專利名稱：從不銹鋼粉塵中提取高含鎳、鉻和鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從不銹鋼粉塵中提取高含鎳、鉻和鐵的方法，主要是采用轉(zhuǎn)底爐 處理不銹鋼生產(chǎn)流程中所產(chǎn)生的含鎳、鉻和鐵的粉塵，制取鐵粒，該鐵粒可直接供后續(xù)工藝 煉鋼轉(zhuǎn)爐或電爐使用，達(dá)到對(duì)粉塵中含有的貴金屬進(jìn)行循環(huán)回收利用的目的。
背景技術(shù)：
隨著環(huán)保和資源綜合利用的重要性日益被人們所認(rèn)識(shí)，對(duì)鋼鐵廠粉塵處理技術(shù)的 研究也隨之成為冶金界的一大熱點(diǎn)。不銹鋼的生產(chǎn)流程設(shè)有煉鐵、煉鋼、熱軋、冷軋及公輔設(shè)施。隨著國內(nèi)不銹鋼生產(chǎn) 的不斷發(fā)展，所產(chǎn)煙塵、金屬粉塵、氧化鐵粉、廢棄物越來越多，一座年產(chǎn)100萬噸的不銹鋼 廠每年產(chǎn)生的含鎳、鉻的粉塵、氧化鐵皮就達(dá)6萬噸之多，僅2009年我國的不銹鋼產(chǎn)量就達(dá) 約900萬噸，經(jīng)年累積，產(chǎn)生的這些廢棄物如果不回收，不僅污染環(huán)境，增加外運(yùn)廢棄物處 理費(fèi)用、增加企業(yè)成本，而且也白白浪費(fèi)鋼廠廢棄物的“資源”。目前處理這些含鎳、鉻粉塵的方法或者本身工藝落后、能耗高，不經(jīng)濟(jì)，或者工藝 可行，卻沒有摸索到好的工藝控制方法，處理能力、還原率均不理想，有待進(jìn)一步探索。鑒 于此，據(jù)了解，目前幾個(gè)大型不銹鋼廠處理這些粉塵的方法或是堆積存放，或?qū)ν獬鍪垡徊?分，待相關(guān)技術(shù)發(fā)展到一定階段后再考慮對(duì)這些粉塵進(jìn)行處理。回收不銹鋼廠的集塵灰、金屬粉塵、氧化鐵皮等廢棄物“資源”中有價(jià)值的鎳、鉻、 鐵等金屬元素供煉鋼循環(huán)實(shí)用。產(chǎn)生的副產(chǎn)品粉塵、爐渣再次回收處理可作建筑材料、路 基或水泥之原料。充分利用不銹鋼廠廢棄“資源”，有效降低處理廢棄物成本，而且還可以減 少這些廢棄物對(duì)環(huán)境的污染，提高中國環(huán)保技術(shù)及資源利用水平，是中國鋼鐵工業(yè)建設(shè)可 持續(xù)發(fā)展及循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念的典范。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)提出一種從不銹鋼粉塵中提取高含 鎳、鉻和鐵的方法，其處理效果好，產(chǎn)率高。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是從不銹鋼粉塵中提取高含鎳、鉻 和鐵的方法，其特征在于將不銹鋼粉塵、煤粉和石灰石進(jìn)行混勻后加入粘接劑造生球，其中 煤粉的含量為占不銹鋼粉塵重量的14 20%、粘接劑的含量為占不銹鋼粉塵重量的1 4%、石灰石的含量為占不銹鋼粉塵重量的4 8%，將得到的生球投入轉(zhuǎn)底爐內(nèi)，生球隨著 爐床的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)先經(jīng)過轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的氧化區(qū)進(jìn)行氧化，氧化溫度控制在1150 1200°C，氧化 區(qū)停留時(shí)間為6 10分鐘，轉(zhuǎn)底爐內(nèi)氧化區(qū)的氣氛控制以體積百分比計(jì)為O2為10 15%， CO為0 1%，0)2為5 10%，吐為0 1%，其余為氮?dú)?