回收高炉尘泥中的铁与锌
摘要:利用高炉尘泥以还原焙烧-磁选工艺获得高品位富铁矿，由醋酸回收液回收还原后的锌得到高纯度醋酸锌产品. 研究得出合理的焙烧工艺条件是：温度1373.2 K、时间60 min. 通过还原焙烧，高炉尘泥脱锌率可达98%，并得到含锌率仅为0.04%(w)、金属化率高的还原矿. 还原矿在150 mT的磁场强度下弱磁选可得铁品位在80%左右的富铁矿，回收液经浓缩结晶后得到纯度达98.7%的醋酸锌副产品. 所得富铁矿和醋酸锌可工业应用.
关键词:高炉尘泥 还原焙烧 脱锌率 弱磁选 醋酸锌
1 前 言
高炉尘泥是高炉冶炼过程中随高炉烟气带出的原料粉尘经除尘而得到的产物，含有可资利用的锌、铁与碳组分. 因锌含量超标，高炉尘泥无法在企业内部直接循环利用，而其中的锌、铅等重金属易在雨水侵蚀下进入地下水破坏生态. 随着对环保要求越来越高，各国都极为重视对高炉尘泥的处理和利用问题.
国内外各大炼铁厂根据不同的物料性质， 对高炉尘泥处理进行了不同的研究和工艺开发，主要有物理法、湿法、火法[1,2] 3 种工艺措施. 物理法主要是通过浮、重、磁选等选矿手段对尘泥进行干式或湿式分离，或利用水利旋流技术对尘泥按粒度进行湿式分级[3] ，主要目的是得到合格的铁精矿，基本没有考虑尘泥中锌的利用问题，而且大多数物理法工艺均包括浮选除碳过程，浮选过程中水的大量消耗与后续处理是一个难题，同时也存在很大的弊端，尘泥中的锌一部分以铁酸锌复合氧化物的形式存在，使分选后铁精矿中的锌含量大都超标[4] ，由于这一难以克服的问题使国内外众多该方面的研究处于停滞状态. 湿法工艺主要是国外钢铁企业用来处理锌含量大于15%的高锌尘泥[5] ，而我国目前钢铁厂产出的尘泥大多为低锌尘泥(锌含量小于 5%)， 该工艺并不适用，对这方面的研究也较少. 火法工艺是目前处理我国低锌类尘泥最为可行的方法，主要有直接烧结、金属化球团等工艺[6] . 直接添加配料烧结，因处理量有限无法从本质上解决问题. 将尘泥造球利用转底炉直接还原生产金属化球团，但生成的金属化球团通常仍含有较高的锌(大于 0.3%) [7] ，而且尘泥中的脉石成分在处理后保留在球团中影响铁品位，给后续利用带来很大困难. 考虑到成本因素，目前研究的火法工艺都增加锌回收装置，将还原后的锌蒸汽变成等级氧化锌粉，但也存在还原后的锌再次氧化堵塞管道的问题[8] .
本研究采用直接还原焙烧方式对高炉尘泥中的锌、铁资源回收利用. 主要是利用锌沸点较低的性质，在高温还原条件下，以尘泥自身的焦炭粉为还原剂，将锌氧化物分别还原并汽化成锌蒸汽，使之与固相分离，冷凝后由醋酸回收罐回收生成的醋酸锌. 实验结果表明，本回收工艺可有效避免氧化锌堵塞管道的问题. 高炉尘泥直接还原可充分利用其粉状焦炭资源，提高反应效率，反应后的产物可直接进行弱磁选获得高品位富铁矿.
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