阅读说明：本技术 一种从钢铁企业含锌除尘灰中高效去除锌的处理装置及方法 (Treatment device and method for efficiently removing zinc from zinc-containing dedusting ash of iron and steel enterprises ) 是由 王会刚 吴龙 彭犇 岳昌盛 胡天麒 吴跃东 邱桂博 白智韬 张亮亮 卢忠飞 于 2019-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种从钢铁企业含锌除尘灰中高效去除锌的处理装置及方法。所述处理装置将除尘灰、粘结剂、还原剂按一定比例在混匀设备中充分混合均匀后,经挤压成型设备压成一定尺寸的团块,团块烘干后,于还原挥发设备上在一定温度下还原一定时间,得到的金属化富铁料冷却后储存备用；含锌蒸汽在收尘系统中降温、收集,得到的富锌灰储存备用。本发明工艺过程简单,投资和运营成本合理；处理后的含锌除尘灰,锌去除率大于92％,富锌灰中氧化锌的质量百分含量高于40％,金属化富铁球团中锌的质量百分含量低于0.3％,铁的金属化率高于75％,满足在钢厂利用的要求；实现了钢铁企业含锌除尘灰的全部利用,解决了含锌除尘灰难以利用的难题。(The invention relates to a treatment device and a method for efficiently removing zinc from zinc-containing dedusting ash of iron and steel enterprises. The treatment device is used for fully and uniformly mixing the dedusting ash, the binder and the reducing agent in a mixing device according to a certain proportion, then pressing the mixture into blocks with a certain size through an extrusion forming device, drying the blocks, reducing the blocks on a reduction volatilizing device for a certain time at a certain temperature, and cooling the obtained metallized iron-rich material and storing the cooled metallized iron-rich material for later use; and (4) cooling and collecting the zinc-containing steam in a dust collection system, and storing the obtained zinc-rich ash for later use. The invention has simple process and reasonable investment and operation cost; the zinc removal rate of the treated zinc-containing fly ash is more than 92 percent, the mass percentage of zinc oxide in the zinc-rich ash is higher than 40 percent, the mass percentage of zinc in the metallized iron-rich pellets is lower than 0.3 percent, and the metallization rate of iron is higher than 75 percent, so that the zinc-containing fly ash meets the requirements of utilization in steel mills; the method realizes the complete utilization of the zinc-containing fly ash in iron and steel enterprises and solves the difficult problem that the zinc-containing fly ash is difficult to utilize.)

一种从钢铁企业含锌除尘灰中高效去除锌的处理装置及方法

技术领域

本发明涉及一种从钢铁企业含锌除尘灰中高效去除锌的装置及方法，属于废弃物再利用领域，特别涉及带式还原挥发装置及向下引风系统，得到富锌粉尘和金属化含铁球团的装置及方法。

背景技术

冶金除尘灰是钢铁企业产生的一种产量较大的含铁固体废弃物，吨钢产生量100～150kg。近年来，迫于铁矿资源紧张、污染物排放治理的压力，多数钢铁企业采用返回烧结的方法来利用这些除尘灰。但是冶金除尘灰组成复杂，特别是一些除尘灰中锌含量较高，返回烧结，进入高炉后会影响高炉内焦炭的质量，从而影响高炉顺行。因此，难以被利用的含锌除尘灰不得不堆积存放，这不但会对环境造成严重污染，还会造成有价资源的浪费(吕冬瑞.鞍钢技术,2019(03):7-10+18)。根据我国《高炉炼铁工艺设计规范》(GB50427-2008)的要求，高炉锌负荷应低于0.15kg/t。因此，含锌除尘灰中锌的高效去除成为冶金工作者的研究热点。

