本發(fā)明涉及一種高爐瓦斯泥鋅、鐵、碳綜合回收的方法，屬于冶金資源綜合利用領域。
背景技術：
鋅是重要的工業(yè)原料，金屬鋅抗耐腐蝕性能好，故金屬鋅最大的用途是鍍鋅，約占總耗鋅量的50%；其次是用于制造各種牌號的黃銅，約占20%；壓鑄鋅站15%左右；其余20%~25%主要用于制造各種鋅基合金、干電池、氧化鋅、建筑五金制品及化學制品等。鋅在地殼中的平均含量為0.005%。據(jù)統(tǒng)計，2015年末，全球鋅儲量為2.0億噸，全球鋅產(chǎn)量為1400萬噸，中國鋅產(chǎn)量為615萬噸，中國是世界上最大的鋅生產(chǎn)國和消費國。鐵精礦是高爐煉鐵的原料，焦炭是重要的工業(yè)原料，是冶金行業(yè)主要的燃料及還原劑。目前，全球都面臨著資源短缺，環(huán)境污染的嚴峻問題，實現(xiàn)資源的綜合利用就顯得至關重要。
高爐瓦斯泥是高爐冶煉過程中隨著高爐煤氣攜帶出的原料粉塵及高溫區(qū)激烈反而產(chǎn)生的微粒經(jīng)濕式或干式除塵而得到的產(chǎn)物，其主要成分是鋅，鐵和碳，還含有少量鉍、銦和鉛等有價金屬，具有很高的回收價值。隨著近幾年鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，我國鋼鐵企業(yè)每年產(chǎn)生了大量的高爐瓦斯泥，這不僅給鋼鐵企業(yè)的運輸、堆存帶來了極大的困難，也造成了巨大的環(huán)境污染。綜合回收高爐瓦斯泥中有價元素符合我國提出的環(huán)境保護戰(zhàn)略及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
傳統(tǒng)的處理高爐瓦斯泥的方法是直接返回配制燒結料，但配入燒結料中將會大大影響燒結料層的透氣性，從而影響燒結過程的效率。同時瓦斯泥中的金屬Zn、Pb等易揮發(fā)元素在高爐內(nèi)循環(huán)富集，造成高爐上部結瘤、煤氣管道堵塞等問題，高爐不能正常運行?；剞D(zhuǎn)窯直接還原揮發(fā)是在高溫下使瓦斯泥中的金屬還原，鋅蒸汽揮發(fā)后進入煙氣，最終可得到含氧化鋅較高的煙塵和含金屬鐵的脫鋅瓦斯泥，該法適應性強、處理量大、分離效果好，但其存在設備投資大，能耗高，污染大等問題。選礦法處理瓦斯泥具有工藝簡單、投資小等優(yōu)點，但分離效果差，回收率低。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術問題是：高爐瓦斯泥金屬回收率低、能耗高、污染大等問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種高爐瓦斯泥鋅、鐵、碳綜合回收的方法，該方法綜合回收了高爐瓦斯泥中的主要有價成分，實現(xiàn)了高爐瓦斯泥處理過程的低成本、低能耗，低污染，高效率；具體包括以下步驟：
（1）將高爐瓦斯泥干燥、破碎、細磨、篩分后得高爐瓦斯泥粉，高爐瓦斯泥粉用硫酸浸出后過濾得濾渣與濾液，對濾液進行氧化中和沉鐵，過濾得鐵渣與除鐵后液；
（2）將除鐵后液進行萃取，然后反萃取，將反萃后的溶液進行電積得到電鋅；
（3）將步驟（1）所得濾渣與除鐵所得鐵渣混勻，在750～950℃磁化焙燒1~2小時，然后進行濕磨、磁選得鐵精礦粉，磁選后的尾礦進行浮選，回收其中的碳。
優(yōu)選的，本發(fā)明所述高爐瓦斯泥粉的粒度為100～200目。
優(yōu)選的，本發(fā)明所述硫酸浸出的具體過程為：按液固比為3～5的比例將高爐瓦斯泥粉加入到質(zhì)量百分比濃度為15 %~20 %的硫酸溶液中進行攪拌，控制水浴溫度為40～60℃。
優(yōu)選的，本發(fā)明所述氧化中和沉鐵的具體過程為：按濾液與H2O2溶液體積比為50:1~40:1的比例在濾液中加入H2O2溶液，將混合溶液加熱至60～80℃，然后逐漸加入氧化鈣調(diào)節(jié)pH值為5.2～5.4，然后靜置將溶液溫度降至室溫。
