電弧爐粉塵回收裝置以及方法
【專利摘要】本技術提供了一種用于回收電弧爐（EAF）粉塵的示意性裝置以及使用相關裝置的方法。該裝置具有聯(lián)接至分離空間的熱控制區(qū)域，并且包括至少一個磁體和冷卻區(qū)域。熱控制區(qū)域在足以將至少一些EAF粉塵轉(zhuǎn)化成氣態(tài)鋅和一種或多種附加金屬的混合物的溫度下操作。磁體從氣態(tài)鋅和一種或多種附加金屬的混合物中分離富含鐵的材料，并且冷卻區(qū)域冷凝氣態(tài)鋅。
【專利說明】電弧爐粉塵回收裝置以及方法
技術背景
[0001]下面的描述被提供以幫助讀者理解。所提供的信息或所引用的參考文獻均不被承認為現(xiàn)有技術。
[0002]在電弧爐(EAF)中生產(chǎn)鋼，這通常會導致每生產(chǎn)一噸鋼有大約15至20公斤的有毒重金屬粉塵的副產(chǎn)品。EAF粉塵已經(jīng)被美國環(huán)境保護署列為有害廢物并且是美國境內(nèi)產(chǎn)生的量最大的有害廢物。2007年在美國境內(nèi)通過美國的煉鋼電弧爐產(chǎn)生了大約一百萬噸EAF粉塵。
[0003]已經(jīng)開發(fā)了各種EAF粉塵回收方法，導致了與EAF粉塵回收相關的新型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前每年在美國境內(nèi)回收的EAF粉塵多于750，000噸。諸如威爾茲回轉(zhuǎn)窯工藝的各種回收工藝用于從EAF粉塵中回收鋅、不銹鋼添加劑和富含鐵渣的廢料。然而，傳統(tǒng)的EAF粉塵回收工藝需要大量的EAF粉塵，并且因此在現(xiàn)場利用傳統(tǒng)尺寸的電弧爐實施這樣的工藝通常不具有成本效益。因此，鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)通常必須需要額外的花費將他們的EAF粉塵運離現(xiàn)場以進行回收和/或處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本技術包括用于回收電弧爐(EAF)粉塵的示意性方法。本方法包括:在熱控制區(qū)域內(nèi)對EAF粉塵的溫度進行控制，從而使得EAF粉塵的溫度足以將EAF粉塵的至少一部分轉(zhuǎn)化成氣態(tài)鋅和一種或多種附加金屬的混合物，該一種或多種附加金屬包括富含鐵的材料和不銹鋼添加劑。該方法還包括:從氣態(tài)鋅和一種或多種附加金屬的混合物中以磁性的方式分離富含鐵的材料，將氣態(tài)鋅引導至冷卻區(qū)域，以及在冷卻區(qū)域中冷凝氣態(tài)鋅。
[0005]本技術提供了一種示意性的EAF粉塵回收裝置。該裝置包括熱控制區(qū)域和分離空間。熱控制區(qū)域被構造成控制EAF的溫度，以將EAF粉塵的至少一部分轉(zhuǎn)化成氣態(tài)鋅和一種或多種附加金屬的混合物，該一種或多種附加金屬包括富含鐵的材料和不銹鋼添加劑。該分離空間聯(lián)接至熱控制區(qū)域并且包括至少一個磁體和冷卻區(qū)域。該至少一個磁體被構造成用于從氣態(tài)鋅和一種或多種附加金屬的混合物中以磁性的方式分離富含鐵的材料。冷卻區(qū)域被構造成用于冷凝氣態(tài)鋅。
[0006]本技術還提供了一種用于回收EAF粉塵的示意性的裝置。該裝置包括用于控制EAF粉塵的溫度以生產(chǎn)氣態(tài)鋅和一種或多種附加金屬的混合物的溫度控制機構、用于從氣態(tài)鋅和一種或多種附加金屬的混合物中以磁性的方式分離富含鐵的材料的分離機構以及用于冷凝氣態(tài)鋅的冷凝機構。
[0007]前面的概述僅僅是示意性的并且不是旨在以任何方式進行限定。除了上述示意性的方面、實施方式和特征外，其他的方面、實施方式和特征將通過參照下面的附圖和詳細的說明而變得明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]本公開的前述特征和其它特征通過下面的描述和附帶的權利要求，并結合附圖將變得更加明顯。應理解的是，這些附圖僅描述了關于本公開的幾個實施方式，并且因此不被考慮為用于限制本公開的范圍，本公開將利用附加的特征和細節(jié)通過使用附圖進行描述。
[0009]圖1描述了一種根據(jù)示意性的實施方式的電弧爐粉塵回收裝置。
[0010]圖2描述了根據(jù)示意性的實施方式的用于回收EAF粉塵的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0011]在下面的具體描述中參照形成該描述一部分的附圖。在附圖中，類似的符號通常指定類似的部件，除非上下文另有說明。在具體描述、附圖和權利要求中描述的示意性的實施方式并不是為了限制。在不背離本文呈現(xiàn)的主題的精神和范圍的情況下，可以使用其他實施方式，并且可以進行其他改變。應該理解的是，如本文一般描述的以及附圖中所描述的本公開的方面可以被布置、替換、組合以及設計成多種不同的構造，所有這些都被明確考慮，并成為本公開的一部分。
[0012]各種傳統(tǒng)的回收工藝用于從EAF粉塵中回收鋅、不銹鋼添加劑和富含鐵渣的廢料。這種工藝已經(jīng)包括玻璃化工藝，、濕法冶金工藝、火法冶金工藝和粉塵工藝。然而，為了使傳統(tǒng)的EAF粉塵回收工藝具有經(jīng)濟可行性，這種工藝通常需要EAF粉塵的加載量的數(shù)量級為數(shù)噸。此外，這種工藝需要非常大型的專用爐具來處理這些大的加載量。因此，在傳統(tǒng)尺寸的煉鋼電弧爐情況下執(zhí)行這種工藝通常不具有成本效益。
[0013]本文所描述的是用于在尺寸較小的情況下回收EAF粉塵的示意性的方法和裝置，從而允許在生產(chǎn)鋼的同時在現(xiàn)場進行EAF粉塵回收。這種方法和裝置允許EAF粉塵的大小數(shù)量級為公斤，從而來代替噸，并且不需要使用大型爐具來加熱EAF粉塵。在實施方式中，這種裝置包括熱控制區(qū)域，其構造成用于控制EAF的溫度，以將EAF粉塵轉(zhuǎn)化成多種氣態(tài)和固體成分的混合物。聯(lián)接至熱控制區(qū)域的分離空間被構造用于接收和分離EAF粉塵的多種成分。分離空間可以包括吸引和分離EAF粉塵的富含鐵的成分的磁體和用于冷卻和冷凝EAF粉塵的氣態(tài)成分的冷卻區(qū)域。