，然后?jīng)過轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的高溫還原 區(qū)進(jìn)行還原，還原溫度控制在1200 1350°C，還原區(qū)停留時(shí)間約為10 14分鐘，還原區(qū) 的氣氛控制以體積百分比計(jì)為O2為0 2%，CO為8 10%，CO2為8 10%，H2為0 2%，其余為氮?dú)?，生球最終還原為高溫熟球，排出轉(zhuǎn)底爐后自然冷卻，冷卻后的熟球中的爐渣自然粉化，渣鐵自然粉化，通過篩分，得到能供煉鋼直接使用的鐵粒。按上述方案，所述的不銹鋼粉塵的組成成分按質(zhì)量百分比計(jì)為=Cr2O3為8 12%， NiO為4 6%，MnO為2 4%，F(xiàn)e2O3為45 55%，SiO2為23 43%，不銹鋼粉塵粒度 ^ 0. 15mm。按上述方案，所述的煤粉的組成成分按質(zhì)量百分比計(jì)為C 75 90%，灰分6 15%, SO 0. 8%, H2O 0 10%，粒度彡 0. 1mm。按上述方案，所述的生球的粒度7 13mm，其堿度控制在1. 8 2. 0。按上述方案，所述的粘結(jié)劑的組成成分按質(zhì)量百分比計(jì)為=Fe2O3 2 3%，SiO2 55 65% ,Al2O3 15 25%，CaO 0.3 0.8%，MgO 2 4%，H20 0 5%，經(jīng)混合制備而 成。最后制取的鐵粒中金屬的收得率如下Ni 彡 95% ;Cr 彡 80% ;Fe 彡 95%。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)生球的堿度和合理的爐內(nèi)氣氛的控制，即在原料中合理的配入 CaO作為造渣劑，提高了生球在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的還原溫度，并形成了很好的渣相，使得熟球在冷 卻過程中渣自然粉化與鐵粒分離，得到高金屬化率的含鉻、鎳和鐵的顆粒。本發(fā)明的原理是由于煤粉中的碳與氧化鎳和氧化鉻、氧化鐵緊密接觸，發(fā)生還原 反應(yīng)產(chǎn)生的CO2可以就地轉(zhuǎn)化成C0(C02+C = 2C0)，并立即參與還原反應(yīng)，使得含碳生球在 高溫自還原過程中氧化鎳和氧化鉻、氧化鐵被快速還原成金屬鎳、鉻、鐵。生球中的CaO與 SiO2在高溫下通過固相反應(yīng)生成2Ca0 · Si02。2Ca0 · SiO2熔點(diǎn)2130°C，正常情況下生球中 未配入CaO的不銹鋼粉塵在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的還原溫度控制不能超過1250°C，而由于配料中加入 較多的CaO，使得渣相的熔點(diǎn)得到提高，還原過程中不發(fā)生熔融現(xiàn)象，溫度的提高使得生球 在爐內(nèi)的金屬的還原率也得到提高，熟球出爐后在從高溫向低溫冷卻過程中，2Ca0-SiO2的 晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變，從α "2Ca0 · SiO2向α，-2Ca0 · SiO2和β _2Ca0 · SiO2轉(zhuǎn)變，當(dāng)溫度低 于670°C時(shí)轉(zhuǎn)變成Y _2Ca0· SiO2,同時(shí)體積膨脹10%。2Ca0 · SiO2從β型轉(zhuǎn)變成Y型的 過程中呈“開花狀”膨脹，發(fā)生自然粉化，這一過程實(shí)現(xiàn)了渣與金屬鐵顆粒的自然分離。故 此，冷卻后的還原產(chǎn)物由粉化后的渣相與金屬顆粒組成，最后只需通過機(jī)械篩分獲得金屬 顆粒。