一种电炉炼钢含铅锌粉尘的综合回收利用方法

摘要

本发明提供了一种电炉炼钢含铅锌粉尘的综合回收利用方法，包括：将含铅锌粉尘制成球团，在高温下进行还原焙烧，使铅锌被还原成单质且以气态形式挥发，含铁物料则形成熔融块，从而使铅锌与含铁物料分离；收集含铅锌的气体和粉尘，并通过氧化和冷却得到粗氧化铅粉末和粗氧化锌粉末；收集脱铅锌的含铁物料并通过速冷、粉碎和磁选得到铁原料；将粗氧化铅粉末、粗氧化锌粉末再次置于回转窑中进行高温烧结，再经过氧化和冷却得到高纯度的精氧化铅粉末、精氧化锌粉末；精氧化铅粉末、精氧化锌粉末先与盐酸反应得到氯化铅和氯化锌，氯化铅和氯化锌再与碳酸钠反应最终得到碳酸铅和碳酸锌。本发明工艺简单、铅锌回收率高、整体资源回收利用率高。

权利要求

1.一种电炉炼钢含铅锌粉尘的综合回收利用方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、将电炉含铅锌粉尘配入一定比例的还原剂、粘结剂和水，充分均匀混合后制造成球团；

步骤二、将步骤一中的球团置于回转窑中，控制窑内温度1150-1250℃进行还原焙烧，将含铅锌粉尘中的铅和锌还原成单质，并且以气态的形式排出回转窑，有价金属和其它成分则通过还原焙烧形成熔融块留在回转窑内；

步骤三、收集步骤二中从回转窑排出的以气态形式挥发的铅、锌以及其它气体和粉尘，并且通过氧化和冷却得到粗氧化铅粉末、粗氧化锌粉末并收集，剩余尾气外排；

步骤四、收集步骤二中留在回转窑内的熔融块，并通过速冷、粉碎和磁选得到有磁性物质和无磁性物质，有磁性物质作为铁原料收集，无磁性物质作为水泥原料收集；

步骤五、将步骤三中收集的粗氧化铅粉末、粗氧化锌粉末再次置于回转窑中，控制窑内温度1200-1300℃进行烧结，高温环境下，掺杂在粗氧化铅、粗氧化锌里面的各种杂质大部分挥发出来，铅锌也会挥发，再经过氧化和冷却得到高纯度的精氧化铅粉末、精氧化锌粉末并收集，剩余尾气外排；

步骤六、将步骤五中的精氧化铅粉末、精氧化锌粉末加入到盐酸溶液中，控制溶液的pH值2-3，溶液温度50-70℃，氧化铅和氧化锌与盐酸反应生成氯化铅和氯化锌，氯化铅溶解度很低，在溶液中形成沉淀，锌则以锌离子形式存在溶液中，从而分离铅与锌；

步骤七、把碳酸钠粉末按一定比例加入水中形成碳酸钠溶液，然后将步骤六中的氯化铅加入到该溶液中，控制溶液pH值8-10，温度60-80℃，反应得到碳酸铅沉淀，直接在步骤六中的氯化锌溶液里添加碳酸钠粉末,反应得到碳酸锌沉淀。

2.根据权利要求1所述的电炉炼钢含铅锌粉尘的综合回收利用方法，其特征在于：步骤一中的还原剂为焦炭和石灰石。

3.根据权利要求1所述的电炉炼钢含铅锌粉尘的综合回收利用方法，其特征在于：步骤三和步骤五中外排的剩余尾气还经过活性炭吸附后再排空。

说明书

一种电炉炼钢含铅锌粉尘的综合回收利用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体为一种电炉炼钢含铅锌粉尘的综合回收利用方法。

背景技术

[0002] 电炉炼钢粉尘是在以钢铁为主要原料的冶炼过程中，在电炉内发生的粉尘、尾气冷却过程中收集起来的微小粒子形态的粉末。电炉炼钢含铅锌粉尘中有较高的铁含量和铅锌含量，一般铅的含量为1-7％，锌的含量为15-35％，铁的含量10-40％，以及其它有害金属例如镉、汞、铬等。铅、锌对炼钢不利，其使得炼钢粉尘在钢铁流程内部的的循环利用中受到一定限制，随着含铅锌粉尘的不断循环利用，铅锌含量不断提高，当粉尘含铅锌较高时，在电炉中会发生结瘤，对电炉造成危害。

