CN102337408A - 不锈钢氧化铁皮再生利用二步还原法 - Google Patents

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本发明公开一种不锈钢氧化铁皮再生利用二步还原法。该方法的特征是将堆放的不锈钢氧化铁皮粉料经过筛、混和压块后装罐送入隧道窑进行焙烧与冷却制成本成品，然后送到有衬电渣炉内进行提纯，该有衬电渣炉采用石墨电极，炉衬为石墨碳砖，所用的渣系由CaO和CaF组成。该工艺方法除能有效地回收铁外，还能有效地回收铬、镍等贵重金属。此外，该方法还具有原料适应性强、处理量大、成分容易控制、操作简单可靠、电耗低和综合成本低等优点。

Description

不锈钢氧化铁皮再生利用二步还原法
技术领域
本发明涉及金属废料再生利用的技术领域，尤其是一种不锈钢氧化铁皮再生利用二步还原法，适合不锈钢氧化铁皮回收铬镍贵重金属采用。
背景技术
为了回收不锈钢氧化铁皮中Fe 、Cr、Ni、Cu、Mn等金属，减少环境污染，现有技术正寻找最佳的处理方法，迄今为止，对不锈钢氧化铁皮再生利用最有代表性的方法有电炉法和高炉法两种。
所述的电炉法分电弧炉法和矿热炉法两种：电弧炉法是将不锈钢氧化铁皮随其它炉料在冶炼过程直接加入到炉子内，待熔化后加入还原剂对氧化物进行还原，从而获得铬镍含量较高的铁合金。该电弧炉法的最大缺点是：由于预还原铁皮较轻，加入电弧炉中后基本漂浮在渣面，短时间内很难进入到钢水中去。电弧炉采用的还原剂一般是硅铁，成本高，且该方法只能部分回收不锈钢氧化铁皮中的Fe，不能回收Cr和Mn。
矿热炉法是将不锈钢氧化铁皮与其他矿石一同加入炉中，用炭进行还原，反应机理与电弧炉基本相同。由于矿热炉靠电渣发热，电耗高，渣量大，用该方法冶炼不锈钢氧化铁皮中鉻的收得率不高，费用大，且炉渣中有大量的氧化鉻渣残留，和电弧炉法一样，铬镍等贵重的资源不能得到合理地回收利用。
所述的高炉法是把不锈钢氧化铁皮与其他铁矿粉混匀烧结后作为烧结矿进入高炉熔化，最后作为铁水得到利用。由于高炉出铁的温度大约是1400℃，炉内反应温度大约1500℃左右。Cr2O3 的还原温度是1600-1700℃，因此在高炉内要把铬氧化物还原为金属物，必须提高炉内温度，需加大焦炭的耗量，增加成本，且容易熔化高炉炉壁，缩短炉龄。目前不锈钢氧化铁皮在高炉的使用一般只是回收其中的Fe，炉内温度控制在1500℃左右，Cr和Mn基本上没有回收。
综上分析，传统的电炉法和高炉法，不能有效地回收利用不锈钢氧化铁皮的鉻金属，造成贵重资源的浪费。同时，铬作为氧化物，继续残留在炉渣中，对环境造成污染。
发明内容
本发明的目的在于针对现有不锈钢氧化铁皮再生利用的工艺方法存在的不能有效还原铬、镍等贵重金属的问题，提供一种不锈钢氧化铁皮再生利用二步还原法。采用该工艺方法不但有效地回收不锈钢氧化铁皮的铁外，还能有效地回收其中的铬、镍等贵重金属。
本发明的任务是这样实现的：一种不锈钢氧化铁皮再生利用二步还原法，其工艺程序如下：
1.原料筛选和混合
将粉碎过的块度在3毫米以下的含Fe≥50%、Cr≥5%、Mn≥6%、Ni≥0.4%、P≤0.06%、S≤0.06%（重量百分比）的不锈钢氧化铁皮原料经过圆筒筛和振动筛，剔除杂物后将粉料加热烘干至水份小于1%，然后送到混合室内加入水玻璃、焦炭粉、石灰粉与不锈钢氧化铁皮粉料混合。
2.压块和装罐
将混合好的不锈钢氧化铁皮粉料放到压块机进行压块，然后将压块体放入焙烧罐内。
3.焙烧和冷却
将放有压块体的焙烧罐加盖后放在隧道台车上进入隧道窑，在隧道窑内先经过由室温逐步升至900℃的预热干燥段，然后进入950～1180℃/20小时的高温焙烧段进行焙烧，最后进入冷却段逐步冷却到200～300℃后出隧道窑成半成品。
4.半成品破碎、磁选和压块
将半成品破碎和磁选后通过压块机压成密度约为4.5克/立方厘米的冷压块。
5. 在有衬电渣炉内熔炼提纯
将冷压块送到有衬电渣炉进行渣洗，有衬电渣炉采用连续作业方式，内衬的耐火材料为半石墨碳砖、石墨碳砖或碳化硅结合碳化硅砖中的一种耐火砖，所用的渣系由CaO和CaF的组成，其CaO:CaF的比例为1.22～1.86，有衬电渣炉渣的厚度控制在300～400mm之间，在渣洗过程中按常规加入焦炭、SiC还原剂把半成品中未还原的金属氧化物充分还原。
6．出钢、浇注
当上述的钢水的成分符合下表的要求时，出钢水，要准确控制留钢数量，留钢控制在50～100毫米，浇注到钢锭模中冷却。
成品铬镍铁料质量指标表  
  Fe(金属物） Cr（金属物） Mn(金属物） Ni(金属物） P S
T% 78-83 7-10 2-5 0.8-1.2 0.04 ≤0.05
  上述的方法还可以采取如下措施进一步完善：
有衬电渣炉的内砌耐火材料最好采用石墨碳砖，其耐温高、损耗小。
在渣系中可适当加入占渣系重量的5～10%Al2O3，使渣系具有较高的电阻率，有利于提高电效率，降低比电耗。