针对除尘灰中锌的去除，冶金工作者相继开发了湿法除锌工艺和火法除锌工艺。整体来说，湿法工艺虽然能耗较低、设备投资较少，但生产效率以及锌的去除率也低，且该方法对原料比较敏感，工艺较难优化，导致无法大规模使用。火法除锌工艺主要包括转底炉、回转窑与OxyCup等技术。转底炉工艺中主要靠热辐射给含碳球团加热，热量利用率只有50％左右。并且转底炉内的热工制度与气氛不易控制。尽管回转窑工艺运行成本低，且具有工艺成熟、投资低、运行简单等优点。但是，回转窑工艺不太适合处理低锌除尘灰，铁料金属化率也低，生产过程中常发生结圈现象(殷磊明.安徽工业大学,2017)。尽管OxyCup工艺对炉料要求低、生产相对灵活，但是该工艺具有作业率低，炉衬寿命短，制砖成本高等缺点。

因此，三种火法工艺都能处理钢铁企业的含锌除尘灰，但也都存在一定的不足之处。

发明内容

为解决背景技术存在的缺陷，本发明采用还原挥发装置对含锌除尘灰进行还原，得到富锌灰和金属化含铁球团，从上部对生球加热，由向下的引风系统进行富锌灰的收集。本发明不但可以实现钢铁企业含锌除尘灰的资源化全量利用，还可以解决含锌除尘灰难以利用的难题。且与转底炉相比，具有工艺简单，投资和运营成本低，事故率低，热效率高等优点。

本发明提出一种从钢铁企业含锌除尘灰中高效去除锌的处理装置，所述处理装置包括：储料仓(1)、运输设备(3)、混匀设备(4)、挤压成型设备(5)、烘干设备(6)、带式还原挥发设备(7)、加热设备(8)、引风系统(9)、富锌粉尘和高温空气分离系统(10)、高温空气输送管路(11)和富铁料冷却系统(13)；储料仓(1)设置在运输设备(3)的上方，用于将储存于储料仓(1)中的含锌除尘灰、粘结剂和还原剂经称量后输送至运输设备(3)，运输设备(3)连接混匀设备(4)，用于将含锌除尘灰、粘结剂和还原剂输送至混匀设备(4)进行均匀混合，以形成混合均匀的物料，混匀设备(4)连接挤压成型设备(5)，用于将所述物料经挤压成型设备(5)进行挤压作业；挤压成型设备(5)连接烘干设备(6)，用于将挤压成型设备(5)压好的生挤压团块经烘干设备(6)进行烘干；烘干设备(6)连接所述还原挥发设备(7)，用于将烘干后的生挤压团块输送到所述还原挥发设备(7)的装料端进行布料；加热设备(8)设置在所述还原挥发设备(7)的上部，用于对布料完成后的生挤压团块进行加热以还原挥发锌并获得富铁料；所述还原挥发设备(7)的出料端连接富铁料冷却系统(13)，用于对富铁料进行冷却；引风系统(9)的入口端连接所述还原挥发设备(7)，引风系统(9)的出口端连接富锌粉尘和高温空气分离系统(10)，用于将还原挥发过程中形成的含锌粉尘输送到粉尘和高温空气分离系统(10)中进行富锌粉尘的收集；富锌粉尘和高温空气分离系统(10)通过高温空气输送管路(11)连接烘干设备(6)，用于将与富锌粉尘分离的高温空气输送至烘干设备(6)以烘干压好的生挤压团块。

其中，所述处理装置还包括称量设备(2)，其设置在储料仓(1)和运输设备(3)之间，用于称量含锌除尘灰、粘结剂和还原剂的重量。

其中，所述处理装置还包括富锌粉尘储存场地(12)和富铁料储存场地(14)，富锌粉尘储存场地(12)连接富锌粉尘和高温空气分离系统(10)，用于将收集的富锌粉尘输送到富锌粉尘储存场地(12)储存；富铁料储存场地(14)连接富铁料冷却系统(13),用于将冷却后富铁料输送到富铁料储存场地(14)储存备用。

其中，所述还原挥发设备(7)为输送带形式，其具有进料端和出料端，用于将生挤压团块由所述还原挥发设备(7)的进料端行进至出料端，完成锌的还原挥发和含铁料的金属化。

其中，所述引风系统(9)为向下引风。

其中，生挤压团块为球状或块状，富铁料为球状或块状。

本发明还涉及一种从钢铁企业含锌除尘灰中高效去除锌的处理方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将储存于储料仓(1)中的含锌除尘灰、还原剂和粘结剂在称量设备(2)上进行称量，其中含锌除尘灰、还原剂和粘结剂按照质量比为：82～90:8～15:2～3，之后经运输设备(3)运输至混匀设备(4)进行混合均匀；

