CN103740939B - 一种利用钢铁厂含锌尘泥生产铁水并回收锌的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用钢铁厂含锌尘泥生产铁水并回收锌的方法。该方法包括以下步骤：将干燥的钢铁厂含锌尘泥与粘结剂、水混合均匀得到混合原料；将混合原料进行冷固结成型，得到球团或砖块；将冷固结的球团或砖块送入烘干机或链篦机上烘干到含水量≤1wt%；将经过烘干的球团或砖块与焦炭、熔剂混合进行还原冶炼，得到铁水和锌蒸汽；将含有锌蒸汽的煤气引出，利用热旋风除尘器除去粗粒粉尘，利用余热锅炉回收煤气显热，经过换热器进行换热，再利用布袋除尘器进行精除尘，得到高锌粉尘。本发明提供的方法减少了钢铁厂冶金尘泥等固体废弃物对环境的污染，同时产生了可以直接用于炼钢的铁水，具有较好的经济及社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用钢铁厂含锌尘泥生产铁水并回收锌的方法，属于钢铁冶炼废弃物回收技术领域。
背景技术
在钢铁生产过程中会产生很多粉尘或污泥，如高炉瓦斯灰（瓦斯泥）、高炉除尘灰、转炉除尘灰（OG泥）、电炉除尘灰等，其中锌的含量都比较高。锌是高炉原料中的一种微量元素，通常以氧化物或硫化物形态进入高炉，但由于其还原温度低、液态锌的沸点也低，几乎不能被渣铁吸收。
钢铁生产过程中的含锌尘泥如果返回烧结工序使用，所含的锌将跟随烧结矿一起进入高炉，会在高炉中形成锌的富集，高炉的锌负荷过高会对高炉产生一系列危害，例如炉内结瘤、破坏炉衬、风口上翘等，影响高炉的生产及高炉长寿，而且随着镀锌废钢用量不断增加，冶金固体废弃物含锌量越来越高。
由于粉尘和污泥含铁成分较高，且含有较高的碳，是一种宝贵的再生资源，因此，开发钢铁厂内含锌尘泥的合理利用工艺，回收利用有用成分，从而避免锌在高炉中的循环富集具有积极意义。部分企业开发了处理钢铁厂含锌尘泥的工艺，如转底炉工艺、回转窑工艺等，但各工艺不同程度上存在能耗高、投资大，或生产稳定性差等问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种回收利用钢铁厂含锌尘泥的方法，其是通过将含锌尘泥处理之后进行还原冶炼用于生产铁水并回收锌的方法。
为达到上述目的，本发明提供了一种利用钢铁厂含锌尘泥生产铁水并回收锌的方法，其包括以下步骤：
将干燥的钢铁厂含锌尘泥与粘结剂、水混合均匀得到混合原料，其中，粘结剂的添加量占钢铁厂含锌尘泥总重量的3-7%，水的添加量占所述钢铁厂含锌尘泥总重量的2-3%；
将混合原料进行成型，得到球团或砖块；
将冷固结的球团或砖块送入烘干机或链篦机上烘干到含水量≤1wt%，使其强度达到≥1000N/个，以满足冶金固废回收炉对其强度的要求；
将经过烘干的球团或砖块与焦炭、熔剂按55-75：20-40：5-10的质量比进行还原冶炼，得到铁水和含有锌蒸汽的煤气；
将含有锌蒸汽的煤气引出，利用热旋风除尘器除去粗粒粉尘，利用余热锅炉回收煤气显热，经过换热器进行换热将含有锌蒸汽的煤气温度降至300℃以下，再利用布袋除尘器进行精除尘，得到高锌粉尘。
本发明提供的钢铁厂含锌尘泥回收利用生产铁水并回收锌的方法是利用钢铁生产过程中产生的含锌粉尘或污泥，包括高炉瓦斯灰（瓦斯泥）、高炉除尘灰、转炉除尘灰（OG泥）、电炉除尘灰等生产铁水同时回收锌的方法。
