CN102031361B - 一种钢铁尘泥综合处理利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种钢铁尘泥综合处理利用方法，包括：(1)配料：根据要处理的各种含铁尘泥的主要成分进行配料计算，使尘泥混合料中游离碳含量的过剩系数达到1.0～1.8；(2)混料：用混料设备将物料混合均匀；(3)成型：用成型设备将物料混合料压制成粒度为5mm～15mm的尘泥团块；(4)干燥：成型后的尘泥团块在300℃以下干燥；(5)投料：当铁水罐中的炼钢铁水兑入转炉后，按计算所确定的重量，通过加料设备将尘泥团块投入空铁水罐，利用铁水罐及其内的残余铁水热量对尘泥团块进行预热和部分还原，并在铁水罐折铁后利用大量铁水的热量和冲刷搅拌作用充分还原；(6)脱硫：将接受完铁水装有尘泥团块的炼钢铁水罐移到脱硫位脱硫，脱硫后正常供炼钢使用。本发明提出的方法对钢铁尘泥不需任何分选，对任何尘泥物料均可处理，使钢铁尘泥得以全部利用，简化了尘泥处理设施，降低了企业成本，经济效益和环保效益明显。

Description

一种钢铁尘泥综合处理利用的方法
技术领域
本发明涉及冶金行业对钢铁尘泥的处理方法，特别是钢铁尘泥综合处理利用实现零排放的方法。
背景技术
炼铁、炼钢过程中产生大量的尘泥，特别是高炉灰、瓦斯灰、瓦斯泥及转炉尘泥，尚无有效处理方法，只能堆存，占用土地，浪费资源，更为严重的是造成了环境污染。高炉灰、瓦斯灰、瓦斯泥主要成分为30％～50％铁和10％～40％碳以及少量氧化钙、氧化镁、氧化硅等，转炉尘泥主要成分为60％～70％铁及氧化钙、氧化镁，这些尘泥所含的铁、钙、镁都是钢铁冶炼的有益成分，具有很大的开发利用价值。
在现有技术中，一种治理尘泥的方法，是将少部分尘泥混配于铁矿粉内制成烧结矿或球团矿，送回高炉重新炼铁，例如申请号为02114055.3名称为“含铁尘泥与烧结返矿再利用的方法”和申请号为200410040020.8名称为“炼钢污泥浆用于球团生产造球的方法”专利，均不能处理含锌尘泥或处理量少，不足以解决尘泥给环境造成的污染问题。
申请号为02117732.5名称为“钢铁尘泥全部炼钢实现零排放的方法”的专利，公开了钢铁尘泥全部炼钢实现零排放的方法，其特点是处理钢铁尘泥，经混料，成型，干燥，焙烧还原为碱性海绵铁，熔分，炼钢等工艺过程，实现钢铁尘泥全部炼钢实现零排放，方法可行，但其工艺复杂。
另一种治理尘泥的方法，是将转炉污泥中再加入一定的石灰等碱性熔剂，并将其冷压后制成球团，再将该球团或经焙烧或经养护数天后送回转炉或电炉内作为炼钢造渣剂或冷却剂使用。例如申请号为00110231.1名称为“冷固造渣剂”、申请号为99112573.8名称为“转炉炼钢冷却助熔剂”、申请号为2005 1 0065344.1名称为“一种炼钢尘泥球团化渣剂制造工艺”、申请号为90107770.4名称为“一种使冶金护排出的粉尘干式冷压成块的方法”等专利，这些方法虽然解决了部分尘泥排放问题，但由于铁的氧化物在转炉吹炼过程中不能被还原，从而被再次排出，未能有效利用并解决环保问题。
虽然申请号为02110713.0名为“一种用含铁废料冷固结球团冶炼铁水的方法”的中国专利能够处理含锌和不含锌的多种含铁废料，但是，需要专用设备膛式反射炉、竖炉，并且需要通入用于加热的热风和用于辅助二次燃烧的冷风。该技术工艺复杂，而且能耗和动力消耗高。
