一種分離高爐干法除塵灰中堿鋅等有害元素的裝置和方法
【專利摘要】本發明涉及一種分離高爐干法除塵灰中堿鋅等有害元素的裝置和方法。該裝置包括：除塵灰倉、輸送管道、粉塵分離器、細粉塵輸送管及布袋收集倉；除塵灰倉的頂部與粉塵分離器的底部連通；粉塵分離器的上端通過細粉塵輸送管與布袋收集倉連通；輸送管道與粉塵分離器連通。該方法包括：運用倉式泵將除塵灰通過輸送管道噴入粉塵分離器中；大顆粒粉塵在重力作用下落到除塵灰倉中；小顆粒粉塵隨氣流引入到布袋收集倉中。該裝置及方法有效減輕高爐干法除塵灰再利用過程中的堿、鋅元素的富集現象，實現高爐煉鐵工藝的可循環和綠色理念。
【專利說明】—種分離高爐干法除塵灰中堿鋅等有害元素的裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高爐除塵灰等固廢資源處理方法【技術領域】，特別涉及一種分離高爐干法除塵灰中堿鋅等有害元素的裝置和方法。
【背景技術】
[0002]高爐入爐原燃料中堿、鋅等有害元素在高爐爐身中、上部的高溫區被還原，后隨煤氣流上升到溫度較低的區域時又再次被氧化，附著于下降的爐料再次進入高溫區，周而復始，形成了喊、鋒等有害兀素在聞爐內的富集現象，對聞爐的正常生廣造成了 一定的影響；其中一部分堿、鋅等有害元素附著在上升煤氣中的細顆粒粉塵上被帶出爐外，經重力、旋風除塵裝置后進入布袋除塵器中，由布袋回收。通常這部分除塵灰中含有約35?40%的鐵元素，同時還富集了約3?10%的氧化鋅和較高含量的鉀、鈉、鉛、砷等有害元素，遠高于重力除塵灰和旋風除塵灰。這些除塵灰直接用于燒結將導致高爐出現嚴重的堿、鋅等有害元素富集現象，特別是較高的鋅富集，直接影響高爐順行和長壽；目前，大部分鋼鐵企業的高爐干法除塵灰由于含有較高的氧化鋅而無法利用，不得不外賣或丟棄、深埋，對環境造成了重大污染。
[0003]現有高爐干法除塵灰脫鋅的方法主要有高溫法、化學法、物理法、水力旋流法等。高溫法以最終完全脫除鋅元素為目的，雖然國內已建成十幾條轉底爐等生產線，但由于項目投資大、運行成本高，不適合高爐干法除塵灰中鋅含量較低的現狀。
[0004]化學法由于存在含酸污水處理和設備腐蝕問題而被淘汰。
[0005]物理法主要是磁選工藝，分干法和濕法兩種。干法主要是根據高爐除塵灰中高含鋅部分與低含鋅部分存在順磁性差異進行分選，起到降低除塵灰中鋅含量的作用。濕法一般采用酸、堿或氨鹽溶液來萃取分離鋅、鉛等物質，得到高質量的鋅、鉛等產品。由于濕法浸出率總體較低，只能回收40%以下的高爐除塵灰中的鋅，生產率不高；另外，干法和濕法操作環境惡劣，對環境造成二次污，不適合工業化應用。
[0006]水力旋流法需要將除塵灰與水配制成一定濃度的漿液，采用水力旋流器分離出頂流含鋅較高部分和底流低含鋅部分，再經壓濾機脫水形成泥餅、干燥后進行終端脫鋅。水力旋流法適用于高爐濕法除塵灰的處理，但處理設備復雜、過程參數不易控制、含水泥餅不便后續工序使用。
【發明內容】
[0007]為解決上述問題，本發明提供了一種能有效將除塵灰中的大顆粒粉塵和小顆粒粉塵分離，通過收集和回收分離后的大顆粒粉塵和小顆粒粉塵，能使除塵灰中80%的氧化鋅和一定量的有害元素回收利用，余下粉塵含氧化鋅可控制在2.0%以下，能用于燒結工藝無害化利用的分離高爐干法除塵灰中堿鋅等有害元素的裝置和方法。
[0008]本發明提供的一種分離高爐干法除塵灰中堿鋅等有害元素的裝置包括:
[0009]除塵灰倉、輸送管道、粉塵分離器、細粉塵輸送管及布袋收集倉；[0010]所述除塵灰倉的頂部與所述粉塵分離器的底部連通；
[0011]所述粉塵分離器的上端通過所述細粉塵輸送管與所述布袋收集倉連通；
[0012]所述輸送管道與所述粉塵分離器連通。
[0013]作為優選，所述粉塵分離器包括:
[0014]殼體、環形輸送管、噴咀、支撐架及導流錐；
