电弧炉烟尘球团焙烧-洗涤脱卤制备低卤含量氧化锌的试验研究.pdf

1 0 有色金属 冶炼部分 2 0 0 5 年6 期 电弧炉烟尘球团焙烧一洗涤脱卤制备 低卤含量氧化锌的试验研究 肖功明 湖南省株洲冶炼集团有限公司科技发展部，湖南株洲4 1 2 0 0 4 摘要针对电炉弧烟尘处理利用，进行了电弧炉烟尘球团焙烧一洗涤脱制备低卤含量氧化锌的试验研 究，取得了满意的结果，在最佳球团焙烧工艺条件下，锌的挥发率 9 4 ％、铅的挥发率 9 0 ％，氟主要以 难挥发的M n F 2 形式留在窑渣中，挥发氧化锌烟尘中难溶氟化物含量少，洗涤脱卤效果明显，洗涤后含 锌6 2 ．1 4 ％，氟0 ．0 1 1 ％、氯0 ．2 0 ％，基本满足株冶氧化锌系统浸出原料的要求。 关键词电弧炉烟尘；球团焙烧；洗涤；卤素；氧化锌 中图分类号T F 8 1 3文献标识码A 文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 5 1 0 6 0 0 1 0 0 3 E x p e r i m e n tS t u d yo nP r o d u c i n gZ i n cO x i d ew i t hL o wH a l o g e n sC o n t e n tb y P e l l e tR o a s t i n g - W a s h i n gP r o c e s sf r o mE A FD u s t X I A OG o n g r u i n g H u n a nZ h u y eT e e hM e t a l sC oL t d ，Z h u z h o u ，H u n a n4 1 2 0 0 4 ，C h i n a A b s t r a c t T h ee x p e r i m e n t so fp r o d u c i n gz i n co x i d ew i t h 【o wh a l o g e n sc o n t e t l tb yp e l l e tr o a s t i n g w a s h i n gp r o c e s s f r o me l e c t r i ca r cf u r n a c e E A F d u s tw a sc a r r i e dO U t ，a n du n d e rt h e o p t i m u me x p e r i m e n tc o n d i t i o n ，t h ev o l a t i l i z a t i o nr a t eo fZ na n dP bi so v e r9 4 ％，9 0 ％r e s p e c t i v e l y ；a n dm a j o r i t yo ff l u o r i d ei sf i x i n gi nt h er e s i d u a lp e l l e t sa s M n F 2 ，t h ec r u d ez i n co x i d ed u s th a s1 i t t l ef l u o r i d e ，w h i c hc a nb ed e f l u o r i d a t e db ys o d aw a s h i n ge a s i l y ，a n dt h e l a s tp r o d u c t 6 2 ．1 4 ％Z n ，0 ．0 1 1 ％F ，0 ．2 0 ％C D ，m e tt h ed e m a n d so fl e a c h i n gm a t e r i a Io fz i n co x i d et r e a t m e n t s y s t e l ni nZ h u z h o uS m e h e rG r o u p ． K e y w o r d s E A Fd u s t ；P e l l e tr o a s t i n g ；W a s h i n g ；H a l o g e n s ；Z i n co x i d e 电弧炉烟尘 E A Fd u s t ，即电弧炉废钢炼钢过 程中回收得到的烟尘 或叫烟灰 ，一般含锌1 5 ％～ 2 5 ％。铁3 0 ％～4 0 ％。此外还有2 ％～5 ％铅，0 ．1 ％ - - 0 ．2 ％镉，1 ％～5 ％氯。是一种重要的二次锌资 源uJ 。近年随着电弧炉废钢炼钢的蓬勃发展，我国 电弧炉烟尘产生量急剧增长，数量巨大。但是，目前 仅由乡镇个体企业简单处理其中的很少部分，至今 没有一家现代化大型电弧炉烟尘处理炼锌厂L zJ 。 目前，国外普遍采用威尔滋工艺处理电弧炉烟 尘，具体是将电弧炉烟尘与焦碳复合球团在回转窑 还原焙烧，使其中的锌挥发富集得到粗级氧化锌产 品o 。J ，由于粗级氧化锌产品中氟、氯杂质含量偏 高，必须经进一步脱卤处理才能进入湿法炼锌系统 生产电锌。