專利名稱：鋼鐵塵泥全部煉鋼實(shí)現(xiàn)零排放的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)鋼鐵塵泥的處理方法，特別是鋼鐵塵泥全部用于煉鋼實(shí)現(xiàn)零排放的方法。
背景技術(shù)：
鋼鐵冶煉需要燒結(jié)、高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐或電爐煉鋼、石灰焙燒、焦化、軋鋼等工序，不可避免產(chǎn)生大量的塵泥，特別是高爐除塵灰及瓦斯泥、轉(zhuǎn)爐污泥粒度極細(xì)，尚無有效處理方法，鋼鐵廠只能堆存，占用了大面積土地，浪費(fèi)了這些資源，更為嚴(yán)重的是造成了環(huán)境污染的惡果。高爐除塵灰及瓦斯泥主要成份為30～40％鐵及30～40％碳、少量氧化鈣、氧化鎂等雜質(zhì)，轉(zhuǎn)爐污泥主要成份為50～60％鐵及氧化鈣、氧化鎂為主的雜質(zhì)，這些塵泥所含的鐵、鈣、鎂都是鋼鐵冶煉的有益成份，具有很大的開發(fā)利用價(jià)值。
在現(xiàn)有技術(shù)中，一種治理塵泥的方法，是將塵泥混配一定量的鐵礦粉以提高含鐵量，然后制成燒結(jié)礦或球團(tuán)礦，與用鐵礦粉燒結(jié)的礦球一起送回高爐中重新煉鐵，這種方法雖然可以解決塵泥給環(huán)境造成的污染，但其粒度極細(xì)在燒結(jié)過程中造成返礦增加，又產(chǎn)生了新的污染源，浪費(fèi)了大量的能源，塵泥利用的附加值很低，得不償失，環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益未能得到統(tǒng)一。
另一種治理塵泥的方法，如歐、美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，他們是將轉(zhuǎn)爐污泥中再加入一定的石灰，并將其冷壓后制成球團(tuán)，再將該球團(tuán)送回轉(zhuǎn)爐或電爐內(nèi)作為煉鋼造渣劑或冷卻劑使用。這種方法雖然解決了塵泥排放問題，但由于氧化鐵在再次煉鋼過程中不能被還原，從而被再次排出，不僅增加煉鋼成本，而且未能有效解決環(huán)保問題。
再一種治理塵泥的方法，是將塵泥配加煤粉、石灰等粘結(jié)劑，制成冷固球團(tuán)，用于高爐煉鐵，因現(xiàn)有粘結(jié)劑都未能解決高溫分解這一世界難題，所以冷固球團(tuán)粉化嚴(yán)重，影響高爐順行，至今冷固球團(tuán)高爐煉鐵在全世界都只停留在實(shí)驗(yàn)階段，尚無應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的先例。
還有一種治理塵泥的方法，是將轉(zhuǎn)爐污泥解凝、細(xì)磨、磁選、重選等選出極少量含鐵較高的成份，用于制造還原鐵粉、氧化鐵紅、工業(yè)清整劑等，因這些產(chǎn)品社會(huì)需求量相對(duì)于鋼鐵冶煉產(chǎn)生的塵泥而言不足其1％，且只能使用轉(zhuǎn)爐污泥，這種方法雖然起到了一定的作用，但距根本治理塵泥污染相差甚遠(yuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要將鋼鐵塵泥全部予以利用，冶煉成鋼實(shí)現(xiàn)零排放，徹底解決鋼鐵塵泥的污染問題，同時(shí)獲得巨大經(jīng)濟(jì)效益，從而達(dá)到環(huán)保效益與經(jīng)濟(jì)效益的高度統(tǒng)一。
