CN117230306B - 一种采用侧吹炉熔分法对提钒弃渣进行处理的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于固体废弃物资源再利用领域，具体涉及一种采用侧吹炉熔分法对提钒弃渣进行处理的方法及系统。所述方法包括将干燥后的提钒弃渣与石灰混合均匀后加水制粒；将获得的混合颗粒送入回转窑中进行预还原；将预还原产物送入侧吹炉中进行还原和熔分；将含钠烟气作为燃料送入回转窑中；燃烧后的含钠烟气送入除尘系统，获得钠盐产品。本发明提供的方法，在熔分过程中，提钒弃渣中的钠元素以钠蒸汽或简单氧化物的形式随烟气首先作为燃料送入回转窑中，随后送入烘干机，使烟气余热得到充分利用，最后被除尘系统收集，获得钠盐产品和除尘气体，除尘气体处理达标后排出；整个工艺能够对提钒弃渣充分利用且热利用率高。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物资源再利用领域，尤其涉及一种采用侧吹炉熔分法对提钒弃渣进行处理的方法及系统
背景技术
提钒弃渣中含有大量的铁和钒等有价元素，可做为高炉炼铁原料加以回收利用。但因提钒弃渣中含有大量的钠元素，易与其他矿物发生反应生成低熔点化合物，导致烧结矿熔融现象严重，出现糊篦条的问题，且弃渣返回高炉时也会增加高炉碱负荷，对高炉炉衬有很大的破坏，不利于高炉顺行，甚至造成巨大的经济损失。
因此，开发一种提钒弃渣处理工艺，实现提钒弃渣在钢铁厂内部循环利用，最大限度的利用资源和降低环境污染，不仅具有良好的社会效益和环保效益，同时也将给企业带来一定的经济效益。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种采用侧吹炉熔分法对提钒弃渣进行处理的方法及系统，以克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种采用侧吹炉熔分法对提钒弃渣进行处理的方法，包括以下步骤：
S1、将所述提钒弃渣干燥，备用；
S2、将干燥后的所述提钒弃渣与石灰混合均匀后加水制粒，获得混合颗粒；
S3、将获得的所述混合颗粒送入回转窑中进行预还原，获得预还原产物；
S4、将所述预还原产物送入侧吹炉中进行还原和熔分，获得铁水产品、渣产品和含钠烟气；
S5、将所述含钠烟气依次送入回转窑、烘干机进行热能利用，最终送入除尘系统中进行处理，获得钠盐产品。
进一步的，步骤S1中，所述提钒弃渣在滚筒烘干机内干燥；所述滚筒烘干机工作时的热风温度为350-500℃；所述提钒弃渣干燥后含水率为2-8%。
进一步的，步骤S2中，干燥后的所述提钒弃渣与石灰的质量比为4.5-9:1。
进一步的，步骤S2中，所述制粒过程中固液比为7-12:1。
进一步的，所述混合颗粒的粒径为a，则0＜a≤20mm。
进一步的，步骤S3中，所述回转窑中进行预还原的温度为1000-1200℃，所述回转窑中进行预还原的时间为30-50min。
进一步的，步骤S4中，所述熔分的温度为1450-1650℃，所述熔分的时间为30-50min。
进一步的，步骤S5中，所述含钠烟气送入除尘系统中进行处理还获得除尘气体，所述除尘气体进入脱硫脱硝系统，达到预设标准后排出。
进一步的，所述预设标准包括NOx浓度＜50mg/Nm3，预留＜35mg/Nm3，出口SO2浓度＜35mg/Nm3，烟气粉尘颗粒物＜8mg/Nm3。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种对提钒弃渣进行处理的系统，包括：
滚筒烘干机，用于对所述提钒弃渣进行干燥；
造粒机，用于将所述提钒弃渣和石灰混合后制粒，获得混合颗粒；
回转窑，用于对所述混合颗粒进行预还原，获得预还原产物；
侧吹炉，用于将所述预还原产物进行还原和熔分，获得铁水产品、渣产品和含钠烟气；
