CN107400782A - 钢铁企业生产过程中产生的含锌‑铁废料的资源回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种钢铁企业生产过程中产生的含锌‑铁废料的资源回收方法,先将含锌‑铁废料和还原剂混匀,投入第一高温炉内进行预还原,收集第一高温炉的废气,过滤得到第一含锌粉尘;将第一高温炉内的炉渣再次混入还原剂后,送入第二高温炉内进行二次还原,收集第二高温炉的废气,过滤得到第二含锌粉尘,将第二含锌粉尘和第一含锌粉尘混合得到粗氧化锌粉尘,将锌回收;第二高温炉内形成下层的熔融生铁和上层的熔融炉渣,将所述熔融生铁和熔融炉渣分别引出,冷却后分别得到生铁和炉渣废料。采用本发明的显著效果是,对炼钢过程产生的含锌‑铁的炉渣、粉尘等废料进行高效的资源回收,含锌‑铁废料最终达到各自分离,高回收率,充分实现资源的充分再利用的效果。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢废料的处理方法,具体涉及一种钢铁企业生产过程中产生的含锌-铁废料的资源回收方法。
背景技术
通常钢铁厂炉渣废料分为:以铁矿石为主的高炉熔炼渣,钢铁熔炼过程挥发产生的高炉灰渣,不锈钢冶炼工艺中产生的电炉炉渣,还有以废铁为原料在炼钢时产生的电炉炉渣,以及在以上过程中产生的固体粉尘(炼钢粉尘)。这些废料中有较为可观的氧化铁、氧化锌含量,并伴随有二氧化硅,氧化钙,以及铅、镉等重金属元素的氧化物。
我国每年炼钢工业会产生大量炉渣和粉尘等含锌-铁废料,但一般不对这些含锌-铁废料进行有效回收处理,只是单纯地将其作为道路路基材料,或者直接填埋。从资源有效再利用的观点来看,因为里面还有丰富铁、锌、铅等元素,虽然含量不高,但仍然急需找到合理资源化的方法。
发明内容
为解决以上技术问题,本发明提供一种炼钢过程中含锌-铁的炉渣、粉尘等废料的资源回收方法。
技术方案如下:
一种钢铁企业生产过程中产生的含锌-铁废料的资源回收方法,其关键在于包括以下步骤:
步骤一、将含锌-铁废料和还原剂混匀,投入第一高温炉内进行预还原;
步骤二、控制预还原温度,使含锌-铁废料中的锌气化挥发,收集得到第一高温炉废气;
步骤三、将所述第一高温炉废气过滤得到第一含锌粉尘,收集所述第一高温炉内的炉渣,得到第一含铁炉渣。
作为优选技术方案,还包括步骤四、将所述第一含铁炉渣再次混入还原剂后,送入第二高温炉内进行二次还原,控制二次还原的温度,使第一含铁炉渣内残余的锌气化挥发,收集得到第二高温炉废气,过滤所述第二高温炉废气得到第二含锌粉尘,将该第二含锌粉尘和第一含锌粉尘混合得到粗氧化锌粉尘;
所述第一含铁炉渣内的铁被持续还原,聚集在所述第二高温炉内,所述第二高温炉内形成下层的熔融生铁和上层的熔融炉渣,将所述熔融生铁和熔融炉渣分别引出,冷却后分别得到生铁和炉渣废料。
作为优选技术方案,所述步骤二中,控制所述预还原的温度为1000-1300℃,时间为5-20min;
作为优选技术方案,所述步骤四中,控制所述二次还原的温度为1400-1600℃,时间为30-100min。
作为优选技术方案,所述步骤一和步骤四中,将所述含锌-铁废料和第一含铁炉渣分别粉碎并加入还原剂碳粉、氧化钙和水制成球团后,再进行所述预还原和二次还原;按质量分数计,所述球团中含有8-25%的还原剂碳粉,8-18%的氧化钙和8-14%的水。
