＜50％、ZnO＞3％)的含鐵爐塵，堿液配制濃度160～240g(NaOH)/L，液固比3～6(重量比)，熱煮溫度90～102℃，在攪拌條件下，熱煮3～5小時(shí)。
全文摘要
針對(duì)含鐵塵泥和低鐵含鋅(一般指TFe＜50％、ZnO＞3％)的含鐵塵灰綜合利用有一定困難的現(xiàn)實(shí)，聯(lián)系到鐵精粉造塊制粒對(duì)膠凝劑的實(shí)際需求，本發(fā)明融合了堿礦渣水泥原理、濕法冶金和液堿濃縮等三項(xiàng)技術(shù)方法，提出了含鐵爐塵堿激發(fā)綜合利用的方法。通過堿液熱煮含鐵爐塵暨溶劑化處理，激發(fā)含鐵爐塵的潛在水化膠凝性，同時(shí)促進(jìn)有用金屬元素溶入堿液并從中分離。綜合利用產(chǎn)品為堿激發(fā)溶劑化含鐵爐塵懸浮液，主要用作鐵精粉造塊制粒的膠凝劑；副產(chǎn)品可以得到粗鋅或氫氧化鋅等。這一方法充分利用和發(fā)揮了含鐵爐塵三大技術(shù)特性和優(yōu)勢(shì)，滿足了資源利用最大化和綜合利用成本降低的需要。生產(chǎn)全過程濕法作業(yè)，堿液循環(huán)使用，沒有煙塵污染、有害氣體侵害的困擾。
文檔編號(hào)C22B3/00GK101045947SQ200710013648
公開日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2007年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月28日
發(fā)明者李祥興 申請(qǐng)人:李祥興