在本发明提供的上述方法中，优选地，所采用的粘结剂为有机粘结剂、糖蜜、膨润土和水泥等中的一种或几种。其中，上述有机粘结剂优选为聚乙烯醇。
在本发明提供的上述方法中，优选地，在冶炼过程中，所采用的溶剂为硅石。
在本发明提供的上述方法中，优选地，在冷固结过程中，球团是利用压球机中进行成型得到的，即采用压球工艺制成的，球团的直径为10-50mm。
在本发明提供的上述方法中，优选地，在冷固结过程中，砖块是利用制砖机压制得到的，即采用制砖工艺制成的，砖块的边长和高度分别为20-50mm，该方式尤其适合于采用水泥作为粘结剂的情况。砖块可以制成各种形状，例如六边形、正方形、长方形以及菱形等形状，砖块的中心也可以压制出有多个通孔的形式。
在本发明提供的上述方法中，还原冶炼采用如图1所示的冶金固废回收炉进行，在还原冶炼中所采用的冶金固废回收炉包括金属炉壳、冷却壁、耐火炉衬、风口、铁口、钟式炉顶装料设备、煤气导出管等部件，容积为60-100m3，冶金固废回收炉有4个风口和1个铁口（风口和铁口的设置位置和方式可以按照常规方法进行），可以配备2座顶燃式热风炉，热风温度为800-1100℃；冶金固废回收炉的煤气导出管设置在炉身的中上部，操作采用高顶温方式。金属炉壳设于炉体的外侧，炉体内部设有耐火炉衬。
在本发明提供的上述方法中，优选地，在冶炼过程中，煤气导出管处的温度控制在900℃以上，以使还原产生的大部分锌能够以蒸汽的状态随高温煤气排出炉外。
在本发明提供的上述方法中，优选地，上述钢铁厂含锌尘泥包括高炉瓦斯灰、高炉除尘灰、转炉除尘灰和电炉除尘灰等中的一种或几种的组合。
在本发明提供的上述方法中，优选地，所采用的干燥的钢铁厂含锌尘泥的含水量≤1wt%，尤其是采用高炉瓦斯泥、转炉除尘灰时。
根据本发明的具体实施方案，上述利用钢铁厂含锌尘泥生产铁水并回收锌的方法可以按照以下具体步骤进行：
1）原料处理及配料
将干燥的钢铁厂含锌尘泥以及粘结剂等储存于配料仓中，经过配料秤按比例混合，并添加一定比例的水，在混匀机上混合均匀，得到混合原料。
2）造块
造块工艺是将混合好的混合原料进行冷固结成型，根据原燃料条件及粘结剂条件，可采用压球及制砖两种工艺。压球工艺是将混匀的混合原料输送到在压球机上压制成直径10-50mm的球团；制砖工艺是在制砖机上将混合原料压制成砖块，砖块的形状可采用六边形、正方形或长方形及菱形等，边长及高度为20-50mm，砖的中心也可以压制出有多个通孔的形式。
3）烘干
为提高冷固结的球团或砖块的强度，将冷固结的球团或砖块送入烘干机或链篦机中烘干到含水≤1wt%，使其强度达到≥1000N/个。
4）还原熔分
将烘干的球团或砖块、焦炭、熔剂按比例通过耐高温钟式炉顶装入冶金固废回收炉中还原冶炼，冶金固废回收炉配有热风炉，热风温度为800-1100℃，原料中的铁元素及锌元素经过还原，产生铁水及含有锌蒸汽的煤气，产生的铁水周期性地从冶金固废回收炉的出铁口排出，采用铁水罐运往炼钢车间炼钢或送铸铁车间铸成铁块，产生的炉渣水淬成水渣。
5）锌回收
含有锌蒸汽的煤气从冶金固废回收炉中上部的煤气导出管处引出（温度在900℃以上），经过热旋风除尘器将粗粒粉尘除去，经过余热锅炉回收煤气显热，经过换热器换热以预热热风炉助燃空气，将降温到300℃以下的煤气引入布袋除尘器进行精除尘，这时从冶金固废回收炉中排出的锌蒸汽已经大部分氧化成氧化锌，并附着在粉尘上捕集下来，将高锌粉尘定期排出，可作为锌冶炼的原料。