(2)混匀过程中同时进行喷水作业，优选确保混合料中水的质量百分含量保持在8～12％之间；

(3)混匀后的物料在压球设备(5)中压成生挤压团块，优选为直径10～25mm的球团；

(4)压好的生挤压团块在烘干设备(6)中进行烘干，优选使球团中的水分质量含量降低至2％左右；

(5)烘干好的所述挤压团块在还原挥发设备(7)上布料，优选料层厚度控制在300mm以下，布料完成后加热设备(8)点火把挤压团块加热至1200～1250℃，经20～40min后完成锌的还原挥发和含铁料的金属化；

(6)还原的金属锌蒸汽在向下的引风系统(9)中冷却和氧化，输送到富锌粉尘和高温空气分离系统(10)中完成富锌粉尘的收集；同时，富锌粉尘和高温空气分离系统(10)分离出的高温空气输送到烘干设备(6)，用于对烘干设备(6)中的生挤压团块进行烘干；

(7)富铁料在还原挥发设备(7)的出料端卸料至冷却系统(13)，优选冷却至300℃以下，于富铁料储存场地(14)储存备用。

其中，还原剂为焦炭或煤粉等，粘结剂为膨润土等；生挤压团块为球状或块状，富铁料为球状或块状；根据含锌除尘灰的化学组成确定还原剂用量，确保锌和铁氧化物的还原；根据生挤压团块强度确定粘结剂用量，优选确保团块0.5m落下时强度大于10次。

其中，喷水作业确保水呈雾状进行喷洒；在富锌粉尘和高温空气分离系统(10)的高温空气不能完成生挤压团块的烘干的情况下，采用外加热源进行烘干。

其中，金富铁料中锌的质量百分含量低于0.3％

另外优选，本发明的技术方案如下：

一种从钢铁企业含锌除尘灰中高效去除锌的装置包括：含锌除尘灰、粘结剂、还原剂储料仓，称量设备，运输设备，混匀设备，挤压成型设备，烘干设备，带式还原挥发设备，加热设备，引风系统，富锌粉尘和高温空气分离系统，高温空气输送管路，富锌粉尘储存场地，金属化含铁铁球团冷却系统和含铁球团储存场地。

储存于储料仓中的含锌除尘灰、粘结剂、还原剂经称量设备称量后，经运输设备输送至物料混匀设备，混匀后的物料经挤压成型设备进行挤压成形作业；挤压好的生挤压团块经烘干设备烘干后在带式还原挥发设备装料端布料，布料完成后，加热设备把生挤压团块加热到一定温度，反应一定时间后，挤压团块行进至带式还原挥发装置的出料端进行卸料；挤压团块还原挥发过程中，含锌粉尘被引风系统带入粉尘和高温空气分离系统，同时高温富锌粉尘降温沉积，收集的富锌粉尘于富锌粉尘储存场地储存；与富锌粉尘分离的高温空气经高温空气输送管路引至生挤压团块烘干设备，用于烘干生挤压团块；锌蒸发后剩余的富铁料经冷却系统冷却后，于储存场地储存备用。

