(10)申请公布号 (43)申请公布日 2014.07.02
C N 103894282
A
(21)申请号 201410112026.5(22)申请日 2014.03.18
B03B 7/00(2006.01)
(71)申请人王开玺
地址063000 河北省唐山市路北区东窑楼
25楼4门301室(72)发明人王开玺 王开英
王永海(54)发明名称
一种分选高炉除尘灰的工艺方法是利用离心重选法技术选别除尘灰。属于冶金行业环保综合利用技术领域。该方法利用除尘灰分选时各元素存在的密度差，粒度差、速度差和同一粒子在离心力场与重力场中所受到的作用力相差几百倍的原理，使除尘灰中的各个元素得到分离。除尘灰浆体进入高频电磁筛隔粗 得到返矿料。筛下物进入螺旋离心固液分离器被强大的离心力分成轻重两相。轻相进入深锥浓缩机被压缩成含锌碳膏泥，作为异地提锌原料。重相依次进入粗、精螺旋溜槽重选，经脱水得到精矿粉、精碳粉、尾矿产品。本工艺消除了碱金属钾钠和锌铅砷对高炉本体严重的侵蚀，同时回收了铁碳锌等五种产品。该工艺流程短、设备少、安全环保、产生巨大的经济效益。 (51)Int.Cl.
权利要求书1页 说明书4页 附图2页
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
权利要求书1页 说明书4页 附图2页(10)申请公布号CN 103894282 A
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1.一种分选高炉除尘灰的工艺方法是利用“离心重选法”的技术分选除尘灰。分选工艺由高频电磁筛、螺旋离心固液分离器、螺旋溜槽、深锥浓缩机及其它附属设备组成。
2.由权利1要求，依据物料性质的差异，可调整设备台数组成简化单一功能的分选工艺流程，例如附图2。
3.螺旋离心固液分离器性能：直径/长度D/L ＝0.577～0.132，离心因数10～2000，粒度范围0.005mm ～1mm 。
4.螺旋溜槽重选工艺采取一粗二精工艺，内容详见说明书发明内容。螺旋溜槽直径D ＝0.35m ～1.2m 。
5.深锥浓缩机几何参数：直径D ＝6m ～1m ，高H ＝17m ～1.5m ，锥角α＝90°～30°。
6.“离心重选法”适用于炼铁过程产生的各种除尘灰。
权 利 要 求 书
CN 103894282 A
一种分选高炉除尘灰的工艺方法
技术领域：
[0001] 本工艺方法是利用离心重选法技术对高炉除尘灰中的各种元素进行选别回收。属于冶金行业节能降耗、治污减排、环保综合利用技术领域。
技术背景：
[0002] 高炉炼铁过程中产生大量的固体废渣，废渣中含有铁碳锌等有价元素和钾钠锌铅砷有害元素。钾钠锌元素在高炉内和耐火材料中的硅、镁、铝元素发生化学反应，降低耐火材料的熔点并在高炉内壁结瘤，影响炉料顺行。钾钠锌元素是由入炉原料、燃料挟带而来的是呈化合状态存在的。在高炉高温区汽
化成金属蒸汽，低温区燃烧成金属氧化物随上升气流带走，沉积在耐火材料表面和缝隙中与耐火材料形成低熔点的共熔物，膨胀损坏耐火材料结构，直接影响高炉正常生产。碱金属在炉中的存在给冶金企业造成巨大的经济损失!大型高炉每次大修需要一个多亿元的经费。为此冶金部和建设部联合下发文件GB-50427-2008号文件，文件具体规定对入炉原料、燃料中有害杂质K、Na、Zn、Pb、As等元素含量要求的具体数值。
[0003] 近年来我国钢企入炉原料、燃料中有害碱金属的含量有逐步升高的趋势。经调查得知有的企业碱金属含量已高出国家标准的几十倍，甚至高达二百六十七倍、有的企业荒煤气下降管内壁附着ZnO、PbO厚度达20～30mm之多!碱金属在高炉内的含量形势不容乐观，因此我们需要加强对入炉原材料碱金属含量采取技术措施严加控制。
[0004] 对于煤气净化和其他生产工序产生除尘灰中含有的碱金属和铁碳锌元素的分离工作，民企、国企和个人都做过有关实验研究，其效果不同。采取的工艺方法林林总总，其工艺方法个有特，有成功的有失败的。
[0005] 例如：某个体用磁选法分选布袋除尘灰和瓦斯泥，花去一百多万元费用，结果失败，改行另作他业。
[0006] 例如：某企业采用磁选—重选—浮选联合工艺分选煤气净化除尘灰，仅分选设备就花掉八、九百
万多元。分选结果铁碳有价元素品位均达不到生产要求，最后不得已推到重来。
[0007] 面对除尘灰中存在有价元素分离困难的现实，部分钢企为了回收除尘灰中铁碳元素采取不加分选，而直接掺入烧结矿。部分钢企不利用本企业自身产生的除尘灰，而是卖给他人处理。结果除尘灰由一家转入另一家，有害金属周而复始在高炉中恶性循环，使我国钢企高炉内有害碱金属含量有逐渐升高的趋势，加大了我国和国际钢企对碱金属含量要求的差距!这是我们目前亟待解决的问题!
[0008] 分析失败的原因是设计前对于所处理的物料基本性质缺乏了解，试生产时未能达到预期的目的。设备性能不能适应物料的性质和工艺要求。设备选型错误，生产不能进行。[0009] 按照选矿学的标准对除尘灰进行检测
[0010] 一、物理性质：
[0011] 1、粒度：七组数据平均值，-20μm=60.84％，个别企业-10μm=77％，ZnO粒子直径
D=5μm ～0.1～0，90％的ZnO 分布在20μm ～10μm 粒级以下。 [0012] 表一
[0013]
0～10μm 10～13μm 13～20μm 20～38μm 38～44μm 43.60％ 6.77％
10.47％
13.62％
2.87％
44～74μm 74～100μm 100～150μm 150～200μm 200～250μm 10.42％
5.48％
5.07％
1.48％
0.204％
[0014]
2、密度：焦炭密度ρc =0.87～1.1g/cm 3，铁矿粉密度ρFe =4.9～5.2g ／cm 3，ZnO
密度ρ ZnO =5.865g/cm 3。 [0015] 3、单体解离度 [0016] 表二
[0017]
[0018]
二、除尘灰中各种元素的化学性质：
[0019] 碱金属完全溶于水。ZnO 微溶于水，25℃时溶解度为4x10-4，工艺过程中呈固相存在。PbO 、Fe 2O 3是碱性氧化物不溶于水。As 2O 3在工艺条件下全部溶于水，As 2O 3溶解度为20g/1000g 水。
As 2O 3溶于水后形成亚砷酸和溶液中的氢氧化物形成亚砷酸盐，循环水中[OH -]大于[H +]的浓度，溶液呈弱碱性。
[0020] As 2O 3+3H 2O=2H 3AsO 3 H 3AsO 3+KOH=KH 2AsO 3+H 2O [0021] 发明原理
[0022] 1.根据同一粒子在离心力场和重力场中所受到的作用力相差几十倍，甚至几百倍的原理，把除尘灰浆体排入螺旋离心固液分离器中，浆体受到螺旋离心固液分离器强大的离心力作用，各种元素按照密度差、体积差、速度差分成轻重两相组分。
[0023] 2.-10μm 粒级的除尘灰浆体目前利用压滤设备脱水是十分困难的，无法完成物料脱水任务。