除尘系统，用于对所述含钠烟气进行处理，获得钠盐产品和除尘气体；
脱硫脱硝系统，用于对所述除尘气体进行处理，使所述除尘气体达到预设标准后排出。
与现有技术相比，本发明的优点包括：
本发明提供一种采用侧吹炉熔分法对提钒弃渣进行处理的方法及系统，所述采用侧吹炉熔分法对提钒弃渣进行处理的方法，在熔分过程中，提钒弃渣中的钠元素以钠蒸汽或简单氧化物的形式被除尘系统收集，获得钠盐产品和除尘气体，除尘气体处理达标后排出；而熔分过程中产生的含钠烟气作为燃料送入回转窑中，之后再送入烘干机，使烟气余热得到充分利用，热利用率高，节能效果显著；能够对提钒弃渣充分利用，具有良好的社会效益和环保效益，同时也将给企业带来一定的经济效益。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明一典型实施中采用侧吹炉熔分法对提钒弃渣进行处理的流程图。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南，并不以任何方式构成对本发明的限制。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
如图1所示，本发明实施例的一个方面提供了一种采用侧吹炉熔分法对提钒弃渣进行处理的方法，包括以下步骤：
S1、将所述提钒弃渣在滚筒烘干机内干燥，例如将含水18-22%的提钒弃渣干燥至含水率为2-8%，滚筒烘干机工作时的热风温度为350-500℃；所述含水率=(湿重-干重)/湿重×100%；备用。
S2、将干燥后的所述提钒弃渣与石灰按4.5-9:1的质量比混合均匀，获得混合物，向混合物中加水制粒，获得混合颗粒，所述混合颗粒的粒径为a，则0＜a≤20mm；且制粒过程中固液比为7-12:1；
S3、将获得的所述混合颗粒送入回转窑中进行预还原，预还原的温度为1000-1200℃，预还原的时间为30-50min，获得预还原产物；
S4、将所述预还原产物送入侧吹炉中进行还原和熔分，获得铁水产品、渣产品和含钠烟气；其中，所述熔分的温度为1450-1650℃，所述熔分的时间为30-50min；
S5、将所述含钠烟气依次送入回转窑、烘干机进行热能利用，最终送入除尘系统中进行处理，获得钠盐产品和除尘气体，所述除尘气体进入脱硫脱硝系统，达到预设标准后排出。所述预设标准包括NOx浓度＜50mg/Nm3，预留＜35mg/Nm3，出口SO2浓度＜35mg/Nm3，烟气粉尘颗粒物＜8mg/Nm3。
所述含钠烟气中Na蒸汽随烟气上升进入烟道，在上升过程中Na与O2、CO2、H2O等反应生成Na2O、NaOH或Na2CO3，涉及的反应可能有：
Na+O2→Na2O
2Na+2H2O→2NaOH+H2
Na2O+CO2→Na2CO3
2NaOH+CO2→Na2CO3+H2O。
为更好的理解本发明的技术方案，以下结合具体实施例对本发明进行详细论述：
实施例1
本实施例提供了一种采用侧吹炉熔分法对提钒弃渣进行处理的方法，包括以下步骤：
S1、将所述提钒弃渣在滚筒烘干机内干燥，例如将含水18%的提钒弃渣干燥至含水率为8%，滚筒烘干机工作时的热风温度为350℃；所述含水率=(湿重-干重)/湿重×100%；备用。
S2、将干燥后的所述提钒弃渣与石灰按4.5:1的质量比混合均匀，获得混合物，向混合物中加水制粒，获得混合颗粒，所述混合颗粒的粒径为a，则0＜a≤20mm；且制粒过程中固液比为8:1；
S3、将获得的所述混合颗粒送入回转窑中进行预还原，所述预还原的温度为1000℃，预还原的时间为30min，获得预还原产物；
S4、将所述预还原产物送入侧吹炉中进行还原和熔分，获得含钠混合物和烟气；其中，所述熔分的温度为1450℃，所述熔分的时间为30min；
S5、将所述含钠混合物送入除尘系统中进行处理，获得钠盐产品和除尘气体，所述除尘气体进入脱硫脱硝系统，达到预设标准后排出；将所述烟气作为燃料送入回转窑中。所述预设标准包括NOx浓度＜50mg/Nm3，出口SO2浓度＜35mg/Nm3，烟气粉尘颗粒物＜8mg/Nm3。
