出铁口除尘灰加负压堆浸处理的研究

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1、冶金之家网站出铁口除尘灰加负压堆浸处理的研究诸荣孙，潘正国，伊廷锋(安徽工业大学)摘要：出铁口除尘灰掺入10%的烧结返矿自然筑堆，堆高为44cm，采用间歇式喷淋(1/2闲置)，喷淋强度6～12L/m2·h，室温下加负压堆浸。经过30天的堆浸作业后，出铁口除尘灰浸出渣中的锌含量降低到0.2561%。采用同样的布液强度用清水淋洗堆浸渣以脱除渣中吸附的Na+和ZnO22-等离子。水洗干净的堆浸渣可返回烧结配料使用，不会对高炉产生锌害。出铁口除尘灰堆浸脱锌工艺在技术上是可行的。关键词：出铁口除尘灰；负压；堆浸；锌浸出率0前言在

2、钢铁生产各工序中，均有大量的粉尘和污泥产生，其主要品种有：高炉煤气干法除尘灰、高炉煤气湿法洗涤污泥、出铁口除尘灰、转炉污泥和电炉除尘灰等，其总量要占到企业钢产量的4%～7%。如高炉尘泥中主要含铁和碳，一般还含锌和铅等有害元素，具体含量与进入高炉的原料和冶炼的钢种有关。在钢铁企业，对于锌含量低于1%的的高炉瓦斯泥、转炉泥和出铁口除尘灰等一般返回烧结循环利用。但是，这些粉尘或尘泥含有K、Na和Zn等有害元素，K、Na和Zn在高炉内的循环富集对高炉危害极大[1，2]。因此，对于一个大型钢铁企业，锌含量高于1%的含铁粉尘的数量

3、每年达到十几万吨。如何处理这部分尘泥，已是世界各国钢铁企业节能减排发展循环经济、实行清洁化生产的一个重要课题。目前，国内外基本都采用火法工艺来脱除钢铁厂含锌尘泥中锌，主要有Waelz回转窑工艺[3]、转底炉工艺[4]和Fastment工艺[5]等。如马钢引进日本的转底炉工艺专利技术处理含铅锌尘泥，投资几亿元人民币，于2009年7月正式投入运营，年处理尘泥量近20万t以上[6]；山东莱钢采用国内设计的转底炉工艺专利技术处理本公司的含铅锌尘泥，与马钢不同的是采用压团团块。但是该工艺目前还是起步阶段，存在的主要问题仍在于转底

4、炉薄层炉料操作以及采用膨润土造球黏结剂生产的高碳球团容易爆裂等问题导致整个工艺的生产率低，能耗高，成本高，同时还存在着设备投资巨大、建设周期长和维护成本高等缺点。而采用氯化焙烧处理钢铁厂含锌粉尘，对设备的腐蚀过于严重，有些厂已为此而倒闭[7]。B.Asadizeydabadi[8]采用硫酸浸出-黄钾铁矾铵法净化-萃取-电极锌工艺来处理高炉含锌粉尘。但酸法在常温常压下的锌铅浸出率较低(80%左右)，且铁也会大量溶出，酸浸类方法浸渣中的锌含量在0.5%以上，因而浸渣作为钢铁厂原料，所含的铁碳也得不到有效利用。所以，本研究根

5、据化学选矿与湿法冶金的选择性浸出与提取原理，提出采用碱法堆浸-电解工艺处理钢铁厂低锌铅含铁粉尘，碱法堆浸既能回收铅和锌元素，铁和碳留在浸出渣中，水洗脱碱后的浸出渣又可返回作炼铁烧结配料使用。整个工艺成为一条资源综合利用、无污染和清洁的碱法堆浸-电解处理钢铁低铅锌含铁粉尘的新工艺。其次，这一研究也是对含泥量超过80%的泥质矿物堆浸出的一种探索和尝试。1试验1.1试验原理钢铁企业含锌尘泥中的锌主要以氧化态的形式存在，氧化锌在碱性体系中浸出可以通过Zn-H2O体系的电位-pH图进行分析，根据相关热力学数据[9]，计算Zn-H

6、2O体系所包含的各个重要化学反应及其电势E和pH，结果如表1所示。冶金之家网站根据表1计算结果作图，可得Zn-H2O体系的电位-pH图(见图1)，图中0、-1、-2分别表示lgαZn2或者lgαZnO22-。由图1可以看出，氧化锌既可以溶于酸性体系中生成Zn2+，也可以溶于碱性体系中生成ZnO22-，因此从热力学角度看，采用NaOH溶液浸出出铁口除尘灰中的锌是可行的。其次，出铁口除尘灰采用NaOH水溶液堆浸出处理，铁与碳不会在氢氧化钠溶液中大量溶出，而锌和铅进入溶液，净化处理后浸出液可根据铅和锌在碱电解液中析出电位的差

7、别进行选择性电解，先电解提铅后再电解提锌，电锌后的废电解液用碱调整浓度后直接返回堆浸工序布于堆中；而脱去锌铅的堆浸渣含铁与碳量升高，经过水洗-脱碱晾干后可作为烧结原料返回烧结使用，脱碱洗水可补充堆浸出蒸发所消耗的水或用于下一堆配浸出剂溶液。这样，整个工艺就构成了一条资源综合利用、无污染和清洁的碱法堆浸-电解处理钢铁企业低铅锌含铁粉尘的新工艺。1.2试验原料及仪器试剂1.2.1试验原料与试剂试验所用出铁口除尘灰取自某炼铁厂，因为是干法除尘灰，含水量低，粒级在250～74μm，其化学分析结果如表2所示。堆浸用的溶浸剂为氢氧

8、化钠(工业纯)。测定浸出液中锌含量所用的试剂主要有：乙二胺四乙酸二钠(分析纯)、乙酸钠(分析纯)、乙酸(分析纯)、氟化铵(分析纯)、硫代硫酸钠(分析纯)及抗坏血酸(分析纯)。冶金之家网站1.2.2试验设备与试验方法堆浸试验装置为自主设计，主要仪器有耐酸耐碱泵、流量计、PVC材质的浸出柱及集液箱等。而常规浸出试验在500mL烧杯中进