[0015]所述環形輸送管固連在所述殼體上方的外圓周上；所述環形輸送管通過所述噴咀與所述殼體內部連通；
[0016]所述支撐架設置在所述殼體底部；所述導流錐固連在所述支撐架上；
[0017]所述輸送管道與所述環形輸送管連通；
[0018]所述殼體底部與所述除塵灰倉的頂部連通。
[0019]作為優選，所述噴咀沿所述環形輸送管均勻分布，數量為10?30組；
[0020]所述噴咀中心位置沿所述環形輸送管逐漸下行。
[0021]作為優選，所述導流錐的小端向上；所述導流錐的錐面垂直、均勻分布直徑為5?20mm的多排孔洞；所述孔洞分布在導流錐上高度1/5?4/5的位置。
[0022]作為優選，所述布袋收集倉包括:
[0023]倉體、放散閥、放散管、布袋及卸灰閥；
[0024]所述倉體包括:下部的圓錐體，上部的圓柱體；
[0025]所述圓錐體底端設置排出口 ；所述卸灰閥設置在所述排出口上；所述細粉塵輸送管固連在所述圓柱體的中部；
[0026]所述放散管與所述圓柱體頂部連通；所述放散管與所述倉體連通的入口處固連所述布袋；
[0027]所述放散閥設置在所述放散管上；
[0028]所述放散閥用于調節經布袋過濾后的輸送氣體的放散流量，控制收集到的粉塵顆粒大小，調節回收物中堿、鋅等有害元素的含量。
[0029]本發明提供的分離高爐干法除塵灰中堿鋅等有害元素的裝置通過設置粉塵分離器將除塵灰分離為含堿、鋅等有害元素較低的大顆粒粉塵及含堿、鋅等有害元素較高的小顆粒粉塵；通過設置除塵灰倉將大顆粒粉塵收集起來供給燒結回收利用；通過設置布袋收集倉將除塵灰中的小顆粒粉塵收集在布袋中，因此能回收除塵灰中大部分氧化鋅用作制鋅原料。同時，該裝置能夠與現有干法除塵系統配套。
[0030]本發明提供的一種分離高爐干法除塵灰中堿鋅等有害元素的方法，包括:
[0031]運用倉式泵將除塵灰通過所述輸送管道噴入所述粉塵分離器中；
[0032]所述除塵灰中的大顆粒粉塵在重力作用下落到所述粉塵分離器的底部，進而落入到所述除塵灰倉中；
[0033]所述除塵灰中的小顆粒粉塵隨氣流引入到所述細粉塵輸送管中，繼而進入所述布袋收集倉中；
[0034]通過所述布袋收集倉獲得粉塵顆粒小的除塵灰，即實現了除塵灰中的大顆粒粉塵與小顆粒粉塵的分離。
[0035]作為優選，所述運用倉式泵將除塵灰通過所述輸送管道噴入所述粉塵分離器中，包括:[0036]所述除塵灰通過所述輸送管道噴入所述環形輸送管中；所述除塵灰通過設置在環形輸送管上的所述噴咀進入到所述殼體中。
[0037]作為優選，所述除塵灰中的大顆粒粉塵在重力作用下落到所述粉塵分離器的底部，進而落入到所述除塵灰倉中，包括:
[0038]進入到所述殼體中的除塵灰中的粉塵顆粒被噴吹到所述導流錐的錐面上；
[0039]所述粉塵顆粒的其中一部分粉塵可通過所述導流錐的錐面上的孔洞進入所述導流錐的中心部位，直接沉降到所述殼體的底部，進而落入所述除塵灰倉中；
[0040]所述粉塵顆粒的另一部分沿所述導流錐的錐面下滑，從所述導流錐的下部落到所述殼體的底部，進而落入所述除塵灰倉中。
[0041]作為優選，所述除塵灰中的小顆粒粉塵隨氣流引入到所述細粉塵輸送管中，繼而進入所述布袋收集倉中，包括:
[0042]所述含有小顆粒粉塵的除塵灰被輸送氣體及從所述導流錐錐面上的孔洞上升的氣流帶入所述粉塵分離器的上部空間；
[0043]所述含有小顆粒粉塵的除塵灰通過所述細粉塵輸送管引入到所述布袋收集倉中。
[0044]作為優選，通過所述布袋收集倉獲得粉塵顆粒小的除塵灰，包括:
[0045]所述含有小顆粒粉塵的除塵灰通過所述布袋收集倉頂部的所述布袋時，所述除塵灰中的小顆粒粉塵被所述布袋收集起來，同時所述被收集的小顆粒粉塵能被回收利用；
[0046]所述除塵灰被所述布袋過濾后的氣體通過所述放散管及放散閥排入大氣中。