[0014]圖1描述了根據(jù)示意性的實施方式的EAF粉塵回收裝置100。EAF粉塵回收裝置100包括輸入部分110，該輸入部分構造成用于接收待被回收的EAF粉塵材料115。在一種實施方式中，EAF粉塵材料115在諸如氫氣或一氧化碳氣體的還原氣氛中提供。在另選的實施方式中，還原氣氛可以包括游離氨或其他任何對于本領域技術人員已知的被構造成用于移除氧氣的氣氛。此外，可以有選擇性地在將還原氣氛和EAF粉塵材料115輸入至輸入部分110中之前，將諸如碳粉或其他任何對于本領域技術人員已知的合適的還原劑的附加還原劑加入其中。
[0015]在另一實施方式中，EAF粉塵材料115可以根據(jù)指定鋼的化學成分是PH值平衡的。這樣的PH值平衡允許諸如金屬鹽的腐蝕性的微量元素(通常與現(xiàn)代化的微型工廠所使用的再生鋼材相關聯(lián))被中和。這種PH平衡操作可以包括如本領域技術人員已知的EAF粉塵材料115的氣態(tài)中和過程或PH值平衡。在一種實施方式中，PH值平衡可以通過將EAF粉塵材料115與諸如硼酸鹽緩沖溶液、磷酸鹽緩沖溶液或如本領域技術人員已知的任何其他的緩沖溶液的緩沖溶液混合來實現(xiàn)。
[0016]在一種實施方式中，輸入部分110可以聯(lián)接至從爐105出來的輸出流，從而使得由爐105生產(chǎn)的EAF粉塵材料直接被引導至EAF粉塵回收裝置100的輸入部分110。根據(jù)這樣的實施方式，由爐105生產(chǎn)的EAF粉塵材料可以主要包括具有少量固體顆粒的被加熱的電弧爐氣體。在另一實施方式中，輸入部分110可以不直接聯(lián)接至爐的輸出流，而是可以構造成用于接收被冷卻的EAF粉塵材料。
[0017]輸入部分110聯(lián)接至熱控制區(qū)域160，使得熱控制區(qū)域160可以接收來自輸入部分110的EAF粉塵材料115。在一種實施方式中，熱控制區(qū)域160通過處理管件或管道聯(lián)接至輸入部分110。處理管件或管道通常可以具有任意直徑，這可根據(jù)待被處理的EAF粉塵材料的所希望的量進行改變。例如，管道可以具有大約I厘米(cm)至大約IOcm的直徑。在另選的實施方式中，根據(jù)系統(tǒng)的具體設計需求，管道可以具有超出該尺寸范圍的直徑。管件的尺寸可以根據(jù)每個特定的EAF粉塵回收裝置100的需求，基于預期的EAF粉塵的批量大小進行修改。在一種實施方式中，處理管件可以包括諸如陶瓷或磚的耐熱金屬，以允許高溫操作。處理管件可以包括諸如高嶺棉的絕緣材料，并可以利用安全護罩或周側(cè)護邊來防止人員接觸或受傷。在一種實施方式中，熱控制區(qū)域160定位在爐105附近以避免不必要的熱損失。在一種實施方式中，處理管件可以具有大約75米的長度。在另選的實施方式中，處理管件可以具有從大約I米至幾百米的長度。
[0018]在另選的實施方式中，熱控制區(qū)域160被構造成用于控制EAF粉塵材料115的溫度，從而使得EAF粉塵材料115的至少一部分被轉(zhuǎn)化成氣態(tài)和固體成分的適當?shù)幕旌衔?。熱控制區(qū)域160的特定尺寸還可以根據(jù)每個特定的EAF粉塵回收裝置100的需求，基于預期的EAF粉塵的批量大小和混合進行變化。大的批量大小和高流動速率需要大尺寸的熱控制區(qū)域160，而小的批量大小和低流動速率允許小尺寸的熱控制區(qū)域160。在一種實施方式中，熱控制區(qū)域160包括直徑約為IOcm長度約為75cm的管件。管件的直徑和長度可以根據(jù)流動速率變化，只要EAF粉塵材料115將所需的溫度保持充分長的時間，以沉淀各種如下面進一步描述的固體顆粒。在一種實施方式中，EAF粉塵材料115的溫度被控制成，使得形成氣態(tài)鋅、固體的富含鐵的顆粒、固體的不銹鋼成分的材料顆粒以及可能的附加的金屬顆粒。EAF粉塵材料115可以包括任何輸入至爐105中的鋼的組成材料。因此，EAF粉塵材料115的成分將依賴于鋼的成分。在一種實施方式中，EAF粉塵材料115還可以包括娃、硫、磷、鉛、錳和錫的顆粒。
[0019]在一種實施方式中，熱控制區(qū)域160將EAF粉塵材料115的溫度保持在大約1665華氏度(大約907攝氏度)和大約2000華氏度(大約1093攝氏度)之間的范圍內(nèi)。在一種實施方式中，EAF粉塵材料115被保持在熱控制區(qū)域160內(nèi)約30秒。在另選的實施方式中，EAF粉塵材料115可以在熱控制區(qū)域160內(nèi)保持任意的時長以沉淀上述的固體顆粒。如此的溫度范圍允許富含鐵的金屬和其他微量金屬基本上沉淀成固體形式或以固體形式保持，同時允許鋅改變成氣體形式或以大致的氣體形式保持。
[0020]在一種實施方式中，熱控制區(qū)域160包括加熱結構，該加熱結構構造成必要時加熱EAF粉塵材料115以將EAF粉塵材料115的溫度產(chǎn)生或保持在所需的溫度范圍內(nèi)。EAF粉塵材料115可以包括來自爐105的氣體。在一種實施方式中，加熱結構包括如本領域技術人員已知的碳增強的感應加熱元件。在另外的實施方式中，加熱元件可以通過微波增強。在另選的實施方式中，可以使用任何本領域技術人員已知的加熱結構。
[0021]在另一實施方式中，熱控制區(qū)域160可以包括冷卻結構，該冷卻結構被構造成將EAF粉塵材料115冷卻在所需的溫度范圍內(nèi)。根據(jù)這樣的實施方式，熱控制區(qū)域160可以是絕緣的，從而使得當EAF粉塵材料115經(jīng)過熱控制區(qū)域160時，熱控制區(qū)域可以控制EAF粉塵材料115的冷卻。絕緣可以包括高嶺棉、玻璃纖維、聚酯薄膜、氣隙或任何其他的本領域技術人員已知的絕緣。在實施方式中，被動冷卻(即，沒有能量或冷卻空氣加入至系統(tǒng)中)可以用于冷卻EAF粉塵材料115。在另一種實施方式中，外部冷卻空氣可以被注射到熱控制區(qū)域160中或在熱控制區(qū)域160附近通過以冷卻EAF粉塵材料115。
