專利名稱：一種高爐煉鐵粉塵回收利用的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鐵及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種煉鐵生產(chǎn)過(guò)程中回收粉塵再利用的方法。
背景技術(shù)：
高爐煉鐵過(guò)程，從爐頂交替向爐內(nèi)裝入礦石(人造富礦或天然礦)和焦炭，從爐子下部(爐缸部位的風(fēng)口)向爐內(nèi)鼓風(fēng)以燃燒焦炭。為降低焦炭消耗，目前多數(shù)高爐從風(fēng)口向爐內(nèi)噴吹煤粉。高爐內(nèi)鐵礦石在下降過(guò)程被加熱、還原最后成為鐵水定期從爐子下部的鐵口排出；焦炭及噴入的煤粉則為過(guò)程提供熱量及還原劑。
原料從爐頂落入及在爐內(nèi)下降過(guò)程，因撞擊、摩擦生成一定量粉塵，其量取決于原料質(zhì)量。這部分粉塵被爐內(nèi)上升的高速煤氣流帶走離開(kāi)高爐后，將為除塵器所捕獲。目前較大顆粒粗塵的收集采用重力除塵器(或軸向旋流除塵器)，細(xì)塵的收集則有干法和濕法。干法用布袋除塵器，我國(guó)多數(shù)中小高爐采用這種方式；濕法用文氏管洗滌器(或比肖夫洗滌塔)。表1為煉鐵廠內(nèi)含鐵粉塵的成分和粒度示例，重力塵較粗(顆粒多大于60～90μm，平均200μm左右)，布袋塵細(xì)(100～50μm約占一半)。除粒度差別外，布袋塵含Zn、Pb及堿金屬量較高，在礦石中這些元素含量高時(shí)兩者差別尤為明顯。
表1 含鐵粉塵的化學(xué)組成(％)


目前，重力灰基本上全部用做燒結(jié)原料，布袋塵因顆粒太細(xì)或因含鋅高(礦石含鋅較高時(shí))，多運(yùn)至遠(yuǎn)離廠區(qū)處棄置；有的廠家部分用做燒結(jié)料，但由此往往導(dǎo)致燒結(jié)礦強(qiáng)度變差，入爐后破碎又呈粉塵逸出，形成不良循環(huán)；為利用布袋塵，有的廠家借助燒結(jié)過(guò)程添加膨潤(rùn)土之類粘結(jié)劑來(lái)維持燒結(jié)成品率，但這樣又使燒結(jié)礦品位降低，不利高爐強(qiáng)化冶煉，所以，布袋塵的利用是困擾煉鐵生產(chǎn)的難題。另一方面，重力灰作為燒結(jié)配料也應(yīng)有一定比例，用量過(guò)大不利燒結(jié)，尤其在鐵礦石含鋅高時(shí)，因鋅在高爐內(nèi)還原、循環(huán)、富集，易造成爐子上部結(jié)瘤，故配加量不宜多。但因其含鐵較高，棄之可惜，只得全部用上，所以其回收利用也有令人困惑之處。
目前，我國(guó)多數(shù)廠家煉鐵粉塵未得充分利用；部分用做燒結(jié)料，也只回收了Fe，其他有益成分難得利用，這樣既不利降低成本，又污染環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有煉鐵過(guò)程粉塵回收利用技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高爐煉鐵粉塵回收再利用的方法。
本發(fā)明是將高爐布袋塵或重力灰等煉鐵廠含鐵含碳粉塵與煤粉均勻混合從風(fēng)口噴入爐缸。噴入的粉塵在爐缸高溫下加熱，其所含鐵分被直接還原進(jìn)入生鐵；所含的碳與噴入之煤粉同樣燃燒，成為冶煉過(guò)程的發(fā)熱劑與還原劑；SiO2、Al2O3等其他組分則參與造渣，最終隨熔渣排出爐外沖成水渣回收。具體方法有以下幾種1、噴布袋塵在原料含鋅量微(即通常所言“礦石不含鋅”)時(shí)，布袋塵應(yīng)為噴吹粉塵之首選。