从建立我国现代化大型电弧炉烟尘处理 炼锌厂的需要出发，我们进行了电弧炉烟尘球团焙 烧一洗涤脱卤制备高纯低卤氧化锌的试验研究，取 得了满意的结果。 基金项目湖南省2 0 0 4 年科研计划重大专项资助项目 0 4 S K l 0 1 1 作者简介肖功明 1 9 6 3 一 ，男，江苏省建湖县人，高级工程师 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 5 年6 期1 1 1 试验原料及方法 1 ．1 试验原料 试验用电弧炉烟尘多元素化学成分 ％ Z n 2 4 ．3 4 、P b3 ．1 6 、F0 ．4 9 、C l5 ．9 0 、C1 ．8 7 、S0 ．4 8 、F e 1 9 ．8 2 、S i 0 26 ．5 8 、A 1 2 0 31 ．5 6 、C a O6 ．3 3 、M g O 2 ．0 1 、M n O1 ．6 5 、K 2 01 ．6 6 、N a 2 01 ．5 2 ，锌主要以 氧化锌和铁酸锌形式存在；烟尘的平均粒度为5 ．9 9 ／x m ，一1 6 ．3 8p ．m 占9 0 ％。 试验用其它辅助原料包括焦粉 F e O1 ．5 7 ％、 s i 0 21 2 ．9 4 ％、魅0 34 ．3 1 ％、C a O0 ．9 1 ％、M g O 0 ．1 5 ％、M n ，0 ．1 2 ％、挥发份2 ．5 3 ％ 、粘结剂、碳酸 钠等，为便于球团制粒，焦炭破碎至一0 ．4 2m i l l 后 使用。 1 ．2 试验方法 先将电弧炉烟尘、焦炭与黏结剂按比例混合，然 后加入圆盘制粒机中，同时添加一定量的水进行球 团制粒，粒子大小控制在7 ～1 1m m ，干燥后用于焙 烧试验。焙烧试验在管式回转炉中进行，刚玉管长 1n l ，内径1 0 0m m ，以6r ／m i n 转动，加热元件为硅 碳棒，测温采用铂一铑热电偶，采用P I D 自动控温， 温度波动范围为5 “ C 。挥发氧化锌收集采用自制 集尘器，并采用真空泵抽风。焙烧试验采用批次试 验方式，每次称取1 5 0g 球圃粒子和5 0g 焦炭，混合 后加入炉膛保温区，以1 0 ℃／m i n 的速度升到7 0 0 ℃后开始抽风集尘，然后按3 ℃／m i n 的速度直至试 验所需温度，按试验条件确定保温时间，然后停止加 热自然降温．到9 0 0 ℃后停止抽风集尘，收集氧化锌 烟尘进行成分分析及进一步洗涤试验，炉渣待电炉 自然冷却至常温后取出，称重、制样分析。 2 焙烧试验及结果 焙烧试验主要考察了温度、停留时间、不同内配 碳量对锌挥发效果以及氟氯作用行为的影响，与此 同时，还考察了粒子在焙烧过程中的变化行为。 2 ．1 焙烧温度 内配炭量2 0 ％、焙烧时间1 2 0r a i n 、粘结剂4 ％， 不同温度条件下，球团焙烧试验结果如表1 所示，从 表i 可以看出焙烧温度对锌挥发影响很大，在焙烧 时间不变情况下，锌的挥发率随温度升高而显著上 升，从10 0 0 ℃升至11 5 0 ℃。锌挥发率从6 3 ．2 0 ％ 升至9 9 ．1 7 ％，焙烧温度大于l1 0 0 ℃，锌挥发率即 可超过9 2 ％。但温度过高，球团将发生熔融粘结， 因此不宜过分提高焙烧温度。 表1 不同温度条件下焙烧试验结果 T a b l e1T h er e s u l t so fp e l l e t r o a s t i n ga td i f f e r e n tt e m p e r a t u r e 2 ．2 停留时间试验结果见表2 。由表2 可知，锌挥发率随停留时间 内配炭量2 0 ％、焙烧温度11 2 5 ℃、粘结剂4 ％，延长而提高，焙烧时间以1 2 0 m i n 为佳。 表2 不同停留时间条件下焙烧试验结果 T a b l e2T h er e s u l t so fp e l l e t r o a s t i n ga td i f f e r e n tt i m e 2 ．3 内配炭量 焙烧温度11 2 5 ℃，焙烧时间1 2 0r a i n 、粘结剂 4 ％，试验结果见表3 。从表3 可以发现无内配炭 的球团焙烧锌的挥发率仅为9 2 ．1 0 ％，内配炭量从 2 0 ％提高到4 0 ％，锌的挥发率则从9 3 ．7 5 ％增加到 9 5 ．7 8 ％，可以认为内配炭有利于强化焙烧效果，增 加锌的挥发率。但是，随着内配炭量的升高，氟、氯 的挥发率呈降低趋势，更多的氟、氯被固定在渣中， 这说明粒子内部的氧化还原气氛对氟、氯的挥发有 一定的影响，随还原气氛增强，氟、氯的挥发呈减弱 万方数据 1 2 有色金属 冶炼部分 2 0 0 5 年6 期 3 焙烧试验产品组成及特性 3 ．1 球团烧渣的组成 焙烧后，球团粒子基本没有发生碎裂，形貌完 好。图1 为球团烧渣x 一衍射图谱，其中金屑铁、四 氧化三铁、氟化锰的特征衍射峰明显，这表明渣中的 氟与文献[ 5 ] 报道一样，主要以氟化锰的形式存在。 2 0 ／fo 、 图1 球团烧渣的x ．