通过余热锅炉与换热器的热交换，煤气温度逐渐下降伴随着锌的附着力也逐渐增强，采用带有振打方式的余热锅炉防止热管堵塞，降温后的煤气一部分用于热风炉，剩余部分可送入煤气管网供其它用户使用。
本发明提供的方法是将钢铁厂含锌尘泥冷固结造块，采用冶金固废回收炉生产铁水并回收锌，减少了钢铁厂含锌尘泥等固体废弃物对环境的污染，避免了锌在钢铁厂中的循环及锌在高炉中的富集，有利于高炉操作的稳定与长寿，同时产生了可以直接用于炼钢的铁水，具有较好的经济及社会效益，同时，产生的高温煤气余热采用余热锅炉及换热器的梯级回收方式进行回收，能源效率较高。
附图说明
图1为实施例1所采用的冶金固废回收炉的结构示意图；
图2为实施例1所采用的回收工艺流程示意图。
主要附图标号：
金属炉壳 1 冷却壁 2 耐火炉衬 3 风口 4 铁口 5 钟式炉顶装料设备 6 煤气导出管 7
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种利用钢铁厂含锌尘泥生产铁水并回收锌的方法，其工艺流程如图2所示，包括以下具体步骤：
1）原料处理及配料
将干燥后储存于配料仓中的高炉瓦斯灰及转炉OG泥按照1：1的质量比配料，高炉瓦斯灰与转炉OG泥的主要成分如表1，然后添加粘结剂，粘结剂采用糖蜜，粘结剂的使用量占含锌尘泥质量（高炉瓦斯灰与转炉OG泥的质量之和）的5wt%，然后将添加占含锌尘泥质量（高炉瓦斯灰与转炉OG泥的质量之和）的2wt%的水，在混匀机上混合均匀，得到混合原料。
表1高炉瓦斯灰及转炉OG泥的主要成分（单位：wt%）
| 项目 | C | TFe | SiO2 | CaO | MgO | Al2O3 | Zn | S | P |
| 高炉瓦斯灰 | 32.6 | 25.2 | 8.53 | 5.03 | 1.56 | 3.02 | 4.47 | 0.7 | 0.04 |
| 转炉OG泥 | 1.2 | 49 | 2.8 | 11.2 | 6.9 | 0.6 | 3.6 | 0.13 | 0.06 |
2）造块
将混合好的原料经过压球机进行冷固结成型，压制成40×30×20mm的枕形球团。
3）烘干
将冷固结的枕形球团送入烘干机或链篦机上烘干到含水量≤1wt%，使其强度达到≥1000N/个。
4）还原熔分
将烘干的枕形球团、焦炭、熔剂（硅石）按70：25：5的质量比通过上料系统从耐高温钟式炉顶装入冶金固废回收炉（其结构如图1所示）中还原冶炼，热风温度为1000℃，原料中的铁元素及锌元素经过还原产生铁水及锌蒸汽，每一小时左右出一次铁，采用铁水罐运往炼钢车间炼钢或送铸铁车间铸成铁块。
上述冶金固废回收炉包括金属炉壳1、冷却壁2、耐火炉衬3、风口4、铁口5、钟式炉顶装料设备6、煤气导出管7等，容积为80m3，冶金固废回收炉有4个风口和1个铁口，其中：
金属炉壳1设于整个炉体的外部；
冷却壁2设置在炉身的中、下部的外侧以用于冷却；
钟式炉顶装料设备6设于炉体的顶部，用于装入还原冶炼的原料；
炉顶封盖内焊接锚固件并喷涂有一层耐热耐磨的不定形耐火材料；
炉底和炉缸采用大块炭砖加自由式陶瓷杯结构，炉缸区域全部环砌大块微孔炭砖，炉缸异常侵蚀区部位所采用的炭砖应加长，炉缸炭砖内侧砌筑刚玉质陶瓷杯，该陶瓷杯内侧及陶瓷垫上砌筑有一层粘土保护砖；
炉腹、炉腰、炉身下部采用焙烧微孔铝炭砖砌筑；炉身上部用磷酸盐浸渍的粘土砖砌筑，炉身上部无冷却壁的部位，在炉壳内喷涂有不超过70mm厚的不定形耐火材料同时炉身内侧砌筑有磷酸盐浸渍的粘土砖，该粘土砖的表面也喷涂有一层耐热耐磨的不定形耐火材料；炉腹和炉腰采用带肋镶嵌式冷却壁，内铸有双层冷却水管，肋槽内设有炭化硅捣打料；