发明内容
本发明的目的是提供一种将钢铁尘泥全部予以利用的处理方法，既将含锌尘泥直接在转炉炼钢过程中利用兑铁时铁水罐和脱硫操作的间隙，完成尘泥废物的处理，并实现铁资源的回收利用，彻底解决由于含锌尘泥配入烧结后引起的高炉内锌富集问题，解决了现有尘泥处理技术中能耗和动力消耗高，需要专用设备，处理工序长，工艺复杂等问题，经济效益和环保效益明显。
本发明钢铁尘泥综合处理全部利用的方法是这样实现的：
(1)配料
根据要处理的各种含铁尘泥，如含铁粉尘、含铁湿泥和/或含碳尘泥的主要成分进行配料计算，使尘泥混合料中游离碳含量的过剩系数达到1.0～1.8。所述游离碳含量的过剩系数是指实际尘泥混合料中游离碳含量C实与铁氧化物和锌氧化物还原反应理论需要游离碳量C理的比值C实/C理。如果过剩系数过低不能满足自还原的需要；过剩系数过大，将提高铁水中的碳含量并增加燃料消耗。游离碳含量的过剩系数在1.0～1.8范围内，使用本发明方法处理尘泥效果最佳。尘泥所含铁分的金属化率高于90％，并融入铁水得到＞90％的铁水收得率。按照如下反应(铁氧化物的逐级还原反应、锌氧化物的还原反应)计算所需要的理论碳量C理：
3Fe2O3+C＝2Fe3O4+CO
Fe3O4+C＝3FeO+CO
FeO+C＝Fe+CO
ZnO+C＝Zn+CO
尘泥混合料中游离碳的配入量是用含碳尘泥，如瓦斯泥、瓦斯灰、高炉灰和/或息焦尘泥来调节的。
(2)混料
按比例配料后，用搅拌机或轮碾机或润磨机等混料设备混合均匀。
(3)成型
物料混匀后，用圆盘或圆筒造球机、挤压机等成型设备将物料制成粒度5mm～15mm的尘泥团块。
(4)干燥
成型后的尘泥团块在300℃以下进行干燥，使尘泥团块水分的重量百分比小于1％。
(5)投料
首先，按照脱硫罐盛装的铁水重量、铁水温度、空罐温度、系统对外散失的热量、脱硫温降、还原反应吸收的热量、炼钢对铁水的温度要求和配料成分进行热平衡计算，确定可加入的尘泥团块重量，以保证铁水进入转炉时的温度大于1300℃。根据上述方法计算和大量的试验，得出尘泥团块的最大加入量为铁水重量的12％。当铁水罐中的铁水兑入转炉后，按计算所确定的重量，通过加料设备将尘泥团块投入空铁水罐，利用铁水罐及其内的残余铁水热量预热和还原尘泥团块，然后从炼铁厂来的鱼雷罐再次向铁水罐内折铁，在铁水的热量和折铁时的剧烈冲刷搅拌作用下，反应条件明显改善，铁的氧化物得到了进一步还原。折铁速度太大时会出现火焰较大，反应效率降低等问题，应将折铁速度降至0.8t/s以下。
(6)脱硫
将装有尘泥团块已反应完全的铁水罐移到脱硫站进行脱硫。脱硫喷粉时对铁水的搅拌作用促使未反应完全的尘泥团块进一步还原，实现渣铁有效分离，被还原的金属铁进入铁水内提高了金属收得率。
(7)脱硫后铁水正常供给转炉炼钢。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1)本发明对钢铁尘泥原料无成分限制，不需分选，直接使用。
2)利用其中的碳直接还原铁的氧化物，利用其中的硅、钙、镁作为熔剂，降低尘泥团块的熔点，便于渣铁分离；使钢铁尘泥得以全部利用，简化了尘泥处理设施，降低了投资。
3)本发明不需建造焙烧还原和熔分装置等附加设施，更不需要外来热源，工艺简单，成本优势明显。