1)成分目前各企業(yè)高爐布袋塵成分不一，即使同一高爐其成分亦隨原料條件而變化(例焦炭強(qiáng)度差時(shí)，布袋塵碳含量高；燒結(jié)礦強(qiáng)度差時(shí)布袋塵鐵分高)，通常全鐵量在25％以上，碳含量在30％以上。布袋塵成分變化對(duì)噴粉工藝沒(méi)有影響，故本發(fā)明對(duì)其成分無(wú)特殊要求。
2)粒度粒度上限為濾袋空隙所制約，可能達(dá)到的最大粒徑亦在150μm以內(nèi)，即與煤粉粒度相當(dāng)，故本發(fā)明對(duì)布袋塵粒度無(wú)特殊要求。
3)噴入量8±2Kg/噸鐵，與煤粉預(yù)先混勻從風(fēng)口噴入。噴吹可從6Kg/噸鐵起步，噴入10日后爐缸若未呈現(xiàn)變涼跡象，可將噴量增至8Kg/噸鐵；再經(jīng)10日仍無(wú)變涼跡象，則可增至10Kg/噸鐵，但即使此時(shí)爐缸狀態(tài)仍未變差，布袋塵噴入量亦不宜再增高。
4)其他實(shí)施高爐原料的鋅負(fù)荷應(yīng)低于0.15Kg/噸鐵；熱風(fēng)溫度應(yīng)在1000℃以上；富氧鼓風(fēng)尤佳，但無(wú)富氧亦可。
實(shí)施噴吹前，爐缸應(yīng)無(wú)堆積，爐喉應(yīng)無(wú)結(jié)瘤。
2、噴重力灰在礦石含一定量鋅時(shí)，宜減少燒結(jié)配料中重力灰配比，取8Kg/噸鐵左右從風(fēng)口噴入(此時(shí)不宜噴布袋塵)。
1)成分重力灰成分同樣取決于原料質(zhì)量，焦炭強(qiáng)度差時(shí)其碳含量高；燒結(jié)礦強(qiáng)度差時(shí)其鐵分高，通常含鐵量在40％以上，含碳15％以上。重力灰成分對(duì)噴吹工藝沒(méi)有影響，故本發(fā)明對(duì)其成分無(wú)特殊要求。
2)粒度重力灰為粗粉塵，平均粒徑在0.2mm左右，個(gè)別大顆粒亦不會(huì)大于0.5mm，雖較噴吹用煤粉略粗，但不致影響其輸粉性能，如按本發(fā)明所推薦之“混入原煤加入磨煤機(jī)”流程，則其粒度尚可得以細(xì)化，故本發(fā)明對(duì)重力灰粒度無(wú)特別要求，但不得混入其他更粗之粉塵或異物。
3)噴入量8±2Kg/噸鐵，與煤粉預(yù)先混勻從風(fēng)口噴入。
噴吹可從6Kg/噸鐵起步，噴入10日后若爐缸無(wú)變涼跡象，可將噴量增至8Kg/噸鐵；再經(jīng)10日仍無(wú)變涼跡象，可再增至10Kg/噸鐵，如爐況仍無(wú)變化(爐溫及煤粉燃燒率未見(jiàn)降低)可嘗試再增大噴入量，但最多不宜高于15Kg/噸鐵。
4)其他實(shí)施高爐其原料的鋅負(fù)荷以低為佳。如高于0.15Kg/噸鐵，在噴吹重力灰時(shí)，燒結(jié)配料應(yīng)扣除等量的重力灰。
熱風(fēng)溫度應(yīng)高于1050℃，富氧鼓風(fēng)尤佳，但無(wú)富氧亦可。
實(shí)施噴吹前，爐缸應(yīng)無(wú)堆積，爐喉應(yīng)無(wú)結(jié)瘤。
3、噴其他含鐵粉塵煉鐵廠常見(jiàn)其他含鐵粉塵為燒結(jié)機(jī)尾塵及出鐵場(chǎng)煙塵，通常含鐵高(48％以上)，含碳低(3％以下)。這類粉塵噴入爐缸后，自身發(fā)熱量小，還原等吸熱多，故噴入量不宜高(應(yīng)控制在8Kg/噸鐵以內(nèi))。
這類粉塵多為各類除塵裝置收得，粒度通常低于重力灰，故對(duì)其粒度無(wú)特殊要求，但不得混入大顆粒(＞0.5mm)雜料。