[0047]本發明提供的分離高爐干法除塵灰中堿鋅等有害元素的方法高爐干法除塵灰進行處理，克服了濕法工藝中存在的設備復雜、操作難度大、產品后序處理要求高等問題，為高爐干法除塵灰提供一種投資小、工藝穩定的堿、鋅等有害元素分離方法，不但可回收除塵灰中大部分氧化鋅用做制鋅原料，經過實踐檢測，其余粉塵含氧化鋅可控制在2.0%以下，能全部回收用于燒結生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0048]圖1為本發明實施例提供的分離高爐干法除塵灰中堿鋅等有害元素的裝置總圖。
[0049]圖2為本發明實施例提供的粉塵分離器的橫向剖面示意圖。
[0050]圖3為本發明實施例提供的粉塵分離器與除塵灰倉及細粉塵輸送管的結構示意圖。
[0051]圖4為本發明實施例提供的布袋收集倉的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0052]參見附圖1，本發明提供的一種分離高爐干法除塵灰中堿鋅等有害元素的裝置包括:除塵灰倉1、輸送管道2、粉塵分離器3、細粉塵輸送管4及布袋收集倉5 ;除塵灰倉I的頂部與粉塵分離器3的底部連通；粉塵分離器3的上端通過細粉塵輸送管4與布袋收集倉5連通；輸送管道2與粉塵分離器3連通。
[0053]參見附圖2和3，作為優選，粉塵分離器3包括:殼體、環形輸送管31、噴咀32、支撐架33及導流錐34 ;環形輸送管31固連在殼體上方的外圓周上；環形輸送管31通過噴咀32與殼體內部連通；支撐架33設置在殼體底部；導流錐34固連在支撐架33上；輸送管道2與環形輸送管31連通；殼體底部與除塵灰倉I的頂部連通。
[0054]參見附圖2和3，作為優選，噴咀32沿環形輸送管31均勻分布，數量為10?30組；噴咀32呈圓形、矩形或長方形，噴咀32中心位置沿環形輸送管31逐漸下行。作為一種優選的實施例，噴咀32沿環形輸送管31的水平面均勻分布，噴咀32共20組；噴咀32為長方形20x40mm ;噴咀32從第一個噴咀32上沿與環形輸送管道31上沿高度相同，到最后一個噴咀32的下沿與環形輸送管道31下沿相同，其中心位置沿環形輸送管道31逐漸下行，成一條斜線分布。采用圓周布置的噴咀32，能在不改變輸送氣體流量、壓力的情況下能使輸送粉塵在粉塵分離器3內充分膨脹、霧化、分級，達到粗細粉顆粒的有效分離。
[0055]作為優選，導流錐34的小端向上；導流錐34的錐面垂直、均勻分布直徑為5?20mm的多排孔洞；孔洞分布在導流錐34上高度1/5?4/5的位置。作為一種優選的實施方式，導流錐34的錐面均勻分部直徑為12mm的孔洞，分布在錐體的上1/5到下1/5，沿錐面間隔50mm —排均勻分布，孔洞中心水平間隔50mm。因為設置導流錐34，除塵灰中的大顆粒粉塵在重力作用下能沉淀到導流錐34表面，沿錐面滑到粉塵分離器3的底部，進而落入到除塵灰倉I ;除塵灰中的細顆粒粉塵被輸送除塵灰的氣體和上升氣流帶入粉塵分離器3的上部，經細粉塵輸送管4進入布袋收集倉5，進而被布袋54回收。從孔洞上升的氣流將粉塵再次分散,并將細顆粒粉塵帶入上部空間。
[0056]參見附圖4,作為優選,布袋收集倉5包括:倉體51、放散閥52、放散管53、布袋54及卸灰閥55 ;倉體51包括:下部的圓錐體，上部的圓柱體；圓錐體底端設置排出口 ；卸灰閥55設置在排出口上；細粉塵輸送管4固連在圓柱體的中部；放散管53與圓柱體頂部連通；放散管53與倉體連通的入口處固連布袋54 ;放散閥52設置在放散管53上；放散閥52用于調節經布袋54過濾后的輸送氣體的放散流量，控制收集到的粉塵顆粒大小，調節回收物中堿、鋅等有害元素的含量。