本發(fā)明是通過以下方法實(shí)現(xiàn)的它包括配料、混料、成型、干燥、焙燒還原、熔分、煉鋼工藝過程；a、配料將鋼鐵廠高爐、轉(zhuǎn)爐、電爐等排放的煙塵、污泥、軋鋼鐵鱗、焦粉、石灰粉等物料，再輔以鐵礦粉，CaO、MgO，按含碳量為還原鐵氧化物理論量的0.5～2倍、堿度0.5～1.5配料；b、混料按比例配料后，用攪拌機(jī)、輪碾機(jī)、潤磨機(jī)等混料設(shè)備混合均勻；c、成型物料混勻后，用圓盤造球機(jī)、擠壓機(jī)等成型設(shè)備將粉料制成粒度6～35mm的球、塊等型狀；d、干燥成型后在300℃以下干燥至水份5％以下；e、焙燒還原干燥后的球、塊狀物置入轉(zhuǎn)底爐、臺(tái)車式連續(xù)爐等窯爐中在900～1400℃下敞焰加熱10～240分鐘，得到金屬化率60％以上的預(yù)還原堿性海綿鐵；f、熔分出焙燒爐的預(yù)還原海綿鐵熱態(tài)下直接加入熔分豎爐，用焦碳及500℃以上熱風(fēng)為熱源，將預(yù)還原海綿鐵熔化，渣鐵分離，渣用于制造水泥，熔分爐副產(chǎn)煤氣用于焙燒還原爐做為補(bǔ)充能源；g、煉鋼渣鐵分離后的鐵水用轉(zhuǎn)爐吹氧煉鋼，副產(chǎn)高溫煤氣經(jīng)簡單除塵后直接用于焙燒還原爐，做為補(bǔ)充能源。
本發(fā)明的目的也可以通過以下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)配料時(shí)，也可以只用一種塵泥與鐵礦粉、焦粉配料。
配料時(shí)，也可以只用鐵礦粉、石灰粉、焦粉配料。
配料時(shí)，也可以用煤粉做為碳源配料。
配料時(shí)也可以加入粘結(jié)劑，增強(qiáng)球、塊強(qiáng)度。
所配物料堿度過高時(shí)，也可以加入造土等酸性物料。
熔分也可以用埋弧爐、電弧爐、感應(yīng)爐等電爐熔化熱態(tài)預(yù)還原海綿鐵，分離渣鐵，熔分豎爐也可以用煤、氧氣為熱源，還可以用焦炭、富氧空氣為熱源，焙燒還原后的預(yù)還原海綿鐵也可以在盡量避免與氧接觸的條件下冷卻至300℃以下，也可以熱壓成塊鐵，用于高爐煉鐵或電爐煉鋼或轉(zhuǎn)爐冷卻劑，熔分后的鐵水也可以澆鑄成鐵塊，供煉鋼或鑄造使用，也可以直接鑄件，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、高爐除塵灰及瓦斯泥含F(xiàn)e30～40％、C30～40％，為了利用其中的鐵分，現(xiàn)有技術(shù)需要進(jìn)行磁選、重選等很多作業(yè)，將鐵選出做為焙燒用料，碳及其余物料做為尾礦排放，本發(fā)明不需任何分選，直接使用，不僅利用了鐵分，且其中的碳又成為還原鐵氧化物的還原劑，鈣、鎂成為熔劑，使除塵灰及瓦斯泥得以全部利用，簡化了塵泥處理設(shè)施，降低了投資。
2、轉(zhuǎn)爐污泥中含F(xiàn)e50～60％、CaO、MgO15～20％，與處理高爐瓦斯泥一樣，現(xiàn)有技術(shù)需對(duì)其選礦，本發(fā)明不需分選，全部利用。
3、本發(fā)明配料所形成的堿性預(yù)還原海綿鐵，充分利用了塵泥中的鈣、鎂雜質(zhì)，降低其分選成本，同時(shí)又成為造渣熔劑，熔分時(shí)不需加入石灰石、白云石，減少了焦碳消耗，也降低了熔分爐的CO2氣氛，有利于還原，且副產(chǎn)煤氣熱值高。
4、本發(fā)明可以將鋼鐵冶煉過程中所產(chǎn)生的高爐除塵灰、瓦斯泥、轉(zhuǎn)爐、電爐污泥、石灰粉、鐵鱗、焦粉輔以必要的鐵礦粉及粉礦，全部予以利用，生產(chǎn)出鋼鐵產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了零排放，從根本上解決了鋼鐵塵泥的污染問題，對(duì)環(huán)境保護(hù)將產(chǎn)生革命性的深遠(yuǎn)的影響。
5、鋼鐵塵泥屬排放廢物，幾乎無成本，本發(fā)明將其轉(zhuǎn)化為鋼鐵產(chǎn)品，其成本低于任何現(xiàn)有冶煉技術(shù)，鋼坯成本只有幾百元，中型鋼廠年排塵泥可生產(chǎn)幾萬噸鋼坯，利潤數(shù)千萬元，在解決污染的同時(shí)，又可創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)效益。


附圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方法進(jìn)行詳述本發(fā)明工藝流程為配料→混料→成型→干燥→焙燒還原→熔分→煉鋼→鋼坯。
1、配料將鋼鐵廠高爐、轉(zhuǎn)爐、電爐等排放的煙塵、污泥、軋鋼鐵鱗、焦粉、石灰粉等物料及鐵礦粉都可做為原料。高爐灰及瓦斯泥含30～40％鐵、含碳30～40％及部分氧化鈣、氧化鎂，轉(zhuǎn)爐污泥含鐵50～60％及部分氧化鈣、氧化鎂，焦粉主要是含碳物質(zhì)，石灰粉為焙燒石灰的粉料主要含氧化鈣。所配含碳材料與鐵的氧化物在焙燒加熱時(shí)，將有以下反應(yīng)
配料成份要求含碳量為還原鐵氧化物理論量的0.5～2倍，過少時(shí)還原不充分且高溫易再氧化，較高時(shí)反應(yīng)快，還原徹底且能防止高溫氧化，過高時(shí)成型后強(qiáng)度較差。
配入CaO、MgO等堿性物料，主要是熔分時(shí)與SiO2、Al2O3等酸性物料形成低熔點(diǎn)爐渣，以實(shí)現(xiàn)渣鐵分離，堿度(CaO/SiO2)按0.5～1.5配料，堿度過低時(shí)容易侵蝕爐襯，且無脫硫作用，堿度過高時(shí)，流動(dòng)性不好，也不利于脫硫。用電爐熔分時(shí)，配料堿度可適當(dāng)加大按1～3.5配料。
所配入CaO除起熔劑、脫硫作用外，在成型時(shí)與水反應(yīng)形成消石灰，也起到粘結(jié)劑的作用，可不加或少加其它粘結(jié)劑，以降低成本。同時(shí)消石灰對(duì)氧化鐵還原反應(yīng)亦有催化作用。
2、混料各種原料按比例配好后，用攪拌機(jī)、輪碾機(jī)、潤磨機(jī)等各種具有混料功能的設(shè)備混合均勻。
3、成型物料混勻后，用圓盤造球機(jī)、對(duì)輥擠壓機(jī)等成型設(shè)備將粉料制成粒度6～35mm的球、塊等型狀，粒度過小，焙燒還原時(shí)透氣傳熱不好，不利于還原反應(yīng)的進(jìn)行，粒度過大傳熱較慢，還原時(shí)間過長。
4、干燥成型后的球、塊狀物利用焙燒還原爐的余熱在100～300℃以下干燥至水分小于5％，干燥溫度過高時(shí)，生球因含較高水分易爆裂，溫度過低時(shí)干燥時(shí)間長，設(shè)備大、投資高。干燥至水分小于5％的球團(tuán)入焙燒爐還原時(shí)，基本不裂，能夠保持完好型狀。
5、焙燒還原經(jīng)過干燥后的球團(tuán)入轉(zhuǎn)底爐、臺(tái)車式連續(xù)爐等窯爐中在900～1400℃高溫下敞焰加熱10～240分鐘，得到金屬化率60％以上的預(yù)還原堿性海綿鐵，加熱所用燃料來自于熔分爐的副產(chǎn)煤氣和氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的副產(chǎn)煤氣。焙燒溫度較低時(shí)，相應(yīng)時(shí)間延長，溫度較高時(shí)，時(shí)間縮短，溫度過低時(shí)還原反應(yīng)太慢，溫度過高時(shí)，球團(tuán)易粘結(jié)，卸料困難。球團(tuán)在敞焰下的氧化氣氛中直接加熱，主要靠球團(tuán)中的含碳材料與鐵氧化物進(jìn)行還原反應(yīng)，因含碳量較高，球團(tuán)在高溫還原后能夠避免或減少再氧化，提高預(yù)還原海綿鐵的金屬化率。
轉(zhuǎn)爐煤氣只需簡單除塵后即可用于焙燒還原爐作為熱源，既利用了轉(zhuǎn)爐煤氣的高溫物理顯熱，節(jié)約燃料，又大大降低了轉(zhuǎn)爐煤氣的降溫除塵投資，同時(shí)高溫轉(zhuǎn)爐煤氣CO含量高，又給還原后球團(tuán)避免再氧化提供了極好的保護(hù)氣氛，一舉多得。