熱風(fēng)溫度應(yīng)高于1050℃，富氧鼓風(fēng)尤佳，無(wú)富氧亦可。實(shí)施噴吹前，爐缸應(yīng)無(wú)堆積，爐喉應(yīng)無(wú)結(jié)瘤。
對(duì)此類粉塵之鋅含量應(yīng)有限制，在原料鋅負(fù)荷大于0.15Kg/噸鐵時(shí)，欲噴這類粉塵，則燒結(jié)配料應(yīng)適量少配重力灰。
具體操作步驟是1)將用汽車接取的布袋塵或重力灰按配入比均布于儲(chǔ)煤場(chǎng)的待磨原煤平鋪料層之上。接取粉塵時(shí)不宜打水，但為不使工作環(huán)境惡化，亦可少量加水潤(rùn)濕。此加塵入煤過(guò)程，粉塵薄層可布于原煤的最上層，亦可在煤層中間，但不宜布于最底層。物料如此均布之后，按“平鋪直取”原則取料，以使粉塵比例穩(wěn)定地與原煤一同進(jìn)入磨煤機(jī)，使粉塵、煤粉在原煤磨細(xì)過(guò)程得以充分混勻，然后噴吹入爐。此工藝最為簡(jiǎn)單，粉塵原本為細(xì)粉，故由此不會(huì)給磨機(jī)造成很大負(fù)擔(dān)，但對(duì)磨煤機(jī)出率略有負(fù)面影響。
2)在現(xiàn)有磨煤機(jī)后設(shè)置一專用混料筒，料筒傾角2°～4°，由齒輪帶動(dòng)回轉(zhuǎn)，將一定量磨好之煤粉先注入筒內(nèi)，再將經(jīng)稱量的粉塵按配比加入筒內(nèi)，借助筒轉(zhuǎn)動(dòng)(1～3min)使二者混勻后排出，再輸入噴煤系統(tǒng)之煤粉倉(cāng)，按噴煤工藝要求噴入爐缸。
噴粉仍用現(xiàn)行噴煤管路。因粉塵粒細(xì)且配入有限，混噴不會(huì)對(duì)輸粉管道壽命產(chǎn)生明顯不利影響。如噴含鐵較高的粉塵且噴吹率較高時(shí)，輸粉管路的管內(nèi)壓力宜略微提高。
噴吹參數(shù)(1)噴吹壓力噴吹布袋塵時(shí)仍可維持目前(或略微提高)輸粉壓力；噴重力灰尤其是含鐵較高的粉塵時(shí)，此壓力宜略為提高。此時(shí)，在噴煤量＜120Kg/t鐵條件下，噴粉壓力宜在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高0.01～0.02MPa，(噴10Kg/t鐵鐵礦粉時(shí)，管道總壓損增加幅度亦僅在10％以內(nèi)，故噴少量含鐵粉塵時(shí)輸粉壓力勿需大幅提高)。
(2)煤塵混合流的流速在噴少量布袋塵時(shí)，可仍維持目前實(shí)際流速(一般5～8m/s，依爐而異)；噴鐵分較高粉塵時(shí)，流速宜略為提高(10％～15％)。
(3)爐溫控制粉塵噴入爐缸后升溫、還原要耗熱，故對(duì)爐缸內(nèi)風(fēng)口前局部區(qū)域有降溫作用，但由于其自身含可燃的碳及同時(shí)噴入爐內(nèi)煤粉燃燒對(duì)此有熱補(bǔ)償效果，故爐溫不會(huì)明顯降低。考慮到粉塵中氧化鐵對(duì)鐵水的降硅效果，在以生鐵含硅量作為爐缸溫度標(biāo)志的高爐，如仍維持原生鐵含硅量，實(shí)際上已相當(dāng)于提高了爐溫，故噴入粉塵后無(wú)爐缸冷化之虞。在有測(cè)溫條件的高爐，噴粉塵后渣鐵溫度需不低于原來(lái)水平。
本發(fā)明的有益效果如下1、增鐵粉塵中的鐵全部回收；2、節(jié)焦粉塵中的碳(主要來(lái)自原料中的焦末)噴入爐缸風(fēng)口區(qū)，先燃燒生成CO2放熱，再部分按反應(yīng)生成還原性氣體CO，此CO在爐內(nèi)上升，是冶煉過(guò)程鐵的還原劑和熱的載體。