其中，经烘干设备烘干的生挤压团块由带式还原挥发设备的进料端行进至出料端，完成锌的还原挥发和含铁料的金属化。

其中，带式还原挥发设备由上方的加热设备对挤压团块进行加热。

其中，所述还原挥发装置的引风系统为向下引风，并在富锌粉尘和高温空气分离系统完成富锌灰的收集和高温空气的分离。

其中，经富锌粉尘和高温空气分离系统分离后的高温空气用于烘干设备对压好的生挤压团块进行干燥。

另外优选，本发明还涉及一种从钢铁企业含锌除尘灰中高效去除锌的方法，包括如下步骤：

(1)储存于储料仓中的含锌除尘灰、还原剂和粘结剂，在称量设备上按照质量比82～90:8～15:2～3进行质量称量，之后经运输设备运输至混匀设备；

(2)混匀过程中同时进行喷水作业，确保混合料中水分质量百分含量保持在8～12％之间；

(3)混匀后的物料在挤压成型设备中压成直径约10～25mm的挤压团块；

(4)压好的生挤压团块在烘干设备中进行烘干，使球团中的水分质量百分含量降低至约2％左右；

(5)烘干好的团块在还原挥发设备上布料，料层厚度控制在300mm以下，布料完成后加热设备点火把团块加热至1200～1250℃，经20～40min后完成还原挥发和金属化过程；

(6)还原的金属锌蒸汽在向下的引风系统中冷却和氧化，在富锌粉尘和高温空气分离系统中完成富锌粉尘的收集，富锌粉尘中氧化锌的质量百分含量大于40％。同时，高温空气用于烘干设备对生挤压团块进行烘干；

(7)富铁料在还原挥发装置的出料端卸料至冷却系统，冷却至300℃以下，于储存场地储存备用。

其中，还原剂为焦炭或煤粉等，粘结剂为膨润土等；根据含锌除尘灰的化学组成确定还原剂用量，确保锌和铁氧化物的还原；根据生挤压团块强度确定粘结剂用量，确保球0.5m落下强度大于10次。

其中，喷水作业确保水呈雾状进行喷洒。

其中，混合好的物料可以被挤压成球状，也可以被挤压成块状；

其中，如若富锌粉尘和高温空气分离系统的高温空气不能完成生团块的烘干，可以外加热源。

其中，金属化富铁料中锌的质量百分含量低于0.3％。

本发明的优点是装置上和方法上实现钢铁企业含锌粉尘中锌的高效去除，工艺过程简单，投资和运营成本均比转底炉低，事故率低。经过该工艺处理的含锌除尘灰，锌去除率大于92％，富锌灰中氧化锌的质量百分含量高于40％，金属化含铁球团中锌的质量百分含量低于0.3％，铁的金属化率高于75％，满足在钢厂利用的要求。本发明实现了钢铁企业含锌除尘灰的全部利用，解决了含锌除尘灰难以利用的难题。

附图说明

图1为从钢铁企业含锌除尘灰中高效去除锌的处理装置结构示意图。

具体实施方式

一种从钢铁企业含锌除尘灰中高效去除锌的处理装置如图1所示，所述处理装置包括：储料仓1、运输设备3、混匀设备4、挤压成型设备5、烘干设备6、带式还原挥发设备7、加热设备8、引风系统9、富锌粉尘和高温空气分离系统10、高温空气输送管路11和富铁料冷却系统13；储料仓1设置在运输设备3的上方，用于将储存于储料仓1中的含锌除尘灰、粘结剂和还原剂经称量后输送至运输设备3，运输设备3连接混匀设备4，用于将含锌除尘灰、粘结剂和还原剂输送至混匀设备4进行均匀混合，以形成混合均匀的物料，混匀设备4连接挤压成型设备5，用于将所述物料经挤压成型设备5进行挤压作业；挤压成型设备5连接烘干设备6，用于将挤压成型设备5压好的生挤压团块经烘干设备6进行烘干；烘干设备6连接所述还原挥发设备7，用于将烘干后的生挤压团块输送到所述还原挥发设备7的装料端进行布料；加热设备8设置在所述还原挥发设备7的上部，用于对布料完成后的生挤压团块进行加热以还原挥发锌并获得富铁料；所述还原挥发设备7的出料端连接富铁料冷却系统13，用于对富铁料进行冷却；引风系统9的入口端连接所述还原挥发设备7，引风系统9的出口端连接富锌粉尘和高温空气分离系统10，用于将还原挥发过程中形成的含锌粉尘输送到粉尘和高温空气分离系统10中进行富锌粉尘的收集；富锌粉尘和高温空气分离系统10通过高温空气输送管路11连接烘干设备6，用于将与富锌粉尘分离的高温空气输送至烘干设备6以烘干压好的生挤压团块。