[0057]本發明提供的分離高爐干法除塵灰中堿鋅等有害元素的裝置通過設置粉塵分離器3將除塵灰分離為含堿、鋅等有害元素較低的大顆粒粉塵及含堿、鋅等有害元素較高的小顆粒粉塵；通過設置除塵灰倉I將大顆粒粉塵收集起來供給燒結回收利用；通過設置布袋54將除塵灰中的小顆粒粉塵收集在布袋收集倉5中，因此能回收除塵灰中大部分氧化鋅用作制鋅原料。同時，該裝置能夠與現有干法除塵系統配套。
[0058]本發明提供的一種分離高爐干法除塵灰中堿鋅等有害元素的方法，包括:運用倉式泵將除塵灰通過輸送管道2噴入粉塵分離器3中；除塵灰中的大顆粒粉塵在重力作用下落到粉塵分離器3的底部，進而落入到除塵灰倉I中；除塵灰中的小顆粒粉塵隨氣流引入到細粉塵輸送管4中，繼而進入布袋收集倉5中；通過布袋收集倉5獲得粉塵顆粒小的除塵灰，即實現了除塵灰中的大顆粒粉塵與小顆粒粉塵的分離。
[0059]作為優選，運用倉式泵將除塵灰通過輸送管道2噴入粉塵分離器3中，包括:除塵灰通過輸送管道2噴入環形輸送管31中；除塵灰通過設置在環形輸送管31上的噴咀32進入到殼體中。
[0060]作為優選，除塵灰中的大顆粒粉塵在重力作用下落到粉塵分離器3的底部，進而落入到除塵灰倉I中，包括:進入到殼體中的除塵灰中的粉塵顆粒被噴吹到導流錐34的錐面上；粉塵顆粒的其中一部分粉塵可通過導流錐34的錐面上的孔洞進入導流錐34的中心部位，直接沉降到殼體的底部，進而落入除塵灰倉I中；粉塵顆粒的另一部分沿導流錐34的錐面下滑，從導流錐34的下部落到殼體的底部，進而落入除塵灰倉I中。
[0061]作為優選，除塵灰中的小顆粒粉塵隨氣流引入到細粉塵輸送管4中，繼而進入布袋收集倉5中，包括:含有小顆粒粉塵的除塵灰被輸送氣體及從導流錐34錐面上的孔洞上升的氣流帶入粉塵分離器3的上部空間；含有小顆粒粉塵的除塵灰通過細粉塵輸送管4引入到布袋收集倉5中。
[0062]作為優選，通過布袋收集倉5獲得粉塵顆粒小的除塵灰，包括:含有小顆粒粉塵的除塵灰通過布袋收集倉5頂部的布袋54時，除塵灰中的小顆粒粉塵被布袋54收集起來，同時被收集的小顆粒粉塵能被回收利用；除塵灰被布袋54過濾后的氣體通過放散管53及放散閥52排入大氣中。
[0063]本發明提供的分離高爐干法除塵灰中堿鋅等有害元素的方法高爐干法除塵灰進行處理，克服了濕法工藝中存在的設備復雜、操作難度大、產品后序處理要求高等問題，為高爐干法除塵灰提供一種投資小、工藝穩定的堿、鋅等有害元素分離方法，不但可回收除塵灰中大部分氧化鋅用做制鋅原料，經過實踐檢測，其余粉塵含氧化鋅可控制在2.0 %以下，能全部回收用于燒結生產。
[0064]以上所述的【具體實施方式】，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的【具體實施方式】而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種分離高爐干法除塵灰中堿鋅等有害元素的裝置，其特征在于，包括: 除塵灰倉、輸送管道、粉塵分離器、細粉塵輸送管及布袋收集倉； 所述除塵灰倉的頂部與所述粉塵分離器的底部連通； 所述粉塵分離器的上端通過所述細粉塵輸送管與所述布袋收集倉連通； 所述輸送管道與所述粉塵分離器連通。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述粉塵分離器包括: 殼體、環形輸送管、噴咀、支撐架及導流錐； 所述環形輸送管固連在所述殼體上方的外圓周上；所述環形輸送管通過所述噴咀與所述殼體內部連通； 所述支撐架設置在所述殼體底部；所述導流錐固連在所述支撐架上； 所述輸送管道與所述環形輸送管連通； 所述殼體底部與所述除塵灰倉的頂部連通。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于: 所述噴咀沿所述環形輸送管均勻分布，數量為10~30組； 所述噴咀中心位置沿所述環形輸送管逐漸下行。