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)底爐處理不銹鋼粉塵的工藝在爐內(nèi)的還原溫度控制不能過高，金屬還原 率低，出爐后的熟球需加入熔分電爐或經(jīng)過其它熔分工藝處理才能使得渣鐵分離，需經(jīng)兩 步法才能得到鐵制品滿足后續(xù)工藝煉鋼生產(chǎn)的需要，而熔分過程本身的能耗較高，使得產(chǎn) 品生產(chǎn)成本居高不下。而本方法徹底改變了傳統(tǒng)的工藝路線，通過改進(jìn)原料配比，優(yōu)化轉(zhuǎn)底 爐內(nèi)氣氛成分控制，一步法冶煉即能得到產(chǎn)品，精簡了工藝路線，生產(chǎn)能耗也大大降低，成 本大大降低，產(chǎn)品十分具有競爭力。


附圖1轉(zhuǎn)底爐處理不銹鋼粉塵制取鐵粒的流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
如圖1所示，本發(fā)明的從不銹鋼粉塵中提取高含鎳、鉻和鐵的方法，包括有以下步 驟1)首先進(jìn)行原料準(zhǔn)備，將不銹鋼粉塵、煤粉、石灰石粉和粘結(jié)劑等原料按以下重量 份數(shù)進(jìn)行配比不銹鋼粉塵100份、煤粉18份、石灰石粉4份和粘結(jié)劑2份。其中不銹鋼粉塵的組成成分按質(zhì)量百分比計(jì)為=Cr2O3 8%, NiO 6%, MnO 2%, Fe2O3 55%, SiO2 29%，不銹鋼粉塵粒度彡0. 15mm ；煤粉可以采用焦粉或非焦煤，煤粉的灰分< 10%、粒徑< 0. Imm ；煤粉的組成成分 按質(zhì)量百分比計(jì)為C 84%, S 0.6%，灰分14%，H2O 1%，粒度< 0. 1謹(jǐn)。粘結(jié)劑主要成分如下=Fe2O32. 65%, SiO2 61%, Al2O3 19. 5%, CaO 0. 55%, MgO 2. 85%, H2O 1%，混合均勻即可。2)將上述原料混合均勻，將混合原料送入圓盤造球機(jī)或?qū)亯簤K機(jī)壓制成7 13mm的生球，堿度的控制為1. 8 2. 0，通過烘干機(jī)將生球的水分降至2% (wt)以下，然后 通過擺動(dòng)皮帶機(jī)均勻布入轉(zhuǎn)底爐內(nèi)，轉(zhuǎn)底爐可采用各種氣體燃料，為了有效的節(jié)能降耗，助 燃空氣采用富氧，富氧5% (vol)左右能降低燃料消耗35% (vol)左右，通過燃燒系統(tǒng)將爐 內(nèi)的氣氛控制分為氧化區(qū)和還原區(qū)，以此來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)底爐內(nèi)氣氛保證了金屬的高還原率；轉(zhuǎn) 底爐內(nèi)控制溫度在1150 1350°C，其中氧化區(qū)的氧化溫度控制在1150 1200°C，還原區(qū) 的還原溫度控制在1200 1350°C，生球在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的停留時(shí)間為20分鐘，包括氧化區(qū)8分 鐘，還原區(qū)12分鐘，其中，轉(zhuǎn)底爐內(nèi)氧化區(qū)的氣氛控制為O2 12%, CO 1%, CO2 8%, H2 1% (體積百分比)，其余為氮?dú)?，還原區(qū)的氣氛控制為O2 2%, CO 8%，CO2為10%，H2 1%，其 余為氮?dú)?。生球隨轉(zhuǎn)底爐的爐床旋轉(zhuǎn)一周后還原為高溫熟球，然后還原好的熟球通過設(shè)置在 轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的高溫螺旋排料機(jī)排出爐外。熟球經(jīng)過空冷后，渣相自然粉化，與金屬顆粒自然脫 離，最后只需通過機(jī)械篩分或磁選就獲得高含Ni、Cr的鐵粒，可供煉鋼轉(zhuǎn)爐或電爐直接使用。