实施例2
本实施例提供了一种采用侧吹炉熔分法对提钒弃渣进行处理的方法，包括以下步骤：
S1、将所述提钒弃渣在滚筒烘干机内干燥，例如将含水22%的提钒弃渣干燥至含水率为3%，滚筒烘干机工作时的热风温度为500℃；所述含水率=(湿重-干重)/湿重×100%；备用。
S2、将干燥后的所述提钒弃渣与石灰按9:1的质量比混合均匀，获得混合物，向混合物中加水制粒，获得混合颗粒，所述混合颗粒的粒径为a，则0＜a≤20mm；且制粒过程中固液比为12:1；
S3、将获得的所述混合颗粒送入回转窑中进行预还原，所述预还原的温度为1100℃，预还原的时间为50min，获得预还原产物；
S4、将所述预还原产物送入侧吹炉中进行还原和熔分，获得含钠混合物和烟气；其中，所述熔分的温度为1450℃，所述熔分的时间为50min；
S5、将所述含钠混合物送入除尘系统中进行处理，获得钠盐产品和除尘气体，所述除尘气体进入脱硫脱硝系统，达到预设标准后排出；将所述烟气作为燃料送入回转窑中。所述预设标准包括NOx浓度＜50mg/Nm3，出口SO2浓度＜35mg/Nm3，烟气粉尘颗粒物＜8mg/Nm3。
实施例3
本实施例提供了一种采用侧吹炉熔分法对提钒弃渣进行处理的方法，包括以下步骤：
S1、将所述提钒弃渣在滚筒烘干机内干燥，例如将含水20%的提钒弃渣干燥至含水率为5%，滚筒烘干机工作时的热风温度为425℃；所述含水率=(湿重-干重)/湿重×100%；备用。
S2、将干燥后的所述提钒弃渣与石灰按6.75:1的质量比混合均匀，获得混合物，向混合物中加水制粒，获得混合颗粒，所述混合颗粒的粒径为a，则0＜a≤20mm；且制粒过程中固液比为9.5:1；
S3、将获得的所述混合颗粒送入回转窑中进行预还原，所述预还原的温度为1100℃，预还原的时间为40min，获得预还原产物；
S4、将所述预还原产物送入侧吹炉中进行还原和熔分，获得含钠混合物和烟气；其中，所述熔分的温度为1550℃，所述熔分的时间为40min；
S5、将所述含钠混合物送入除尘系统中进行处理，获得钠盐产品和除尘气体，所述除尘气体进入脱硫脱硝系统，达到预设标准后排出；将所述烟气作为燃料送入回转窑中。所述预设标准包括NOx浓度＜50mg/Nm3，出口SO2浓度＜35mg/Nm3，烟气粉尘颗粒物＜8mg/Nm3。
实施例4
提钒尾渣（24.44%TFe，25.58%SiO2，3.93%Al2O3，9.24%TiO2，1.47%V2O5，7.06%MnO，4.28%Na）经滚筒烘干机烘干至含水<5%，与石灰8.15:1的比例混合均匀，然后加入质量分数为8%的水在圆盘造球机内制粒，颗粒直径控制在<15mm，制粒产物送入回转窑进行预还原，窑头部位预还原温度控制为1100℃，预还原时间为40min，预还原产物从高温溜槽进入侧吹炉进行熔分得到进一步还原，侧吹炉熔池风口位置温度控制为1550℃，经过45min熔分反应后向炉外排出铁水产品和渣产品，所得铁水产品全铁含量为79.96%，钠含量为0.6%，铁回收率为89.62%。
实施例5
提钒尾渣（24.44%TFe，25.58%SiO2，3.93%Al2O3，9.24%TiO2，1.47%V2O5，7.06%MnO，4.28%Na）经滚筒烘干机烘干至含水<5%，与石灰4.84:1的比例混合均匀，然后加入质量分数为8%的水在圆盘造球机内制粒，颗粒直径控制在<15mm，制粒产物送入回转窑进行预还原，窑头部位预还原温度控制为1100℃，预还原时间为40min，预还原产物从高温溜槽进入侧吹炉进行熔分得到进一步还原，侧吹炉熔池风口位置温度控制为1550℃，经过45min熔分反应后向炉外排出铁水产品和渣产品，所得铁水产品全铁含量为80.28%，钠含量为0.46%，铁回收率为90.82%。