優(yōu)選的，本發(fā)明步驟（2）中所述萃取過程中，除鐵后液與萃取劑P204體積比為2:1~3:1。
優(yōu)選的，本發(fā)明步驟（3）中磁選過程中的磁場強度為250~350 mT。
本發(fā)明的有益效果：
（1）解決了高爐瓦斯泥堆放及儲存困難的問題，避免了高爐瓦斯泥中重金屬對環(huán)境的污染，有利于鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)污染物的零排放。
（2）與傳統(tǒng)處理高爐瓦斯泥方法相比，該方法基本不產(chǎn)生對環(huán)境有害的物質(zhì)，不需要消耗過多的能源，部分試劑還可以循環(huán)使用，對企業(yè)節(jié)能減排具有重要意義。
（3）綜合回收了高爐瓦斯泥中的有價元素，實現(xiàn)了復雜冶金資源的高效利用，對鋼鐵企業(yè)降低成本，增加經(jīng)濟效益具有重要意義。
附圖說明
圖1是本發(fā)明工藝流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于所述內(nèi)容。
實施例1
本實施例選取四川某鋼鐵廠高爐瓦斯泥，瓦斯泥中Zn含量為9.13%、TFe含量為25.21%、C含量為24.34%。
表1 四川某鋼鐵廠高爐瓦斯泥成分分析
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本實施例所述高爐瓦斯泥鋅、鐵、碳綜合回收的方法，具體包括以下步驟：
（1）首先將高爐瓦斯泥放入電熱鼓風干燥箱內(nèi)干燥24小時，然后破碎，用磨礦機細磨10min，篩分得到200目的高爐瓦斯泥灰。
（2）將步驟（1）得到的高爐瓦斯泥灰裝入燒杯放入恒溫水浴鍋中，控制水浴溫度為50℃，電動攪拌器轉(zhuǎn)速為200r/min，液固比為3，加入質(zhì)量百分比濃度為16%的硫酸溶液浸出，過濾得濾渣與濾液。
（3）將步驟（2）過濾所得的濾液倒入燒杯置于磁力攪拌器上，在適當?shù)霓D(zhuǎn)速條件下，在100mL的濾液中加入H2O2溶液2ml，將濾液中的Fe2+氧化為Fe3+，將溶液加熱至60℃，然后逐漸加入石灰乳，調(diào)節(jié)pH值約為5.2～5.4中和水解除鐵，取下燒杯，靜置降溫30min，過濾，得除鐵后液與鐵渣。
（4）將步驟（3）的濾液倒入燒杯置于磁力攪拌器上。以磺化煤油為稀釋劑，將P204稀釋為體積分數(shù)為20%的萃取劑。常溫下控制含鋅溶液與有機相相比（O∶A）=2∶1，加入萃取劑攪拌萃取，然后移入分液裝置，靜置10min后分液，得含Zn有機相和萃余液。
（5）將步驟（4）所得的含Zn有機相進行反萃，得ZnSO4溶液和有機廢液。
（6）將步驟（6）得到的ZnSO4溶液加入到電解槽，進行電積，得電鋅，鋅的直收率在87%左右，電鋅的鋅含量為99.8%。
（7）將步驟（1）的濾渣與步驟（2）的鐵渣混合均勻，放入到管式爐內(nèi)，控制溫度為850℃進行磁化焙燒1小時，取出，在磨礦機上濕磨10min，然后控制磁選管的磁場強度為250mT進行磁選，獲得鐵精礦及尾礦，鐵精礦品位為65%，回收率為72%。
（8）將步驟（7）所得的尾礦進行浮選，回收其中的碳，碳回收率為84%，焦炭中固定碳含量為81%。
（9）步驟（4）所得的萃余液經(jīng)洗滌后可返回步驟（2）做浸出劑，步驟（5）得到的有機廢液可返回步驟（4）配制P204溶液做萃取劑。
實施例2
選取云南某鋼鐵廠的高爐瓦斯泥，高爐瓦斯泥中Zn含量為19.17 %、全鐵含量為22.98 %、C含量為15.29 %。
表2 云南某鋼鐵廠高爐瓦斯泥成分分析
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本實施例所述高爐瓦斯泥鋅、鐵、碳綜合回收的方法，具體包括以下步驟：
（1）首先將高爐瓦斯泥放入電熱鼓風干燥箱內(nèi)干燥48小時，然后破碎，用磨礦機細磨12min，篩分得到200目的高爐瓦斯泥粉。
