本方法涉及鎳鐵合金廢渣綜合利用，特別涉及一種利用自產(chǎn)廢渣脫除鎳鐵合金冶煉廢氣中二氧化硫的方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著不銹鋼行業(yè)迅猛發(fā)展，鎳鐵合金的需求量和生產(chǎn)規(guī)模不斷增加，同時(shí)隨著硫化鎳礦的資源逐漸枯竭，紅土鎳礦的使用成為趨勢。由于紅土礦鎳含量低，因此冶煉過程中排放的廢渣量相當(dāng)巨大，成為擺在鎳鐵合金企業(yè)和當(dāng)?shù)貐^(qū)域的一大難題，給鎳鐵冶煉的可持續(xù)發(fā)展帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
紅土礦鎳鐵合金冶煉廢渣的主要成分是SiO2(約52％)、MgO(約32％)、FeO(約7.3％)，其可回收有價(jià)金屬少，同時(shí)具有鎂高鈣低，活性差；抗壓強(qiáng)度大，磨細(xì)能耗大和成本高等特點(diǎn)。目前的廢渣處理方式主要以堆存、填埋為主，不僅占用大量的土地資源，還嚴(yán)重污染環(huán)境。制造建材原料、礦物棉、微晶石是目前鎳鐵廢渣綜合利用研究的主要方面，但上述都只利用了廢渣的物理性能，而對渣中的MgO等化合物未實(shí)現(xiàn)充分利用，利用效率不高。
RKEF(回轉(zhuǎn)窯-礦熱爐-轉(zhuǎn)爐)技術(shù)是目前國內(nèi)廣泛采用的鎳鐵合金冶煉工藝，冶煉工藝廢氣主要包括礦熱電爐廢氣、回轉(zhuǎn)窯廢氣，污染物主要為SO2、NOx、煙塵、Ni及其化合物、Cr及其化合物等?；剞D(zhuǎn)窯排出的煙氣溫度為300℃，含有大量煙塵，一般經(jīng)混風(fēng)降溫至150℃左右，通過除塵、脫硫后排放。礦熱電爐排出的煙氣溫度約950℃，經(jīng)過余熱鍋爐回收余熱和除塵、脫硫后排放。
目前國內(nèi)常用的有色金屬冶煉煙氣脫硫技術(shù)可分為濕法和干法兩種。應(yīng)用較為廣泛的濕法煙氣脫硫技術(shù)有石灰石-石膏法、廢堿液吸收法、鈉堿法等。石灰石-石膏法以石灰石或石灰漿液與煙氣中的SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成石膏。鈉堿法主要是利用堿液和煙氣中的SO2反應(yīng)。濕法煙氣脫硫反應(yīng)過程快、吸收效果好，但都需要額外投加吸收劑，從而增加企業(yè)運(yùn)行成本，且反應(yīng)廢棄物易造成二次污染。干法脫硫主要有活性焦脫硫、荷電干粉噴射脫硫、電化學(xué)法脫硫等，不存在廢水、廢渣二次污染問題，但由于技術(shù)和脫硫效果的原因，尚未大面積推廣應(yīng)用。
專利：CN201210415270中提到一種循環(huán)氧化一體結(jié)構(gòu)的氧化鎂法煙氣脫硫工藝，該方法去掉了傳統(tǒng)氧化鎂漿洗-再生法脫硫中的氧化鎂再生工序，增加清液返回、濾液回收工序，提高了資源利用率，克服了傳統(tǒng)氧化鎂濕法脫硫中氧化鎂再生率低的缺點(diǎn)。上述專利以及類似專利皆以氧化鎂濕法脫硫?yàn)橹鳎枰都友趸V粉劑，最終都會(huì)產(chǎn)生大量含水硫酸鎂，再生能耗大，運(yùn)行成本高。
本方法通過利用廢渣中已經(jīng)存在的MgO進(jìn)行冶煉煙氣干法脫硫反應(yīng)，能夠大大節(jié)省煙氣脫硫過程的藥劑和水投加量，降低氧化鎂再生過程的能耗，并且實(shí)現(xiàn)廢渣的廠內(nèi)循環(huán)利用，提高資源利用效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