炉底和炉缸区域采用光面冷却壁，内铸有单进单出的蛇形无缝钢管；炉底采用水冷的方式进行冷却，设置多组冷却水管并铺满整个炉底；
煤气导出管7设置在炉身的中上部，用于导出所产生的煤气，操作采用高顶温方式。
对于上述冶金固废回收炉，各个部件之间的位置关系以及设置方式可以根据需要按照常规的方式进行，对于各部分所采用的耐火材料的种类、钢管的种类、水管的种类等，均可以按照常规方式进行选择。
5）锌回收及余热利用
采用高顶温的操作方式，保持煤气导出管处的煤气温度在900℃以上，保证还原产生的大部分锌以气态形式随着煤气一同排出炉外；
含有锌蒸汽的高温煤气通过旋风除尘器去除煤气中的大粒粉尘后，经过余热锅炉回收大部分显热，余热锅炉产生的蒸汽可以并入全厂蒸汽管网，亦可直接发电；煤气进一步经过换热器对热风炉助燃空气进行预热，使得煤气中大部分显热得以回收，然后送往布袋除尘器进一步除尘，除尘后的净煤气一部分用于热风炉加热，剩余的送往煤气管网用于其它用户；在煤气冷却过程中，大部分锌氧化成氧化锌颗粒，并附着在粉尘颗粒上，经过布袋除尘器的捕集，得到高锌含量的布袋除尘灰。
Claims (4)
1.一种利用钢铁厂含锌尘泥生产铁水并回收锌的方法，其包括以下步骤：
将干燥的钢铁厂含锌尘泥与粘结剂、水混合均匀得到混合原料，其中，所述粘结剂的添加量占所述钢铁厂含锌尘泥总重量的3-7％，所述水的添加量占所述钢铁厂含锌尘泥总重量的2-3％；所述钢铁厂含锌尘泥包括高炉瓦斯灰、高炉除尘灰、转炉OG泥、转炉除尘灰和电炉除尘灰中的一种或几种，所述干燥的钢铁厂含锌尘泥的含水量≤1wt％；所述粘结剂为聚乙烯醇；
将混合原料进行成型，得到球团或砖块；
将冷固结的球团或砖块送入烘干机或链篦机上烘干到含水量≤1wt％，以提高其强度，要求其强度达到≥1000N/个；
将经过烘干的球团或砖块与焦炭、熔剂按55-75：20-40：5-10的质量比进行还原冶炼，得到铁水和含有锌蒸汽的煤气；
将含有锌蒸汽的煤气引出，利用热旋风除尘器除去粗粒粉尘，利用余热锅炉回收煤气显热，经过换热器进行换热将含有锌蒸汽的煤气温度降至300℃以下，再利用布袋除尘器进行精除尘，得到高锌粉尘；
其中，所述还原冶炼采用冶金固废回收炉进行，所述冶金固废回收炉包括金属炉壳、冷却壁、耐火炉衬、风口、铁口、钟式炉顶装料设备、煤气导出管，容积为60-100m3，所述冶金固废回收炉有4个风口和1个铁口，配有2座顶燃式热风炉，热风温度为800-1100℃；所述冶金固废回收炉的煤气导出管设置在炉身的中上部，操作采用高顶温方式；
所述含有锌蒸汽的煤气通过冶金固废回收炉的煤气导出管引出，并且，该煤气导出管处的温度控制为900℃以上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述熔剂为硅石。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述球团是利用压球机进行成型得到的，所述球团的直径为10-50mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述砖块是利用制砖机压制得到的，所述砖块的边长和高度分别为20-50mm。
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