3、有利鐵水降硅粉塵中鐵以Fe2O3及FeO態(tài)存在，在爐缸高溫下可將爐內(nèi)部分已還原之硅再氧化掉。硅還原是強(qiáng)吸熱反應(yīng)，故由此可減少爐缸熱量支出，利于降低焦比。根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)實(shí)踐，噸鐵噴粉塵7～10Kg，可使生鐵含硅降低0.02％以上，由此噴1噸粉塵可節(jié)焦120Kg以上。
4、促進(jìn)順行和強(qiáng)化冶煉近年高爐噴煤率普遍升高，由此使?fàn)t缸煤氣量增加，不利順行。為此，噴煤多與富氧鼓風(fēng)相配合，但富氧率過(guò)高會(huì)導(dǎo)致?tīng)t缸過(guò)熱，風(fēng)溫高時(shí)此趨向尤為顯著，富氧與高風(fēng)溫使風(fēng)口前理論燃燒溫度(t理)升高，此值過(guò)高將引發(fā)爐料中SiO揮發(fā)，由此招致熱懸料。噴入粉塵，其熱分解會(huì)在高爐內(nèi)局部區(qū)域吸收部分熱量，故可使t理略為降低。所以對(duì)爐溫偏高的高爐而言，適量噴入粉塵有利順行。
粉塵中Fe以Fe2O3及FeO態(tài)存在，F(xiàn)e還原時(shí)其所含氧被釋放出來(lái)，這部分氧與鼓風(fēng)含氧一樣，在爐內(nèi)可起到保證碳充分燃燒的作用，故噴粉塵也略有富氧鼓風(fēng)效果。
5、利于安全噴煤目前高爐噴煤中煙煤比例逐年上升，但煙煤易燃易爆，故與噴無(wú)煙煤相比，在操作和設(shè)備方面有所顧忌。大量實(shí)驗(yàn)表明，混入惰性的粉塵可使煙煤爆炸性大大減弱，故適量配加粉塵有利煙煤噴吹進(jìn)而提高煤比。
6、有利“清潔生產(chǎn)”目前“清潔生產(chǎn)”(Cleaner Production)已在各國(guó)廣泛開(kāi)展起來(lái)。這種理念要求節(jié)約原料和能源，要求削減生成廢物的數(shù)量和毒性，對(duì)產(chǎn)品要求減小從材料到提煉產(chǎn)品最終處置的不利影響，亦即倡導(dǎo)“生態(tài)工業(yè)”和“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”。將煉鐵粉塵重新噴入高爐，完全符合這一原則，可將污染環(huán)境的粉塵自我消化，或獲明顯經(jīng)濟(jì)效益，亦造福社會(huì)。
7、有利消除高爐結(jié)瘤在采用含鋅較高爐料時(shí)，帶入爐內(nèi)的鋅化物將被還原生成金屬鋅并呈蒸氣上升；在爐子上部，又會(huì)按反應(yīng)重新生成有粘性的ZnO，此ZnO粘結(jié)爐墻即形成爐瘤，甚至堵塞煤氣上升管，使冶煉難以進(jìn)行。采用本發(fā)明，粉塵從爐缸噴入，燒結(jié)配料中含鋅較高的粉塵量減少，由此爐頂帶入鋅量減少，在爐子上部塊狀帶(干區(qū))循環(huán)、富集的鋅量亦減少，而在爐子下部(濕區(qū))循環(huán)富集的鋅量，雖因噴入粉塵而有所增加，但在高溫下不致造成結(jié)瘤，且在濕區(qū)循環(huán)的鋅量增加時(shí)，按化學(xué)平衡準(zhǔn)則隨渣鐵排出的鋅量增加，與此相應(yīng)爐塵帶出鋅量減少，久之可使?fàn)t內(nèi)鋅循環(huán)減弱，故有利生產(chǎn)和順行。
綜上可見(jiàn)，本發(fā)明具有降低成本和消除污染等諸多有益效果。
具體實(shí)施例方式
例1噴布袋塵(400m3級(jí))初始條件如下