其中，所述处理装置还包括称量设备2，其设置在储料仓1和运输设备3之间，用于称量含锌除尘灰、粘结剂和还原剂的重量。其中，所述处理装置还包括富锌粉尘储存场地12和富铁料储存场地14，富锌粉尘储存场地12连接富锌粉尘和高温空气分离系统10，用于将收集的富锌粉尘输送到富锌粉尘储存场地12储存；富铁料储存场地14连接富铁料冷却系统13,用于将冷却后富铁料输送到富铁料储存场地14储存备用。其中，所述还原挥发设备7为输送带形式或者为链式，其具有进料端和出料端，用于将生挤压团块由所述还原挥发设备7的进料端行进至出料端，完成锌的还原挥发和含铁料的金属化。其中，所述引风系统9为向下引风。其中，生挤压团块为球状或块状，富铁料为球状或块状。

优选以球状为例，如图1所示，优选的处理装置包括：含锌除尘灰、粘结剂、还原剂储料仓1，称量设备2，运输设备3，混匀设备4，挤压成型设备5，烘干设备6，带式还原挥发设备7，当然也可以采用链式等，加热设备8，引风系统9，富锌粉尘和高温空气分离系统10，高温空气输送管路11，富锌粉尘储存场地12，富铁料冷却系统13和富铁料储存场地14。储存于储料仓1中的含锌除尘灰、膨润土、煤粉经称量设备2称量后，经运输设备3输送至物料混匀设备4，混匀后的物料含水10％，经挤压成型设备5进行压球作业；挤压好的生球经烘干设备6烘干至生球中水分质量百分含量在2％左右，之后在带式还原挥发设备7装料端布料厚度小于300mm，布料完成后，加热设备8把生球加热到1200～1250℃，反应20～30min后，球团行进至带式还原挥发装置的出料端进行卸料；球团还原挥发过程中，含锌粉尘被引风系统9带入粉尘和高温空气分离系统10，同时高温富锌粉尘降温沉积，收集的富锌粉尘于富锌粉尘储存场地12储存；与富锌粉尘分离的高温空气经高温空气输送管路11引至生球烘干设备6，用于烘干压好的生球团；锌蒸发后剩余的金属化富铁球团经冷却系统13冷却后，于储存场地14储存备用。

本发明还涉及一种从钢铁企业含锌除尘灰中高效去除锌的方法，包括如下步骤：

(1)试验用含锌除尘灰化学组成如表1所示，储存于储料仓中的含锌除尘灰、煤粉和膨润土，其中含锌除尘灰、还原剂和粘结剂按照质量比为：82～90:8～15:2～3称量，优选在称量设备上按照质量比89:8.5:2.5进行质量称量，之后经运输设备运输至混匀设备；

表1试验用含锌除尘灰的化学成分(wt.％)

(2)混匀过程中同时进行雾状喷水作业，使混合料中水分的质量百分含量保持在10％；

(3)混匀后的物料在挤压成型设备中压成直径约15mm的球团；

(4)挤压好的生球团在烘干设备中进行烘干，使生球中水分质量百分含量降低至约2％；

(5)烘干好的球团在还原挥发设备上布料，控制料层厚度在300mm以下，布料完成后加热设备点火把球团加热至1200～1250℃，经20～30min后完成还原挥发和金属化过程；

(6)还原的金属锌蒸汽在向下的引风系统中冷却和再次氧化，在富锌粉尘和高温空气分离系统中完成富锌粉尘的收集，同时，高温空气用于烘干设备对生球进行烘干；

(7)金属化富铁球团在还原挥发装置的出料端卸料至冷却系统，冷却至300℃以下，于储存场地储存备用。

试验结果说明如下：

经过该工艺处理的含锌除尘灰，锌去除率为94.12％，富锌灰中氧化锌质量百分含量42.16％，金属化富铁球团中锌质量百分含量0.28％，铁的金属化率80.15％，满足在钢厂利用的要求。

上述实施方式仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴。