專利名稱：：一種含鋅含鐵塵、泥的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于含鐵塵、泥處理的
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種處理含鋅含鐵塵、泥的方法。
背景技術(shù)：
：含鐵塵、泥是鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中的必然產(chǎn)物，是在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中從各種不同生產(chǎn)工藝流程的除塵系統(tǒng)中排出的以鐵為主要成分的粉塵和泥漿的統(tǒng)稱。由干式除塵器捕集的稱塵，由濕法除塵器捕集的稱泥。高爐冶煉過(guò)程產(chǎn)生的塵、泥為鐵水量的3%，轉(zhuǎn)爐和電爐煉鋼過(guò)程產(chǎn)生的塵、泥為鋼產(chǎn)量的1.5%4%。其中含鋅含鐵塵泥約占含鐵塵泥的10%80%。這些粉塵和污泥中含有大量有價(jià)值的Fe、C等，高效回收這些有價(jià)元素不僅可獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，還可解決塵泥的環(huán)境污染問(wèn)題。然而目前含鐵塵、泥的處理方法以返回高爐處理為主，由于高爐結(jié)瘤問(wèn)題所以只能處理不含鋅或超低鋅的塵泥料，難以回收處理中高鋅塵泥。如申請(qǐng)?zhí)枮?2114055.3名為“含鐵塵泥與燒結(jié)返礦再利用的方法”和申請(qǐng)?zhí)枮?00410040020.8名為“煉鋼污泥漿用于球團(tuán)生產(chǎn)造球的方法”的中國(guó)專利都只能回收利用冶金廢料中的鐵、碳等有益元素而不能去除其中的高爐有害元素鋅、鉛等。因此，含鋅含鐵塵泥的回收利用是長(zhǎng)期困擾冶金企業(yè)的一大難題。通常只能占用大量的場(chǎng)地來(lái)堆存不能進(jìn)入高爐處理的含鋅含鐵塵、泥。這樣，不僅嚴(yán)重污染了環(huán)境，而且還浪費(fèi)了大量的鐵資源。雖然申請(qǐng)?zhí)枮?2110713.0名為“一種用含鐵廢料冷固結(jié)球團(tuán)冶煉鐵水的方法”的中國(guó)專利能夠處理含鋅和不含鋅的多種含鐵廢料，但是，需要專用設(shè)備膛式反射爐、豎爐，并且需要通入用于加熱的熱風(fēng)和用于輔助二次燃燒的冷風(fēng)。該技術(shù)工藝復(fù)雜，而且能耗和動(dòng)力消耗高。申請(qǐng)?zhí)枮?8103522.1名為“一種高鋅含鐵粉塵的處理方法”的中國(guó)專利利用余熱未被利用的鋼渣或高爐渣來(lái)回收鐵、鋅，雖然不需要額外能源消耗，但需要特定反應(yīng)容器，而且增加了冶煉熔漁處理時(shí)間，需要分離渣鐵得到粒鐵，粒鐵經(jīng)進(jìn)一步加工后再被其它工序利用，因而后續(xù)處理工序較長(zhǎng)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中處理含鋅含鐵塵泥能耗和動(dòng)力消耗高，需要專用設(shè)備，處理工序長(zhǎng)，工藝復(fù)雜等問(wèn)題，提供一種利用設(shè)備余熱和鐵水熱量對(duì)含鋅含鐵塵泥進(jìn)行分離回收的處理方法。本發(fā)明含鋅含鐵塵、泥的處理方法是這樣實(shí)現(xiàn)的。該方法包括以下步驟(1)配料根據(jù)要處理的各種含鐵塵、泥，如含鐵粉塵、含鐵濕泥和/或含碳?jí)m泥的主要成分進(jìn)行配料計(jì)算，使塵泥混合料中游離碳含量的過(guò)剩系數(shù)達(dá)到1.01.4。所述游離碳含量的過(guò)剩系數(shù)是指實(shí)際塵泥混合料中游離碳含量與鐵氧化物和鋅氧化物還原、鐵的碳化反應(yīng)理論需要游離碳量Ca的比值C$/Ca。如果過(guò)剩系數(shù)過(guò)低不能滿足還原和鐵碳化的需要；過(guò)剩系數(shù)過(guò)大，將增加鐵水中的碳含量并增加燃料消耗。游離碳含量的過(guò)剩系數(shù)在1.O1.4范圍內(nèi)，使用本發(fā)明方法處理塵泥混合料效果最佳。鐵金屬化率高于90%，并融入鐵水得到>90%的鐵水收得率。按照如下反應(yīng)(鐵氧化物的逐級(jí)還原反應(yīng)、鐵的碳化反應(yīng)和氧化鋅的還原反應(yīng))計(jì)算所需要的理論碳量Ca:3Fe203+C=2Fe304+C0(1)Fe304+C=3Fe0+C0(2)FeO+C=Fe+CO(3)3Fe+C=Fe3C(4)ZnO+C=Zn+CO(5)塵泥混合料中游離碳的配入量是用含碳?jí)m泥，如瓦斯泥、瓦斯灰、高爐灰和/或息焦塵泥來(lái)調(diào)節(jié)的。(2)混料按塵泥混合料中游離碳含量配料后，混合均勻，將自然顆粒料在100400V下干燥后送料倉(cāng)備用；或者制成冷固結(jié)球團(tuán)后再干燥。(3)投料首先，按照鐵水罐將要盛裝的鐵水重量、高爐出鐵溫度、鐵水罐空罐溫度、鐵水罐中的鐵水的運(yùn)輸時(shí)間、系統(tǒng)對(duì)外散失的熱量、煉鋼對(duì)鐵水的溫度要求和配料成分進(jìn)行熱平衡計(jì)算，確定可加入的塵泥料重量，以保證鐵水進(jìn)入轉(zhuǎn)爐時(shí)的溫度高于1300°C。然后，在轉(zhuǎn)爐車間當(dāng)鐵水罐車將鐵水倒出后，立即按算出的重量通過(guò)加料設(shè)備將塵泥料從料倉(cāng)加入到剛倒完鐵水的空鐵水罐中，利用8001200°C的空鐵水罐的余熱對(duì)塵泥料進(jìn)行預(yù)熱，使塵泥料中的鐵氧化物和鋅氧化物還原。本發(fā)明塵泥料加入量的計(jì)算應(yīng)滿足空鐵水罐利用自身的余熱將球團(tuán)預(yù)熱到一定溫度，出鐵時(shí)，鐵水的溫度足以提供球團(tuán)還原、融化的能量，同時(shí)由于加入塵泥料使鐵水所產(chǎn)生的溫降能夠滿足轉(zhuǎn)爐煉鋼的要求。(4)分離鋅鐵由于鋅沸點(diǎn)較低(907°C)，被還原出來(lái)的鋅汽化進(jìn)入煙氣，通過(guò)鐵水罐出口的收塵設(shè)備便可回收釋放的煙氣得到富含鋅的煙塵。如處理高鋅塵泥料則直接得到氧化鋅產(chǎn)品；如處理中、低鋅塵泥料得到的煙塵可再次處理，如此循環(huán)直至富集達(dá)到鋅礦的水平。由此實(shí)現(xiàn)鋅鐵分離，回收鋅的目的。研究證明球團(tuán)在低于800°C時(shí)已經(jīng)有鐵氧化物被還原為金屬鐵，隨著溫度的升高，其鐵金屬化率提高，鋅回收率也提高；球團(tuán)在1000°C時(shí)恒溫30分種，金屬化率達(dá)到90%，鋅回收率高于90%；球團(tuán)在1200°C的鐵水罐內(nèi)20分鐘，金屬化率達(dá)到95%，鋅回收率已高于98%。(5)化料鐵水罐車由煉鋼廠返回到高爐出鐵場(chǎng)再裝鐵水期間的運(yùn)輸時(shí)間為1050分種，塵泥料中的鐵氧化物一直在還原反應(yīng)，高爐出鐵時(shí)間為30120分種，鐵水罐受鐵時(shí)間為2040分種，鐵氧化物繼續(xù)進(jìn)行還原反應(yīng)，而且出鐵時(shí)高溫鐵流對(duì)塵泥料進(jìn)行了充分的攪動(dòng)，改善了化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件，還原得到的金屬鐵繼續(xù)發(fā)生滲碳反應(yīng)，熔點(diǎn)降低，熔化后與高爐鐵水相混合，并與高爐鐵水一起進(jìn)行三脫、除渣后成為供轉(zhuǎn)爐用的鐵水。本發(fā)明是利用現(xiàn)有鋼鐵生產(chǎn)中未被利用的鐵水罐余熱、鐵水的物理顯熱及塵泥中的碳還原鐵氧化物和鋅氧化物，得到的鐵熔入高爐鐵水供煉鋼，還原得到的鋅由于沸點(diǎn)低進(jìn)入煙氣，實(shí)現(xiàn)鋅鐵分離回收。本發(fā)明處理方法不需要添加還原劑和催化劑，也不需要任何專用設(shè)備，利用鋼鐵生產(chǎn)已有設(shè)備回收處理含鋅含鐵塵、泥，簡(jiǎn)便易行，流程短，成本低，效果好。本發(fā)明鐵的回收率達(dá)到90%以上，鋅的回收率>95%。具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例以處理1種高爐瓦斯泥、2種轉(zhuǎn)爐污泥和高爐灰為例。首先，確定配料比。根據(jù)塵泥的化學(xué)成分(見(jiàn)表1)進(jìn)行配料計(jì)算，使配料中游離碳含量的過(guò)剩系數(shù)達(dá)到1.2，配料計(jì)算及配料比見(jiàn)表2。表1本發(fā)明實(shí)施例塵泥的化學(xué)成分(重量百分比，％)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>摻入高爐灰使塵泥混合料中的水含量控制在8%~16%之間，瓦斯泥的加入量通過(guò)計(jì)算確定，使其帶入的游離碳含量滿足游離碳的過(guò)剩系數(shù)為1.2。按配料比配料后，添加重量百分比0.4%2.0%的粘結(jié)劑，在混合機(jī)中攪拌混合均勻，然后，將塵泥混合料輸送到制球機(jī)制成610mm的球團(tuán)(可以是球狀，也可以是團(tuán)塊)，在100°C400°C下將球團(tuán)水分烘干至<(重量百分比)，再將烘干后的球團(tuán)放到緩沖料倉(cāng)中備用，或者將自然顆粒料在100400°C下烘干后送料倉(cāng)備用。通過(guò)下述方法計(jì)算出球團(tuán)或自然顆粒料的加入量第1步根據(jù)塵泥球團(tuán)或自然顆粒料的成分計(jì)算預(yù)熱球團(tuán)需要的熱量Q預(yù)；第2步計(jì)算球團(tuán)或自然顆粒料直接還原需要的熱量Q'=Q/+Q2'+Q3'，其中Q/，Q2'，Q3'分別為Fe203—Fe304，F(xiàn)e304—Fe0，F(xiàn)e0—Fe所需要的還原反應(yīng)熱；第3步計(jì)算全過(guò)程需要的總熱量Q吸；第4步計(jì)算鐵水和鐵水罐可放出的熱量；第5步計(jì)算能夠加入鐵水罐的極限塵泥球團(tuán)或自然顆粒料的量。不同重量的塵泥料加入鐵水罐中吸收的熱量計(jì)算見(jiàn)表3。表3不同重量球團(tuán)或自然顆粒料需要的熱量/103MJ<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>高爐鐵口出鐵溫度14401540°C，鐵水通過(guò)高爐鐵水溝時(shí)損失溫度約7090°C，轉(zhuǎn)爐要求鐵水供應(yīng)溫度在1300°C以上，考慮運(yùn)輸過(guò)程的熱量損失，在不影響轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的條件下，100t的敞口鐵水罐最多可以處理5t的塵泥料球團(tuán)。如果采用230t的魚(yú)雷鐵水罐最多可以處理16噸的塵泥料。通過(guò)皮帶輸送或其它加料設(shè)備將球團(tuán)送到剛剛倒空鐵水的鐵水罐中，罐內(nèi)溫度為8001200°C，利用鐵水罐的熱量預(yù)熱、還原球團(tuán)。鋅被完全還原，以鋅蒸汽、CO、C02等混合氣體的形式向鐵水罐口上部流動(dòng)，用鐵水罐罐口上方的收塵設(shè)備收集煙氣而得到富集氧化鋅的粉末。加有塵泥球團(tuán)或自然顆粒料的鐵水罐運(yùn)輸?shù)借F水罐調(diào)配場(chǎng)等待，調(diào)配給高爐，到相應(yīng)的高爐出鐵場(chǎng)，高爐出鐵裝入鐵水，高爐出鐵時(shí)間30分種以上。