[0022]在一種實施方式中，反饋系統(tǒng)可以用于控制熱控制區(qū)域160內(nèi)的加熱和/或冷卻。這種反饋系統(tǒng)可以包括各種定位在整個熱控制區(qū)域160內(nèi)的溫度感應器，并且通信地聯(lián)接至反饋電路。當與所需的溫度比較時，反饋電路控制根據(jù)由溫度感應器探測到的溫度來控制熱控制區(qū)域160的加熱和/或冷卻。在另選的實施方式中，可以使用任何本領域技術人員已知的控制系統(tǒng)來控制熱控制區(qū)域160的加熱/冷卻。
[0023]在一種實施方式中，熱控制區(qū)域160包括位于輸入部分110和分離空間170之間的豎向結構。根據(jù)這種實施方式，熱控制區(qū)域160可以構造成當EAF粉塵材料115在熱控制區(qū)域160內(nèi)朝向分離空間170下落時，控制EAF粉塵材料115的溫度。
[0024]如上所述，EAF粉塵回收裝置100還包括分離空間170，該分離空間聯(lián)接至熱控制區(qū)域160。從熱控制區(qū)域160轉(zhuǎn)化的EAF粉塵材料120進入分離空間170。在一種實施方式中，分離空間170包括一個或多個磁體180。磁體180被構造成用于通過借助富含鐵的材料130與磁體180的吸引力，從被轉(zhuǎn)化的EAF粉塵材料120中分離富含鐵的材料130。當轉(zhuǎn)化的EAF粉塵材料120進入分離空間170時，富含鐵的材料130被從轉(zhuǎn)化的EAF粉塵材料120朝向磁體180拉動，并且被分離的富含鐵的材料130被收集在收集區(qū)域135中。磁體180應該具有足夠大的力量來克服流經(jīng)分離空間170的空氣流，從而將富含鐵的材料130從空氣流中拉動。在一種實施方式中，磁體180可以包括如本領域技術人員已知的電磁體。因此電磁體可以通過應用或斷開電源被開啟和關閉，從而促進對富含鐵的材料180的收集。在另一實施方式中，磁體180可以包括非電磁體，該非電磁體可以暫時附接至分離空間170的充滿物質(zhì)的空間的外部。非電磁體可以選擇性地從分離空間170的外表面移除，以促進對富含鐵的材料180的收集。
[0025]分離空間170包括輸入部分，該輸入部分被構造成用于接收來自熱控制區(qū)域160的被轉(zhuǎn)化的EAF粉塵材料120。在一種實施方式中，固體的非磁性材料140 (例如不銹鋼成分材料)被收集在收集區(qū)域145中。在一種實施方式中，收集區(qū)域145位于分離空間170的輸入部分的正下方，從而使得不被磁體180吸引的固體材料140在進入分離空間170時直接落入收集區(qū)域145中。在另選的實施方式中，收集區(qū)域145可以位于分離空間170的其他位置或位于分離空間170的外部，固體材料140可以經(jīng)由本領域技術人員已知的任何途徑、方法或裝置被引導至收集區(qū)域145。在一種實施方式中，固體材料140可以包括含例如鉻釩成分的不銹鋼添加劑。在其他實施方式中，，固體材料140可以包括原鋼的任何雜質(zhì)或附加成分，其包括但不限于硅、硫、磷、鉛、錳和錫。
[0026]在一種實施方式中，分離空間170還可以包括冷卻區(qū)域190。在進入分離空間170后，被轉(zhuǎn)化的EAF粉塵120的氣態(tài)材料150流入冷卻區(qū)域190。在一種實施方式中，冷卻區(qū)域190包括冷卻空氣注入端口 192，通過該冷卻空氣注入端口，冷卻空氣可以被引入冷卻區(qū)域190中。在一種實施方式中，冷卻空氣可以與氧化鋅引子顆?；旌弦源龠M成核。在一種實施方式中，當與冷卻空氣混合時，氧化鋅引子顆粒可以處于室溫。在其他實施方式中，冷卻區(qū)域190可以利用任何本領域技術人員已知的冷卻裝置被冷卻。
[0027]在一種實施方式中，氣態(tài)材料150包括氣態(tài)鋅。在附加的實施方式中，氣態(tài)材料150可以包括氣態(tài)的原鋼的任何雜質(zhì)或附加成分，其包括但不限于硅、硫、磷、鉛、錳和錫。當注入的冷卻空氣冷卻氣態(tài)鋅時，氣態(tài)鋅與冷卻空氣發(fā)生反應并且冷凝成氧化鋅，并且落入收集區(qū)域155中。不同等級的氧化鋅將在不同溫度下冷凝和從氣態(tài)材料150中掉落出來。因此，收集區(qū)域155可以具有分別收集不同等級的氧化鋅的一個或多個子區(qū)域。在一種實施方式中，冷卻區(qū)域190和收集區(qū)域155在長度上可以延伸數(shù)十英尺。在另選的實施方式中，冷卻區(qū)域190和收集區(qū)域155可以根據(jù)特定的EAF粉塵回收裝置的設計需求具有另選的尺寸。例如，在一實施方式中，冷卻區(qū)域190可以包括充滿物質(zhì)的空間，該空間長度大約30英尺(大約9.144米)，寬度大約為10英尺(大約3.048米)，高度為大約10英尺(大約3.048米)。該空間的長度可以被分成多個收集區(qū)域。例如，該空間可以被分成每個約為100平方英尺(大約9.29平方米)的三個收集區(qū)域。在一種實施方式中，每個收集區(qū)域可以具有以與收集端口呈約45度的角度向下延伸的收集槽。為了收集積聚的氧化鋅粉末，收集槽和/或收集端口可以被打開并且允許粉末通過收集槽和/或收集端口下落至收集容器中。
[0028]分離空間170還包括排出剩余的未沉淀的氣態(tài)材料150的輸出部195。在一種實施方式中，輸出部195包括構造成用于過濾剩余的未沉淀的氣態(tài)材料150的過濾器的過濾系統(tǒng)。在一種實施方式中，過濾系統(tǒng)可以被構造成用于過濾汞或其他任何經(jīng)由分離過程所產(chǎn)生的不需要的材料。在一種實施方式中，過濾系統(tǒng)可以包括如本領域技術人員已知的流化床反應器、空氣洗滌器或現(xiàn)成的過濾器。
[0029]圖2描述了根據(jù)示意性的實施方式的用于回收電弧爐(EAF)粉塵的方法的流程圖。在操作200中，EAF粉塵材料在EAF粉塵回收裝置的輸入部分處被接收。在一種實施方式中，EAF粉塵回收裝置的輸入部分可以聯(lián)接至爐具的輸出流，從而使得由爐具產(chǎn)生的EAF粉塵材料被直接引導入EAF粉塵回收裝置的輸入部分中。根據(jù)這種實施方式，由爐具產(chǎn)生的EAF粉塵材料可以主要包含具有少量固體顆粒的被加熱的電弧爐氣體。
