一种利用水力旋流分离法从钢铁冶金含铁粉尘中回收铁精粉的方法

摘要

一种利用水力旋流分离法从钢铁冶金含铁粉尘中回收铁精粉的方法。首先通过筛分滤去粒径大于1mm的大颗粒杂质，再将粉尘与水配成固含量5~30%浆液，然后将浆液泵入水力旋流分离系统中进行除杂分离，分别收集溢流、底流产物，并过滤、干燥。本发明可分离出全铁含量大于50%的铁精粉，K、Na含量小于3%，可满足烧结和炼铁工序。同时旋流产物滤液可作为母液联产钾盐，工艺过程废水闭路循环，实现冶金粉尘综合回收和资源化循环利用。本发明的优点在于，处理成本低，操作简单，环境友好。原料适用范围广，可针对不同成分、粒度范围的粉尘，调整水力旋流分离系统的核心参数，以达到最佳的分离效果和回收率。

说明书

技术领域

本发明属于冶金工业固体废弃物资源化处理利用技术领域，具体涉及一种利用水力旋流分离法从钢铁冶金含铁粉尘中回收铁精粉，同时除去K、Na，联产钾盐的方法。

背景技术

随着中国钢铁行业的迅猛发展，钢铁产量的迅速提升，各钢铁厂的粉尘废料的排放量逐年增加。钢铁企业的粉尘产生量一般为钢产量的10%左右，以年产8亿钢计算，我国钢铁行业每年的粉尘量达8000万吨左右。钢铁冶金粉尘中Fe、C含量较高，而当前全世界高品位铁矿资源日趋枯竭，我国又面临铁矿石资源供给安全问题。若不对粉尘中的铁氧化物加以有效利用，不仅污染环境，也是对宝贵资源的极大浪费。因此，综合回收和资源化循环利用钢铁冶金粉尘，对于提高我国钢铁工业经济效益和实现可持续发展具有重要的战略意义。

目前，大多数钢铁企业将大部分粉尘直接返回烧结厂利用。但大部分粉尘的全铁含量不高，难以直接满足烧结和炼铁过程的要求，需要进一步提高铁品位。而且其中含有较高的Zn、Pb、K、Na等对钢铁生产有害的元素，直接作为铁原料返回烧结循环利用，由于有害元素的循环富集会严重影响烧结过程的透气性，降低烧结矿的产量和质量，进而影响高炉炼铁的顺行和高炉的寿命。因此，如何利用这部分粉尘是摆在我国钢铁企业面前的难题。

鉴于此，本发明提出一种利用水力旋流分离方法，从钢铁冶金粉尘中回收铁精粉，以获得铁品位较高的炼铁和烧结原料。同时，可除去大部分溶于水的K、Na，降低有害元素在循环利用过程中对烧结、炼铁工艺的危害，并联产钾盐。

发明内容

本发明技术的目的在于提供一种从钢铁冶金含铁粉尘中回收铁精粉的方法，该方法可以获得铁品位较高的炼铁和烧结原料，同时除去粉尘中的有害元素，实现钢铁冶金粉尘的资源化循环利用。

本发明技术解决方案：一种利用水力旋流分离法从钢铁冶金含铁粉尘中回收铁精粉的方法，实现步骤如下：

（1）将钢铁冶金粉尘通过16目级筛，滤去粒径大于1mm的大颗粒杂质；

（2）将所述步骤（1）中的粉尘与水配成固含量5~30%浆液；

（3）将所述步骤（2）中的浆液加入搅拌槽中以60r/min~120r/min的速度充分搅拌10~30min使粉尘浆液均匀并减小沉降效应。同时，在制浆、搅拌过程中将大部分K、Na溶于水中，实现了有害元素的分离；

（4）将所述步骤（3）中的粉尘浆液泵入水力旋流分离系统中。针对不同成分，不同粒度分布的粉尘选择相应的旋流分离系统，通过调节核心参数（底流口尺寸、旋流器进口压力）进行分离除杂；

（5）最后，将所述步骤（4）中的产品分别收集溢流、底流产物，并过滤、干燥。

所述步骤（4）中水力旋流分离系统以单支或两级串联为最小循环单元。单支旋流器采用：Φ50mm（旋流分离器筒体直径）、Φ75mm、Φ100mm单独使用。两级旋流器串联采用：Φ50mm-Φ75mm串联，或Φ75mm-Φ100mm串联，或Φ50mm-Φ100mm串联。

所述步骤（4）中针对不同成分、粒度范围的粉尘，选择使用不同底流口尺寸对底流口进行参数调整。Φ50mm的旋流器分别调节Φ4mm、Φ6mm、Φ8mm口径的底流尺寸，Φ75mm的旋流器分别调节Φ8mm、Φ10mm、Φ12mm口径的底流尺寸，Φ100mm的旋流器分别调节Φ12mm、Φ14mm、Φ16mm口径的底流尺寸。