4)本发明充分利用铁水热量，不仅促使尘泥团块的铁的氧化物还原而且生成的渣在铁水表面覆盖蓄热保温，减少热量损失。
5)本发明充分利用铁水的热量和向铁水折铁时的动能和脱硫时的搅拌作用，不仅促使尘泥团块的铁氧化物彻底还原，还实现了渣铁有效分离。
6)本发明可全部利用钢铁尘泥实现尘泥废料零排放，彻底解决钢铁尘泥的污染和锌在高炉内循环问题，经济效益和环保效益明显。
具体实施方式
实施例1
处理1种高炉瓦斯泥、1种高炉灰、1种转炉灰和1种焦灰。
首先，确定配料比。根据尘泥的化学成分(见表1)进行配料计算，使配料中游离碳含量的过剩系数达到1.0，配料计算及配料比见表2。
表1本发明实施例尘泥的化学成分(重量百分比)
表2尘泥配料比方案(干重量百分比)
(2)混料：按比例配料后，用搅拌机混合均匀；
(3)成型；物料混匀后，用圆盘造球机将粉料制成粒度5mm～15mm的球团；
(4)干燥：将造好的球团在300℃以下干燥至水分1.0％以下。
(5)投料：当铁水兑入转炉后，向铁水罐投入尘泥团块15吨，运到折铁间等待从高炉来的铁水罐车，利用铁水罐及其内的残余铁水的热量预热和还原尘泥团块，当炼铁厂来的鱼雷罐车上的铁水折入装有尘泥团块的铁水罐时，控制折铁速度0.75t/s，折铁到铁水罐内铁水240吨。在铁水的热量和向铁水罐折铁时的动能搅拌作用下，铁的氧化物进一步还原。在铁水搅动下实现渣铁分离，被还原的金属铁进入铁水内；经取样分析有90％铁的氧化物被还原，86％被还原的铁进入铁水内。
(6)脱硫
将兑完铁水的铁水罐(装有尘泥团块)移到脱硫位脱硫。检测铁水温度为1349℃，脱硫喷粉时对铁水的搅拌作用促使未反应完全的尘泥团块充分还原，被还原的金属铁进入铁水内，实现渣铁分离。脱硫后检测铁水温度为1338℃，满足炼钢要求。
实施例2
处理1种高炉瓦斯灰、1种转炉泥和1种铁红。
首先，确定配料比。根据尘泥的化学成分(见表3)进行配料计算，使配料中游离碳含量的过剩系数达到1.4，配料计算及配料比见表4。
表3本发明实施例尘泥的化学成分(重量百分比)
Figure G2009101877823D00061
表4尘泥配料比方案
Figure G2009101877823D00062
(2)混料：按比例配料后，用搅拌机混合均匀；
(3)成型；物料混匀后，用圆盘造球机将粉料制成粒度5mm～15mm的球团；
(4)干燥：将造好的球团在在300℃以下干燥至水分1.0％以下。
(5)投料：当铁水兑入转炉后，即向铁水罐投入尘泥团块24吨，运到折铁间等待从高炉来的铁水罐车，利用铁水罐及其内的残余铁水的热量预热和还原尘泥团块，当炼铁厂来的鱼雷罐车上的铁水折入装有尘泥团块的铁水罐时，控制折铁速度0.79t/s，折铁到铁水罐内铁水230吨。在铁水的热量和向铁水罐折铁时的动能搅拌作用下，铁的氧化物进一步还原。在铁水搅动下实现渣铁分离，被还原的金属铁进入铁水内；经取样分析有93％铁的氧化物被还原，88％被还原的铁进入铁水内。
(6)脱硫
将兑完铁水的铁水罐(装有尘泥团块)移到脱硫位脱硫。检测铁水温度为1340℃，脱硫喷粉时对铁水的搅拌作用促使未反应完全的尘泥团块进一步彻底还原，被还原的金属铁进入铁水内；实现渣铁完全分离。脱硫后检测铁水温度为1330℃，满足炼钢要求。铁水供转炉炼钢用。
实施例3