[0030]在一種實施方式中，輸入部分可以不被直接聯(lián)接至爐具的輸出流，而是可以接收從輸出爐具開始已經(jīng)被冷卻的EAF粉塵材料。在一種實施方式中，被冷卻的EAF粉塵材料可以在被輸入至EAF粉塵回收裝置中之前被磨細，從而減小EAF粉塵材料的顆粒尺寸。在一種實施方式中，被冷卻的EAF粉塵材料可以利用研磨機或其他任何本領域技術人員已知的合適的裝置被磨細。
[0031]在另一實施方式中，EAF粉塵材料在諸如氫氣或一氧化碳氣體的還原氣氛中被提供。此外，在將還原氣氛和EAF粉塵材料輸入至EAF粉塵回收裝置的輸入部分之前，可以可選地將諸如碳粉或其他任何本領域技術人員已知的合適的還原劑的附加的還原劑添加給還原氣氛和EAF粉塵材料。在一種實施方式中，使用適量的還原劑，從而從還原氣氛中移除所有氧氣，并且還原劑的一部分被留下，以在EAF粉塵材料的后續(xù)處理過程中移除附加的氧氣。在另一實施方式中，EAF粉塵材料可以利用氣態(tài)中和工藝，水性工藝或經(jīng)由其他任何本領域技術人員已知的PH值平衡工藝進行PH值平衡。
[0032]在操作210中，接收的EAF粉塵材料的溫度由熱控制區(qū)域控制，以將所接收的EAF粉塵材料的至少一部分轉(zhuǎn)化成氣態(tài)的和固體成分的混合物。例如，在一種實施方式中，接收的EAF粉塵材料的溫度被控制，使得生產(chǎn)出氣態(tài)鋅，固體的富含鐵的顆粒，固體的不銹鋼成分材料顆粒以及可能的附加金屬顆粒的混合物。在一種實施方式中，EAF粉塵材料的溫度保持在大約1665華氏度(大約907攝氏度)和大約2000華氏度(大約1093攝氏度)之間。如此的溫度范圍允許富含鐵的金屬和其他微量金屬基本上沉淀和形成固體顆粒，同時允許鋅以大致的氣體形式被保持。
[0033]在一種實施方式中，EAF回收裝置的輸入部分直接聯(lián)接至爐具的輸出部，所接收的EAF粉塵材料可以主要包括超出2000華氏度(大約1093攝氏度)的加熱的電弧爐氣體。根據(jù)這種實施方式，EAF回收裝置的熱控制區(qū)域可以被構造成執(zhí)行受控的EAF粉塵材料/加熱的電弧爐氣體的冷卻，從而使得EAF粉塵材料/加熱的電弧爐氣體的溫度在大約1665華氏度(大約907攝氏度)和大約2000華氏度(大約1093攝氏度)之間的所需的溫度范圍內(nèi)，使得EAF粉塵材料/加熱的電弧爐氣體的富含鐵的材料和不銹鋼成分材料沉淀,形成固體顆粒，而混合物的鋅成分保持氣態(tài)形式。
[0034]在另一實施方式中，所接收的EAF粉塵材料可以在被輸入EAF粉塵回收裝置時，具有小于大約1665華氏度(大約907攝氏度)的初始溫度。根據(jù)這種實施方式，EAF粉塵回收裝置的熱控制區(qū)域可以將所接收的EAF粉塵材料加熱至高于大約1665華氏度(大約907攝氏度)，但低于大約2000華氏度(大約1093攝氏度)的溫度，從而使得富含鐵的材料和其他微量金屬以大致固體顆粒的形式被保留，而鋅成分被轉(zhuǎn)化成大致氣態(tài)的形式。
[0035]在操作220中，被轉(zhuǎn)化的EAF粉塵混合物從EAF粉塵回收裝置的熱控制區(qū)域經(jīng)過到達分離空間，分離空間被構造用于分離EAF粉塵混合物的各種成分。EAF粉塵混合物經(jīng)由分離空間的輸入部分被引入分離空間。在操作230中，EAF粉塵混合物的富含鐵的材料成分通過分離空間內(nèi)的一個或多個磁體與EAF粉塵混合物以磁性的方式分離。在一種實施方式中，當EAF粉塵混合物進入分離空間時，EAF粉塵混合物的富含鐵的材料成分被拉向磁體，并且被收集在分離空間的富含鐵的材料收集區(qū)域中。
[0036]在操作240中，不被一個或多個磁體吸引的固體金屬顆粒被收集在分離空間的第二收集區(qū)域中。在一種實施方式中。第二收集區(qū)域位于分離空間的輸入部分的正下方，從而使得當進入分離空間時，不被一個或多個磁體吸引的固體金屬顆粒直接掉落至第二收集區(qū)域中。在另選的實施方式中，第二收集區(qū)域可以位于分離區(qū)域的其他位置或位于分離空間外部，不被一個或多個磁體吸引的固體金屬顆粒可以經(jīng)由旋風分離器，高溫過濾器或任何其他的本領域技術人員已知的合適的裝置被引導至第二收集區(qū)域。
[0037]在操作250中，來自EAF粉塵混合物的氣態(tài)的EAF粉塵材料經(jīng)過分離空間的冷卻區(qū)域，并且被冷卻和冷凝。在一種實施方式中，冷卻空氣經(jīng)由冷卻空氣注入端口被引入冷卻區(qū)域中。冷卻空氣可以被過濾室外/環(huán)境空氣，因此可以具有類似于室外溫度的溫度(即，在大約0攝氏度和大約35攝氏度之間)，然而冷卻空氣的另選的溫度和來源也是可行的。在一種實施方式中，冷卻空氣可以與氧化鋅引子顆?；旌?，以促進氧化鋅的成核和形成。在其他實施方式中，冷卻區(qū)域可以利用任何本領域技術人員已知的冷卻裝置被冷卻。
[0038]在一種實施方式中，氣態(tài)材料150包括氣態(tài)鋅。在附加的實施方式中，氣態(tài)材料150可以包括氣態(tài)的原鋼的任何雜質(zhì)或附加成分，其包括但不限于硅、硫、磷、鉛、錳和錫。當注入的冷卻空氣冷卻氣態(tài)鋅時，氣態(tài)鋅與冷卻空氣發(fā)生反應并且冷凝成氧化鋅，并且落入收集區(qū)域155中。不同等級的氧化鋅將在不同溫度下冷凝并從氣態(tài)材料150中掉落出來。因此，收集區(qū)域155可以具有分別收集不同等級的氧化鋅的一個或多個子區(qū)域。在一種實施方式中，冷卻區(qū)域190和收集區(qū)域155在長度上可以延伸數(shù)十英尺。在另選的實施方式中，冷卻區(qū)域190和收集區(qū)域155可以根據(jù)特定的EAF粉塵回收裝置的設計需求具有另選的尺寸。例如，在一實施方式中，冷卻區(qū)域190可以包括充滿物質(zhì)的空間，該空間長度大約30英尺(大約9.144米)，寬度大約為10英尺(大約3.048米)，高度為大約10英尺(大約3.048米)。該空間的長度可以被分成多個收集區(qū)域。例如，該空間可以被分成每個約為100平方英尺(大約9.29平方米)的三個收集區(qū)域。在一種實施方式中，每個收集區(qū)域可以具有以與收集端口呈約45度的角度向下延伸的收集槽。為了收集積聚的氧化鋅粉末，收集槽和/或收集端口可以被打開并且允許粉末通過收集槽和/或收集端口下落至收集容器中。
[0039]分離空間170還包括排出剩余的未沉淀的氣態(tài)材料150的輸出部195。在一種實施方式中，輸出部195包括構造成用于過濾剩余的未沉淀的氣態(tài)材料150的過濾器的過濾系統(tǒng)。在一種實施方式中，過濾系統(tǒng)可以被構造成用于過濾汞或其他任何經(jīng)由分離過程所產(chǎn)生的不需要的材料。在一種實施方式中，過濾系統(tǒng)可以包括如本領域技術人員已知的流化床反應器、空氣洗滌器或現(xiàn)成的過濾器。
[0040]圖2描述了根據(jù)示意性的實施方式的用于回收電弧爐(EAF)粉塵的方法的流程圖。在操作200中，EAF粉塵材料在EAF粉塵回收裝置的輸入部分處被接收。在一種實施方式中，EAF粉塵回收裝置的輸入部分可以聯(lián)接至爐的輸出流，從而使得由爐產(chǎn)生的EAF粉塵材料被直接引導入EAF粉塵回收裝置的輸入部分中。根據(jù)這種實施方式，由爐產(chǎn)生的EAF粉塵材料可以主要包含具有少量固體顆粒的被加熱的電弧爐氣體。
[0041]在另一種實施方式中，輸入部分可以不被直接聯(lián)接至爐的輸出流，而是可以接收因為正從爐輸出而已經(jīng)被冷卻的EAF粉塵材料。在一種實施方式中，被冷卻的EAF粉塵材料可以在被輸入至EAF粉塵回收裝置中之前被研磨，從而減小EAF粉塵材料的顆粒尺寸。在一種實施方式中，被冷卻的EAF粉塵材料可以利用研磨機或其他任何本領域技術人員已知的合適的裝置被研磨。
[0042]在另一實施方式中，EAF粉塵材料在諸如氫氣或一氧化碳氣體的還原氣氛中被提供。此外，在將還原氣氛和EAF粉塵材料輸入至EAF粉塵回收裝置的輸入部分之前，可以可選地將諸如碳粉或其他任何本領域技術人員已知的合適的還原劑的附加的還原劑添加給還原氣氛和EAF粉塵材料。在一種實施方式中，使用適量的還原劑，從而從還原氣氛中移除所有氧氣，并且還原劑的一部分被留下，以在EAF粉塵材料的后續(xù)處理過程中移除附加的氧氣。在另一實施方式中，EAF粉塵材料可以利用氣態(tài)中和工藝、水性工藝或經(jīng)由其他任何本領域技術人員已知的PH值平衡工藝進行PH值平衡。
[0043]在操作210中，接收的EAF粉塵材料的溫度由熱控制區(qū)域控制，以將所接收的EAF粉塵材料的至少一部分轉(zhuǎn)化成氣態(tài)的和固體的成分的混合物。例如，在一種實施方式中，接收的EAF粉塵材料的溫度被控制，使得生產(chǎn)出氣態(tài)鋅、固體的富含鐵的顆粒、固體的不銹鋼成分材料顆粒以及可能的附加金屬顆粒的混合物。在一種實施方式中，EAF粉塵材料的溫度保持在大約1665華氏度(大約907攝氏度)和大約2000華氏度(大約1093攝氏度)之間。如此的溫度范圍允許富含鐵的金屬和其他微量金屬基本上沉淀并形成固體顆粒，同時允許鋅以大致的氣體形式被保持。
[0044]在一種實施方式中，EAF回收裝置的輸入部分直接聯(lián)接至爐的輸出部，所接收的EAF粉塵材料可以主要包括超出2000華氏度(大約1093攝氏度)的加熱的電弧爐氣體。根據(jù)這種實施方式，EAF回收裝置的熱控制區(qū)域可以被構造成執(zhí)行EAF粉塵材料/加熱的電弧爐氣體的受控的冷卻，從而使得EAF粉塵材料/加熱的電弧爐氣體的溫度在大約1665華氏度(大約907攝氏度)和大約2000華氏度(大約1093攝氏度)之間的所需的溫度范圍內(nèi)，使得EAF粉塵材料/加熱的電弧爐氣體的富含鐵的材料和不銹鋼成分材料沉淀,形成固體顆粒，同時混合物的鋅成分保持氣態(tài)形式。
[0045]在另一實施方式中，所接收的EAF粉塵材料可以在被輸入EAF粉塵回收裝置時具有小于大約1665華氏度(大約907攝氏度)的初始溫度。根據(jù)這種實施方式，EAF粉塵回收裝置的熱控制區(qū)域可以將所接收的EAF粉塵材料加熱至高于大約1665華氏度(大約907攝氏度)但低于大約2000華氏度(大約1093攝氏度)的溫度，從而使得富含鐵的材料和其他微量金屬以大致固體顆粒的形式被保留，同時鋅成分被轉(zhuǎn)化成大致氣態(tài)的形式。
[0046]在操作220中，被轉(zhuǎn)化的EAF粉塵混合物從EAF粉塵回收裝置的熱控制區(qū)域到達分離空間，分離空間被構造成用于分離EAF粉塵混合物的各種成分。EAF粉塵混合物經(jīng)由分離空間的輸入部分被引入分離空間。在操作230中，EAF粉塵混合物的富含鐵的材料成分通過分離空間內(nèi)的一個或多個磁體與EAF粉塵混合物以磁性的方式分離。在一種實施方式中，當EAF粉塵混合物進入分離空間時，EAF粉塵混合物的富含鐵的材料成分被拉向磁體，并且被收集在分離空間的富含鐵的材料收集區(qū)域中。
[0047]在操作240中，不被一個或多個磁體吸引的固體金屬顆粒被收集在分離空間的第二收集區(qū)域中。在一種實施方式中，第二收集區(qū)域位于分離空間的輸入部分的正下方，從而使得當進入分離空間時，不被一個或多個磁體吸引的固體金屬顆粒直接掉落至第二收集區(qū)域中。在另選的實施方式中，第二收集區(qū)域可以位于分離區(qū)域的其他位置或位于分離空間外部，并且不被一個或多個磁體吸引的固體金屬顆?？梢越?jīng)由旋風分離器、高溫過濾器或任何其他的本領域技術人員已知的合適的裝置被引導至第二收集區(qū)域。
[0048]在操作250中，來自EAF粉塵混合物的氣態(tài)的EAF粉塵材料經(jīng)過分離空間的冷卻區(qū)域，并且被冷卻和沉淀。在一種實施方式中，冷卻空氣經(jīng)由冷卻空氣注入端口被引入冷卻區(qū)域中。冷卻空氣可以被過濾室外/環(huán)境空氣，因此可以具有類似于室外溫度的溫度(即，在大約O攝氏度和大約35攝氏度之間)，然而冷卻空氣的另選的溫度和來源也是可行的。在一種實施方式中，冷卻空氣可以與氧化鋅引子顆?；旌?，以促進氧化鋅的成核和形成。在其他實施方式中，冷卻區(qū)域可以利用任何本領域技術人員已知的冷卻裝置被冷卻。
[0049]在一種實施方式中，氣態(tài)EAF粉塵材料包括氣態(tài)鋅。當被注入的冷卻空氣冷卻氣態(tài)鋅時，氣態(tài)鋅作為氧化鋅沉淀，并且掉落至第三收集區(qū)域中。不同等級的氧化鋅將在不同的溫度下沉淀且從氣態(tài)EAF粉塵材料中掉出。氧化鋅的沉淀在低于約1665華氏度(大約907攝氏度)的溫度下發(fā)生。不同等級的氧化鋅由尺寸均勻性和化學計量的質(zhì)量決定。在一種實施方式中，不同等級的氧化鋅將在分離空間的冷卻區(qū)域內(nèi)沉淀并在各自不同的位置處掉出，因此允許對不同等級進行有效的收集。因此，第三收集區(qū)域可以具有一個或多個子區(qū)域，這些子區(qū)域分別收集不同等級的氧化鋅或其他沉淀的材料。
[0050]在操作260中，剩余的未沉淀氣態(tài)EAF粉塵材料被排出分離空間并且可能被過濾。在一種實施方式中，過濾系統(tǒng)可以被構造成用于過濾汞或其他任何經(jīng)由EAF粉塵回收過程產(chǎn)生的不希望的材料。在一種實施方式中，過濾系統(tǒng)可以包括流化床反應器、空氣洗滌器或如本領域技術人員已知的現(xiàn)成的過濾器。[0051]實施例
[0052]在實施例中，電弧爐處理具有約為100噸的批量大小的鋼。電弧爐處理鋼大約40分鐘，在處理過程中排放氣體。電弧爐每噸鋼生成大約15公斤的氣化輸出材料。每噸鋼，氣化輸出材料與大約40立方米的氧氣混合(在標準溫度和壓力下)。氣化輸出材料主要包括鋅(每摩爾原子量65.4克)和鐵(每摩爾原子量55.8克)，使該氣化輸出材料的每摩爾原子量大約為60.6克。因此，15公斤的氣化輸出材料每噸鋼包括大約247.5摩爾的氣體輸出，或者每噸處理鋼大約為5600升(或5.6立方米)的氣化輸出材料(在標準溫度和壓力下)。
[0053]作為電弧爐處理的一部分而被注入鋼中的氧氣的大約百分之十可以與氣化輸出材料混合，導致電弧爐的輸出每噸鋼包括大約4立方米的氧氣和大約5.6立方米的EAF粉塵/氣化輸出材料。氣化輸出材料直接從電弧爐的輸出端口經(jīng)過，進入EAF粉塵回收裝置的輸入部分。具有每噸鋼大約6立方米的一氧化碳(CO)還原劑的合成氣體被引至從電弧爐接收的氣體輸出材料。一氧化碳被引入以從氣化輸出材料中吸收和移除氧氣。一氧化碳可以通過將碳粉塵引入還原氣氛中來創(chuàng)造。因此，每噸鋼大約創(chuàng)造10至15立方米的氣化輸出材料，或者整個100噸批量的鋼創(chuàng)造大約I千立方米的氣化輸出材料。大約1000立方米的氣化輸出材料在鋼批量的大約40分鐘的處理時間過程中被處理。
[0054]當從電弧爐中排出時，氣化輸出材料具有大約2000華氏度(大約1093攝氏度)至大約3500華氏度(大約1927攝氏度)的溫度。氣化輸出材料從EAF粉塵回收裝置的輸入部分被引導至熱控制區(qū)域，在熱控制區(qū)域，氣化輸出材料被冷卻至大約1665華氏度(大約907攝氏度)至大約2000華氏度(大約1093攝氏度)之間。當考慮作為理想氣體定律的結果的體積差異時(注意之前的體積估算基于標準溫度和壓力)，進入熱控制區(qū)域的氣化輸出材料的總體積為大約5000立方米(假設氣化輸出材料的溫度大約為2000華氏度(大約1093攝氏度))。該體積持續(xù)40分鐘的批量處理時間，給出氣化輸出材料通過熱控制區(qū)域的空氣流動速率為大約2立方米每秒。
[0055]在另選的示例實施方式中，氣化輸出材料可以在被輸入EAF粉塵回收裝置之前被冷卻為固體EAF粉塵材料。固體EAF粉塵材料的回收可以涉及比氣化EAF粉塵材料的回收更少的氧氣，并且因此在與氣化EAF粉塵材料相比時，固體EAF粉塵材料的回收過程可以使用更少量的還原劑。在一種實施方式中，固體EAF粉塵材料的回收比氣化EAF粉塵材料的回收少需要大約百分之九十的還原劑。
[0056]熱控制區(qū)域包括由諸如陶瓷的耐熱材料形成的處理管件。管件直徑大約為10厘米，長度大約為75米。熱控制區(qū)域包括蜿蜒的管束，管束具有15個沿著管件間隔5米分隔開的感應加熱器。感應加熱器連接至控制電路，控制電路被構造成，響應于來自定位在熱控制區(qū)域中的溫度感應器的反饋，將熱控制區(qū)域保持在所需溫度。這樣的構造為氣化輸出材料提供30秒的熱浸泡時間，該氣化輸出材料(假設流動速率為約2立方米每秒)通過熱控制區(qū)域。因此，氣化輸出材料在熱控制區(qū)域內(nèi)保持介于大約1665華氏度(大約907攝氏度)至大約2000華氏度(大約1093攝氏度)之間的溫度持續(xù)大約30秒，因此引起在氣態(tài)鋅和可能的其他氣體內(nèi)，固體的富含鐵的顆粒、固體不銹鋼成分材料顆粒以及可能的附加的金屬顆粒的沉淀。
[0057]來自熱控制區(qū)域的固體顆粒和氣態(tài)材料的混合物進入分離空間中。分離空間包括一個或多個可以有選擇性地被開啟和關閉的電磁體。當進入分離空間時，來自固體顆粒和氣態(tài)材料的混合物的富含鐵的顆粒被電磁體吸引，并且被拉入第一收集區(qū)域。示例性的電磁體可以包括尺寸為大約IOcm乘20cm的鐵芯，并且可以需要大約20mA至大約250mA的電流進行操作。這樣的電磁體可以在比較短的范圍內(nèi)施加數(shù)百磅的力，并且能夠當進入分離空間減速時，將富含鐵的顆粒從空氣中拉出。多個電磁體或高導磁率柵格可以用于增大用于富含鐵的材料的第一收集區(qū)域。收集在第一收集區(qū)域內(nèi)的富含鐵的材料的數(shù)量可以根據(jù)電弧爐中使用的殘余料的類型發(fā)生改變。在一種實施方式中，所收集的富含鐵的材料的數(shù)量可以為大約I公斤至大約10公斤每噸被處理的鋼。
[0058]不被電磁體吸引的固體顆粒由于重力作用從熱控制區(qū)域掉落至第二收集區(qū)域中，該第二收集區(qū)域定位分離空間的輸入部的正下方。這些固體顆?？梢园ㄣt釩、硅、硫、磷和其他非磁性材料。不被電磁體吸引的和被收集在第二收集區(qū)域內(nèi)的固體顆粒的數(shù)量可以根據(jù)電弧爐中使用的殘余料的類型發(fā)生變化。在實施方式中，這些固體顆粒的數(shù)量可以為每噸被處理的鋼大約I公斤至大約10公斤。