塵泥球團(tuán)或自然顆粒料被14401540°C的鐵水流攪拌繼續(xù)反應(yīng)而熔化，形成鐵水和生成少量的渣。出鐵后鐵水罐中的鐵水同未加塵泥的鐵水同樣運(yùn)輸?shù)借F水預(yù)處理站進(jìn)行處理包括脫硫、脫磷和脫硅，去除渣后的鐵水供給轉(zhuǎn)爐，鐵水預(yù)處理渣運(yùn)輸?shù)皆鼒?chǎng)處理。倒空鐵水的鐵水罐又可重新裝入球團(tuán)或自然顆粒料。權(quán)利要求一種含鋅含鐵塵、泥的處理方法，其特征在于包括以下步驟(1)配料根據(jù)不同含鐵塵泥的成分進(jìn)行配料計(jì)算，使配料中游離碳含量的過(guò)剩系數(shù)達(dá)到1.0～1.4；(2)混料配料混合均勻后，將自然顆粒料，或制成冷固結(jié)球團(tuán)經(jīng)干燥后送料倉(cāng)備用；(3)投料按計(jì)算確定的重量將自然顆粒料或球團(tuán)從料倉(cāng)加入到剛倒完鐵水的空鐵水罐中，利用800～1200℃的空鐵水罐的余熱對(duì)塵泥料進(jìn)行預(yù)熱，使塵泥料中的鐵氧化物和鋅氧化物還原；(4)分離鋅鐵利用鋅沸點(diǎn)低的特點(diǎn)，通過(guò)鐵水罐出口的收塵設(shè)備回收含鋅煙氣和含氧化鋅的粉塵，實(shí)現(xiàn)鋅鐵分離；(5)化料在高爐出鐵過(guò)程中，利用高溫鐵水使塵泥料進(jìn)一步還原，并熔化，與高爐鐵水混合，成為供轉(zhuǎn)爐用的鐵水。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋅含鐵塵、泥的處理方法，其特征在于所述的游離碳含量的過(guò)剩系數(shù)指配料中實(shí)際配入的游離碳含量和按照鐵氧化物的逐級(jí)還原反應(yīng)、鐵的碳化反應(yīng)和氧化鋅的還原反應(yīng)計(jì)算出的所需要的理論碳量Ca的比值C$/Ca。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋅含鐵塵、泥的處理方法，其特征在于所述塵泥料加入量要按照鐵水罐將要盛裝的鐵水重量、高爐出鐵溫度、鐵水罐空罐溫度、鐵水罐中的鐵水的運(yùn)輸時(shí)間、系統(tǒng)對(duì)外散失的熱量、煉鋼對(duì)鐵水的溫度要求和配料成分進(jìn)行熱平衡計(jì)算，以保證鐵水進(jìn)入轉(zhuǎn)爐時(shí)的溫度高于1300°C。全文摘要本發(fā)明提供一種含鋅含鐵塵、泥的處理方法，包括(1)配料根據(jù)不同塵泥的成分進(jìn)行計(jì)算，使配料中游離碳含量的過(guò)剩系數(shù)達(dá)到1.0～1.4；(2)混料配料混合均勻后，將自然顆粒料或冷固結(jié)球團(tuán)經(jīng)干燥后送料倉(cāng)備用；(3)投料將塵泥料加入到剛倒完鐵水的空鐵水罐中，利用其余熱對(duì)塵泥料預(yù)熱；(4)分離鋅鐵通過(guò)收塵設(shè)備回收含鋅煙塵；(5)化料在高爐出鐵過(guò)程中，利用高溫鐵水使塵泥料進(jìn)一步還原，并熔化，與高爐鐵水混合成為供轉(zhuǎn)爐用的鐵水。本發(fā)明處理方法不需要添加還原劑和催化劑，也不需要任何專用設(shè)備，利用已有設(shè)備回收處理含鋅含鐵塵、泥，簡(jiǎn)便易行，流程短，成本低，效果好，鐵的回收率達(dá)到90％以上，鋅的回收率＞95％。文檔編號(hào)C22B1/248GK101818264SQ200910010510公開(kāi)日2010年9月1日申請(qǐng)日期2009年2月27日優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日發(fā)明者于淑娟,侯洪宇,劉萬(wàn)山,唐復(fù)平,孫金鐸,張鐘錚,徐永鵬,楊大正,王向鋒,王文仲申請(qǐng)人:鞍鋼股份有限公司