[0003] 目前，国内电炉炼钢粉尘量已经超过千万吨每年，并且随着我国钢铁业的发展，电炉粉尘量逐年增加。国内60％左右的电炉粉尘是进行填埋处理，不仅大量的有价金属被浪费，而且有害金属随地下水流出，造成严重的环境污染。电炉炼钢粉尘含有较高的铁和铅锌，是一种值得回收利用的二次资源。铁可以作为铁原料回收利用，铅锌金属可以广泛用于机械工业、冶金工业、电气工业。因此，如何高效回收利用电炉炼钢粉尘中的铅锌便成为了当务之急。

[0004] 现有技术中，回收利用电炉炼钢粉尘中的铅锌通常是通过高温还原焙烧使得铅锌以气态形式挥发，铅锌蒸汽再通过氧化固相分离，从而除去粉尘中的铅锌，并回收铅锌混合物原料。其铅元素和锌元素并未充分分离，铅锌混合物只能收集作为粗糙的工业原料利用，其铅锌回收率只有90％左右，资源利用率非常低。

发明内容

[0005] 针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种电炉炼钢含铅锌粉尘的综合回收利用方法，其粉尘中铅锌的回收率高、整体资源利用率高，可综合回收利用粉尘中的各种有用成分。

[0006] 本发明技术方案如下：

[0007] 一种电炉炼钢含铅锌粉尘的综合回收利用方法，其关键在于：包括如下步骤：

[0008] 步骤一、将电炉含铅锌粉尘配入一定比例的还原剂、粘结剂和水，充分均匀混合后制造成球团；

[0009] 步骤二、将步骤一中的球团置于回转窑中，控制窑内温度1150-1250℃进行还原焙烧，将含铅锌粉尘中的铅和锌还原成单质，并且以气态的形式排出回转窑，铁等有价金属和其它成分则通过还原焙烧形成熔融块留在回转窑内；

[0010] 步骤三、收集步骤二中从回转窑排出的以气态形式挥发的铅、锌以及其它气体和粉尘，并且通过氧化和冷却得到粗氧化铅粉末、粗氧化锌粉末并收集，剩余尾气外排；

[0011] 步骤四、收集步骤二中留在回转窑内的熔融块，并通过速冷、粉碎和磁选得到有磁性物质和无磁性物质，有磁性物质作为铁原料收集，无磁性物质作为水泥原料收集；

[0012] 步骤五、将步骤三中收集的粗氧化铅粉末、粗氧化锌粉末再次置于回转窑中，控制窑内温度1200-1300℃进行烧结，高温环境下，掺杂在粗氧化铅、粗氧化锌里面的各种杂质大部分挥发出来，铅锌也会挥发，再经过氧化和冷却得到高纯度的精氧化铅粉末、精氧化锌粉末并收集，剩余尾气外排；

[0013] 步骤六、将步骤五中的精氧化铅粉末、精氧化锌粉末加入到盐酸溶液中，控制溶液的pH值2-3，溶液温度50-70℃，氧化铅和氧化锌与盐酸反应生成氯化铅和氯化锌，氯化铅溶解度很低，在溶液中形成沉淀，锌则以锌离子形式存在溶液中，从而分离铅与锌；

[0014] 步骤七、把碳酸钠粉末按一定比例加入水中形成碳酸钠溶液，然后将步骤六中的氯化铅加入到该溶液中，控制溶液pH值8-10，温度60-80℃，反应得到碳酸铅沉淀，直接在步骤六中的氯化锌溶液里添加碳酸钠粉末,反应得到碳酸锌沉淀。

[0015] 通过上述技术方案可知：本发明通过还原焙烧将粉尘球团中的铅和锌还原为单质并以气态形式随烟气排出，粉尘球团中的铁等有价金属及其他成分则形成熔融块留在回转窑内，从而使铅锌脱离,铅锌蒸汽在回转窑外通过氧化和冷却,得到粗氧化铅粉末和粗氧化锌粉末以回收，尾气通过活性碳吸附后排空,避免回收过程中带来的二次污染。含有铁等有价金属的熔融块则通过速冷、粉碎和磁选得到有磁性物质和无磁性物质，有磁性物质作为铁原料收集，无磁性物质作为水泥原料收集，铁等有价金属综合回收率达到95％以上，非金属资源回收率达到99％以上，使资源得到充分回收和利用。