所述步骤（4）中针对不同成分、粒度范围的粉尘，对旋流器进口压力进行参数调整。Φ50mm的旋流器进口压力为0.05~0.2Mpa，Φ75mm的旋流器进口压力为0.05~0.25Mpa，Φ100mm的旋流器进口压力为0.05~0.3Mpa。

所述步骤（4）中水力旋流分离系统最小循环单元为两级串联时，第一级旋流器的底流或溢流先进入浆料槽，再通过浆料泵泵入第二级旋流器。

所述步骤（5）中产品过滤后的滤液，若其中K含量低于8%，则直接返回步骤（1）中回用制浆。若其中K含量高于8%，则作为母液生产钾盐，蒸发结晶后的冷凝水再返回步骤（1）中回用制浆，实现废水闭路循环。

所述步骤（5）中产品过滤后滤渣作为铁精粉返回烧结和炼铁工序，实现回收循环利用。

本发明的优点在于：

（1）本发明中分离出的铁精粉全铁含量达到52~56%，与粉尘原料全铁含量30~46%相比有很大幅度提升，铁精粉中的K、Na含量下降到3%以下。既获得了满足烧结和炼铁工序的铁原料，又除去K、Na等有害元素，联产钾盐。

（2）本发明的处理成本低，原料价格低廉。整个处理过程仅以钢铁冶金含铁粉尘和工业水为原料，并实现废水闭路循环，节约用水。而且水力旋流器构造简单，占面积小，造价低，能耗小，具有投资低、操作简单、经济实用的特点。

（3）本发明的处理对象有较广的适用性，包括烧结除尘灰、高炉瓦斯灰、转底炉灰等全铁含量大于30%的粉尘。并且可针对不同成分、粒度范围的粉尘，调整水力旋流分离系统的核心参数，以达到最佳的分离效果和回收率。

附图说明

图1为本发明从钢铁冶金含铁粉尘中回收铁精粉联产钾盐的工艺流程图；

图2为本发明中水力旋流分离系统的串联方案1；

图3为本发明中水力旋流分离系统的串联方案2。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，不仅仅限于本实施例。

本发明的方法是：本发明的方法是：首先将全铁含量大于30%的粉尘通过筛分滤去粒径大于1mm的大颗粒杂质，再将粉尘与水配成固含量5~30%浆液。然后将浆液泵入水力旋流分离系统中进行除杂分离，分别收集溢流、底流产物。产物经过滤、干燥后滤渣作为铁精粉返回烧结和炼铁工序。滤液直接回用制浆，或作为母液生产钾盐，蒸发结晶后冷凝水再回用制浆，实现废水闭路循环。本发明可分离出全铁含量大于50%的铁精粉，K、Na含量小于3%，同时联产钾盐。并且可针对不同成分、粒度范围的粉尘，调整水力旋流分离系统的核心参数，以达到最佳的分离效果和回收率，因此具有较广的适用范围。

实施例1

（1）将一种全铁含量为43.98%的钢铁冶金粉尘通过16目级筛，滤去粒径大于1mm的大颗粒杂质；

（2）将所述步骤（1）中的粉尘与水配成固含量10%浆液；

（3）将所述步骤（2）中的浆液加入搅拌罐中以100r/min的速度充分搅拌20min；

（4）将所述步骤（3）中的搅拌均匀的粉尘浆液泵入单支Φ100mm的水力旋流分离系统中，使用底流口直径为Φ14mm进行除杂分离，进口压力为0.2Mpa；

（5）将所述步骤（4）中的产品分别收集溢流、底流产物，并过滤、干燥；

（6）所述步骤（5）中产品过滤后的滤液，若其中K含量低于8%，则直接返回步骤（1）中回用制浆。若其中K含量高于8%，则作为母液生产钾盐，蒸发结晶后的冷凝水再返回步骤（1）中回用制浆；

本发明的分离产品铁精粉的全铁含量达到55.80%，K、Na含量为2.72%。

实施例2

（1）将一种全铁含量为34.27%的钢铁冶金粉尘通过16目级筛，滤去粒径大于1mm的大颗粒杂质；

（2）将所述步骤（1）中的粉尘与水配成固含量20%浆液；

（3）将所述步骤（2）中的浆液加入搅拌罐中以60r/min的速度充分搅拌10min；

（4）将所述步骤（3）中的搅拌均匀的粉尘浆液泵入Φ50mm-Φ100mm串联的水力旋流分离系统中进行除杂分离，第一级Φ100mm旋流器的底流口直径为Φ14mm，进口压力为0.1Mpa，第二级Φ50mm旋流器的底流口直径为Φ6mm，进口压力为0.15Mpa，串联方案如图2所示；