4.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于: 所述導流錐的小端向上；所述導流錐的錐面垂直、均勻分布直徑為5~20mm的多排孔洞；所述孔洞分布在導流錐上高度1/5~4/5的位置。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述布袋收集倉包括: 倉體、放散閥、放散管、布袋及卸灰閥； 所述倉體包括:下部的圓錐體，上部的圓柱體； 所述圓錐體底端設置排出口 ；所述卸灰閥設置在所述排出口上；所述細粉塵輸送管固連在所述圓柱體的中部； 所述放散管與所述圓柱體頂部連通；所述放散管與所述倉體連通的入口處固連所述布袋； 所述放散閥設置在所述放散管上； 所述放散閥用于調節經布袋過濾后的輸送氣體的放散流量，控制收集到的粉塵顆粒大小，調節回收物中堿、鋅等有害元素的含量。
6.一種分離高爐干法除塵灰中堿鋅等有害元素的方法，其特征在于，包括: 運用倉式泵將除塵灰通過權利要求1所述的輸送管道噴入權利要求1所述的粉塵分離器中； 所述除塵灰中的大顆粒粉塵在重力作用下落到所述粉塵分離器的底部，進而落入到權利要求I所述的除塵灰倉中； 所述除塵灰中的小顆粒粉塵隨氣流引入到權利要求1所述的細粉塵輸送管中，繼而進入權利要求1所述的布袋收集倉中； 通過所述布袋收集倉獲得粉塵顆粒小的除塵灰，即實現了除塵灰中的大顆粒粉塵與小顆粒粉塵的分離。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述運用倉式泵將除塵灰通過權利要求1所述的輸送管道噴入權利要求1所述的粉塵分離器中，包括:所述除塵灰通過所述輸送管道噴入權利要求2所述的環形輸送管中；所述除塵灰通過設置在環形輸送管上的權利要求2所述的噴咀進入到所述殼體中。
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述除塵灰中的大顆粒粉塵在重力作用下落到所述粉塵分離器的底部，進而落入到權利要求1所述的除塵灰倉中，包括: 進入到所述殼體中的除塵灰中的粉塵顆粒被噴吹到權利要求2所述的導流錐的錐面上； 所 述粉塵顆粒的其中一部分粉塵可通過所述導流錐的錐面上的孔洞進入所述導流錐的中心部位，直接沉降到所述殼體的底部，進而落入所述除塵灰倉中； 所述粉塵顆粒的另一部分沿所述導流錐的錐面下滑，從所述導流錐的下部落到所述殼體的底部，進而落入所述除塵灰倉中。
9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述除塵灰中的小顆粒粉塵隨氣流引入到權利要求1所述的細粉塵輸送管中，繼而進入權利要求1所述的布袋收集倉中，包括: 所述含有小顆粒粉塵的除塵灰被輸送氣體及從所述導流錐錐面上的孔洞上升的氣流帶入權利要求1所述的粉塵分離器的上部空間； 所述含有小顆粒粉塵的除塵灰通過權利要求1所述的細粉塵輸送管引入到所述布袋收集倉中。
10.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，通過所述布袋收集倉獲得粉塵顆粒小的除塵灰，包括: 所述含有小顆粒粉塵的除塵灰通過所述布袋收集倉頂部的權利要求5所述的布袋時，所述除塵灰中的小顆粒粉塵被所述布袋收集起來，同時所述被收集的小顆粒粉塵能被回收利用； 所述除塵灰被所述布袋過濾后的氣體通過權利要求5所述的放散管及放散閥排入大氣中。
【文檔編號】B07B7/01GK103977956SQ201410178212
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月29日 優先權日:2014年4月29日
【發明者】劉文運, 陳輝, 張勇, 蔡皓宇, 孫健, 徐萌, 賈軍民, 萬雷, 鄭敬先 申請人:首鋼總公司