[0059]固體顆粒和氣態(tài)材料的混合物的氣態(tài)部分主要包括氣態(tài)鋅，該氣態(tài)部分流入分離空間的冷卻區(qū)域中，冷卻氣體經(jīng)由注入端口注入冷卻區(qū)域。被注入的冷卻空氣處于室溫或大約70華氏度(大約21攝氏度)。在冷卻空氣中包括氧化鋅引子，以促進鋅的成核。在實施方式中，每噸被處理的鋼可以使用大約10公斤的氧化鋅引子。氧化鋅引子有助于冷卻，并且可以增加鋅的產(chǎn)量。氧化鋅引子材料可以影響收集到的氧化鋅的最終等級。例如，如果氧化鋅引子材料是低等級的，它將在所有收集區(qū)域中混合，因此降低收集到的氧化鋅的等級。如果收集到的氧化鋅的等級不是很重要，則氧化鋅引子顆?？梢酝ㄟ^從收集區(qū)域抓取收集到的氧化鋅并使其通過預冷卻階段，然后回到冷卻空氣注入端口，以重新進入分離空間的冷卻區(qū)域來實現(xiàn)。另選地，如果收集到的氧化鋅的等級是重要的，則較少量的高等級氧化鋅可以用于氧化鋅引子顆粒。當氣態(tài)鋅低于1665華氏度(大約907攝氏度)冷卻時，氣態(tài)鋅氧化和沉淀/冷凝，掉落至第三收集區(qū)域內(nèi)。在實施方式中，收集到的氧化鋅的數(shù)量可以為每噸被處理的鋼大約7公斤至大約10公斤。
[0060]本文中可能使用了一個或多個流程圖。流程圖的使用不是為了限制執(zhí)行的操作的順序。本文所描述的主題有時說明包含于其中的、與之連接的不同的組成部分、不同的其他其他組成部分。應該理解的是，這樣描述的體系結構僅僅是示意性的，并且實際上可以執(zhí)行許多其他的體系結構來實現(xiàn)相同的功能性。從概念上講，任何用以實現(xiàn)相同的功能性的組成部分的布置都是有效地“關聯(lián)的”，從而實現(xiàn)所需的功能性。因此，本文中任意的兩個結合使用以實現(xiàn)特定的功能性的組成部分可以看作是彼此“關聯(lián)的”，從而實現(xiàn)所需的功能性，不論是體系結構或中間組成部分。同樣的，任何兩個如此關聯(lián)的組成部分可以看作是彼此“可操作地連接的”或“可操作地聯(lián)接的”，以實現(xiàn)所需的功能性?！翱刹僮鞯芈?lián)接的”的特定示例包括但不限于物理上可匹配的和/或物理上相互作用的組成部分和/或可以無線的方式相互作用的和/或以無線的方式相互作用的組成部分和/或邏輯上相互作用的和/或邏輯上可相互作用的組成部分。
[0061]對于本文中的基本上任何復數(shù)的和/或單數(shù)的術語的使用而言，那些本領域技術人員可以將復數(shù)轉(zhuǎn)換成單數(shù)和/或?qū)螖?shù)轉(zhuǎn)換成復數(shù)，以適合于上下文和/或申請。為清楚起見，各種單數(shù)/復數(shù)的置換可在本文中明確闡述。
[0062]本領域技術人員應該理解的是，通常本文所使用的術語和尤其在附帶的權利要求中使用的術語(例如附帶的權利要求的主體)一般作為“開放的”術語(例如，術語“包括”應該解釋為“包括但不限于”，術語“具有”應該被解釋為“至少具有”，術語“包含”應解釋為“包含但不限于”等)。本領域技術人員還應該理解的是，如果目的為引入的權利要求陳述的特定數(shù)量，則這樣的意圖將在權利要求中被明確陳述，并且在缺乏這樣的陳述的情況下，不呈現(xiàn)這樣的意圖。例如，為了幫助理解，下面附帶的權利要求可以包含介紹性的短語“至少一個”和“一個或多個”的使用，以引入權利要求的陳述。然而，這樣的短語的使用不應該被解釋為意味著通過不定冠詞“一個(a)”或“一個(an)”引入的權利要求陳述將任何包含這種引入的權利要求陳述的特定的權利要求限制為僅包含一個這種陳述的發(fā)明，即使當相同的權利要求包括介紹性的短語“一個或多個”或“至少一個”和不定冠詞“a”或“an”(例如，“a”和/或“an”通常應該被解釋為代表“至少一個”或“一個或多個”)時；這同樣適用于用于介紹權利要求陳述的定冠詞的使用。此外，即使當特定數(shù)量的引入的權利要求被明確說明時，那些本領域技術人員將認識到，這樣的陳述應該通常被解釋為意味著至少被陳述的數(shù)量(例如“兩個陳述”的公開陳述，沒有其他修飾語，通常表示為至少兩個陳述，或兩個或多個陳述)。此外，在這些示例中，使用了類似于“A、B和C中的至少一個等”的格式，通常這樣的結構的目的是為了本領域技術人員將理解該約定(例如“系統(tǒng)具有A、B和C中的至少一個”將包括但不限于只具有A，只具有B，只具有C，具有A和B，具有A和C，具有B和C和/或具有A、B和C的系統(tǒng)等)。在這些示例中，使用了類似于“A、B或C中的至少一個”的格式，通常這樣的結構的目的是為了本領域技術人員將理解該約定(例如“系統(tǒng)具有A、B或C中的至少一個”將包括但不限于只具有A，只具有B，只具有C，具有A和B，具有A和C，具有B和C和/或具有A、B和C的系統(tǒng)等)。本領域技術人員還將理解的是，實際上任何代表兩個或多個可選的術語的轉(zhuǎn)折詞和/或短語，不論在說明書，權利要求或附圖中，應該理解為考慮包括術語中的一個，術語中的任一個，或所有術語的可能性。例如短語“A或被理解為包括“A”或“B”或者“A和B”的可能性。
[0063]前述示意性實施方式的描述已經(jīng)出于示意和說明的目的被呈現(xiàn)。其目的不是為了排除或限定被公開的精確的形式，在上述說明的指導下可以進行修改和變化，或者可以從所公開的實施方式的實踐中獲得修改和變化。其目的在于，通過附帶的權利要求和其等同物來限定本發(fā)明的范圍。
【權利要求】
