烧结机头灰处理工艺探讨

铁矿石烧结过程产生的机头灰含钾、铅含量较高，需将其中钾、铅等影响冶炼过程金属的回收，才能循环回到烧结流程。本文重点探讨和论证采用磁选、药选等工艺将烧结机头灰中的铅、钾、银等金属回收工艺的可行性。

1  项目背景

烧结矿是将各种粉状含铁原料配入适量的燃料和熔剂、适量的水，经混合、造球，然后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒黏结成块的过程。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(以下简称机头灰),机头灰中有害元素钾、铅含量高,如直接返回烧结流程，则钾、铅等有害元素反复循环、富集进入高炉，将影响高炉顺行、造成炉墙结厚、影响一代炉龄，直接外销则存在环境污染的风险,急需开发钾、铅等金属的回收处理工艺。

2  柳钢现状

目前柳钢每年产生烧结机头灰（目前成分详见表一）约6000吨。当进口矿用量比例高时，铅含量较低，不排放机头灰，在烧结系统内循环再利用；当配入一定国内矿时，铅含量上升，当Pb>6%以上部分的机头灰则外销有资质的专业铅锌处理企业加以利用。

表1  柳钢机头灰混合样的主要元素分析 g/t

元素 SiO2 Al2O3 Fe CaO MgO Na2O P S

含量 3.22 0.97 24.70 7.71 0.96 0.51 0.041 2.14

元素 Ba Cu Pb Zn Ni Ag Ti K

含量 0.02 0.065 6.76 0.05 0.002 0.02 0.083 10.21

3  回收处理工艺方案

3.1  工艺原理及关键点

(1)机头灰混合样中的Fe主要以铁氧化物的形式存在，可以采用磁选的方式进行分离，高分散性机头灰悬浮液制备及磁选机的磁场强度选择是保障铁矿粉获得高品位和高收得率的关键技术。

(2) K主要以KCl及KNO2的形式存在，这部分含钾物相属于水溶性物质，可由水（或稀酸溶液）进行溶解，使其从固相机头灰中转移至水相，再利用固液分离的方式将其脱除。

(3)采用氯化浸提法对尾矿中的铅银进行了回收；加除杂药液，脱除滤液中的Fe、Ca、Mg、Si等离子。

(4)由于该溶液主要含氯离子，腐蚀性较大。因此与物料接触部分采用TA2，其他采用304材质可满足设备长期运行，由强制蒸发结晶器、MVR压缩机系统、PLC自控系统组成。

(5)废水的循环利用尾水循环利用有利于K元素的富集，当其浓度达到一定值后，可加入少量的硫酸盐，制备高附加值的硫酸铝钾副产品。

3.2  工艺流程图

图1  机头循环回收处理工艺流程图

3.3  该工艺主要的特点

(1)流程短，工艺布局紧凑，大大缩小了项目占地面积。

(2)设备均属于常规标准化设备，设备投资小。

(3)湿法分选扬尘少，作业环境良好，符合职业健康安全体系要求。

(4)该技术成熟稳定，再生产品提取率高氯化钾、铅、银、铁等提取率指标分别达到75%~90%，产品符合国家要求，铅银料达到可出售标准。

(5)生产过程污染物实现“零”排放。主要原料是钢铁企业的烧结机头灰，使用的能源为钢厂富余的蒸汽和电，生产过程产生的渣、水都可循环使用，没有新废物产生。

(6)工艺路线灵活。该工艺适合我国各地域钢厂成分、品质差异较大的烧结机头灰回收处理。

4  回收效果和效益

4.1  产品结构及销售收入

序号 产品品名 产量(吨/年) 预计单价(元/t) 销售收入(万元) 备注

1 铁矿粉 2500 200 50 全铁收得率>75% 铁矿粉品位>45%

2 铅银料 2800 1200 336 Pb>14%，Ag>350g/t

3 氯化钾 120 1500 18 氯化钾产品达一等品的要求

4 硅钙盐 500 40 2 销售给水泥企业

小计 406 　

4.2  利润分析

4.2.1  投资折旧：每年100万元

4.2.2  原料、辅助材料成本：310元/t

4.2.3  动力成本：60元/t

4.2.4  人工成本：54元/t

4.2.5  年利润：51.6万元

5  结语

本项目为固废资源的综合回收利用，实现100%循环再利用，创造经济增长点，解决了一直困扰钢企的钾、铅等有害金属富集的难题，具有显著的社会效益、经济效益和环保效益。