本發(fā)明只需在焙燒爐開爐時(shí)，提供必要的外加熱源，轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)即熔分爐、轉(zhuǎn)爐工作后，不再需要外加熱源，靠球團(tuán)中內(nèi)配含碳物料及煤氣做為補(bǔ)充熱源，足以維持焙燒還原的進(jìn)行，焙燒爐的高溫廢氣還可以用于發(fā)電。
6、熔分焙燒后的預(yù)還原堿性海綿鐵熱態(tài)下直接加入熔分豎爐，用焦碳和500℃以上熱風(fēng)為能源，將預(yù)還原海綿鐵熔化，進(jìn)一步還原，渣鐵分離，渣用于制造水泥，鐵水用于煉鋼或鑄成鐵塊或制造鑄件。在熱態(tài)下直接加入熔分爐避免了冷卻過程的再氧化，用500℃以上熱風(fēng)目的是將熔分爐內(nèi)的CO2還原為CO，創(chuàng)造良好的還原氣氛，以完成海綿鐵的終還原，且副產(chǎn)煤氣CO含量高，熱值高，為焙燒還原爐提供良好的燃料。熱風(fēng)由副產(chǎn)煤氣用換熱器或熱風(fēng)爐換熱制得。也可以向熔分爐中吹入富氧空氣或純氧，少用或完全不用焦碳，降低焦碳消耗。
7、煉鋼渣鐵分離后的鐵水，用轉(zhuǎn)爐吹氧煉鋼，副產(chǎn)煤氣經(jīng)簡單除塵后，直接用于焙燒還原爐，做為補(bǔ)充能源，用公知技術(shù)精煉后鑄成鋼坯。
實(shí)施例1用唐鋼高爐煉鐵瓦斯泥85噸、進(jìn)口粉礦100噸、石灰粉7.6噸，配料，含碳量為還原鐵氧化物理論量的1.98倍，堿度1.47，混料均勻，用圓盤造球機(jī)制成6～20mm球團(tuán)，在270℃下干燥30分鐘，水份小于5％，置入臺(tái)車式連續(xù)爐，在1370℃下焙燒11分鐘，得到金屬化率85％的預(yù)還原堿性海綿鐵，熱態(tài)下直接加入熔分豎爐，熱風(fēng)溫度500℃，熔化后，渣鐵分離，渣制成水渣，用于制造水泥，鐵水用于轉(zhuǎn)爐吹氧煉鋼，得到鋼坯102噸。
實(shí)施例2用遵鋼排放的轉(zhuǎn)爐污泥50噸、鐵鱗粉50噸、瓦斯泥60噸，配料，含碳量為還原鐵氧化物理論量的0.51倍，堿度1，用輪碾機(jī)混料10分鐘，用對(duì)輥擠壓機(jī)制成35mm扁球，入爐在300℃下烘干1小時(shí)，水分小于5％，在900℃下焙燒240分鐘，得到金屬化率63％的預(yù)還原堿性海綿鐵，熔分煉鋼同實(shí)施例1，得鋼坯96噸。
實(shí)施例3用瓦斯泥70噸、鐵礦粉100噸、焦粉5噸，含碳量為還原鐵氧化物理論量的1.3倍，堿度0.53，混料均勻，用圓盤造球機(jī)制成6～16mm球團(tuán)，在100℃下干燥1.5小時(shí)，水分2％，置入焙燒還原爐中在1250℃下焙燒40分鐘，得到金屬化率為98％的預(yù)還原堿性海綿鐵，其余條件同實(shí)施例1，得鋼坯109噸。
實(shí)施例4用焦粉25噸、轉(zhuǎn)爐污泥100噸、造土11噸，混料，含碳量為還原鐵氧化物理論量的0.8倍，堿度1.2，混料均勻，用圓盤造球機(jī)制成10～20mm球團(tuán)，在210℃下干燥1小時(shí)，水分1％，置入焙燒還原爐在1050℃下焙燒210分鐘，得到金屬化率61％的預(yù)還原堿性海綿鐵，其余條件同實(shí)施例1，得鋼坯57噸。
權(quán)利要求
1.一種鋼鐵塵泥全部煉鋼實(shí)現(xiàn)零排放的方法，包括配料、混料、成型、干燥、焙燒還原、熔分、煉鋼工藝過程，其特征在于a、配料將鋼鐵廠高爐、轉(zhuǎn)爐、電爐等排放的煙塵、污泥、軋鋼鐵鱗、焦粉、石灰粉等物料，再輔以鐵礦粉，CaO、MgO，按含碳量為還原鐵氧化物理論量的0.5～2倍、堿度0.5～1.5配料；b、混料按比例配料后，用攪拌機(jī)、輪碾機(jī)、潤磨機(jī)等混料設(shè)備混合均勻；c、成型物料混勻后，用圓盤造球機(jī)、擠壓機(jī)等成型設(shè)備將粉料制成粒度6～35mm的球、塊等型狀；d、干燥成型后在300℃以下干燥至水份5％以下；e、焙燒還原干燥后的球、塊狀物置入轉(zhuǎn)底爐、臺(tái)車式連續(xù)爐等窯爐中在900～1400℃下敞焰加熱10～240分鐘，得到金屬