本发明实际上是隧道窑+电渣炉二步还原法，其工作原理是将堆存在原料场的不锈钢预还原铁皮，经过筛选、混合、压块后装入焙烧罐。焙烧罐在隧道窑内经过预热、焙烧和保温冷却后完成一次还原得到半成品，不锈钢预还原铁皮中的Fe、Cr和部分的Mn、Ni被初步还原成金属，但半成品中仍含有较多的杂质。半成品经破碎磁选和压块后进入有衬电渣炉，有衬电渣炉中的渣是为减少本成品中的金属被氧化而精心设计的，因为半成品中C非常低，极容易在空气中二次氧化。半成品进入渣洗炉中的高温熔融的熔渣时，杂质被熔渣吸附，金属进一步提纯，从而实现渣铁分离，达到将不锈钢预还原铁皮的Cr、Fe、Ni、Mn等金属元素充分回收，实现不锈钢预还原铁皮资源的再生利用。
本发明的有益效果是：
综上所述，本发明与电炉法、高炉法工艺相比，除能有效地回收不锈钢氧化铁皮的铁外，还能有效地回收不锈钢氧化铁皮的鉻、镍等贵重金属。本工艺还具有原料适应性强，处理量大，成份易控制，操作简单可靠，成本低的特点，在生产过程中，几乎不会产生废气，废水等污染物，达到了良好的经济和环保效益。此外，本发明还有电耗低和综合成本低的优点。本发明除有效回收不锈钢氧化铁皮的铁和贵重金属外，同样适用回收不锈钢的除尘灰。                
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本不锈钢氧化铁皮再生利用二步还原法的具体实施方式，但本不锈钢氧化铁皮再生利用二步还原法的具体实施方式不局限于下述的实施例。
实施例一
本实施例是8吨不锈钢氧化铁皮。
1、将不锈钢氧化铁皮原料经过圆筒筛和振动筛剔除杂物后将粒度小于3毫米的粉料加热烘干至水份小于1%后送到混合室，在混合室内按比例加入粘结剂（少量水玻璃等）、还原剂、脱硫剂（焦炭粉、石灰粉）进行混合。
2、通过压块机把混合好的料压成高常规的180mm、 外径150mm、内径为70mm的圆环柱体，再由电动机械手将圆环柱体装入焙烧罐。
3、将装好料的焙烧罐加盖后放在隧道台车上进入隧道窑，焙烧罐先经过由室温逐步升至900℃的预热干燥，然后进行20小时950～1180℃的高温焙烧，最后逐步冷却到200～300℃后出隧道窑成半成品。
4、半成品经破碎和磁选后通过压块机压成密度约为4.5g/cm3的冷压块。
5、将冷压块送到有衬电渣炉进行渣洗。电渣炉采用石墨电极，炉衬为石墨碳砖，电渣炉的渣系CaO:CaF比例为1.22，添加占渣系总量10%的Al2O3，有衬电渣炉的渣厚控制在300-400mm之间，在渣洗过程中还加入焦炭、SiC等还原剂把半成品中未还原的金属氧化物充分还原。其它操作按现有电渣炉要求进行。
6、当上述的钢水的成分符合要求，出钢，紧密观察出钢过程，准确控制留钢留渣数量，留钢控制在50-100mm。                                            
本实施例8吨不锈钢氧化铁皮可回收铬镍铁料5吨，其余为含锰达20%以上的富锰渣。
实施例二
本实施例是12吨不锈钢氧化铁皮。
1、将不锈钢氧化铁皮原料经过圆筒筛和振动筛剔除杂物后将粒度小于3毫米的粉料加热烘干至水份小于1%后送到混合室，在混合室内按比例加入粘结剂（少量水玻璃等）、还原剂、脱硫剂（焦炭粉、石灰粉）进行混合。
2、通过压块机把混合好的料压成高常规的180mm、外径150mm、内径为70mm的圆环柱体，再由电动机械手将圆环柱体装入焙烧罐。
3、将装好料的焙烧罐加盖后放在隧道台车上进入隧道窑，焙烧罐先经过由室温逐步升至900℃的预热干燥，然后进行20小时950～1180℃的高温焙烧，最后逐步冷却到200～300℃后出隧道窑成半成品。
4、半成品经破碎和磁选后通过压块机压成密度约为4.5g/cm3的冷压块。
5、将冷压块送到有衬电渣炉进行渣洗。电渣炉采用石墨电极，炉衬为石墨碳砖，电渣炉的渣系CaO:CaF比例为1.5，添加占渣系总量8%的Al2O3，有衬电渣炉的渣厚控制在300-400mm之间，在渣洗过程中还加入焦炭、SiC等还原剂把半成品中未还原的金属氧化物充分还原。其它操作按现有电渣炉要求进行。
6、当上述的钢水的成分符合要求，出钢，紧密观察出钢过程，准确控制留钢留渣数量，留钢控制在50-100mm。
本实施例12吨不锈钢氧化铁皮可回收铬镍铁料7.5吨，其余为含锰达20%以上的富锰渣。
实施例三
本实施例是16吨不锈钢氧化铁皮。
1、将不锈钢氧化铁皮原料经过圆筒筛和振动筛剔除杂物后将粒度小于3毫米的粉料加热烘干至水份小于1%后送到混合室，在混合室内按比例加入粘结剂（少量水玻璃等）、还原剂、脱硫剂（焦炭粉、石灰粉）进行混合。
2、通过压块机把混合好的料压成高常规的180mm、 外径150mm、内径为70mm的圆环柱体，再由电动机械手将圆环柱体装入焙烧罐。
3、将装好料的焙烧罐加盖后放在隧道台车上进入隧道窑，焙烧罐先经过由室温逐步升至900℃的预热干燥，然后进行20小时950～1180℃的高温焙烧，最后逐步冷却到200～300℃后出隧道窑成半成品。
4、半成品经破碎和磁选后通过压块机压成密度约为4.5g/cm3的冷压块。
5、将冷压块送到有衬电渣炉进行渣洗。电渣炉采用石墨电极，炉衬为石墨碳砖，电渣炉的渣系CaO:CaF比例为1.86，添加占渣系总量5%的Al2O3，有衬电渣炉的渣厚控制在300-400mm之间，在渣洗过程中还加入焦炭、SiC等还原剂把半成品中未还原的金属氧化物充分还原。其它操作按现有电渣炉要求进行。
6、当上述的钢水的成分符合要求，出钢，紧密观察出钢过程，准确控制留钢留渣数量，留钢控制在50-100mm。
本实施例16吨不锈钢氧化铁皮可回收铬镍铁料10吨，其余为含锰达20%以上的富锰渣。