作为优选技术方案,二次还原完成后,先将所述第二高温炉内下层的熔融生铁引出,浇铸形成生铁铸锭,再对上层的熔融炉渣进行处理;
所述熔融炉渣的处理方式或为:向所述第二高温炉的炉壁喷洒压力水,使上层的熔融炉渣冷却形成水淬炉渣,使其作为水泥原料。
所述熔融炉渣的处理方式或为:将所述熔融炉渣引出后自然冷却,将其结晶成为石材原料。
作为优选技术方案,所述步骤一中,所述第一高温炉为回转炉;所述步骤四中,所述第二高温炉为电炉。
作为优选技术方案,所述含锌-铁废料粉碎后盛装在含锌-铁废料料斗内,在所述步骤一中,还原剂碳粉盛装在第一还原剂料斗内,氧化钙盛装在第一石灰料斗内;
所述含锌-铁废料料斗、第一还原剂料斗和第一石灰料斗的出料端连接有同一个第一混合器,该第一混合器与所述回转炉之间设有输送带,所述第一混合器的出料通过所述输送带进入所述回转炉;
所述回转炉上部通过气管连接有第一集尘器,所述回转炉内的第一高温炉废气通过气管进入所述第一集尘器,该第一集尘器滤过的废气送至烟囱排放,所述第一集尘器滤得的粉尘即为所述第一含锌粉尘,将该第一含锌粉尘收集至粗氧化锌粉尘斗,所述回转炉下部流体引出固化后得到所述第一含铁炉渣;
将所述第一含铁炉渣送至粉碎机,该粉碎机的出料送至二次炉渣料斗,与该二次炉渣料斗集中设有第二还原剂料斗、第二石灰料斗和含铁粉尘料斗,在所述步骤四中,还原剂碳粉盛装在所述第二还原剂料斗内,氧化钙盛装在第二石灰料斗中,所述含铁粉尘料斗内盛装有含铁粉尘,所述二次炉渣料斗、第二还原剂料斗、第二石灰料斗和含铁粉尘料斗的出料端连接有同一个第二混合器,该第二混合器的出料端连接有团矿机,该团矿机出料端连接到所述电炉;
所述电炉上部通过气管连接有第二集尘器,所述电炉内的第二高温炉废气通过气管进入所述第二集尘器,该第二集尘器滤过的废气送至所述烟囱排放,所述第二集尘器滤得的粉尘即为所述第二含锌粉尘,将该第二含锌粉尘收集至所述粗氧化锌粉尘斗,所述电炉内形成下层的熔融生铁和上层的熔融炉渣,熔融生铁进入钢水包,再进入浇铸机。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1所示,一种钢铁企业生产过程中产生的含锌-铁废料的资源回收方法,按以下步骤进行:
步骤一、将含锌-铁废料粉碎至粒径为0.1mm以下,加入还原剂碳粉、氧化钙和水制成预还原球团,按质量分数计,所述预还原球团中含有8-25%的还原剂碳粉,8-18%的氧化钙和8-14%的水,将预还原球团投入第一高温炉内进行预还原,所述第一高温炉选用回转炉;
步骤二、控制预还原温度为1000-1300℃,预还原时间为5-20min,使含锌-铁废料中的锌气化挥发,收集得到第一高温炉废气;
步骤三、将所述第一高温炉废气过滤得到第一含锌粉尘,收集所述第一高温炉内的炉渣,得到第一含铁炉渣;
步骤四、将所述第一含铁炉渣粉碎至粒径为0.1mm以下,加入还原剂碳粉、氧化钙和水制成二次还原球团,按质量分数计,所述二次还原球团中含有8-25%的还原剂碳粉,8-18%的氧化钙和8-14%的水,将二次还原球团送入第二高温炉内进行二次还原,所述第二高温炉选用电炉,控制二次还原的温度为1400-1600℃,二次还原的时间为30-100min,使第一含铁炉渣内残余的锌气化挥发,收集得到第二高温炉废气,过滤所述第二高温炉废气得到第二含锌粉尘,将该第二含锌粉尘和第一含锌粉尘混合得到粗氧化锌粉尘;
