一種熔融爐處理鋼鐵廠固體廢料工藝方法
【專利摘要】一種利用熔融爐處理鋼鐵廠含鐵固體廢料的工藝，以含鋅、鉛的高爐粉塵、轉(zhuǎn)爐污泥、電爐除塵灰、渣鋼以及廢鋼等為主要原料，進(jìn)行冷凝造塊或高溫造塊，經(jīng)養(yǎng)護(hù)或冷卻、整粒等操作后得到成品團(tuán)塊。成品團(tuán)塊與焦炭混合后送入熔融爐進(jìn)行高溫熔融，同時(shí)含鋅廢鋼等廢料也可按一定比例加入熔融爐，最終產(chǎn)生高溫混合氣體，混合氣體在爐頂經(jīng)過(guò)旋風(fēng)除塵器，可將碳等元素分離出來(lái)，含碳粉塵可重新回收利用，剩余混合氣體經(jīng)布袋除塵器進(jìn)一步分離，得到富鋅、鉛粉塵，回收用于高溫造塊、熔融爐熱風(fēng)預(yù)熱及后續(xù)提純工序。收集到的富鋅、鉛粉塵進(jìn)一步提純，提純后可得到較高純度的鋅、鉛產(chǎn)品。熔融爐底定期打開排鉛口，收集鉛液，得到粗鉛，同時(shí)也可得到鐵水和爐渣等產(chǎn)品。
【專利說(shuō)明】一種熔融爐處理鋼鐵廠固體廢料工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋼鐵廠含鋅、鉛固體廢料處理工藝，尤其是涉及一種利用熔融爐處理固體廢料，并回收鋅、鉛等有價(jià)元素工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼鐵廠含鐵固體廢料主要為燒結(jié)、球團(tuán)、高爐、轉(zhuǎn)爐、電爐和軋制等各個(gè)工序的除塵工藝產(chǎn)生的粉塵和污泥，以及渣鋼、廢鋼等資源，一般含有鐵、碳和一定量的Zn、Pb等元素，在傳統(tǒng)高爐一轉(zhuǎn)爐的鋼鐵生產(chǎn)流程中，固體廢料的產(chǎn)量約為粗鋼產(chǎn)量10%左右，我國(guó)2012年粗鋼產(chǎn)量約為7億噸，則年含鐵固體廢料產(chǎn)生量約為7000萬(wàn)噸，數(shù)量非常龐大，因此，對(duì)鋼鐵廠固體廢料進(jìn)行資源化高效回收利用具有非常大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
[0003]鋼鐵廠含鐵固體廢料中富含F(xiàn)e、CaO, MgO、C等寶貴資源，目前國(guó)內(nèi)外很多企業(yè)將含鐵塵泥作為原料直接配入燒結(jié)、球團(tuán)，能在一定程度上實(shí)現(xiàn)鋼鐵廠含鐵固體廢料的資源化利用，但含鐵固體廢料中K、Na、Zn和Pb等有害元素的存在限制了其在鋼鐵流程中的大規(guī)模的循環(huán)利用，故傳統(tǒng)的鋼鐵流程僅能消耗部分有害元素含量低的含鐵固廢資源。
[0004]轉(zhuǎn)底爐工藝是目前比較受關(guān)注的用于處理鋼鐵廠含鋅、鉛粉塵的工藝(專利號(hào):200810222976.8)，該工藝將含鋅、鉛粉塵通過(guò)混合一配料一成型一轉(zhuǎn)底爐直接還原等工序脫除鉛、鋅等有害元素，得到直接還原鐵，該工藝的優(yōu)勢(shì)在于處理效率高，處理能力適中，對(duì)能源要求不是很高，可以直接用鋼鐵廠的副產(chǎn)煤氣作為熱源，但是該工藝僅能處理鋅、鉛含量較低和全鐵含量較高的含鐵廢料，并且難以處理渣鋼等粒度較大的固體廢棄物，同時(shí)該工藝也存在投資成本大，占地面積大、運(yùn)行不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，尚待進(jìn)一步研究。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明涉及一種利用熔融爐處理鋼鐵廠含鐵固體廢料的工藝。該工藝能對(duì)鋼鐵廠不同成分的含鋅、鉛固體廢料進(jìn)行處理，充分利用廢料中Fe、C等資源，回收廢料中鋅、鉛等有價(jià)元素。
[0006]本發(fā)明以含鋅、鉛的高爐粉塵、轉(zhuǎn)爐污泥、電爐除塵灰、渣鋼以及廢鋼等為主要原料，首先按基礎(chǔ)特性對(duì)各種原料進(jìn)行分類和管理，部分原料需進(jìn)行預(yù)處理。將各種原料按照一定的配比進(jìn)行配料，經(jīng)攪拌后送入料倉(cāng)，然后進(jìn)行冷凝造塊或高溫造塊，經(jīng)養(yǎng)護(hù)或冷卻、整粒等操作后得到成品團(tuán)塊。成品團(tuán)塊與焦炭混合后送入熔融爐進(jìn)行高溫熔融，同時(shí)含鋅廢鋼等廢料也可按一定比例加入熔融爐，最終產(chǎn)生高溫混合氣體，混合氣體在爐頂經(jīng)過(guò)旋風(fēng)除塵器，可將碳等元素分離出來(lái)，含碳粉塵可重新回收利用，剩余混合氣體經(jīng)布袋除塵器進(jìn)一步分離，得到富鋅、鉛粉塵，同時(shí)可得到高熱值煤氣，可回收用于高溫造塊、熔融爐熱風(fēng)預(yù)熱及后續(xù)提純工序。收集到的富鋅、鉛粉塵進(jìn)一步提純，提純后可得到較高純度的鋅、鉛產(chǎn)品。熔融爐底定期打開排鉛口，收集鉛液，得到粗鉛，同時(shí)也可得到鐵水和爐渣等產(chǎn)品。具體技術(shù)方案如下:
(I)混料配入50%~70%干燥后的含鋅、鉛的高爐粉塵、電爐除塵灰等粉塵，O~15%的還原劑(無(wú)煙煤、焦粉等)、0~5%的熔劑(石灰石、生石灰、硅石等)，5~10%的粘結(jié)劑(水泥)和0%~30%的轉(zhuǎn)爐污泥，根據(jù)轉(zhuǎn)爐污泥的量配入5~15%的水，充分混勻后經(jīng)對(duì)輥壓球機(jī)或振動(dòng)壓球機(jī)壓制成塊，養(yǎng)護(hù)3至4天后存放在料場(chǎng)備用?；蛘卟捎酶邷卦靿K，冷卻后備用。
[0007](2)含鐵廢料制成的團(tuán)塊、焦炭和含鋅廢鋼等原料按照一定的配比運(yùn)至爐頂料倉(cāng)，由爐頂料鐘加料器加入熔融爐進(jìn)行熔融冶煉。 [0008](3)熔融爐配備熱風(fēng)爐，正常冶煉時(shí)，富氧熱風(fēng)由風(fēng)口吹入爐內(nèi)，使熔融爐下部的焦炭燃燒，放出熱量，同時(shí)生成富含CO和CO2的高溫爐氣，爐料與熾熱的焦炭及高溫爐氣接觸，進(jìn)行激烈的熱交換，完成含鋅、鉛團(tuán)塊的預(yù)熱、還原、熔化、渣鐵分離等冶金過(guò)程，最終生成鐵液、爐渣和鉛液，還原產(chǎn)物金屬鋅和部分鉛從爐料中揮發(fā)出來(lái)，進(jìn)入爐氣。
[0009](4)熔融爐的爐頂除塵裝置設(shè)計(jì)為旋風(fēng)除塵器加布袋除塵器的除塵方式，爐氣首先從爐頂進(jìn)入旋風(fēng)除塵器，使?fàn)t氣中C等元素得到分離，得到含碳量較高、含鋅和鉛量較低的粉塵，這部分粉塵返回料廠，可用于造塊，循環(huán)利用。經(jīng)過(guò)旋風(fēng)除塵器后的爐氣進(jìn)入布袋除塵器，可得到含鋅、鉛量較高的粉塵，這部分粉塵通過(guò)高溫提純裝置，可最終獲得較高純度的鋅、鉛產(chǎn)品。
[0010](5)殘余煙氣經(jīng)凈化除塵后得到高熱值煤氣和部分含鋅、鉛污泥，含鋅、鉛污泥可返回料廠進(jìn)入造塊系統(tǒng)，循環(huán)利用，高熱值煤氣可作為熱風(fēng)爐或高溫提純?cè)O(shè)備的氣體燃料，進(jìn)一步循環(huán)利用。
[0011](6)熔融爐爐缸中生成的鉛可定期從爐底排鉛孔排出爐外，收集后得到粗鉛，通過(guò)提純系統(tǒng)，可進(jìn)一步獲得高純度的鉛產(chǎn)品。同時(shí)從熔融爐爐缸中還可到鐵液和爐渣，鐵液經(jīng)預(yù)處理后熔鑄成塊，爐渣用水急冷、破碎，可作為水泥等建筑材料的生產(chǎn)原料。
[0012]本發(fā)明的突出特點(diǎn)是通過(guò)熔融爐高溫處理含鋅、鉛固體廢料，使鋅、鉛等元素進(jìn)入煙氣，在爐頂通過(guò)旋風(fēng)除塵器和布袋除塵器，從煙氣中回收鋅、鉛等元素，得到高熱值的煤氣，同時(shí)從熔融爐爐缸中可定期回收鉛，鐵和爐渣等產(chǎn)品。本發(fā)明可處理鋼鐵企業(yè)各種含鋅、鉛固體廢料及部分社會(huì)廢棄物，處理范圍廣，生產(chǎn)效率高，可生產(chǎn)鋅、鉛等高附加值產(chǎn)品，具有非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為利用熔融爐處理鋼鐵廠含鋅、鉛固體廢料工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明專利具體的工藝流程如圖1所示。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0015]實(shí)施方式一:
選用的一種高爐除塵灰和轉(zhuǎn)爐污泥作為原料，高爐除塵灰成分為Fe:35%, Zn:10%，Pb:3%，C:20%，轉(zhuǎn)爐污泥的成分為:Fe:55%, Zn:1%，H2O:30%。選用生石灰作為熔劑。按高爐除塵灰:轉(zhuǎn)爐污泥:生石灰:水泥:水約為60:25:2:5:8的比例進(jìn)行配料，充分混勻后在不低于20MPa的壓力下壓制成塊，在溫度為20~30°C，濕度≥95%的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)72h，養(yǎng)護(hù)完成后送入料場(chǎng)堆放。本方式可充分利用高爐除塵灰中的碳，不需要額外加入還原劑，并且可減少熔劑的加入量；同時(shí)利用轉(zhuǎn)爐污泥中的水，減少水的加入量。
[0016]將養(yǎng)護(hù)完成后的壓塊和焦炭送入熔融爐爐頂料倉(cāng)，經(jīng)料鐘加料器加入熔融爐，熔融爐下部風(fēng)口鼓入富氧熱風(fēng)，熱風(fēng)溫度為800°c~1100°C，富氧率為1%~10%，使風(fēng)口前的焦炭燃燒，放出大量的熱量，同時(shí)產(chǎn)生含有CO和CO2的還原性爐氣，風(fēng)口產(chǎn)生的高溫爐氣往上與爐料接觸，進(jìn)行激烈的熱交換，提供團(tuán)塊預(yù)熱、還原、熔化和渣鐵分離所需的熱量；氧化鉛和氧化鐵被還原為金屬鉛和金屬鐵，在高溫下逐漸與爐渣分離，匯集到爐缸中自上而下逐漸形成渣層、鐵液層和鉛液層，定期排出爐外，可得到品位大于96%的粗鉛和鐵液，同時(shí)得到爐渣；氧化鋅被還原成鋅蒸氣，隨爐氣往爐頂運(yùn)動(dòng)，由爐頂進(jìn)入旋風(fēng)除塵器，首先分離得到含碳粉塵，爐氣再通過(guò)布袋除塵器，分離富鋅、鉛粉塵，粉塵中的氧化鋅含量可達(dá)60%~70%，氧化鉛含量約為2~3%，再經(jīng)高溫提純，最終得到氧化鋅含量大于98%的粗鋅，氧化鉛含量大于98%的粗鉛，殘余煙氣經(jīng)凈化系統(tǒng)可以獲得含鋅、鉛污泥和高熱值煤氣，含鋅、鉛污泥返回造塊工序循環(huán)利用，高熱值煤氣作為氣體燃料在廠區(qū)內(nèi)部使用。熔融爐爐底可得到鉛含量大于96%的粗鉛，同時(shí)得到鐵液和爐渣。
[0017]實(shí)施方式二:
選用一種電爐除塵灰作為原料，其成分為Fe:35%, Zn:15%，Pb:3% ;選用焦粉作為還原劑，其固定碳含量約為85.5%，灰分約為12.5%，揮發(fā)分約為2% ;選用硅石粉作為熔劑，其SiO2含量約為98%左右；選用水泥作為粘結(jié)劑。按電爐除塵灰:焦粉:硅石粉:水泥:水約為65:10:5:5:15的比例加入焦粉、硅石粉、水泥和水，充分混勻后在不低于20MPa的壓力下壓制成塊，在溫度為20~30°C，濕度> 95%的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)72h，養(yǎng)護(hù)完成后送入料場(chǎng)存放。