[0016] 得到的粗氧化铅粉末、粗氧化锌粉末再次置于回转窑中，控制窑内温度1200-1300℃进行烧结，高温环境下，掺杂在粗氧化铅、粗氧化锌里面的各种杂质大部分挥发出来，铅锌也会挥发，再经过氧化和冷却得到高纯度的精氧化铅粉末、精氧化锌粉末；将精氧化铅粉末、精氧化锌粉末加入到盐酸溶液中，控制溶液的pH值2-3，溶液温度50-70℃，氧化铅和氧化锌与盐酸反应生成氯化铅和氯化锌，氯化铅溶解度很低，在溶液中形成沉淀，锌则以锌离子形式存在溶液中，从而分离铅与锌；把碳酸钠粉末按一定比例加入水中形成碳酸钠溶液，然后将步骤六中的氯化铅加入到该溶液中，控制溶液pH值8-10，温度60-80℃，反应得到高纯度的碳酸铅沉淀，直接在的氯化锌溶液里添加碳酸钠粉末,反应得到高纯度的碳酸锌沉淀。由上述方法可知，本发明进一步通过湿法将铅元素和锌元素彻底分离，最终产物得到高纯度的碳酸铅和碳酸锌，碳酸铅和碳酸锌的纯度达到98％以上，其可以直接出售，增加经济效益。此外，高纯度的碳酸锌可以作为农业优质肥料原料,也可以经过后期加热分解得到氧化锌和二氧化碳,高纯度氧化锌市场价格高。高纯度的碳酸铅也是市场急需的产品,可以作为工业生产原料。本发明通过湿法使铅锌充分分离，铅锌回收率99％以上，资源回收率更高。

[0017] 进一步的，步骤一中的还原剂为焦炭和石灰石。还原剂来源广，价格低廉，减少工艺成本。

[0018] 进一步的，步骤三和步骤五中外排的剩余尾气还经过活性炭吸附后排空。避免回收过程中带来的二次污染。

附图说明

[0019] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

[0020] 图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

[0022] 一般以铁为原料生产不锈钢的电炉炼钢法中，熔炼工艺中发生的电炉炼钢粉尘为投入铁量的1-2wt％。炼钢粉尘中含有很多铅、锌、铁、镍、铬等有价金属，同时也会含有镉，汞，铬等一类有害的重金属。

[0023] 常见电炉炼钢含铅锌粉尘的主要成分如下表所示：

[0024]成分 Zn Fe Pb SiO2 CaO Al2O3 Cl F Cd 其他
Wt％ 20-25 20-40 2-5 2-10 2-10 1-5 2-7 0.2-0.5 0.02-0.1 Bal.

[0025] 如图1所示，本发明所述的电炉炼钢含铅锌粉尘的综合回收利用方法，[0026] 具体包括如下步骤：

[0027] 步骤一、将电炉含铅锌粉尘配入一定比例的还原剂、粘结剂和水，充分均匀混合后制造成球团。本实施例中还原剂为焦炭和石灰石。

[0028] 步骤二、将步骤一中的球团置于回转窑中，控制窑内温度1150-1250℃进行还原焙烧，将含铅锌粉尘中的铅和锌还原成单质，并且以气态的形式排出回转窑，铁和其它成分则通过还原焙烧形成熔融块留在回转窑内。

[0029] 步骤三、收集步骤二中从回转窑排出的以气态形式挥发的铅、锌以及其它气体和粉尘，并且通过氧化和冷却得到粗氧化铅粉末、粗氧化锌粉末并收集，剩余尾气经活性炭吸附后外排。