所述第一含铁炉渣内的铁被持续还原,聚集在所述第二高温炉内,所述第二高温炉内形成下层的熔融生铁和上层的熔融炉渣,将所述熔融生铁和熔融炉渣分别引出,冷却后分别得到生铁和炉渣废料。
二次还原完成后,先将所述第二高温炉内下层的熔融生铁引出,浇铸形成生铁铸锭,再对上层的熔融炉渣进行处理;
所述熔融炉渣的处理方式或为:向所述第二高温炉的炉壁喷洒压力水,使上层的熔融炉渣冷却形成水淬炉渣,使其作为水泥原料;
所述熔融炉渣的处理方式或为:将所述熔融炉渣引出后自然冷却,将其结晶成为石材原料。
如图2所示,所述含锌-铁废料粉碎后盛装在含锌-铁废料料斗1内,在所述步骤一中,还原剂碳粉盛装在第一还原剂料斗3内,氧化钙盛装在第一石灰料斗5内;
所述含锌-铁废料料斗1、第一还原剂料斗3和第一石灰料斗5的出料端连接有同一个第一混合器7,该第一混合器7与所述回转炉9之间设有输送带8,所述第一混合器7的出料通过所述输送带8进入所述回转炉9;
所述回转炉9上部通过气管连接有第一集尘器13,所述回转炉9内的第一高温炉废气通过气管进入所述第一集尘器13,该第一集尘器13滤过的废气送至烟囱16排放,所述第一集尘器13滤得的粉尘即为所述第一含锌粉尘,将该第一含锌粉尘收集至粗氧化锌粉尘斗15,所述回转炉9下部流体引出固化后得到所述第一含铁炉渣;
将所述第一含铁炉渣送至粉碎机11,该粉碎机11的出料送至二次炉渣料斗17,与该二次炉渣料斗17集中设有第二还原剂料斗19、第二石灰料斗21和含铁粉尘料斗23,在所述步骤四中,还原剂碳粉盛装在所述第二还原剂料斗19内,氧化钙盛装在第二石灰料斗21中,所述含铁粉尘料斗23内盛装有含铁粉尘,所述二次炉渣料斗17、第二还原剂料斗19、第二石灰料斗21和含铁粉尘料斗23的出料端连接有同一个第二混合器25,该第二混合器25的出料端连接有团矿机26,该团矿机26出料端连接到所述电炉27;
所述电炉27上部通过气管连接有第二集尘器31,所述电炉27内的第二高温炉废气通过气管进入所述第二集尘器31,该第二集尘器31滤过的废气送至所述烟囱16排放,所述第二集尘器31滤得的粉尘即为所述第二含锌粉尘,将该第二含锌粉尘收集至所述粗氧化锌粉尘斗15,所述电炉27内形成下层的熔融生铁和上层的熔融炉渣,熔融生铁进入钢水包36,再进入浇铸机37。
下面结合试验例对本发明做进一步说明:
试验例一:
以100kg电炉炼钢粉尘的副产物炉渣为原料,分别测定其中的Fe、Zn、CaO、SiO2、C含量,将其粉碎至粒径为0.1mm以下,混入粉状的焦炭作为还原剂,并混入氧化钙,加水制成预还原球团,预还原球团中焦炭含量为10wt%,总的氧化钙含量为10.5wt%,水含量为12wt%,将预还原球团投入回转炉,控制回转炉温度1200℃,预还原10min,收集回转炉的废气,过滤得到第一含锌粉尘,将回转炉内的炉渣引出后冷却,再粉碎至粒径为0.1mm以下,并参照预还原球团的配方、比例及方法制备二次还原球团,二次还原球团中焦炭含量为10wt%,总的氧化钙含量为10.5wt%,水含量为12wt%,将二次还原球团送入电炉进行二次还原,控制电炉温度为1500℃,二次还原的时间为100min,收集电炉的废气,过滤得到第二含锌粉尘,将第一含锌粉尘和第二含锌粉尘混合得到粗氧化锌粉尘,测定粗氧化锌粉尘重量;电炉内形成下层的熔融生铁和上层的熔融炉渣,将所述熔融生铁和熔融炉渣分别引出,冷却后分别得到生铁和炉渣废料,分别测定生铁和炉渣废料中Fe、Zn、CaO、SiO2、C含量,结果如表1所示。