針對現(xiàn)有技術(shù)中對于鎳鐵合金廢渣綜合利用所產(chǎn)生的問題，本方法提供一種利用自產(chǎn)廢渣脫除鎳鐵合金冶煉廢氣中二氧化硫的方法，通過對鎳鐵合金廢渣綜合利用，同時(shí)處理冶煉煙氣SO2和循環(huán)利用冶煉廢渣的工藝，減少藥劑的投加和廢水、廢渣的排放。
2.技術(shù)方案
一種利用自產(chǎn)廢渣脫除鎳鐵合金冶煉廢氣中二氧化硫的方法，其步驟包括：
(1)將鎳鐵合金冶煉自產(chǎn)廢渣的多孔顆粒材料從脫硫回轉(zhuǎn)窯頂部裝入，冶煉廢氣從底部進(jìn)入脫硫回轉(zhuǎn)窯，進(jìn)行逆流反應(yīng)；
(2)將步驟(1)的廢氣從脫硫回轉(zhuǎn)窯頂部排出，進(jìn)入電除塵裝置，除塵后排入煙囪；
(3)將步驟(1)使用后的多孔顆粒材料從脫硫回轉(zhuǎn)窯的窯底排出，一小部分送至堆場外排或做其他利用，剩余的大部分輸送至再生回轉(zhuǎn)窯；
(4)將步驟(1)使用后的多孔顆粒材料在再生回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行1000-1200℃高溫分解，主要反應(yīng)有：
MgSO3→MgO+SO2
(5)將步驟(4)產(chǎn)生的濃縮酸性氣體經(jīng)除塵后進(jìn)入吸收塔，采用水噴淋吸收得到副產(chǎn)稀酸；
(6)將步驟(4)再生后的多孔顆粒材料返回脫硫回轉(zhuǎn)窯，循環(huán)使用；
(7)將步驟(5)產(chǎn)生的尾氣通入脫硫回轉(zhuǎn)窯，與冶煉廢氣一起進(jìn)一步深度脫硫。
3.有益效果：
本發(fā)明的有益效果在于：
(1)本發(fā)明利用鎳鐵冶煉廢渣制得的多孔材料進(jìn)行煙氣脫硫，為廢渣的綜合利用提供了新的思路和方向，提高了資源利用效率，降低對環(huán)境的污染；
(2)相比傳統(tǒng)的氧化鎂濕法脫硫，使用本發(fā)明提供的脫硫方法能夠大大節(jié)省脫硫過程的藥劑和水投加量，降低氧化鎂再生過程的能耗和企業(yè)運(yùn)行成本；
(3)相比傳統(tǒng)的廢渣綜合利用途徑，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了廢渣的廠內(nèi)循環(huán)利用，顯著降低了交通運(yùn)輸成本和運(yùn)輸過程中的環(huán)境污染；
(4)利用鎳鐵冶煉廢渣制得的多孔材料進(jìn)行煙氣脫硫，脫硫率達(dá)到90％以上。
附圖說明：
圖1為利用自產(chǎn)廢渣脫除鎳鐵合金冶煉廢氣中二氧化硫的方法的流程圖。
具體實(shí)施方式：
實(shí)施例1：
一種利用自產(chǎn)廢渣脫除鎳鐵合金冶煉廢氣中二氧化硫的方法，如圖1所示：其步驟包括：
(1)將鎳鐵合金冶煉自產(chǎn)廢渣的多孔顆粒材料從脫硫回轉(zhuǎn)窯頂部裝入，多孔顆粒材料加入量為60kg/h，冶煉廢氣(72000m3/h，SO2濃度290mg/m3)從底部進(jìn)入脫硫回轉(zhuǎn)窯，進(jìn)行逆流反應(yīng)10h；
多孔顆粒材料為鎳鐵合金冶煉自產(chǎn)廢渣的多孔顆粒材料，其包括SiO2、MgO和FeO。
(2)將步驟(1)的反應(yīng)產(chǎn)生的廢氣從脫硫回轉(zhuǎn)窯頂部排出，進(jìn)入電除塵裝置，除塵后排入煙囪進(jìn)行排放；經(jīng)檢測除塵后尾氣中SO2濃度20mg/m3，脫硫率為93.1％；
(3)將步驟(1)使用后的多孔顆粒材料從脫硫回轉(zhuǎn)窯的窯底排出，一小部分送至堆場外排或做其他利用，使用后的80％多孔顆粒材料送至再生回轉(zhuǎn)窯；
