本發(fā)明屬于鋼鐵冶金
技術(shù)領(lǐng)域：
，主要涉及一種塵泥球團(tuán)及其制備方法，特別涉及一種適用于水平移動床還原工藝的脫除堿金屬處理用塵泥球團(tuán)及其制備方法。
背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)鋼鐵企業(yè)在煉鐵、煉鋼以及軋鋼等工序都會產(chǎn)生大量的塵泥固廢，約占到總鋼產(chǎn)量的10％以上。這些塵泥中往往含有大量鐵而具有很高的回收價值，作為配料返回?zé)Y(jié)仍是目前最主要的回收方式，例如“CN102492833A一種含鐵塵泥應(yīng)用于燒結(jié)的方法”等，也有配入球團(tuán)進(jìn)行回收的方式，例如“CN200410040020.8煉鋼污泥漿用于球團(tuán)生產(chǎn)造球的方法”等，但此類方法存在很多問題，由于塵泥料的物性參數(shù)與礦粉原料差異較大，對燒結(jié)或球團(tuán)生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)及產(chǎn)品質(zhì)量影響較大；同時塵泥料中往往含有較多的堿金屬(K、Na)、鋅(Zn)等有害元素，直接返回原料將導(dǎo)致有害元素在高爐的大量富集，影響高爐穩(wěn)定順行和安全長壽，故采用此類方法回收利用的塵泥量極為有限，企業(yè)只能使用大量場地堆存，若處理不當(dāng)，既造成資源浪費(fèi)又容易對環(huán)境造成影響。因此，如何將塵泥固廢資源化進(jìn)行更有效的回收利用成為鋼鐵企業(yè)的一個重要課題。事實上，只要能夠有效去除塵泥料中的堿金屬、鋅等有害元素，其回收利用途徑將非常廣泛。目前存在一些針對鋼鐵企業(yè)塵泥脫鋅的處理技術(shù)，例如“CN101386913轉(zhuǎn)底爐處理含鋅粉塵回收氧化鋅的方法”、“CN104073649A含鐵鋅粉塵回收利用工藝”、“CN101092664含鋅電爐粉塵的處理方法”，基本都是配入煤等還原劑制成含碳球團(tuán)，進(jìn)而通過轉(zhuǎn)底爐、豎爐等還原成金屬化球團(tuán)，鋅還原后進(jìn)入煙氣，上述處理塵泥專利的共同點在于普遍只針對脫除鋅，而實際上鋼鐵企業(yè)很多種類的塵泥固廢中都同時含有堿金屬和鋅，一些塵泥料中的堿金屬含量甚至高于鋅，但因為鋅化合物的還原溫度比較低，通常脫鋅相對容易，而堿金屬化合物(如堿金屬硅酸鹽)還原溫度普遍較高，脫除要相對困難，最終導(dǎo)致堿金屬仍然大量留存于金屬化原料中。此外“CN101818264A一種含鋅含鐵塵、泥的處理方法”等專利公開了利用高溫鐵水將塵泥球團(tuán)還原熔化，使還原鐵進(jìn)入鐵水，鋅進(jìn)入煙氣，其它雜質(zhì)進(jìn)入爐渣的處理方法，但該方法的塵泥處理量有限，否則可能影響鐵水成分和溫度，同時該法為了化渣普遍添加螢石成分，經(jīng)常使用容易造成罐襯侵蝕。綜上，由于塵泥固廢料中含有較多的堿金屬、鋅等有害元素，其回收利用受到極大限制，目前存在的一些處理技術(shù)或方法也多只針對鋅的脫除，而如何實現(xiàn)堿金屬的高效脫除對進(jìn)一步提高其資源化利用水平意義重大。技術(shù)方案本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種脫除堿金屬處理用塵泥球團(tuán)及其制備方法，以實現(xiàn)在1100℃～1300℃溫度條件下高效脫除鋼鐵企業(yè)塵泥固廢料中的堿金屬，從而大幅提高冶金塵泥資源化利用水平。為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種脫除堿金屬處理用塵泥球團(tuán)，其特征在于：其配料組成包括塵泥固廢配合料質(zhì)量百分比為85％～95％，粘結(jié)劑質(zhì)量百分比0％～5％，消石灰質(zhì)量百分比0％～10％，其余為添加劑。