实施例4和实施例5的实验结果如下表所示：
由上表可知，碱度Ｒ=0.6时，铁中TFe=79.96%，Na=0.6%，铁回收率为89.62%。其他条件不变，碱度Ｒ=1.0的条件下，熔分后铁中TFe=80.28%，Na=0.46%，铁回收率为90.82%。由此可见，在合适的碱度下，通过侧吹炉熔分技术，有效进行渣铁分离，可以很好地达到去钠提铁的目的，从而将提钒尾渣变废为宝，最大程度地进行资源化利用；可见，本发明实施例在碱度合适的条件下可有效进行渣铁分离，从而将碱金属硅酸盐与铁分离开来，达到去钠提铁的目的。
从上述内容可见，本发明实施例提供的采用侧吹炉熔分法对提钒弃渣进行处理的方法，采用高富氧熔炼，富氧浓度达50%-80%，冶炼废气量小。通过侧吹喷枪直接向熔体内部补热，放出热量大部分被熔体吸收，加热速度快，热量利用率高，可以快速有效调节熔池温度。产生的高温烟气可作为回转窑和滚筒干燥机预还原、干燥的热源，使烟气余热得到充分利用。热利用率高，节能效果显著。
通过喷枪喷入的燃料和氧气的相对量的调节，有效控制参与冶炼反应的氧气的氧势，使熔池内部还原氛围可控，杜绝泡沫渣、喷炉等不利炉况的发生。控制灵活，安全性好。
侧吹浸没燃烧熔池熔炼工艺采用微负压操作，无烟气外逸，环境友好。
本发明从两个角度实现脱钠，一是在熔分过程中钠元素以钠蒸汽或简单氧化物的形式随烟气一同被侧吹炉除尘系统收集，得到钠盐；二是验在碱度合适的条件下可有效进行渣铁分离，从而将碱金属硅酸盐与铁分离开来，达到去钠提铁的目的。
本发明是解决提钒弃渣碱金属过高的行之有效的方法，可最大程度地实现去钠提铁的目的，从而将提钒弃渣变废为宝，最大程度地进行资源化利用。具有热利用率高，节能环保，控制灵活，安全性好的特点。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的创造构思的前提下，还可以做出其它变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种采用侧吹炉熔分法对提钒弃渣进行处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将所述提钒弃渣在滚筒烘干机内干燥；所述滚筒烘干机工作时的热风温度为350-500℃；所述提钒弃渣干燥后含水率大于或等于2%，且小于5%；所述提钒弃渣中含有24.44%TFe，25.58%SiO2，3.93%Al2O3，9.24%TiO2，1.47%V2O5，7.06%MnO，4.28%Na，备用；
S2、将干燥后的所述提钒弃渣与石灰按4.84:1的比例混合均匀后加入质量百分数为8%的水在圆盘造球机内制粒，获得混合颗粒，所述混合颗粒直径控制在<15mm；
S3、将获得的所述混合颗粒送入回转窑中进行预还原，获得预还原产物；所述回转窑预还原温度控制为1100℃，预还原时间为40min；
S4、将所述预还原产物送入侧吹炉中进行还原和熔分，获得铁水产品、渣产品和含钠烟气；所述熔分过程中碱度R=1.0；所述侧吹炉的熔池风口位置温度控制为1550℃，所述熔分时间为45min；所得铁水产品中全铁含量为80.28%，钠含量为0.46%，铁回收率为90.82%；S5、将所述含钠烟气依次送入回转窑、烘干机、除尘系统中进行处理，获得钠盐产品。
2.根据权利要求1所述采用侧吹炉熔分法对提钒弃渣进行处理的方法，其特征在于：步骤S5中，所述含钠烟气送入除尘系统中进行处理还获得除尘气体，所述除尘气体进入脱硫脱硝系统，达到预设标准后排出。
3.根据权利要求2所述采用侧吹炉熔分法对提钒弃渣进行处理的方法，其特征在于：所述预设标准包括NOx浓度＜50mg/Nm3，出口SO2浓度＜35mg/Nm3，烟气粉尘颗粒物＜8mg/Nm3。
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