[0030] 以锌元素为例，步骤二和步骤三中的具体反映化学方程式如下：

[0031] C(s)+O2(g)＝CO2-------------------------------1

[0032] C(s)+CO2(g)＝2CO(g)----------------------------2

[0033] ZnO(s)+C(s)＝Zn(g)+2CO(g)-------------------3

[0034] ZnO(s)+CO(g)＝Zn(g)+CO2(g)-------------------4

[0035] Zn(s)+1/2O2(g)＝ZnO(s)-------------------------5

[0036] ZnFe2O4(s)+2C(s)＝Zn(g)+2Fe(s)+2CO2(g)--------6

[0037] 3ZnFe2O4(s)+2C(s)＝3Zn(g)+2Fe3O4(s)+2CO2(g)---7

[0038] 3Fe2O3(s)+CO(g)＝2Fe3O4(s)+CO2(g)---------------8

[0039] Fe3O4(s)+CO(g)＝3FeO(s)+CO2(g)-----------------9

[0040] FeO(s)+CO(g)＝FeO(s)+CO2(g)-------------------10

[0041] 气态的铅和锌挥发，并在回转窑外经过再氧化和冷却，生成固态的粗氧化铅和粗氧化锌粉末并在收集，该过程中没有完全收集的尾气，经过活性炭吸附后对外排出，其不会污染环境。

[0042] 步骤四、收集步骤二中留在回转窑内的熔融块，并通过速冷、粉碎和磁选得到有磁性物质和无磁性物质，有磁性物质作为铁原料收集，无磁性物质作为水泥原料收集，从而完成资源的全部回收利用。

[0043] 从回转窑中收集的的熔融块包括渣块、有磁性物质、无磁性物质三种物质，其化学成分分析结果如下表所示：

[0044]成分(wt％) Fe Zn CaO SiO2 Al2O3
渣块 50.44 0.14 7.91 3.26 4.32
有磁性物质 62.25 0.12 1.88 0.89 1.53
非磁性物质 8.23 0.24 38.63 13.91 17.26

[0045] 本发明得到的有磁性物质即铁源可以作为铁原料进行在熔炼，无磁性物质用作水泥原料，完成资源的充分回收。

[0046] 步骤五、将步骤三中收集的粗氧化铅粉末、粗氧化锌粉末再次置于回转窑中，控制窑内温度1200-1300℃进行烧结，高温环境下，掺杂在粗氧化铅、粗氧化锌里面的各种杂质大部分挥发出来，铅锌也会挥发，再经过氧化和冷却得到高纯度的精氧化铅粉末、精氧化锌粉末并收集，剩余尾气处理经过活性炭吸附后对外排出。

[0047] 粗氧锌和精氧化锌的成分分析如下表所示：

[0048]成分 Zn Pb Cl K Na Fe
粗氧化锌(wt％) 60-63 4-6 15-20 4-6 3-5 1-2
精氧化锌(wt％) 76-78 小于0.01 小于0.01 小于0.1 小于0.01 1-2

[0049] 步骤六、将步骤五中的精氧化铅粉末、精氧化锌粉末加入到盐酸溶液中，控制溶液的pH值2-3，溶液温度50-70℃，氧化铅和氧化锌与盐酸反应生成氯化铅和氯化锌，氯化铅溶解度很低，在溶液中形成沉淀，锌则以锌离子形式存在溶液中，从而分离铅与锌。

[0050] ZnO(s)+2HCl＝ZnCl2(l)+H2O--------------------11

[0051] PbO(s)+2HCl＝PbCl2(l)+H2O--------------------12

[0052] 氧化锌和氧化铅变成了氯化锌和氯化铅，氯化铅溶解度很低，在溶液中形成沉淀，锌以锌离子Zn2+形式存在溶液中，这样二者就分开了。

[0053] 步骤七、把碳酸钠粉末按一定比例加入水中形成碳酸钠溶液，然后将步骤六中的氯化铅加入到该溶液中，控制溶液pH值8-10，温度60-80℃，反应得到碳酸铅沉淀，直接在步骤六中的氯化锌溶液里添加碳酸钠粉末,反应得到碳酸锌沉淀。

[0054] PbCl2(s)+Na2CO3＝PbCO3(s)+NaCl----------------13

[0055] ZnCl2(s)+Na2CO3＝ZnCO3(s)+NaCl----------------14

[0056] 反应最终溶液里面的生成物盐NaCl,可以作为工业用盐原料。

[0057] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，本发明不但适应于钢铁厂粉尘废料，同时适用于电镀厂，机械厂，矿物加工厂等工业废料，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。