通過合理搭配，控制塵泥球團(tuán)的TFe≥40％，碳含量與鐵氧化物、鋅氧化物的氧元素總含量摩爾比滿足(C/O)＝1.1～1.5，CaO與SiO2成分的質(zhì)量百分比[CaO]/[SiO2]＝1.0～2.0，堿金屬元素(K、Na)與Cl元素摩爾比滿足(K+Na)/Cl＝0.5～1.0；所述塵泥固廢配合料包括高爐除塵灰、瓦斯泥、燒結(jié)除塵灰、轉(zhuǎn)爐除塵灰、轉(zhuǎn)爐泥、氧化鐵皮、鐵紅、煉焦除塵灰中的兩種或兩種以上；所述粘結(jié)劑為淀粉或其他有機(jī)粘結(jié)劑中的一種；所述添加劑包括工業(yè)氯化鈣、工業(yè)氯化鎂中的一種。所述消石灰的用量根據(jù)所述塵泥固廢配合料中CaO與SiO2成分的質(zhì)量百分比確定，若所述CaO與SiO2成分的質(zhì)量百分比[CaO]/[SiO2]小于1.0，則添加適量消石灰使[CaO]/[SiO2]＝1.0～2.0，否則不必添加。所述工業(yè)氯化鈣的CaCl2含量≥90％，所述工業(yè)氯化鎂的MgCl2含量≥45％。一種脫除堿金屬處理用塵泥球團(tuán)的制備方法，其特征在于，根據(jù)各物料化學(xué)成份進(jìn)行合理配料，先將塵泥固廢配合料、消石灰等固體物料充分破碎碾壓，然后將其放入混料機(jī)中進(jìn)行預(yù)混；同時將所需用量的添加劑和粘結(jié)劑加入適量水中配成水溶液，待固體物料混合均勻后注入水溶液并再次進(jìn)行攪拌混合，混合均勻后將最終的混合物料送入壓球機(jī)中，壓制成10mm～30mm球團(tuán)，待球團(tuán)干燥至水分≤3％后，即成為本發(fā)明所述塵泥球團(tuán)。本發(fā)明通過合理搭配鋼鐵企業(yè)的塵泥固廢料，使高鐵塵泥與高碳塵泥元素互補(bǔ)，充分利用塵泥自身富含的碳，不必再額外配加還原劑，在少量粘結(jié)劑的輔助下壓制成球團(tuán)，進(jìn)一步結(jié)合火法直接還原工藝進(jìn)行后續(xù)處理，能夠高效脫除堿金屬等有害元素，并獲得金屬化鐵料，從而大幅提高其資源化利用水平。為了使處理后得到的金屬化鐵料達(dá)到一定品味，要適當(dāng)提高塵泥配合料TFe含量，同時 兼顧塵泥料的合理大量配用，基本控制在TFe≥40％可以滿足兩方面考慮的平衡。同時通過控制碳氧比(C/O)，使球團(tuán)內(nèi)配碳適當(dāng)過量，這樣球團(tuán)料層的還原性氣氛和溫度容易得到保證，試驗表明(C/O)＝1.1～1.5范圍條件下，本發(fā)明塵泥球團(tuán)中鐵氧化物與鋅化合物都能被充分的還原。塵泥固廢料中，通過火法直接還原脫除鋅相對容易，因為鋅化合物的還原開始溫度都相對較低，通過熱力學(xué)計算也可知，鋅的鐵酸鹽(ZnO·Fe2O3)、硅酸鹽(2ZnO·SiO2)、氧化物(ZnO)等與C直接還原反應(yīng)基本都能在1000℃以下發(fā)生，很多已有研究也表明要實現(xiàn)鋅的較徹底脫除相對容易，而堿金屬K、Na化合物的還原相對困難的多，如硅酸鹽(K2SiO3、Na2SiO3)、碳酸鹽(K2CO3、Na2CO3)等，其直接還原所需溫度較高，尤其硅酸鹽的還原需要1600℃左右的高溫才開始反應(yīng)，因此通過高溫還原脫除堿金屬相對困難。而本發(fā)明由于采用了氯化物添加劑，使其脫除變的容易，在CaCl2或MgCl2的作用下，堿金屬化合物可以與其發(fā)生置換反應(yīng)生成對應(yīng)的堿金屬氯化物，反應(yīng)如下(以K化合物、CaCl2為例)：K2SiO3+C＝2K+CO+SiO2→K2SiO3+CaCl2＝2KCl+CaSiO3K2CO3+2C＝2K+3CO→K2CO3+CaCl2＝2KCl+3CaCO3熱力學(xué)上后者的反應(yīng)吉布斯自由能一直為負(fù)值，而堿金屬氯化物高溫條件下很容易揮發(fā)，加上快速的煙氣流動凈化作用，使反應(yīng)的熱力學(xué)和動力學(xué)條件都非常理想，從而使堿金屬也能夠高效脫除。