利用豎爐脫除瓦斯泥中鋅與鉛的裝置及其方法與流程

本發明屬于冶金領域，具體是指一種利用豎爐脫除瓦斯泥中鋅與鉛的裝置及其方法。
背景技術：
：瓦斯泥是由高爐煉鐵過程中產生的微細爐塵或爐灰(瓦斯灰)經集塵、水洗等過程匯集形成的煉鐵尾料。瓦斯泥中含有大量的炭與鐵，可作為一種很好的煉鐵原料進行再回收利用，但是瓦斯泥中除了炭與鐵外還含有pb、k、na、zn等元素，如果將瓦斯泥直接投入高爐中重新燒結，含量較高的鋅在高爐中被還原氣體還原成鋅蒸汽滲入爐襯，使爐襯異常膨脹，脆化導致高爐壽命縮短；因此，將瓦斯泥重返高爐前必須降低瓦斯泥中鋅的含量。目前脫除瓦斯泥中鋅的方法主要有轉底爐法與回轉窯法。其中，轉底爐法以日本新日鐵轉底爐瓦斯泥脫鋅工藝為代表，該方法首先將瓦斯泥制成球團，然后放置在轉底爐中，利用煤氣燃燒產生的熱量加熱球團，使球團中富含的c燃燒，產生co還原氣體，將瓦斯泥中的fe、zn、pb還原出來，還原出的zn、pb隨煙氣進入降溫、煙塵處理系統，最終獲得含zn粉塵。但是這種方法在實際操作過程中，含鋅廢氣在冷卻過程中大量聚集在煙道中，易造成煙道的堵塞，而且轉底爐體積龐大，最大的直徑超過100m，在溫度波動、多灰塵、高污染的環境中讓如此巨大的設備同步運行，在工程上是一個巨大的考驗。回轉窯法是利用回轉窯對瓦斯泥進行脫鋅處理，瓦斯泥進入回轉窯內后經過預熱、干燥、燃燒、還原、冷卻等工藝，還原出的渣鐵從窯尾排除，而還原出的含zn廢氣從窯頭溢出經過冷卻、分離系統，將鋅粉收集下來，廢氣排入大氣中。該方法沒有轉底爐脫鋅廢氣堵塞管道的問題，而且除鋅效率高，但是該方法的廢氣冷卻過程就是將高溫廢氣與大氣進行熱交換，大量熱量白白散失在大氣中，熱量利用率低，同時排放的廢氣中還含有一定量的粉塵，對環境造成一定的危害，而且瓦斯灰經回轉窯處理后，最終產品鐵粒用作了其他用途，這部分鐵并沒有重新用作高爐煉鐵。近年來，鋼鐵工作者對瓦斯泥的脫鋅處理進行了大量的研究，其中，如中國發明專利(申請號201510591614.6，申請日2015.09.16)公開了一種從高爐瓦斯泥脫鋅的方法，該方法首先將瓦斯泥烘干得到瓦斯灰，再將篩分后的瓦斯灰置于豎爐，向豎爐內通入氮氣保護，并將豎爐有室溫升溫至1050～1200℃；還原反應得到含鋅的氣體；然后進入沉降室內進行除塵；得到多形態鋅的混合氣體，混合氣體進入蛇形冷卻管冷卻，得到粗鋅產品。但是該研究是在實驗室中完成的脫鋅過程，實驗室與工業實際生產存在著很大的區別，而且實驗用豎爐和工業生產豎爐在大小、結構、使用完全不同。技術實現要素：為解決以上問題，本發明提供一種利用豎爐脫除瓦斯泥中鋅與鉛的裝置及其方法，該裝置占地面積小，成本低，該方法不僅能高效回收粗鋅產物、粗鉛產物以及球團礦，而且循環使用還原氣，節約成本。本發明采用的技術方案是：一種利用豎爐脫除瓦斯泥中鋅與鉛的裝置，包括豎爐，豎爐的上部分別設有進料裝置與煙氣出口，豎爐的下部通過煤氣入口與重整爐連通，豎爐的底部設有球團礦出口，其中，豎爐煙氣出口依次連有沉降室、換熱器以及洗滌除塵器，洗滌除塵器通過管道一路與排放煙囪連通，另一路與重整爐連通。進一步地，利用豎爐脫除瓦斯泥中鋅與鉛的裝置還包括物料預處理裝置，物料預處理裝置包括依次相連的篩分機、配料裝置、圓盤給料機、圓筒烘干機以及電液動卸料機，電液動卸料機卸料口與進料裝置對應。通過物料預處理裝置實現造球的自動化，通過配比裝置實現物料的精確配比。進一步地，利用豎爐脫除瓦斯泥中鋅與鉛的裝置還包括對重整爐加熱的燃氣加熱器。通過燃氣加熱器加熱重整爐中的煤氣，加熱了的煤氣進入豎爐內可提高豎爐的還原效率。進一步地，所述換熱器上端分別設有循環水入口與蒸汽出口，換熱器下端設有循環水出口，蒸汽出口通過管道與發電鍋爐連接。利用換熱器充分利用廢氣的熱能，產生低壓蒸汽可用于鍋爐發電，也可以作為熱源供居民取暖。進一步地，所述豎爐還包括助燃風機，助燃風機供風量為100～200m3/min。一種利用豎爐脫除瓦斯泥中鋅與鉛的方法，包括以下步驟：1)制備瓦斯泥生球：將瓦斯泥，礦粉、膨潤土投入物料預處理裝置，經物料預處理裝置依次經過篩分、配比、造球、烘烤后得到瓦斯泥生球；2)豎爐還原瓦斯泥生球：將瓦斯泥生球投入豎爐中，并將重整爐中的煤氣以40～60m3/min的流速通入豎爐內，點燃煤氣，并開啟助燃風機，在豎爐內煤氣點燃瓦斯泥生球的碳，碳與氧反應生成的co還原氣體將瓦斯泥生球中的氧化鋅與氧化鉛還原成鋅與鉛的混合氣體；3)沉降：鋅與鉛的混合氣體隨著煤氣從豎爐煙氣出口進入沉降室，混合氣體中大部分鋅與鉛沉降入沉降室得到粗鋅產物以及粗鉛產物，少量的鋅與鉛以及高溫煤氣進入換熱器；4)熱量利用：換熱器中通入循環水，水吸收煤氣的熱量形成蒸汽用于鍋爐發電，冷卻后的煤氣通過風機進入洗滌除塵器中除去煤氣中的灰塵及少量的鋅與鉛，得到凈化煤氣，凈化煤氣一部分通過排放煙囪排入大氣中，另一部分通入重整爐中；5)回收球團礦：豎爐中還原瓦斯泥生球后得到球團礦，收集球團礦用于高爐煉鐵使用。進一步地，所述物料預處理裝置包括篩分機、配料裝置、圓盤給料機、圓筒烘干機以及電液動卸料機，所述瓦斯泥生球是將瓦斯泥、礦粉、膨潤土首先通過篩分機后利用配料裝置進行配比制成混合物，按重量百分比計，瓦斯泥90～95％、礦粉3～5％、膨潤土2～5％；然后將混合物投入圓盤給料機進行造球后經圓筒烘干機烘烤而成。在工業生產中，必須對瓦斯泥經過一定的處理才能投入豎爐內，否則在豎爐內很容易發生粘結，對豎爐造成損壞而且影響豎爐工作效率；采用配料裝置對瓦斯泥，礦粉以及膨潤土配比，并且采用這種配比有利于脫除瓦斯泥中鋅、鉛的效率。進一步地，所述步驟2)中豎爐內燃燒室的溫度為1000～1200℃，壓力控制在17000～19000pa；助燃風機的供風能力為100～200m3/min。進一步地，所述重整爐通過燃氣加熱器控制重整爐內煤氣溫度為300～400℃。本發明中的圓盤給料機的型號為pq1600-iia，助燃風機的型號為9-26n05a。本發明的配料裝置包括若干個料罐，料罐下設有電子稱，按照預設的重量分別稱取瓦斯泥、礦粉以及膨潤土。本發明的優點在于：1，本發明利用豎爐脫除瓦斯泥中鋅與鉛，豎爐相對回轉窯與轉底爐，體積小，成本低，而且豎爐脫鋅鉛效率高，能量利用率高。2，通過預處理裝置對瓦斯泥進行篩分，配比，造球，烘烤處理，使瓦斯泥脫鋅與鉛的效率更高，而且產生的瓦斯泥生球對豎爐的影響較小，有利于豎爐的維護。3，通過在裝置中增加換熱器，充分利用廢氣的熱能，產生低壓蒸汽可用于鍋爐發電，也可以作為熱源供居民取暖。4，通過洗滌除塵器，洗滌除塵器凈化煤氣，一方面進一步除去煤氣中的灰塵，硫等有害物質后排放，減少對大氣的污染，保護環境。另一方面凈化的煤氣回收入重整爐內不會對重整爐造成損壞，有利于重整爐的維護。5，豎爐內最終產物為球團礦，球團礦可用于高爐煉鐵使用，沉降室內回收得到鋅粗產物與鉛粗產物，定期將沉降下來鋅粗產物與鉛粗產物等收集可作為還原的初級產品進入市場。6，對排出的廢氣經過處理后得到凈化煤氣，凈化煤氣一部分重返重整爐重新利用，大大節約了煤氣成本。附圖說明圖1為本發明利用豎爐脫除瓦斯泥中鋅與鉛的裝置結構示意圖；圖2為本發明利用豎爐脫除瓦斯泥中鋅與鉛的方法流程圖；圖中各部件標號如下：豎爐1(其中，包括進料裝置1.1、煙氣出口1.2、煤氣入口1.3、球團礦出口1.4、助燃風機1.5)、重整爐2、沉降室3、換熱器4(其中，包括循環水入口4.1、蒸汽出口4.2、循環水出口4.3)、洗滌除塵器5、排放煙囪6、篩分機7、配料裝置8、圓盤給料機9、圓筒烘干機10、電液動卸料機11、燃氣加熱器12、發電鍋爐13、風機14。具體實施方式為更好地理解本發明，以下將結合附圖和具體實例對發明進行詳細的說明。采用本發明的技術方案，以下分別列舉年處理40萬噸瓦斯泥的具體實施例。40萬噸瓦斯泥堆放在100m×100m面積大小的料場內，料場內除了瓦斯泥外還分別堆放有礦粉、膨潤土，料場需要建成封閉式，避免灰塵對環境造成污染。實施例1結合圖1、圖2所示，利用豎爐脫除瓦斯泥中鋅與鉛的方法，包括以下步驟：1)制備瓦斯泥生球：將瓦斯泥與礦粉、膨潤土投入物料預處理裝置，經物料預處理裝置篩分，配比，造球，烘烤后得到瓦斯泥生球；具體的過程為：物料預處理裝置包括篩分機7、配料裝置8、圓盤給料機9、圓筒烘干機10以及電液動卸料機11，所述瓦斯泥、礦粉、膨潤土首先通過篩分機7后利用配料裝置8進行配比制成混合物，按重量百分比計，瓦斯泥95％、礦粉3％、膨潤土2％；然后將混合物投入圓盤給料機9進行造球后經圓筒烘干機10烘烤；2)豎爐還原瓦斯泥生球：將瓦斯泥生球投入豎爐1中，并將重整爐2中的煤氣以40m3/min的流速通入豎爐1內，點燃煤氣，并開啟助燃風機1.5，在豎爐內煤氣點燃瓦斯泥生球的碳，碳與氧反應生成的co還原氣體將瓦斯泥生球中的氧化鋅與氧化鉛還原成鋅與鉛的混合氣體；豎爐1內燃燒室的溫度為1000℃，壓力控制在17000pa；助燃風機1.5的供風能力為100m3/min；3)沉降：鋅與鉛的混合氣體隨著煤氣從豎爐1煙氣出口1.2進入沉降室3，混合氣體中大部分鋅與鉛沉降入沉降室3得到粗鋅產物以及粗鉛產物，少量的鋅與鉛以及高溫煤氣進入換熱器4；4)熱量利用：換熱器4中通入循環水，水吸收煤氣的熱量形成蒸汽用于鍋爐發電，冷卻后的煤氣通過風機14進入洗滌除塵器5中除去煤氣中的灰塵及少量的鋅與鉛，得到凈化煤氣，凈化煤氣一部分通過排放煙囪6排入大氣中，另一部分通入重整爐2中；重整爐2通過燃氣加熱器12控制重整爐2內煤氣溫度為300℃；5)回收球團礦：豎爐中還原瓦斯泥生球后得到球團礦，收集球團礦用于高爐煉鐵使用。實施例2結合圖1、圖2所示，利用豎爐脫除瓦斯泥中鋅與鉛的方法，包括以下步驟：1)制備瓦斯泥生球：將瓦斯泥、礦粉、膨潤土投入物料預處理裝置，經物料預處理裝置篩分，配比，造球，烘烤后得到瓦斯泥生球；物料預處理裝置包括篩分機7、配料裝置8、圓盤給料機9、圓筒烘干機10以及電液動卸料機11，所述瓦斯泥、礦粉、膨潤土首先通過篩分機7后利用配料裝置8進行配比制成混合物，按重量百分比計，瓦斯泥90％、礦粉5％、膨潤土5％；然后將混合物投入圓盤給料機9進行造球后經圓筒烘干機10烘烤；2)豎爐還原瓦斯泥生球：將瓦斯泥生球投入豎爐1中，并將重整爐2中的煤氣以60m3/min的流速通入豎爐1內，點燃煤氣，并開啟助燃風機1.5，在豎爐內煤氣點燃瓦斯泥生球的碳，碳與氧反應生成的co還原氣體將瓦斯泥生球中的氧化鋅與氧化鉛還原成鋅與鉛的混合氣體；豎爐1內燃燒室的溫度為1200℃，壓力控制在19000pa；助燃風機1.5的供風能力為200m3/min；3)沉降：鋅與鉛的混合氣體隨著煤氣從豎爐1煙氣出口1.2進入沉降室3，混合氣體中大部分鋅與鉛沉降入沉降室3得到粗鋅產物以及粗鉛產物，少量的鋅與鉛以及高溫煤氣進入換熱器4；4)熱量利用：換熱器4中通入循環水，水吸收煤氣的熱量形成蒸汽用于鍋爐發電，冷卻后的煤氣通過風機14進入洗滌除塵器5中除去煤氣中的灰塵及少量的鋅與鉛，得到凈化煤氣，凈化煤氣一部分通過排放煙囪6排入大氣中，另一部分通入重整爐2中；重整爐2通過燃氣加熱器12控制重整爐2內煤氣溫度為400℃；5)回收球團礦：豎爐中還原瓦斯泥生球后得到球團礦，收集球團礦用于高爐煉鐵使用。實施例3結合圖1、圖2所示，利用豎爐脫除瓦斯泥中鋅與鉛的方法，包括以下步驟：1)制備瓦斯泥生球：將瓦斯泥、礦粉、膨潤土投入物料預處理裝置，經物料預處理裝置篩分，配比，造球，烘烤后得到瓦斯泥生球；物料預處理裝置包括篩分機7、配料裝置8、圓盤給料機9、圓筒烘干機10以及電液動卸料機11，所述瓦斯泥、礦粉、膨潤土首先通過篩分機7后利用配料裝置8進行配比制成混合物，按重量百分比計，瓦斯泥92％、礦粉4％、膨潤土4％；然后將混合物投入圓盤給料機9進行造球后經圓筒烘干機10烘烤；2)豎爐還原瓦斯泥生球：將瓦斯泥生球投入豎爐1中，并將重整爐2中的煤氣以50m3/min的流速通入豎爐1內，點燃煤氣，并開啟助燃風機1.5，在豎爐內煤氣點燃瓦斯泥生球的碳，碳與氧反應生成的co還原氣體將瓦斯泥生球中的氧化鋅與氧化鉛還原成鋅與鉛的混合氣體；豎爐1內燃燒室的溫度為1100℃，壓力控制在18000pa；助燃風機1.5的供風能力為150m3/min；3)沉降：鋅與鉛的混合氣體隨著煤氣從豎爐1煙氣出口1.2進入沉降室3，混合氣體中大部分鋅與鉛沉降入沉降室3得到粗鋅產物以及粗鉛產物，少量的鋅與鉛以及高溫煤氣進入換熱器4；4)熱量利用：換熱器4中通入循環水，水吸收煤氣的熱量形成蒸汽用于鍋爐發電，冷卻后的煤氣通過風機14進入洗滌除塵器5中除去煤氣中的灰塵及少量的鋅與鉛，得到凈化煤氣，凈化煤氣一部分通過排放煙囪6排入大氣中，另一部分通入重整爐2中；重整爐2通過燃氣加熱器12控制重整爐2內煤氣溫度為350℃；5)回收球團礦：豎爐中還原瓦斯泥生球后得到球團礦，收集球團礦用于高爐煉鐵使用。實現實施例1～3利用豎爐脫除瓦斯泥中鋅與鉛的裝置，包括豎爐1，豎爐1包括助燃風機1.5，豎爐1的上部分別設有進料裝置1.1與煙氣出口1.2，豎爐1的下部通過煤氣入口1.3與重整爐2連通，豎爐1的底部設有球團礦出口1.4，豎爐1煙氣出口1.2依次連有沉降室3、換熱器4以及洗滌除塵器5，洗滌除塵器5通過管道一路與排放煙囪6連通，另一路與重整爐2連通。換熱器4上端分別設有循環水入口4.1與蒸汽出口4.2，所述換熱器4下端設有循環水出口4.3，所述蒸汽出口4.2通過管道與發電鍋爐13連接。該裝置還包括物料預處理裝置，物料預處理裝置包括依次相連的篩分機7、配料裝置8、圓盤給料機9、圓筒烘干機10以及電液動卸料機11，電液動卸料機11卸料口與進料裝置1.1對應，物料經過篩分，配比，造球，烘干，卸料后落入進料裝置1.1中，進而進入豎爐內反應。該裝置還設有燃氣加熱器12，燃氣加熱器12對重整爐2加熱。實施例1～3中年回收粗鋅產物、粗鉛產物以及球團礦的重量見表1。表1粗鋅產物(t)粗鉛產物(t)球團礦(t)現有回轉窯法500135無實施例191235211.2萬噸實施例286030610.9萬噸實施例393232512.9萬噸以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。當前第1頁12