Claims (3)

1.一种不锈钢氧化铁皮再生利用二步还原法，其特征是该方法的工艺程序如下：
①.原料筛选和混合
将粉碎过的块度在3毫米以下的含Fe≥50%、Cr≥5%、Mn≥6%、Ni≥0.4%、P≤0.06%、S≤0.06%（重量百分比）的不锈钢氧化铁皮原料经过圆筒筛和振动筛，剔除杂物后将粉料加热烘干至水份小于1%，然后送到混合室内加入水玻璃、焦炭粉、石灰粉与不锈钢氧化铁皮粉料混合；
②.压块和装罐
将混合好的不锈钢氧化铁皮粉料放到压块机进行压块，然后将压块体放入熔烧罐内；
③.焙烧和冷却
将放有压块体的焙烧罐加盖后放在隧道台车上进入隧道窑，在隧道窑内先经过由室温逐步升至900℃的预热干燥段，然后进入950～1180℃/20小时的高温焙烧段进行焙烧，最后进入冷却段逐步冷却到200～300℃后出隧道窑成半成品；
④.半成品破碎、磁选和压块
   将半成品破碎和磁选通过压块机压成密度约为4.5克/立方厘米的冷压块；
⑤. 在有衬电渣炉内熔炼提纯
将冷压块送到有衬电渣炉进行渣洗，有衬电渣炉采用连续作业方式，内衬的耐火材料为半石墨碳砖、石墨碳砖或碳化硅结合碳化硅砖中的一种耐火砖，所用的渣系由CaO和CaF的组成，其CaO:CaF的比例为1.22～1.86，有衬电渣炉渣的厚度控制在300～400mm之间，在渣洗过程中按常规加入焦炭、SiC还原剂把半成品中未还原的金属氧化物充分还原；
⑥．出钢、浇注
 当上述的钢水的成分符合下表的要求时，出钢水，要准确控制留钢数量，留钢控制在50～100毫米，浇注到钢锭模中冷却；
成品铬镍铁料质量指标表。
  Fe(金属物） Cr(金属物） Mn(金属物） Ni(金属物） P S T% 78-83 7-10 2-5 0.8-1.2 ≤0.04 ≤0.05
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢氧化铁皮再生利用二步还原法，其特征是有衬电渣炉的内砌耐火材料为石墨碳砖。
3.根据权利要求1所述的一种不锈钢氧化铁皮再生利用二步还原法，其特征是在渣系中还加入占渣系总量5～10%的Al2O3。
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