衍射图谱 F i g ．1X R Dp a t t e r no fr e s i d u a lp e l l e t s 3 ．2 挥发氧化锌烟尘的组成及洗涤效果 多次实验氧化锌烟尘混合样的化学成分为 ％ Z n5 4 ．5 2 、P b1 0 ．9 4 、F0 ．1 4 、C l9 ．4 4 、C a 0 ．0 2 1 ，M n0 ，0 6 9 ，N a1 ．4 5 ，K3 ．8 4 ，S0 ．3 1 、F e 0 ．2 8 、C d0 ．1 2 ，对比原料可以发现其中氟含量比原 料明显低、而氯含量明显高，表明球团焙烧固氟效果 显著，这与球团烧渣的组成分析结果是一致的。另 外，试验烟尘中钙、锰、铁的含量均很低。 对挥发氧化锌尘主要进行了温度、苏打用量的 洗涤条件试验，试验表明采用纯水洗时，氟、氯的洗 涤效果很差，且锌的损失量大；随着苏打用量的增 加，氟、氯的洗涤效果增加明显，与此同时，锌的溶出 损失明显减少；提高洗涤温度，也有利于氟、氯的脱 除。在液固比1 0 l 、8 0 ℃、苏打用量1 5 ％、洗涤时间 3 0m i n 、搅拌转速9 0 0r ／r a i n 的最佳条件下，氟、氯的 脱除率分别为9 3 ．2 1 ％、9 8 ．1 7 ％，洗涤产品含锌 6 2 ．1 4 ％、氟0 ．0 1 1 ％、氯0 ．2 0 ％，基本满足株治氧化 锌系统浸出原料的要求。 4 结论 1 采用球团焙烧一洗涤脱卤工艺处理电弧炉 烟尘，可以制得满足株治氧化锌系统浸出原料要求 的高纯低卤氧化锌； 2 电弧炉烟尘配炭复合球团焙烧最佳工艺条 件为焙烧温度11 2 5 ～11 5 0 ℃、停留时间1 2 0m i n 、 内配炭量2 0 ％～4 0 ％、在该条件下，锌的挥发率 9 4 ％、铅的挥发率 9 0 ％，而氟则主要以难挥发的化 合物M n R 形式留在窑渣中。 3 电弧炉烟尘球团制粒焙烧得到的氧化锌烟 尘中难溶氟化物含量少，碱洗脱除效果明显，在液固 比1 0 1 、8 0 ℃、苏打用量1 5 ％、洗涤时间3 0r a i n 、搅 拌转速9 0 0r ／m i n 的最佳条件下．氟、氯的脱除率分 别为9 3 ．2 1 ％、9 8 ．1 7 ％，洗涤产品含锌6 2 ．1 4 ％，氟 0 ．0 1 1 ％、氯0 ，2 0 ％。 参加试验工作的还有曾子高、肖松文等同志． 本文在完成中得到了长沙矿冶研究院肖松文教授级 高工的指导与帮助。特致感谢” 参考文献 [ 1 ] D u gZ u m k e l ．W h a tt Od o w i t hy o u rE A FD u s t [ J ] S t e e l t i m e s I n t e m a t o n a 【，1 9 9 6 7 4 6 5 0 ． [ 2 ] 肖松文．肖骁，刘建辉．二次锌资源回收利用现状及发 展对策[ J ] ．中国资源综合利用，2 0 0 4 2 1 9 2 2 [ 3 ] G e r o | fS t r o h m e i r e ，B o n e s t e l IJ o n eE ．S t e dW o r k sR e s i d u e s a n dt h eW a e l zK i l nT r e a t m e n to fE l e c t r i cA r cF u r n a c eD u s t 【J ] ．I r o na n ds t e de n g i n e e r ，1 9 9 6 4 8 7 9 0 E 4 JG 目r e i a C a r c c d oF ，A y a l aJN ，g d c o e c h e , aN ，e ta lP r o d u e t i o t to f a nd u w p u r ef r a c t i o no fZ n Ob yt h er e c y c l i n go fE A Fd u s t 【A ] ／／．E P Dc o n g r e 2 0 0 0 【C J ．T a y l o rPR ，1 1 1 eM i r l d a l s ，M e t a l s ＆M a t e r i a l sS o c i e t y ，2 0 0 0 2 9 3 3 1 0 ． [ 5 ] M e n a dN ，A y d aJM ，G a r c i a - C a r e e d oF ，e ta t ．S t u d yo ft h e p i - e s e n e eo ff l u o r i n e i nt h er e c y c l e df r a c t i o n sd u r i n gc f i r b o - t h e r m a lt r e a t m e n to fE A Fd u s t [ J ] W a s t eM a n a g e m e n t ， 2 0 0 3 ．2 3 4 8 3 4 9 1 ． 万方数据