（5）将所述步骤（4）中的产品分别收集溢流、底流产物，并过滤、干燥；

（6）所述步骤（5）中产品过滤后的滤液，若其中K含量低于8%，则直接返回步骤（1）中回用制浆。若其中K含量高于8%，则作为母液生产钾盐，蒸发结晶后的冷凝水再返回步骤（1）中回用制浆；

本发明的分离产品铁精粉的全铁含量达到52.33%，K、Na含量为1.78%。

实施例3

（1）将一种全铁含量为38.77%的钢铁冶金粉尘通过16目级筛，滤去粒径大于1mm的大颗粒杂质；

（2）将所述步骤（1）中的粉尘与水配成固含量5%浆液；

（3）将所述步骤（2）中的浆液加入搅拌罐中以60r/min的速度充分搅拌20min；

（4）将所述步骤（3）中的搅拌均匀的粉尘浆液泵入Φ50mm-Φ75mm串联的水力旋流分离系统中进行除杂分离，第一级Φ75mm旋流器的底流口直径为Φ12mm，进口压力为0.2Mpa，第二级Φ50mm旋流器的底流口直径为Φ4mm，进口压力为0.1Mpa，串联方案如图3所示；

（5）将所述步骤（4）中的产品分别收集溢流、底流产物，并过滤、干燥；

（6）所述步骤（5）中产品过滤后的滤液，若其中K含量低于8%，则直接返回步骤（1）中回用制浆。若其中K含量高于8%，则作为母液生产钾盐，蒸发结晶后的冷凝水再返回步骤（1）中回用制浆；

本发明的分离产品铁精粉的全铁含量达到52.75%，K、Na含量为1.63%。

实施例4

（1）将一种全铁含量为32.98%的钢铁冶金粉尘通过16目级筛，滤去粒径大于1mm的大颗粒杂质；

（2）将所述步骤（1）中的粉尘与水配成固含量15%浆液；

（3）将所述步骤（2）中的浆液加入搅拌罐中以120r/min的速度充分搅拌30min；

（4）将所述步骤（3）中的搅拌均匀的粉尘浆液泵入Φ75mm-Φ100mm串联的水力旋流分离系统中进行除杂分离，第一级Φ100mm旋流器的底流口直径为Φ16mm，进口压力为0.3Mpa，第二级Φ75mm旋流器的底流口直径为Φ8mm，进口压力为0.1Mpa，串联方案如图2所示；

（5）将所述步骤（4）中的产品分别收集溢流、底流产物，并过滤、干燥；

（6）所述步骤（5）中产品过滤后的滤液，若其中K含量低于8%，则直接返回步骤（1）中回用制浆。若其中K含量高于8%，则作为母液生产钾盐，蒸发结晶后的冷凝水再返回步骤（1）中回用制浆；

本发明的分离产品铁精粉的全铁含量达到56.01%，K、Na含量为2.23%。

实施例5

（1）将一种全铁含量为41.25%的钢铁冶金粉尘通过16目级筛，滤去粒径大于1mm的大颗粒杂质；

（2）将所述步骤（1）中的粉尘与水配成固含量10%浆液；

（3）将所述步骤（2）中的浆液加入搅拌罐中以100r/min的速度充分搅拌30min；

（4）将所述步骤（3）中的搅拌均匀的粉尘浆液泵入Φ50mm-Φ70mm串联的水力旋流分离系统中进行除杂分离，第一级Φ75mm旋流器的底流口直径为Φ8mm，进口压力为0.1Mpa，第二级Φ50mm旋流器的底流口直径为Φ4mm，进口压力为0.2Mpa，串联方案如图2所示；

（5）将所述步骤（4）中的产品分别收集溢流、底流产物，并过滤、干燥；

（6）所述步骤（5）中产品过滤后的滤液，若其中K含量低于8%，则直接返回步骤（1）中回用制浆。若其中K含量高于8%，则作为母液生产钾盐，蒸发结晶后的冷凝水再返回步骤（1）中回用制浆；

本发明的分离产品铁精粉的全铁含量达到56.01%，K、Na含量为2.17%。

总之，本发明可分离出全铁含量大于50%的铁精粉，K、Na含量小于3%，可满足烧结和炼铁工序。同时旋流产物滤液可作为母液联产钾盐，工艺过程废水闭路循环，实现冶金粉尘综合回收和资源化循环利用。本发明的优点在于，处理成本低，操作简单，环境友好。原料适用范围广，可针对不同成分、粒度范围的粉尘，调整水力旋流分离系统的核心参数，以达到最佳的分离效果和回收率。

需要说明的是，按照本发明上述各实施例，本领域技术人员是完全可以实现本发明独立权利要求及从属权利的全部范围的，实现过程及方法同上述各实施例；且本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。

以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。