试验例二:
以与试验例一同批次的电炉炼钢粉尘的副产物炉渣为原料,将其粉碎至粒径为0.1mm以下,混入粉状的焦炭作为还原剂,加水制成还原球团,还原球团中焦炭含量为20wt%,水含量为12wt%,将还原球团投入回转炉,控制回转炉温度1200℃,保持10min;再升温至1500℃,保持110min,收集回转炉的废气,过滤得到粗氧化锌粉尘,在回转炉内形成下层的熔融生铁和上层的熔融炉渣,将所述熔融生铁和熔融炉渣分别引出,冷却后分别得到生铁和炉渣废料,分别测定生铁和炉渣废料中Fe、Zn、CaO、SiO2、C含量,结果如表1所示。
表1、各材料中Fe、Zn、CaO、SiO2、C的百分含量
从表1可以看出,试验例一中的Fe、Zn基本被完全回收,Fe、Zn的回收率均在98%以上,试验例二中Fe回收率约为75%,Zn回收率不足65%。由此可知,采用试验例一的方法对电炉炼钢粉尘的副产物炉渣中的Fe、Zn的回收率更高。
由以上试验例可知,采用本发明的有益效果是:对炼钢过程产生的含锌-铁的炉渣、粉尘等废料进行高效的资源回收,含锌-铁废料最终达到各自分离,高回收率,充分实现资源的充分再利用的效果。
最后需要说明的是,上述描述仅仅为本发明的优选实施例,本发明不但适应于钢铁厂粉尘废料,同时适用于电镀厂,机械厂,矿物加工厂等工业废料,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下,可以做出多种类似的表示,这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种钢铁企业生产过程中产生的含锌-铁废料的资源回收方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一、将含锌-铁废料和还原剂混匀,投入第一高温炉内进行预还原;
步骤二、控制预还原温度,使含锌-铁废料中的锌气化挥发,收集得到第一高温炉废气;
步骤三、将所述第一高温炉废气过滤得到第一含锌粉尘,收集所述第一高温炉内的炉渣,得到第一含铁炉渣。
2.根据权利要求1所述的钢铁企业生产过程中产生的含锌-铁废料的资源回收方法,其特征在于:还包括步骤四、将所述第一含铁炉渣再次混入还原剂后,送入第二高温炉内进行二次还原,控制二次还原的温度,使第一含铁炉渣内残余的锌气化挥发,收集得到第二高温炉废气,过滤所述第二高温炉废气得到第二含锌粉尘,将该第二含锌粉尘和第一含锌粉尘混合得到粗氧化锌粉尘;
所述第一含铁炉渣内的铁被持续还原,聚集在所述第二高温炉内,所述第二高温炉内形成下层的熔融生铁和上层的熔融炉渣,将所述熔融生铁和熔融炉渣分别引出,冷却后分别得到生铁和炉渣废料。
3.根据权利要求2所述的钢铁企业生产过程中产生的含锌-铁废料的资源回收方法,其特征在于:所述步骤二中,控制所述预还原的温度为1000-1300℃,时间为5-20min;
4.根据权利要求2或3所述的钢铁企业生产过程中产生的含锌-铁废料的资源回收方法,其特征在于:所述步骤四中,控制所述二次还原的温度为1400-1600℃,时间为30-100min。