[0018]將電爐除塵灰 團(tuán)塊和焦炭送入爐頂料倉(cāng)，經(jīng)料鐘加入熔融爐進(jìn)行冶煉。后續(xù)冶煉過(guò)程與實(shí)施方式一相同。經(jīng)布袋除塵器后粉塵的氧化鋅含量可達(dá)70%~80%，氧化鉛含量可達(dá)3%~4%，再經(jīng)高溫提純后，最終可得到氧化鋅含量大于98%的粗鋅和氧化鉛含量大于98%的粗鉛，同時(shí)爐底亦可得到品位大于96%的粗鉛，同時(shí)得到鐵水和爐渣。
【權(quán)利要求】
1.一種熔融爐處理鋼鐵廠固體廢料工藝方法，其特征在于具體方案如下: (1)混料配入50%~70%干燥后的含鋅、鉛的高爐粉塵、電爐除塵灰粉塵，0~15%的還原劑、0~5%的熔劑，5~10%的粘結(jié)劑和0%~30%的轉(zhuǎn)爐污泥，根據(jù)轉(zhuǎn)爐污泥的量配入5~15%的水，充分混勻后經(jīng)對(duì)輥壓球機(jī)或振動(dòng)壓球機(jī)壓制成塊，養(yǎng)護(hù)3至4天后存放在料場(chǎng)備用，或者采用高溫造塊，冷卻后備用； (2)含鐵廢料制成的團(tuán)塊、焦炭和含鋅廢鋼按照一定的配比運(yùn)至爐頂料倉(cāng)，由爐頂料鐘加料器加入熔融爐進(jìn)行熔融冶煉； (3)熔融爐配備熱風(fēng)爐，冶煉時(shí)，富氧熱風(fēng)由風(fēng)口吹入爐內(nèi)，使熔融爐下部的焦炭燃燒，放出熱量，同時(shí)生成富含CO和CO2的高溫爐氣，爐料與熾熱的焦炭及高溫爐氣接觸，進(jìn)行激烈的熱交換，完成含鋅、鉛團(tuán)塊的預(yù)熱、還原、熔化、渣鐵分離冶金過(guò)程，最終生成鐵液、爐渣和鉛液，還原產(chǎn)物金屬鋅和部分鉛從爐料中揮發(fā)出來(lái)，進(jìn)入爐氣； (4)熔融爐的爐頂除塵裝置設(shè)計(jì)為旋風(fēng)除塵器加布袋除塵器的除塵方式，爐氣首先從爐頂進(jìn)入旋風(fēng)除塵器，使?fàn)t氣中C等元素得到分離，得到含碳量較高、含鋅和鉛量較低的粉塵，這部分粉塵返回料廠，用于造塊，循環(huán)利用；經(jīng)過(guò)旋風(fēng)除塵器后的爐氣進(jìn)入布袋除塵器，得到含鋅、鉛量較高的粉塵，這部分粉塵通過(guò)高溫提純裝置，最終獲得較高純度的鋅、鉛產(chǎn)品; (5)殘余煙氣經(jīng)凈化除塵后得到高熱值煤氣和部分含鋅、鉛污泥，含鋅、鉛污泥返回料廠進(jìn)入造塊系統(tǒng)，循環(huán)利用，高熱值煤氣作為熱風(fēng)爐或高溫提純?cè)O(shè)備的氣體燃料，進(jìn)一步循環(huán)利用； (6)熔融爐爐缸中生成的鉛定期從爐底排鉛孔排出爐外，收集后得到粗鉛，通過(guò)提純系統(tǒng)，進(jìn)一步獲得高純度的鉛產(chǎn)品；同時(shí)從熔融爐爐缸中還可到鐵液和爐渣，鐵液經(jīng)預(yù)處理后熔鑄成塊，爐渣用水急冷、破碎，作為水泥建筑材料的生產(chǎn)原料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種熔融爐處理鋼鐵廠固體廢料工藝方法，其特征在于還原劑為無(wú)煙煤或焦粉，熔劑為石灰石、生石灰或硅石，粘結(jié)劑為水泥。
【文檔編號(hào)】C22B13/00GK103614562SQ201310659226
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】張建良, 王俊英, 劉征建, 毛瑞, 袁驤 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué), 盧龍金源鐵鑫工貿(mào)有限公司