高炉粉尘选择性还原焙烧及浸出工艺研究

• 作 者: 付筱芸
• 出 处: 西安建筑科技大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 高炉粉尘 铁酸锌 还原焙烧 锌 浸出率

高炉粉尘是钢铁厂冶炼过程中主要副产物之一,其中包含铁、锌等主要元素,将这些元素再资源化成为一个重要课题。湿法浸出和火法还原是目前主要的含锌高炉粉尘的处理工艺。湿法工艺的应用相对来说比较广泛,但也存在对原材料要求高,与现存的钢铁厂工艺技术不匹配的问题等;火法工艺初期投资大,操作复杂,在中小型企业无法推广。本文采用火法-湿法联合工艺处理含锌高炉粉尘,即通过控制温度、配碳量等因素使高炉粉尘中的铁酸锌选择性还原为氧化锌和磁性氧化铁,再通过磁选、酸浸等实现锌铁的分离。采用陕西某钢铁企业的高炉粉尘为研究对象。在热力学计算的基础上,以兰炭作为还原剂,对高炉粉尘进行还原焙烧,再对焙烧产物进行磁选后浸出。研究了焙烧、浸出工艺参数对锌铁浸出率的影响。采用X射线衍射荧光光谱仪、X射线衍射仪和扫描电镜等对各类固体物料及焙烧产物的元素含量、物相组成和形貌特征进行了分析。通过对Zn-Fe-C-O系相关反应进行热力学计算,结合焙烧产物的物相分析确定了高炉粉尘还原焙烧的温度范围为700~900℃。对还原焙烧条件进行了研究,当焙烧温度为800℃左右、焙烧时间为2h,兰炭配碳量为50%时,可实现高炉粉尘中铁酸锌选择性还原为氧化锌及四氧化三铁。将焙烧前后的高炉粉尘进行浸出,锌的浸出率由12.95%升高到68.6%,铁的浸出率由29.94%升高到37.55%。研究了硫酸用量、温度、浸出时间、搅拌速度及液固比等因素对焙烧产物中锌、铁浸出率的影响。结果表明,硫酸的用量和温度是影响锌铁浸出率的主要因素。当浸出时间为1小时,浸出温度为30℃,液固质量比为12:1,硫酸浓度为3mol/L,搅拌转速为400r/min,未磁选的高炉粉尘焙烧产物中锌的浸出率达到78.88%,铁的浸出率为40.63%。研究了磁选对高炉粉尘焙烧产物中锌、铁浸出率的影响,结果表明,对高炉粉尘焙烧产物进行磁选可初步分离锌、铁。在浸出温度30℃,浸出时间1h,硫酸浓度3mol/L,液固比12:1,搅拌转速400r/min下,磁选后高炉粉尘焙烧产物中的锌、铁浸出率分别为79.66%,33.21%。采用还原焙烧-磁选-浸出工艺可有效分离高炉粉尘中的锌铁。