5.根据权利要求2或3所述的钢铁企业生产过程中产生的含锌-铁废料的资源回收方法,其特征在于:所述步骤一和步骤四中,将所述含锌-铁废料和第一含铁炉渣分别粉碎并加入还原剂碳粉、氧化钙和水制成球团后,再进行所述预还原和二次还原;按质量分数计,所述球团中含有8-25%的还原剂碳粉,8-18%的氧化钙和8-14%的水。
6.根据权利要求2所述的钢铁企业生产过程中产生的含锌-铁废料的资源回收方法,其特征在于:所述步骤四中,二次还原完成后,先将所述第二高温炉内下层的熔融生铁引出,浇铸形成生铁铸锭,再对上层的熔融炉渣进行处理;
所述熔融炉渣的处理方式或为:向所述第二高温炉的炉壁喷洒压力水,使上层的熔融炉渣冷却形成水淬炉渣,使其作为水泥原料;
所述熔融炉渣的处理方式或为:将所述熔融炉渣引出后自然冷却,将其结晶成为石材原料。
7.根据权利要求2、3或6所述的钢铁企业生产过程中产生的含锌-铁废料的资源回收方法,其特征在于:所述步骤一中,所述第一高温炉为回转炉(9);所述步骤四中,所述第二高温炉为电炉(27)。
8.根据权利要求5所述的钢铁企业生产过程中产生的含锌-铁废料的资源回收方法,其特征在于:所述含锌-铁废料粉碎后盛装在含锌-铁废料料斗(1)内,在所述步骤一中,还原剂碳粉盛装在第一还原剂料斗(3)内,氧化钙盛装在第一石灰料斗(5)内;
所述含锌-铁废料料斗(1)、第一还原剂料斗(3)和第一石灰料斗(5)的出料端连接有同一个第一混合器(7),该第一混合器(7)与所述回转炉(9)之间设有输送带(8),所述第一混合器(7)的出料通过所述输送带(8)进入所述回转炉(9);
所述回转炉(9)上部通过气管连接有第一集尘器(13),所述回转炉(9)内的第一高温炉废气通过气管进入所述第一集尘器(13),该第一集尘器(13)滤过的废气送至烟囱(16)排放,所述第一集尘器(13)滤得的粉尘即为所述第一含锌粉尘,将该第一含锌粉尘收集至粗氧化锌粉尘斗(15),所述回转炉(9)下部流体引出固化后得到所述第一含铁炉渣;
将所述第一含铁炉渣送至粉碎机(11),该粉碎机(11)的出料送至二次炉渣料斗(17),与该二次炉渣料斗(17)集中设有第二还原剂料斗(19)、第二石灰料斗(21)和含铁粉尘料斗(23),在所述步骤四中,还原剂碳粉盛装在所述第二还原剂料斗(19)内,氧化钙盛装在第二石灰料斗(21)中,所述含铁粉尘料斗(23)内盛装有含铁粉尘,所述二次炉渣料斗(17)、第二还原剂料斗(19)、第二石灰料斗(21)和含铁粉尘料斗(23)的出料端连接有同一个第二混合器(25),该第二混合器(25)的出料端连接有团矿机(26),该团矿机(26)出料端连接到所述电炉(27);
所述电炉(27)上部通过气管连接有第二集尘器(31),所述电炉(27)内的第二高温炉废气通过气管进入所述第二集尘器(31),该第二集尘器(31)滤过的废气送至所述烟囱(16)排放,所述第二集尘器(31)滤得的粉尘即为所述第二含锌粉尘,将该第二含锌粉尘收集至所述粗氧化锌粉尘斗(15),所述电炉(27)内形成下层的熔融生铁和上层的熔融炉渣,熔融生铁进入钢水包(36),再进入浇铸机(37)。
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