CN108796217A - 一种含锌含铁尘泥资源化利用的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种含锌含铁尘泥资源化利用的装置及方法，包括预还原工艺段及装置及终还原及熔炼工艺段及装置，处理方法包括下列步骤：含铁含锌尘泥等废弃物经预处理后配加粘结剂及焦粉压制成球，烘干后进入环形预还原炉进行预还原，还原的预还原料进行压块或直接进入终还原熔炼炉，还原熔炼成铁水及炉渣，环形预还原炉烟气通过余热回收后及经除尘器收集得到富氧化锌产品。本发明涉及固废处理及资源化利用领域，具体为金属冶炼生产过程中产生的固体废物的处理及资源化利用。本发明可将含铁含锌废弃物资源化利用，直接生产铁水及富氧化锌粉尘。

Description

一种含锌含铁尘泥资源化利用的装置及方法
技术领域
本发明涉及金属固废处理及资源化利用领域，具体为金属冶炼生产过程中产生的固体废物的处理及资源化利用，且特别涉及一种含锌含铁尘泥资源化利用的装置及方法。
背景技术
目前钢铁企业尘泥大部分为返回烧结在企业内循环利用，锌是有色重金属元素，其沸点仅为907℃。进入高炉中的锌化合物在高炉中上部即被还原，在高炉下部以汽态分散于高炉煤气中并随之上升，一部分渗入炉衬的气孔中，一部分被后加的炉料吸收，还有一部分随煤气从炉顶逸出炉外，进入煤气除尘系统，随着温度的降低，锌又可从汽态凝聚为液态或结晶为固态，重新被氧化成氧化锌。
被炉料吸收的锌又进入炉料冶炼过程。于是更多的锌被还原出来，再次进入煤气中，使煤气中锌浓度升高，再次被炉料吸收。如此往复不断，就构成了锌在高炉内的循环富集，称其为“炉内循环”。因此，锌在煤气中可达很高浓度，甚至处于饱和状态。随煤气进入除尘系统的锌蒸汽将冷析成微细颗粒，沉积在管道或炉尘即瓦斯灰中。若炉尘参加烧结矿配料，则在高炉——绕结厂之问又构成锌的又一封闭循环，称为锌的“炉外循环”。“炉外循环”进一步加剧了“炉内循环”。由于双重循环作用，导致锌在炉料、炉衬及附着物中大量沉积，给高炉生产带来多方面危害。主要如下：
1)使炉料下降不顺，甚至导致悬料。
随煤气上升温度降低，锌蒸汽冷凝成细小颗料或氧化成氧化锌，粘附或沉积在炉料孔隙中.造成料层透气性变坏，妨碍煤气通过，甚至发生悬料，影响高炉正常生产。
2)炉衬表面锌的沉积
炉身中上部汽态锌，或吸附于炉衬表面，或凝成细液滴粘附在炉衬表面，即能粘结焦粉、矿粉，又可与煤气中CO2、H2O反应生成ZnO。而氧化锌还可与砖衬及炉料中SiO2、Al2O3反应生成熔点较高且难熔的硅锌矿(ZnO·Al2O3)和锌尖品行(ZnO·Al2O3)。这些难熔物质易在炉衬表面生成附着物遇到原、燃料粉末较多，炉温频繁波动，附着物层层相粘，积结长大，发展成为炉瘤，轻则破坏顺行，重则需休风炸瘤。
3)炉衬内部锌的沉积。
锌在耐火砖炉衬中沉积引起体积膨胀，产生内应力，造成材料破坏。
4)其它危害。
锌在炉缸碳砖中沉积，易产生“鼠洞”状浸蚀，甚至导致炉缸烧穿事故。锌与炉壳钢板反应生成锌铁合金，强度降低，易产生裂缝，且不易焊补。锌在煤气管道中沉积，会造成煤气通路狭窄，炉子受憋，甚者会堵塞管道等。
综上所述的危害，很难对钢铁联合企业中锌、铅、钾、钠等元素含量较高的粉尘回收使用，相当一部分粉尘只能进行填埋等处理，不仅浪费了资源，而且还污染了环境；有些企业对含锌、铅等有害元素高的粉尘实施外卖，不仅贱卖了资源(铁元素)，而且是转移了污染。
发明内容
本发明提出一种含锌含铁尘泥资源化利用的装置及方法，解决冶炼过程中有害元素的问题，提供冶炼尘泥的综合解决方案。
为了达到上述目的，本发明提出一种含锌含铁尘泥资源化利用的装置，包括：
预还原炉，采用环形预还原炉形式，包括配料装置，混合装置，压球装置，干燥装置，环形预还原炉装置及排料装置；