1.一種用于回收電弧爐粉塵材料的方法，該方法包括: 在熱控制區(qū)域內(nèi)對電弧爐粉塵材料的溫度進行控制，從而使得所述電弧爐粉塵材料的溫度足以將所述電弧爐粉塵材料的至少一部分轉(zhuǎn)化成氣態(tài)鋅和一種或多種附加金屬的混合物，其中，所述一種或多種附加金屬包括富含鐵的材料和鋼添加劑； 從所述氣態(tài)鋅和一種或多種附加金屬的所述混合物中分離所述富含鐵的材料； 將所述氣態(tài)鋅引導至冷卻區(qū)域；以及 在所述冷卻區(qū)域內(nèi)冷凝所述氣態(tài)鋅。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述熱控制區(qū)域包括豎向結構，并且其中對電弧爐粉塵材料的溫度進行控制包括在所述電弧爐粉塵材料在所述豎向結構內(nèi)掉落時以感應的方式加熱所述電弧爐粉塵材料。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，足以將所述電弧爐粉塵材料的至少一部分轉(zhuǎn)化成氣態(tài)鋅和一種或多種附加金屬的溫度高于大約910攝氏度。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，冷凝所述氣態(tài)鋅包括將冷卻空氣引至所述氣態(tài)鋅，以產(chǎn)生冷凝的氧化鋅。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，該方法還包括在將所述冷卻空氣引至所述氣態(tài)鋅之前，將氧化鋅引至所述冷卻空氣。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，該方法還包括在加熱所述電弧爐粉塵材料之前，將還原劑引至所述電弧爐粉塵材料。
7.根據(jù)權利要求6所`述的方法，其中，所述還原劑包括碳粉、一氧化碳氣體和氫氣中的一種或多種。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，該方法還包括在加熱所述電弧爐粉塵材料之前，平衡所述電弧爐粉塵材料的PH值。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，該方法還包括研磨所述電弧爐粉塵材料，以減小所述電弧爐粉塵材料的顆粒尺寸。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，冷凝所述氣態(tài)鋅在以磁性的方式分離所述富含鐵的材料之后進行。
11.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，對所述電弧爐粉塵材料的溫度進行控制包括對新近從電弧爐釋放的電弧爐粉塵材料的冷卻進行控制。
12.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，分離所述富含鐵的材料包括從所述氣態(tài)鋅和一種或多種附加金屬的所述混合物中以磁性的方式分離所述富含鐵的材料。
13.一種用于回收電弧爐粉塵材料的裝置，該裝置包括: 熱控制區(qū)域，該熱控制區(qū)域被構造成控制電弧爐粉塵材料的溫度，從而使得所述電弧爐粉塵材料的溫度足以將所述電弧爐粉塵材料的至少一部分轉(zhuǎn)化成氣態(tài)鋅和一種或多種附加金屬的混合物，其中，所述一種或多種附加金屬包括富含鐵的材料和鋼添加劑；以及 分離空間，該分離空間聯(lián)接至所述熱控制區(qū)域，并且被構造成用于接收氣態(tài)鋅和一種或多種附加金屬的所述混合物，其中所述分離空間包括: 分離單元，該分離單元構造成用于在所述分離空間內(nèi)從氣態(tài)鋅和一種或多種附加金屬的所述混合物分離所述富含鐵的材料；以及 冷卻區(qū)域，該冷卻區(qū)域被構造成用于冷凝所述氣態(tài)鋅。
14.根據(jù)權利要求13所述的裝置，其中，所述熱控制區(qū)域包括感應加熱元件。
15.根據(jù)權利要求13所述的裝置，其中，足以將電弧爐粉塵材料的至少一部分轉(zhuǎn)化成氣態(tài)鋅和一種或多種附加金屬的溫度高于大約910攝氏度。
16.根據(jù)權利要求13所述的裝置，該裝置還包括用于所述富含鐵的材料的第一收集區(qū)域、用于不銹鋼添加劑的第二收集區(qū)域和用于被冷凝的鋅的第三收集區(qū)域。
17.根據(jù)權利要求16所述的裝置，其中，所述熱控制區(qū)域包括以感應方式加熱的豎向結構，該豎向結構被構造成用于在所述電弧爐粉塵材料在該豎向結構內(nèi)掉落時加熱所述電弧爐粉塵材料。
18.根據(jù)權利要求17所述的裝置，其中，所述第二收集區(qū)域被定位在所述豎向結構的正下方。
19.根據(jù)權利要求13所述的裝置，其中，所述冷卻區(qū)域包括冷卻空氣注入端口，該冷卻空氣注入端口被構造成用于將冷卻空氣與所述氣態(tài)鋅混合。
20.根據(jù)權利要求13所述的裝置，該裝置還包括還原劑引入部件，該還原劑引入部件被構造成用于將還原劑引至所述電弧爐粉塵材料。
21.根據(jù)權利要求20所述的裝置，其中，所述還原劑包括碳粉、一氧化碳氣體和氫氣中的一種或多種。
22.根據(jù)權利要求13所述的裝置，其 中，所述熱控制區(qū)域聯(lián)接至電弧爐的輸出部，并且被構造成用于接收來自所述電弧爐的所述輸出部的所述電弧爐粉塵材料，并且其中，所述熱控制區(qū)域被構造成控制所接收到的電弧爐粉塵材料的冷卻，從而使得所述電弧爐粉塵材料被轉(zhuǎn)化成氣態(tài)鋅和一種或多種附加金屬的所述混合物。
23.根據(jù)權利要求13所述的裝置，其中，所述分離單元包括至少一個磁體，所述磁體被構造成從氣態(tài)鋅和一種或多種附加金屬的所述混合物以磁性的方式分離所述富含鐵的材料。
24.一種用于回收電弧爐粉塵材料的裝置，該裝置包括: 溫度控制機構，該溫度控制機構用于控制電弧爐粉塵材料的溫度，以產(chǎn)生氣態(tài)鋅和一種或多種附加金屬的混合物； 分離機構，該分離機構用于從氣態(tài)鋅和一種或多種附加金屬的所述混合物分離富含鐵的材料；以及 冷凝機構，該冷凝機構用于冷凝所述氣態(tài)鋅。
【文檔編號】C22B7/02GK103688122SQ201180072362
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2011年8月16日 優(yōu)先權日:2011年8月16日
【發(fā)明者】E·克魯格里克 申請人:英派爾科技開發(fā)有限公司