（2）將步驟（1）得到的高爐瓦斯泥粉裝入燒杯放入恒溫水浴鍋中，控制水浴溫度為60℃，液固比為4，電動攪拌器轉(zhuǎn)速為200r/min，加入質(zhì)量百分比濃度為20%的硫酸溶液浸出，過濾得濾渣與濾液。
（3）將步驟（2）過濾所得的濾液倒入燒杯置于磁力攪拌器上，在適當?shù)霓D(zhuǎn)速條件下，在100mL的濾液中加入H2O2溶液8ml，將濾液中的Fe2+氧化為Fe3+，將溶液加熱至70℃，然后逐漸加入石灰乳，調(diào)節(jié)PH值約為5.2～5.4水解除鐵，取下燒杯靜置降溫30min，過濾，得除鐵后液與鐵渣。
（4）將步驟（3）的濾液倒入燒杯置于磁力攪拌器上，以磺化煤油為稀釋劑，將P204稀釋為體積分數(shù)為25%的萃取劑。常溫下控制含鋅溶液與有機相相比（O∶A）=3，然后移入分液裝置，靜置10min后分液，得含Zn有機相和萃余液。
（5）將步驟（4）所得的含Zn有機相進行反萃，得ZnSO4溶液和有機廢液。
（6）將步驟（6）得到的ZnSO4溶液加入到電解槽，進行電積，得電鋅，鋅的直收率在93%左右，電鋅的鋅含量為99.8%。
（7）將步驟（1）的濾渣與步驟（2）的鐵渣混合均勻，放入到管式爐內(nèi)，控制溫度為750℃進行磁化焙燒1h，取出，在磨礦機上濕磨10min，然后控制磁選管的磁場強度為300mT進行磁選，獲得鐵精礦及尾礦，鐵精礦品位為63%，回收率為76%。
（8）將步驟（7）所得的尾礦進行浮選，回收其中的碳，碳回收率為81%，焦炭中固定碳含量為83%。
（9）步驟（4）所得的萃余液經(jīng)洗滌后可返回步驟（2）做浸出劑，步驟（5）得到的有機廢液可返回步驟（4）配制P204溶液做萃取劑。
實施例3
選取云南另一鋼鐵廠的高爐瓦斯泥，高爐瓦斯泥中Zn含量為13.44 %、全鐵含量為21.18%、C含量為17.62 %。
表3 云南某鋼鐵廠高爐瓦斯泥成分分析
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本實施例所述高爐瓦斯泥鋅、鐵、碳綜合回收的方法，具體包括以下步驟：
（1）首先將高爐瓦斯泥放入電熱鼓風干燥箱內(nèi)干燥40小時，然后破碎，用磨礦機細磨15min，篩分得到200目的高爐瓦斯泥粉。
（2）將步驟（1）得到的高爐瓦斯泥粉裝入燒杯放入恒溫水浴鍋中，控制水浴溫度為40℃，液固比為5，電動攪拌器轉(zhuǎn)速為200r/min，加入質(zhì)量百分比濃度為18%的硫酸溶液浸出，過濾得濾渣與濾液。
（3）將步驟（2）過濾所得的濾液倒入燒杯置于磁力攪拌器上，在適當?shù)霓D(zhuǎn)速條件下，在100mL的濾液中加入H2O2溶液2 ml，將濾液中的Fe2+氧化為Fe3+，將溶液加熱至80℃，然后逐漸加入石灰乳，調(diào)節(jié)pH值約為5.2～5.4中和水解除鐵，取下燒杯靜置降溫30min，過濾，得除鐵后液與鐵渣。
（4）將步驟（3）的濾液倒入燒杯置于磁力攪拌器上，以磺化煤油為稀釋劑，將P204稀釋為體積分數(shù)為25%的萃取劑。常溫下控制含鋅溶液與有機相相比（O∶A）=2，然后移入分液裝置，靜置10min后分液，得含Zn有機相和萃余液。
（5）將步驟（4）所得的含Zn有機相進行反萃，得ZnSO4溶液和有機廢液。
（6）將步驟（6）得到的ZnSO4溶液加入到電解槽，進行電積，得電鋅，鋅的直收率在91 %左右，電鋅的鋅含量為98 %。
（7）將步驟（1）的濾渣與步驟（2）的鐵渣混合均勻，放入到管式爐內(nèi)，控制溫度為950℃進行磁化焙燒1小時，取出，在磨礦機上濕磨10min，然后控制磁選管的磁場強度為350mT進行磁選，獲得鐵精礦及尾礦，鐵精礦品位為61 %，回收率為73 %。
（8）將步驟（7）所得的尾礦進行浮選，回收其中的碳，碳回收率為82 %，焦炭中固定碳含量為81 %。
（9）步驟（4）所得的萃余液經(jīng)洗滌后可返回步驟（2）做浸出劑，步驟（5）得到的有機廢液可返回步驟（4）配制P204溶液做萃取劑。