為了保證反應(yīng)的充分，相應(yīng)適當(dāng)過量添加劑的用量，研究表明在堿金屬與Cl元素摩爾比滿足(K+Na)/Cl＝0.5～1.0的條件下，可獲得最佳的脫堿效果。進(jìn)一步試驗發(fā)現(xiàn)，一定量的CaO存在條件下對堿金屬以及鋅的脫除都能起到促進(jìn)作用，分析認(rèn)為鋅鐵酸鹽、鋅硅酸鹽、堿金屬硅酸鹽等化合物都能與CaO進(jìn)一步發(fā)生相關(guān)反應(yīng)，使這些化合物的還原反應(yīng)或置換反應(yīng)溫度都有進(jìn)一步降低的趨勢，因此適當(dāng)提高堿度對脫除堿金屬和鋅都有利，控制堿度在[CaO]/[SiO2]＝1.0～2.0范圍時的脫除率最高。而大部分塵泥中的自然堿度都比較高，基本上不用額外配加含CaO物質(zhì)即可滿足條件，當(dāng)需要少量配加時，考慮消石灰已經(jīng)充分消化，同時兼具一定的膠體性質(zhì)，故選擇配加消石灰而不使用石灰石。將本發(fā)明所述塵泥球團(tuán)用于水平移動床類還原工藝中處理，可實現(xiàn)堿金屬的高效脫除，最終獲得金屬化率70％以上的金屬化鐵料，鉀、鈉堿金屬脫除率達(dá)到90％以上。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明脫除堿金屬處理用塵泥球團(tuán)，通過合理搭配鋼鐵企業(yè)的塵泥固廢料，能夠充分利用其中富含的碳元素，不必再額外配加還原劑，獲得金屬化鐵料產(chǎn)品，此外通過添加適量的添加劑并調(diào)整適宜堿度，使難還原的堿金屬化合物被置換為易揮發(fā)的氯化物脫除，從而實現(xiàn)對塵泥固廢料的高效脫堿處理，大幅提高其資源化利用水平。通過在水平移動床類還原工藝中使用本發(fā)明所述塵泥球團(tuán)，在1100℃～1300℃焙燒溫度 條件下處理，可獲得金屬化率大于70％的金屬化鐵料，鉀、鈉堿金屬脫除率達(dá)到90％以上，同時鋅脫除率也達(dá)到96％以上。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例進(jìn)行說明：實施例1塵泥固廢配合料使用轉(zhuǎn)爐泥、高爐瓦斯泥、高爐除塵灰、高爐瓦斯灰、氧化鐵皮，根據(jù)其化學(xué)成分進(jìn)行合理搭配，控制塵泥固廢配合料的TFe≥40％，同時控制碳含量與鐵氧化物、鋅氧化物的氧元素總含量摩爾比滿足(C/O)＝1.1，得到塵泥配合料成分如表1所示。根據(jù)塵泥固廢配合料檢測成分計算堿度為[CaO]/[SiO2]＝1.55，本實施例中可不配加消石灰。本實施例使用工業(yè)氯化鈣添加劑(CaCl2含量92％)，按照塵泥固廢配合料的堿金屬化學(xué)成分摩爾比[(K+Na)/Cl]＝0.5～1.0，計算可得100g塵泥固廢配合料需要配加2.7g～5.4gCaCl2，折算為工業(yè)氯化鈣為2.9～5.9g。按上述塵泥固廢配合料質(zhì)量百分比90％、工業(yè)氯化鈣質(zhì)量百分比5％，淀粉質(zhì)量百分比5％備料。先將塵泥固廢配合料等固體物料充分破碎碾壓，然后將其放入混料機(jī)中進(jìn)行預(yù)混；同時將所需用量的工業(yè)氯化鈣和淀粉加入適量水中配成水溶液，待固體物料混合均勻后注入水溶液并再次進(jìn)行攪拌混合，混合均勻后將最終的混合物料送入壓球機(jī)中，壓制成10mm～30mm球團(tuán)，待球團(tuán)干燥至水分≤3％后，即成為本發(fā)明所述塵泥球團(tuán)。