处理1种高炉瓦斯灰、1种高炉瓦斯泥、1种高炉灰、1种转炉泥、1种转炉灰和1种铁红。首先，确定配料比。根据尘泥的化学成分(见表5)进行配料计算，使配料中游离碳含量的过剩系数达到1.2，配料计算及配料比见表6。
表5本发明实施例尘泥的化学成分(重量百分比)
Figure G2009101877823D00071
表6尘泥配料比方案
(2)混料：按比例配料后，用搅拌机混合均匀；
(3)成型；物料混匀后，用圆盘造球机将粉料制成粒度5mm～15mm的球团；
(4)干燥：将造好的球团在300℃以下干燥至水分1.0％以下。
(5)投料：当铁水兑入转炉后，即向铁水罐投入尘泥团块20吨，运到折铁间等待从高炉来的铁水罐车，利用铁水罐及其内的残余铁水的热量预热和还原尘泥团块，当炼铁厂来的鱼雷罐车上的铁水折入装有尘泥团块的铁水罐时，控制折铁速度0.78t/s，折铁到铁水罐内铁水235吨。在铁水的热量和向铁水折铁时的动能搅拌作用下，铁的氧化物进一步还原。在铁水搅动下实现渣铁分离，被还原的金属铁进入铁水内；经取样分析有91％铁的氧化物被还原，87％被还原的铁进入铁水内。
(6)脱硫
铁水罐移到脱硫位脱硫。检测铁水温度为1346℃，脱硫喷粉时对铁水的搅拌作用促使未反应完全的尘泥团块进一步还原，实现渣铁分离，被还原的金属铁进入铁水内。脱硫后检测铁水温度为1335℃，满足炼钢要求。

Claims (4)

1.一种钢铁尘泥综合处理利用的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）配料：根据要处理的各种含铁尘泥的主要成分进行配料计算，使尘泥混合料中游离碳含量的过剩系数达到1.0～1.8，所述游离碳含量的过剩系数是指实际尘泥混合料中游离碳含量C实与铁氧化物和锌氧化物还原反应理论需要游离碳量C理的比值C实/C理；
（2）混料：按比例配料后，用混料设备将物料混合均匀；
（3）成型：物料混匀后，用成型设备将混合料制成粒度为5mm～15mm的尘泥团块；
（4）干燥：成型后的尘泥团块在300℃以下进行干燥，尘泥团块水分的重量百分比小于1%；
（5）投料：当炼钢铁水罐兑完铁水后，按计算所确定的重量，通过加料设备将尘泥团块投入炼钢铁水罐中，利用炼钢铁水罐内的残余铁水的热量预热和部分还原尘泥团块，当装有尘泥团块的铁水罐再次折铁时，通过大量铁水的热量和剧烈冲刷搅拌下，改善了尘泥物料中的铁氧化物的反应条件，并使其得到进一步的还原；
（6）脱硫：将装有尘泥团块并兑完铁水的铁水罐移到脱硫位进行脱硫操作，脱硫喷粉时对铁水的搅拌作用促使未反应完全的尘泥团块进一步充分还原，被还原的金属铁进入铁水内，实现铁氧化物的还原和渣铁分离。
2.根据权利要求1所述的钢铁尘泥综合处理利用的方法，其特征在于所述尘泥团块的加入量要按照脱硫罐盛装的铁水重量、铁水温度、空罐温度、系统对外散失的热量、脱硫温降、还原反应吸收的热量、炼钢对铁水的温度要求和配料成分进行热平衡计算，以保证铁水进入转炉时的温度大于1300℃。
3.根据权利要求2所述的钢铁尘泥综合处理利用的方法，其特征在于尘泥团块的最大加入量为铁水重量的12%。
4.根据权利要求1所述的钢铁尘泥综合处理利用的方法，其特征在于铁水罐车上的铁水折入装有尘泥团块的铁水罐时，控制折铁速度0.8t/s以下。
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