钢铁厂烧结机头电除尘灰综合利用

论文摘要

铁矿石烧结作为钢铁生产炉料准备的重要工序,其烧结产生的烟气经电除尘器收集后形成烧结机头电除尘灰（以下简称烧结灰）,烧结灰中有害元素钾、铅含量高,因此,不宜直接返回于烧结配料,急需开发新的回收处理工艺。本文在研究烧结灰的化学组成、物相以及水中分散性等的基础上,开发了烧结灰水洗脱钾、磁选选铁及氯化提铅的综合利用新工艺。通过对烧结灰的物化特性研究发现,次级电场烧结灰中钾、铅含量高（>6%）,烧结灰中Fe主要是以Fe3O4、Fe2O3的形态存在,且磁性铁含量高,而K、Pb主要以KCl、PbOHCl形态存在;添加少量无机酸及表面活性剂可显著提高烧结灰在水中分散性,加入与烧结灰质量比为2%硫酸及2‰十二烷基苯磺酸钠（LAS）,可使烧结灰在水中得到良好分散。开展了烧结灰水洗脱钾的实验研究,确定了烧结灰水洗脱钾的最佳条件为:搅拌时间=30 min,固液比=1:4,温度=30℃,搅拌速度=100 r/min,此时,烧结灰中钾脱除率达97.57%。洗脱滤液经CO2气体除杂、活性炭吸附脱色、硫酸铵复分解反应、蒸发结晶可制得农用硫酸钾,其质量符合GB20406-2006之规定中农用合格品要求。对烧结灰中的铁,采用“弱磁→强磁”联合梯度湿式磁选工艺（弱磁强度2000奥斯特,强磁强度16000奥斯特）进行了回收。磁选所得混合铁精矿品位为55.23%,铁回收率达71.34%,尾矿中铅含量达11.52%（铅富集比为1.93）。其中,高分散性烧结灰悬浮液制备以及磁选机的磁强参数选择是保障磁选工艺获得高品位和高回收率精铁矿的关键技术。采用氯化浸提法对尾矿中的铅进行了回收实验研究,结果表明,影响铅浸出率的因素大小顺序为:NaCl浓度>盐酸用量>反应温度>反应时间>固液比;最佳浸出条件为:NaCl浓度=260 g/L,尾矿/NaCl溶液=1:2,盐酸用量/尾矿=20 mL/100 g,温度=85℃,时间=30 min,在此条件下,铅浸出率达97.65%。铅浸出液经氧化除铁、降温与稀释、Na2CO3沉淀转化、高温焙烧可制得纯度>99.3%的PbO产品。对烧结灰中铁、钾的综合利用进行了工业中试,结果表明:烧结灰中铁、钾回收工艺、工艺参数及中试主要设备设计和选型均是可行的;所生产的铁精矿、农用硫酸钾和混合结晶等产品的质量、技术及经济指标达到了项目研究的预期目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题的来源
• 1.3 课题研究的意义
• 1.4 课题研究的内容
• 第2章 文献综述
• 2.1 国内烧结灰综合利用技术研究现状
• 2.2 国外烧结灰综合利用技术研究现状
• 2.3 钢铁企业含铁粉尘的几种处理工艺
• 2.3.1 返回处理法
• 2.3.2 火法处理法
• 2.3.3 湿法（水力）处理法
• 2.3.4 火法—湿法联合处理技术
• 2.3.5 稳定化处理法
• 2.3.6 选冶处理技术
• 第3章 烧结灰的物化特性
• 3.1 烧结灰化学成分分析
• 3.2 烧结灰物相组成分析
• 3.3 烧结灰粒度组成分析
• 3.4 烧结灰的磁性特征分析
• 3.5 烧结灰在水中的分散性研究
• 3.5.1 分散性研究技术背景
• 3.5.2 分散性研究的实验原理
• 3.5.3 实验过程
• 3.5.4 实验的结果
• 3.6 烧结灰综合利用工艺流程的设计
• 3.7 本章小结
• 第4章 烧结灰水洗脱钾及制备硫酸钾的研究
• 4.1 基本原理
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验仪器
• 4.2.2 实验试剂
• 4.2.3 分析方法
• 4.2.4 实验方法
• 4.3 水洗脱钾的条件实验
• 4.3.1 搅拌时间对烧结灰中钾的脱除率
• 4.3.2 固液比对烧结灰中钾的脱除率
• 4.3.3 温度对烧结灰中钾的脱除率
• 4.3.4 最佳实验条件的确定
• 4.4 从洗脱滤液中提取钾并制备硫酸钾实验研究
• 4.4.1 洗脱滤液的净化
• 4.4.2 硫酸钾的制备
• 4.5 本章小结
• 第5章 从烧结灰中回收铁、铅的实验研究
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 实验仪器
• 5.1.2 实验试剂
• 5.2 从烧结灰中回收铁的实验
• 5.2.1 湿式弱磁选实验
• 5.2.2 两级“弱磁→强磁”联合梯度磁选实验
• 5.3 烧结灰中铅的回收及利用其制备一氧化铅的研究
• 5.3.1 实验原料
• 5.3.2 实验方法
• 5.3.3 浸出工艺条件
• 5.3.4 铅浸出液的氧化除铁
• 5.3.5 氯化铅的分离
• 5.3.6 一氧化铅的制备
• 5.4 本章小节
• 第6章 工业化中试及技术经济分析
• 6.1 烧结灰中铁、钾资源综合利用工业中试研究
• 6.1.1 中试规模及场地
• 6.1.2 中试过程主要原材料
• 6.1.3 中试过程主要设备
• 6.1.4 中试工艺流程
• 6.1.5 中试结果与讨论
• 6.2 工业化的技术经济分析
• 6.2.1 技术经济分析的基本数据
• 6.2.2 精铁矿和钾产品的产量计算
• 5+K₂0 复混肥料方案选择'>6.2.3 利用混合结晶生产N+P-20₅+K₂0 复混肥料方案选择
• 20₅+K-20 复混肥年产值计算'>6.2.4 精铁矿、农用硫酸钾和N+P₂0₅+K-20 复混肥年产值计算
• 6.2.5 烧结灰综合利用过程原材料消耗与成本计算
• 6.2.6 烧结灰综合利用生产装置建设投资估算
• 6.2.7 烧结灰综合利用过程经济效益分析
• 第7章 结论与建议
• 7.1 主要结论
• 7.1.1 小试研究的主要结论
• 7.1.2 中试研究的主要结论
• 7.2 创新点
• 7.3 本项目工业化建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文及申报的专利