表1塵泥固廢配合料化學(xué)成分％TFeFeOCSiO2CaOK2ONa2OZn45.1331.7816.164.376.761.350.622.31實施例2按照實施例1相同步驟，塵泥固廢配合料使用高爐除塵灰、瓦斯泥、燒結(jié)除塵灰、轉(zhuǎn)爐除塵灰、轉(zhuǎn)爐泥、氧化鐵皮、鐵紅、煉焦除塵灰，根據(jù)其化學(xué)成分進(jìn)行合理搭配，控制塵泥固廢配合料的TFe≥40％，同時控制碳含量與鐵氧化物、鋅氧化物的氧元素總含量摩爾比滿足(C/O)＝1.5。根據(jù)塵泥固廢配合料檢測成分計算堿度[CaO]/[SiO2]＝0.92，本實施例中通過配加0.5g～7.2g消石灰可以調(diào)整堿度達(dá)到1.0～2.0范圍。本實施例使用工業(yè)氯化鎂添加劑(MgCl2含量45％)，按照塵泥固廢配合料的堿金屬化學(xué)成分摩爾比[(K+Na)/Cl]＝0.5～1.0，計算可得100g塵泥固廢配合料需要配加3.1g～6.2gMgCl2，折算為工業(yè)氯化鎂需要配加6.9g～13.8g。按上述塵泥固廢配合料質(zhì)量百分比86％、消石灰質(zhì)量百分比4％，工業(yè)氯化鎂質(zhì)量百分比10％備料。先將塵泥固廢配合料、消石灰等固體物料進(jìn)行破碎碾壓，然后將其放入混料機(jī)中進(jìn)行預(yù)混；同時將所需用量的工業(yè)氯化鎂加入適量水中配成添加劑溶液，待固體物料混合均勻后注入添加劑水溶液并再次進(jìn)行攪拌混合，混合均勻后將最終的混合物料送入壓球機(jī)中，壓制成10mm～30mm球團(tuán)，待球團(tuán)干燥至水分≤3％后，即成為本發(fā)明所述塵泥球團(tuán)。實施例3按照實施例1相同步驟，塵泥固廢配合料使用高爐除塵灰、轉(zhuǎn)爐泥，根據(jù)其化學(xué)成分進(jìn)行合理搭配，控制塵泥固廢配合料的TFe≥40％，同時控制碳含量與鐵氧化物、鋅氧化物的氧元素總含量摩爾比滿足(C/O)＝1.3。根據(jù)塵泥固廢配合料檢測成分計算堿度[CaO]/[SiO2]＝1.38，本實施例中可不配加消石灰。本實施例中使用工業(yè)氯化鈣(CaCl2含量90％)添加劑，按照塵泥固廢配合料的堿金屬化學(xué)成分摩爾比[(K+Na)/Cl]＝0.5～1.0，計算可得100g塵泥固廢配合料需要配加3.4g～6.8g的CaCl2，折算為工業(yè)氯化鈣為3.8g～7.6g。按上述塵泥固廢配合料質(zhì)量百分比94％、工業(yè)氯化鈣質(zhì)量百分比4.5％、聚丙烯酰胺(PAM)質(zhì)量百分比1.5％備料。先將塵泥固廢配合料等固體物料進(jìn)行破碎碾壓，然后將其放入混料機(jī)中進(jìn)行預(yù)混；同時將所需用量的工業(yè)氯化鈣和PAM加入適量水中配成水溶液，待固體物料混合均勻后注入水溶液并再次進(jìn)行攪拌混合，混合均勻后將最終的混合物料送入壓球機(jī)中，壓制成10mm～30mm球團(tuán)，待球團(tuán)干燥至水分≤3％后，即成為本發(fā)明所述塵泥球團(tuán)。將本發(fā)明所述塵泥球團(tuán)用于轉(zhuǎn)底爐等水平移動床類還原工藝中，在1100℃～1300℃焙燒溫度條件下處理20min～40min，在過量內(nèi)配碳作用下，鐵氧化物被還原成金屬鐵，易還原的鋅氧化物被還原成低沸點單質(zhì)，而難還原的堿金屬化合物也被置換為易揮發(fā)的氯化物，在快速煙氣流動凈化作用下，揮發(fā)的鋅和堿金屬氯化物不斷被煙氣帶走，從而實現(xiàn)高效脫除，最終獲得金屬化率70％以上的金屬化鐵料，鉀、鈉堿金屬脫除率達(dá)到90％以上，同時鋅脫除率也達(dá)到96％以上。當(dāng)前第1頁1 2 3