[0024] 深锥浓缩机和常规浓缩机相比具有较小的沉降面积、较小的锥角、有很大的圆筒部分高度。利用深锥浓缩机特有的圆筒高度可以把-20μm ～-10μm 粒级的浆体压缩成含水40％～50％的含锌碳膏泥作为生产ZnSO 4·7H 2O 锌肥和次ZnO 的原料出售。 [0025] 3.高频电磁筛：除尘灰是高炉炼铁过程中的高温产物，有较小部分的铁碳和高温熔剂胶结在一起形成较大颗粒的连生体。连生体是不能用物理方法分选的，它的存在影响铁碳品位的提高。选用高频电磁细筛隔除0.15～0.08mm 区间的物料。
[0026] 4.螺旋溜槽依据自身特殊的结构适用于具有密度差、体积差、形状差异的细粒级矿物，在离心力场和重力场的作用下分选不同种类的复合矿物。
[0027] 面对选矿史上颗粒最细、化学成分复杂、最难选的除尘灰，通过我们对除尘灰中各种元素性质的分析，出内在可选规律，利用设备性能和物料性质相匹配的设备，经过适当排列组合，组成离心重选法分选除尘灰的工艺，克服现有技术不足，提供一种方法简单、投资少能够有效分选除尘灰的工艺，并命名为“LFZ”——离心重选法。
[0028] (L——离心分离 F——分级 Z——重选)
发明内容：
[0029] 本发明的目的是按如下工艺方法实现的。
[0030] 1、离心重选法是由高频电磁筛、螺旋离心固液分离器、螺旋溜槽、深锥浓缩机以及其他附属设备组成。
[0031] 2、把除尘灰加水制成10％～35％的浆体。
[0032] 3、用高频电磁筛隔除除尘灰中连生体。筛上物返矿烧结厂，分级粒度0.15～0.08mm，筛下物打入螺旋离心固液分离器靠离心力强制分成轻重两项组分。离心固液分离器性能直径／长度D／L=0.57-0.132，工作粒度1mm-0.005mm。分级粒度20μm～10μm。-20μm～-10μm物料进入深锥浓缩机，浆体在浓缩机中压缩成含锌碳膏泥作为产品出售。深锥浓缩机参数：直径D=6M～1M，高H=17M～1.5m，
锥角α=90°～30°。膏泥含水40％—50％。
[0033] 4、+10μm～+20μm的重相组分进入螺旋溜槽重选。溜槽参数D=1.2m—0.35m。浆体浓度为15％—30％。重选工艺一粗二精。一粗——对重相组分初步分选得到粗精矿、粗中矿、尾矿产品。尾矿依次进入浓缩机、压滤机外销水泥厂。二精——粗精矿精选，粗中矿精选，经过选别分别得到精矿粉、精碳粉、尾矿，尾矿外销水泥厂。通过离心重选法分选高炉除尘灰共计得到五种产品。
[0034] 具体工艺流程参看“离心重选法”工艺流程附图1和附图2(图1、图2均是本发明的工艺流程图)
附图说明
[0035] 图1是本发明的工艺流程图，附图1中的数字和字母含义如下：
[0036] 1.原矿2.调浆池3.高频电磁筛4.返矿料5.螺旋离心固液分离器6.深锥浓缩机7.含锌碳膏泥池8.粗选螺旋溜槽9.精选螺旋溜槽10精矿浓缩机11.精矿压滤机12.中矿精选溜槽13.精碳浓缩机14.精碳压滤机15尾矿浓缩机16.尾矿压滤机(一)返矿料(二)含锌碳膏泥(三).精矿粉(四)精碳粉(五)尾矿
[0037] 图2是本发明的工艺流程图，附图2中的数字和字母含义如下：
[0038] 1.原矿2调浆池3..螺旋离心固液分离器4.深锥浓缩机5.含锌碳膏泥池6.粗选螺旋溜槽7.精选螺旋溜槽8.精矿粉池9.尾矿池
[0039] (一)精矿粉(二)尾矿(三)含锌碳膏泥
具体实施方式
[0040] 实例1.某厂除尘灰TFe23.43％，TC40％，Zn1.05％
[0041] 见图1，离心重选法选别某厂除尘灰中的各种元素。该方法的工艺步骤如下：
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