所得的鐵粒的粒度為4 10mm，其典型成分如下Cr 13%, Ni 5%, Fe 75%, Mn 3%,C4%。實(shí)施例2如圖1所示，本發(fā)明的從不銹鋼粉塵中提取高含鎳、鉻和鐵的方法，包括有以下步 驟1)首先進(jìn)行原料準(zhǔn)備，將不銹鋼粉塵、煤粉、石灰石粉和粘結(jié)劑等原料按以下重量 份數(shù)進(jìn)行配比不銹鋼粉塵100份、煤粉16份、石灰石粉6份和粘結(jié)劑3份。其中不銹鋼粉塵的組成成分按質(zhì)量百分比計(jì)為=Cr2O3 12%, NiO 4%, MnO 3%, Fe20345%, SiO2 36%，不銹鋼粉塵粒度彡0. 15mm ；煤粉可以采用焦粉或非焦煤，煤粉的灰分< 10%、粒徑< 0. Imm ；煤粉的組成成分 按質(zhì)量百分比計(jì)為C 90%, S 0. 8%，灰分8%，H2O 1%，粒度< 0. 1_。粘結(jié)劑主要成分如下=Fe2O32. 65%, SiO2 61%, Al2O3 19. 5%, CaO 0. 55%, MgO 2. 85%，混合均勻即可。2)將上述原料混合均勻，將混合原料送入圓盤造球機(jī)或?qū)亯簤K機(jī)壓制成7 13mm的生球，堿度的控制為1. 8 2. 0，通過烘干機(jī)將生球的水分降至2% (wt)以下，然后通過擺動(dòng)皮帶機(jī)均勻布入轉(zhuǎn)底爐內(nèi)，轉(zhuǎn)底爐可采用各種氣體燃料，為了有效的節(jié)能降耗，助 燃空氣采用富氧，富氧5% (vol)左右能降低燃料消耗35% (vol)左右，通過燃燒系統(tǒng)將爐 內(nèi)的氣氛控制分為氧化區(qū)和還原區(qū)，以此來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)底爐內(nèi)氣氛保證了金屬的高還原率；轉(zhuǎn) 底爐內(nèi)控制溫度在1150 1350°C，其中氧化區(qū)的氧化溫度控制在1150 1200°C，還原區(qū) 的還原溫度控制在1200 1350°C，生球在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的停留時(shí)間為20分鐘，包括氧化區(qū)8分 鐘，還原區(qū)12分鐘，其中，轉(zhuǎn)底爐內(nèi)氧化區(qū)的氣氛控制為O2 12%, CO 1%,C02 8%, H2 1%, 其余為氮?dú)?，還原區(qū)的氣氛控制為O2 2%, CO 8%，0)2為10%，H2 1%，其余為氮?dú)?。生球隨轉(zhuǎn)底爐的爐床旋轉(zhuǎn)一周后還原為高溫熟球，然后還原好的熟球通過設(shè)置在 轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的高溫螺旋排料機(jī)排出爐外。熟球經(jīng)過空冷后，渣相自然粉化，與金屬顆粒自然脫 離，最后只需通過機(jī)械篩分或磁選就獲得高含Ni、Cr的鐵粒，可供煉鋼轉(zhuǎn)爐或電爐直接使 用。所得的鐵粒的粒度為4 10mm，其典型成分如下Cr 16%, Ni 6%, Fe 67%, Mn 5%,C
權(quán)利要求
從不銹鋼粉塵中提取高含鎳、鉻和鐵的方法，其特征在于將不銹鋼粉塵、煤粉和石灰石進(jìn)行混勻后加入粘接劑造生球，其中煤粉的含量為占不銹鋼粉塵重量的14～20％、粘接劑的含量為占不銹鋼粉塵重量的1～4％、石灰石的含量為占不銹鋼粉塵重量的4～8％，將得到的生球投入轉(zhuǎn)底爐內(nèi)，生球隨著爐床的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)先經(jīng)過轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的氧化區(qū)進(jìn)行氧化，氧化溫度控制在1150～1200℃，氧化區(qū)停留時(shí)間為6～10分鐘，轉(zhuǎn)底爐內(nèi)氧化區(qū)的氣氛控制以體積百分比計(jì)為O2為10～15％，CO為0～1％，CO2為5～10％，H2為0～1％，其余為氮?dú)?