终还原熔炼炉，连接于所述预还原炉，经过所述预还原炉还原后的的预还原料进入终还原熔炼炉，所述终还原熔炼炉采用竖式热风熔炼炉，包括配料系统，加料装置，出铁出渣装置；
烟气处理系统，连接于所述预还原炉和终还原熔炼炉，所述烟气处理系统包括沉降室、余热锅炉、换热器、除尘器、风机及烟囱。
进一步的，所述压球装置包括压球缓冲仓，带式定量给料机，压球机，筛分机，压完的生球送至筛分机的辊筛进行筛分，合格生球输送至生球干燥装置进行干燥。
进一步的，所述合格生球为粒径大于等于8mm的小球，不合格小球通过胶带机送回返料仓。
进一步的，所述干燥装置采用链篦机和网带烘干机，生球筛分后的合格生球进入网带式烘干机进行烘干。
进一步的，所述环形预还原炉装置包括：
上料装置，用于将生球均匀地铺在环形预还原炉的炉盘上；
燃烧系统，为环形预还原炉还原提供热量；
炉底机械，将环形预还原炉内球团由入炉端通过旋转逐步输送到出炉端，通过排料装置将环形预还原炉出炉后的高温熟球从炉内排出。
进一步的，所述预还原炉中的预还原温度为1050℃～1300℃，将尘泥中部分金属氧化物还原为金属，低熔点的元素进入烟气，在所述烟气处理系统中富集回收。
进一步的，所述环形预还原炉排出1000～1200℃高温烟气，依次进入到沉降室、余热锅炉和换热器进行降温，进入除尘器对烟尘含锌粉尘进行搜集，经过除尘后的烟气最后通过排烟风机抽出。
进一步的，所述终还原熔炼炉熔炼采用热风，热风通过换热器利用烟气处理系统的余热产生，通过风口装置鼓入炉内。
进一步的，所述终还原熔炼炉的还原熔炼温度为1500～2000℃，将预还原料还原熔炼成铁水和熔渣，部分有害元素被还原后进入所述烟气处理系统中收集。
进一步的，所述预还原炉和终还原熔炼炉共用一套烟气处理系统，或根据布置单独设置彼此独立的烟气处理系统。
为了达到上述目的，本发明还提出一种含锌含铁尘泥资源化利用的方法，包括下列步骤：
将含锌含铁尘泥经配料、混合、压球、干燥处理后进入环形预还原炉预还原，铁被还原进入预还原料供终还原熔炼炉，锌被还原进入蒸汽；
预还原料进入终还原熔炼炉，配入焦炭，鼓入热风，在炉内被还原熔炼为铁水和炉渣，终还原熔炼炉产生煤气在熔炼炉顶部燃烧成高温烟气；
预还原炉和终还原熔炼炉所产生的烟气通过烟气处理系统收集回收。
进一步的，所述预还原温度为1050℃～1300℃，将尘泥中部分金属氧化物还原为金属，低熔点的元素进入烟气，在所述烟气处理系统中富集回收。
进一步的，所述终还原炉通过配料系统加入一定比例的焦炭及石灰石，根据铁水需求，配加不同比例的废钢，加入后的炉料在炉内进行加热、熔融、还原过程。
进一步的，所述还原熔炼温度为1500～2000℃，将预还原料还原熔炼成铁水和熔渣，部分有害元素被还原后进入所述烟气处理系统中收集。
进一步的，所述还原熔炼采用热风，热风通过换热器利用烟气系统余热产生，通过风口装置鼓入炉内。
进一步的，所述还原熔炼产生的煤气在炉顶燃烧室及汽化冷却烟道内燃烧成高温烟气，通过压力控制整个炉顶压力为微负压，防止煤气移出，燃烧后的烟气温度1000～1200℃，进入烟气处理系统。
进一步的，所述预还原炉及终还原熔炼炉烟气处理共用一套烟气处理系统，或根据布置单独设置彼此独立的烟气处理系统。
本发明提出的含锌含铁尘泥资源化利用的装置及方法，将含铁含锌尘泥等废弃物经预处理后配加粘结剂及焦粉压制成球，烘干后进入环形预还原炉进行预还原，还原的预还原料进行压块或直接进入终还原熔炼炉，还原熔炼成铁水及炉渣，环形预还原炉烟气通过余热回收后及经除尘器收集得到富氧化锌产品。本发明可将含铁含锌废弃物资源化利用，直接生产铁水及富氧化锌粉尘，解决了冶炼过程中有害元素的问题，提供了冶炼尘泥的综合解决方案。
附图说明
图1所示为本发明较佳实施例的含锌含铁尘泥资源化利用的装置结构示意图。