(4)將步驟(1)使用后的多孔顆粒材料在再生回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行高溫分解，控制溫度1000℃，主要反應(yīng)有：
MgSO3→MgO+SO2
(5)將步驟(4)產(chǎn)生的酸性氣體進(jìn)入電除塵裝置，除塵后通入吸收塔，采用水噴淋吸收得到副產(chǎn)稀酸；
(6)將步驟(4)再生后的多孔顆粒材料返回脫硫回轉(zhuǎn)窯，循環(huán)使用；
(7)將步驟(5)產(chǎn)生的酸性尾氣通入脫硫回轉(zhuǎn)窯，與冶煉廢氣一起進(jìn)一步深度脫硫。
再生后的顆粒材料返回脫硫回轉(zhuǎn)窯循環(huán)使用，再生窯產(chǎn)生的濃縮酸性氣體經(jīng)除塵、水噴淋吸收得到副產(chǎn)稀酸。
所述步驟(1)中的鎳鐵合金冶煉自產(chǎn)廢渣的多孔顆粒材料，多孔顆粒材料的制備方法，其步驟為：將高溫狀態(tài)下的鎳礦爐渣送入調(diào)制電爐，控制調(diào)制電爐溫度1350℃-1450℃；保溫1350℃-1450℃，進(jìn)入熔體流槽；將高溫熔體經(jīng)流槽注入傳送帶上的成型模具中，使其成形；將成形高溫粒化材料在換熱室中進(jìn)行換熱，材料固化冷卻至低溫后，得到顆粒材料成品。
所制備得到的顆粒材料比表面積0.8m2/kg，堆積密度500kg/m3，MgO占多孔顆粒材料質(zhì)量30％，MgO、FeO、CaO含量之和占總重45％，SiO含量占多孔顆粒材料質(zhì)量總重50％，余量為Al2O3、Cr2O3，約占5％。
所述步驟(2)和步驟(5)中除塵，所涉除塵裝置為四電場電除塵裝置。
步驟(2)中出口尾氣SO2濃度20mg/m3，脫硫率為93.1％，脫硫后的煙氣經(jīng)電除塵器除塵后進(jìn)入煙囪排放。
實(shí)施例2
步驟同實(shí)施例1，不同在于步驟(1)中冶煉廢氣(72000m3/h，SO2濃度350mg/m3)進(jìn)入脫硫回轉(zhuǎn)窯，顆粒材料加入量為74kg/h，進(jìn)行逆流反應(yīng)9h；
步驟(2)中出口尾氣SO2濃度21mg/m3，脫硫率為94％，脫硫后的煙氣經(jīng)電除塵器除塵后進(jìn)入煙囪排放。
步驟(4)中控制溫度1100℃。
實(shí)施例3
步驟同實(shí)施例1，不同在于步驟(1)中冶煉廢氣(40000m3/h，SO2濃度290mg/m3)進(jìn)入脫硫回轉(zhuǎn)窯，顆粒材料加入量為35kg/h；步驟(2)中出口尾氣SO2濃度11.6mg/m3，脫硫率為96％，脫硫后的煙氣經(jīng)電除塵器除塵后進(jìn)入煙囪排放。步驟(4)中控制溫度1200℃；多孔顆粒材料的制備方法，其步驟還包括向調(diào)制電爐添加MgO；加熱保溫，使所添加的MgO和鎳鐵合金冶煉廢渣熔解并均勻混合，進(jìn)入熔體流槽，得到高溫熔漿，其中廢渣與調(diào)整劑的質(zhì)量比為100:20。
實(shí)施例4
步驟同實(shí)施例1，不同在于步驟(1)中冶煉廢氣(72000m3/h，SO2濃度400mg/m3)進(jìn)入脫硫回轉(zhuǎn)窯，顆粒材料加入量為90kg/h，進(jìn)行逆流反應(yīng)8h；
步驟(2)中出口尾氣SO2濃度22mg/m3，脫硫率為94.5％，脫硫后的煙氣經(jīng)電除塵器除塵后進(jìn)入煙囪排放。
實(shí)施例5
步驟同實(shí)施例1，不同在于步驟(1)中冶煉廢氣(72000m3/h，SO2濃度200mg/m3)進(jìn)入脫硫回轉(zhuǎn)窯，顆粒材料加入量為45kg/h；
步驟(2)中出口尾氣SO2濃度16mg/m3，脫硫率為92％，脫硫后的煙氣經(jīng)電除塵器除塵后進(jìn)入煙囪排放。