，然后?jīng)過轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的高溫還原區(qū)進(jìn)行還原，還原溫度控制在1200～1350℃，還原區(qū)停留時(shí)間約為10～14分鐘，還原區(qū)的氣氛控制以體積百分比計(jì)為O2為0～2％，CO為8～10％，CO2為8～10％，H2為0～2％，其余為氮?dú)猓蜃罱K還原為高溫熟球，排出轉(zhuǎn)底爐后自然冷卻，冷卻后的熟球中的爐渣自然粉化，渣鐵自然粉化，通過篩分，得到能供煉鋼直接使用的鐵粒。
2.按權(quán)利要求1所述的從不銹鋼粉塵中提取高含鎳、鉻和鐵的方法，其特征在于所述 的不銹鋼粉塵的組成成分按質(zhì)量百分比計(jì)為=Cr2O3為8 12%，NiO為4 6%，MnO為2 4%, Fe2O3為45 55%，SiO2為23 43%，不銹鋼粉塵粒度彡0. 15mm。
3.按權(quán)利要求1或2所述的從不銹鋼粉塵中提取高含鎳、鉻和鐵的方法，其特征在于 所述的煤粉的組成成分按質(zhì)量百分比計(jì)為C 75 90%，灰分6 15%，S 0 0.8%，H20 0 10%，粒度彡0. 1mm。
4.按權(quán)利要求1或2所述的從不銹鋼粉塵中提取高含鎳、鉻和鐵的方法，其特征在于 所述的生球的粒度7 13mm，其堿度控制在1. 8 2. 0。
5.按權(quán)利要求1或2所述的從不銹鋼粉塵中提取高含鎳、鉻和鐵的方法，其特征在于 所述的粘結(jié)劑的組成成分按質(zhì)量百分比計(jì)為=Fe2O3 2 3%，SiO2 55 65%，Al2O3 15 25%, CaO 0.3 0.8%，MgO 2 4%，H20 0 5%，經(jīng)混合制備而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從不銹鋼粉塵中提取高含鎳、鉻和鐵的方法，其不同之處在于將不銹鋼粉塵、煤粉和石灰石進(jìn)行混勻后加入粘接劑造生球，將得到的生球投入轉(zhuǎn)底爐內(nèi)，生球隨著爐床的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)先經(jīng)過轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的氧化區(qū)進(jìn)行氧化，然后經(jīng)過轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的高溫還原區(qū)進(jìn)行還原，生球最終還原為高溫熟球，排出轉(zhuǎn)底爐后自然冷卻，冷卻后的熟球中的爐渣自然粉化，渣鐵自然粉化，通過篩分，得到能供煉鋼直接使用的鐵粒。本方法徹底改變了傳統(tǒng)的工藝路線，通過改進(jìn)原料配比，優(yōu)化轉(zhuǎn)底爐內(nèi)氣氛成分控制，一步法冶煉即能得到產(chǎn)品，精簡了工藝路線，生產(chǎn)能耗也大大降低，成本大大降低，產(chǎn)品十分具有競爭力。
文檔編號(hào)C22B1/243GK101892382SQ201010228648
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者葉理德, 周強(qiáng), 唐恩, 張瑞, 牟丹, 王小偉, 秦涔, 邵遠(yuǎn)敬 申請(qǐng)人:中冶南方工程技術(shù)有限公司