化率60％以上的預(yù)還原堿性海綿鐵；f、熔分出焙燒爐的預(yù)還原海綿鐵熱態(tài)下直接加入熔分豎爐，用焦碳及500℃以上熱風(fēng)為熱源，將預(yù)還原海綿鐵熔化，渣鐵分離，渣用于制造水泥，熔分爐副產(chǎn)煤氣用于焙燒還原爐做為補(bǔ)充能源；g、煉鋼渣鐵分離后的鐵水用轉(zhuǎn)爐吹氧煉鋼，副產(chǎn)高溫煤氣經(jīng)簡單除塵后直接用于焙燒還原爐，做為補(bǔ)充能源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼鐵塵泥全部煉鋼實(shí)現(xiàn)零排放的方法，其特征在于配料時(shí)，也可以只用一種塵泥與鐵礦粉、焦粉配料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼鐵塵泥全部煉鋼實(shí)現(xiàn)零排放的方法，其特征在于配料時(shí)，也可以只用鐵礦粉、石灰粉、焦粉配料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼鐵塵泥全部煉鋼實(shí)現(xiàn)零排放的方法，其特征在于也可以用煤粉做為碳源配料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼鐵塵泥全部煉鋼實(shí)現(xiàn)零排放的方法，其特征在于配料時(shí)也可以加入粘結(jié)劑，增強(qiáng)球、塊強(qiáng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1鋼鐵塵泥全部煉鋼實(shí)現(xiàn)零排放所述的方法，其特征在于所配物料堿度過高時(shí)，也可以加入造土等酸性物料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述鋼鐵塵泥全部煉鋼實(shí)現(xiàn)零排放的方法，其特征在于也可以用埋弧爐、電弧爐、感應(yīng)爐等電爐熔化熱態(tài)預(yù)還原海綿鐵，渣鐵分離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼鐵塵泥全部煉鋼實(shí)現(xiàn)零排放的方法，其特征在于熔分豎爐也可以用煤、氧氣為熱源，還可以用焦炭、富氧空氣為熱源。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼鐵塵泥全部煉鋼實(shí)現(xiàn)零排放的方法，其特征在于焙燒還原后的預(yù)還原海綿鐵也可以在盡量避免與氧接觸的條件下冷卻至300℃以下，也可以熱壓成塊鐵，用于高爐煉鐵或電爐煉鋼或轉(zhuǎn)爐冷卻劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1中所述鋼鐵塵泥全部煉鋼實(shí)現(xiàn)零排放的方法，其特征在于熔分后的鐵水也可以澆鑄成鐵塊，供煉鋼或鑄造使用，也可以直接鑄件。
全文摘要
本發(fā)明公開了鋼鐵塵泥全部煉鋼實(shí)現(xiàn)零排放的方法，包括將鋼鐵塵泥配成含碳量為還原鐵氧化物理論量的0.5～2倍、堿度0.5～1.5的物料，混料，成型，干燥，焙燒還原為堿性海綿鐵，熔分，煉鋼等工藝過程，鋼鐵塵泥不經(jīng)分選直接配料冶煉，既簡化了塵泥處理設(shè)施，又將塵泥全部利用實(shí)現(xiàn)了零排放，且成本極低，使環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益得到了高度統(tǒng)一。
文檔編號(hào)C21B13/00GK1458289SQ0211773
公開日2003年11月26日 申請(qǐng)日期2002年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月15日
發(fā)明者張美焦 申請(qǐng)人:張美焦