注C為焦炭，O為礦石噴吹實(shí)踐粉塵按7Kg/噸鐵配比與原煤混合后進(jìn)磨煤機(jī)，風(fēng)溫1100℃，富氧率1.5～2.0％磨出的煤仍按原定煤比及噴吹參數(shù)(壓力、流速)從風(fēng)口噴入爐缸，爐溫(用[Si]顯示)、風(fēng)溫、礦焦比、風(fēng)壓、風(fēng)量均未有意識(shí)調(diào)整，結(jié)果工業(yè)性實(shí)施后爐況沒(méi)發(fā)生異常變化，生產(chǎn)指標(biāo)亦無(wú)明顯變化，由此使粉塵的含鐵、碳、氧等有益成分均得充分回收。
例2噴燒結(jié)礦過(guò)篩粉塵(1000m3級(jí)高爐)噴吹燒結(jié)礦入爐前溝下風(fēng)力過(guò)篩粉塵，特性如下

噴入比8.7Kg/噸鐵；噴吹壓力4.5Kg/cm2(剛離開(kāi)噴粉罐時(shí))；試驗(yàn)時(shí)間58天。
試驗(yàn)期與基準(zhǔn)期(未噴粉塵)之主要生產(chǎn)指標(biāo)對(duì)比如下



由上可見(jiàn)，在噴粉量不高時(shí)，生產(chǎn)指標(biāo)不會(huì)明顯變化，但由此使粉塵中鐵、碳、氧得到回收。值得指出的是，噴粉塵后生鐵含硅量略有降低而渣鐵溫度略有升高，表明氧化鐵噴入后對(duì)鐵水顯現(xiàn)了降硅效果，由此也減少了爐缸熱支出。
權(quán)利要求
1.一種高爐煉鐵粉塵回收利用的方法，其特征在于將高爐冶煉過(guò)程中回收的布袋塵、重力灰及其它含鐵粉塵與煤粉均勻混合，從高爐風(fēng)口噴入爐缸，其工藝參數(shù)為(1)噴布袋塵噴入量為6Kg/t鐵～10Kg/t鐵，由低至高，逐漸增加；熱風(fēng)溫度＞1000℃，高爐原料鋅負(fù)荷＜0.15Kg/t鐵，噴吹前要求爐缸無(wú)堆積，爐喉無(wú)結(jié)瘤；(2)噴重力灰噴入量為6Kg/t鐵～15Kg/t鐵，由低至高，逐漸增加，熱風(fēng)溫度＞1050℃，噴吹前，要求爐缸無(wú)堆積，爐喉無(wú)結(jié)瘤；(3)噴其它含鐵粉塵噴入量＜8Kg/t鐵，粉塵粒徑＜0.5mm，熱風(fēng)溫度＞1050℃，噴吹前，爐缸無(wú)堆積，爐喉無(wú)結(jié)瘤。
全文摘要
一種高爐煉鐵粉塵回收利用的方法，將高爐冶煉過(guò)程中回收的布袋塵、重力灰及其它含鐵粉塵與煤粉均勻混合，從高爐風(fēng)口噴入爐缸，要求噴吹前爐缸無(wú)堆積，爐喉無(wú)結(jié)瘤，其工藝參數(shù)噴布袋塵，噴入量為6～10Kg/t鐵，熱風(fēng)溫度＞1000℃，高爐鋅負(fù)荷＜0.15Kg/t鐵；噴重力灰，噴入量為6Kg/t鐵～15Kg/t鐵，熱風(fēng)溫度＞1050℃；噴其它含鐵粉塵，噴入量＜8Kg/t鐵，粉塵粒徑＜0.5mm，熱風(fēng)溫度＞1050℃；本發(fā)明具有增鐵、節(jié)焦、有利于鐵水降硅、促進(jìn)高爐順行和強(qiáng)化冶煉、有利于安全噴煤、減輕高爐結(jié)瘤、保護(hù)環(huán)境、清潔生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C21B5/00GK1632136SQ200410100490
公開(kāi)日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2004年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者車傳仁 申請(qǐng)人:遼寧奇欣環(huán)保工程技術(shù)有限公司