图2所示为本发明较佳实施例的含锌含铁尘泥资源化利用的方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图给出本发明的具体实施方式，但本发明不限于以下的实施方式。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图1，图1所示为本发明较佳实施例的含锌含铁尘泥资源化利用的装置结构示意图。本发明提出一种含锌含铁尘泥资源化利用的装置，包括：预还原炉100，采用环形预还原炉形式，包括配料装置110，混合装置120，压球装置130，干燥装置140，环形预还原炉装置及排料装置；终还原熔炼炉200，连接于所述预还原炉100，经过所述预还原炉100还原后的的预还原料进入终还原熔炼炉200，所述终还原熔炼炉采用竖式热风熔炼炉，包括配料系统210，加料装置220，出铁出渣装置230；烟气处理系统300，连接于所述预还原炉100和终还原熔炼炉200，所述烟气处理系统300包括沉降室310、余热锅炉320、换热器330、除尘器340、风机350及烟囱。
根据本发明较佳实施例，所述压球装置130包括压球缓冲仓，带式定量给料机，压球机，筛分机，压完的生球送至筛分机的辊筛进行筛分，合格生球输送至生球干燥装置进行干燥。进一步的，所述合格生球为粒径大于等于8mm的小球，不合格小球通过胶带机送回返料仓。
所述干燥装置140采用链篦机和网带烘干机，生球筛分后的合格生球进入网带式烘干机进行烘干。
所述环形预还原炉装置包括：上料装置，用于将生球均匀地铺在环形预还原炉的炉盘上；燃烧系统，为环形预还原炉还原提供热量；炉底机械，将环形预还原炉内球团由入炉端通过旋转逐步输送到出炉端，通过排料装置将环形预还原炉出炉后的高温熟球从炉内排出。
尘泥进入预还原炉前先进行配料，配入一定比例的还原剂及粘结剂，混合后造块，经干燥后进入预还原炉。所述预还原炉中的预还原温度为1000℃以上，在本发明较佳实施例中为1050℃～1300℃，将尘泥中部分金属氧化物还原为金属，低熔点的元素(例如锌等元素)进入烟气，在所述烟气处理系统中富集回收。
所述环形预还原炉排出1000～1200℃高温烟气，依次进入到沉降室310、余热锅炉320和换热器330进行降温，进入除尘器340对烟尘含锌粉尘进行搜集，经过除尘后的烟气最后通过排烟风机350抽出。
所述终还原熔炼炉200熔炼采用热风，热风通过换热器330利用烟气处理系统的余热产生，通过风口装置鼓入炉内。
预还原炉100还原后的预还原料经加料系统220加入终还原炉，终还原炉200通过配料系统210加入一定比例的焦炭及石灰石，根据铁水需求，配加不同比例的废钢，加入后的炉料在炉内进行加热、熔融、还原过程。所述终还原熔炼炉200的还原熔炼温度为1500～2000℃，将预还原料还原熔炼成铁水和熔渣，部分锌等有害元素被还原后进入所述烟气处理系统300中收集。
烟气处理系统300将烟气的热量有效利用，产出蒸汽，并将预还原炉100及终还原熔炼炉200所用的鼓风预热，降低能源消耗，烟气经余热利用后进入除尘器340进行除尘，富锌粉尘在除尘器及余热利用设备中进行收集，富集后作为资源利用。所述预还原炉100和终还原熔炼炉200共用一套烟气处理系统300，或根据布置单独设置彼此独立的烟气处理系统300。
请参考图2，图2所示为本发明较佳实施例的含锌含铁尘泥资源化利用的方法流程图。本发明还提出一种含锌含铁尘泥资源化利用的方法，包括下列步骤：
步骤S100：将含锌含铁尘泥经配料、混合、压球、干燥处理后进入环形预还原炉预还原，铁被还原进入预还原料供终还原熔炼炉，锌被还原进入蒸汽；
步骤S200：预还原料进入终还原熔炼炉，配入焦炭，鼓入热风，在炉内被还原熔炼为铁水和炉渣，终还原熔炼炉产生煤气在熔炼炉顶部燃烧成高温烟气；
步骤S300：预还原炉和终还原熔炼炉所产生的烟气通过烟气处理系统收集回收。
各种粉尘、焦粉以及粘结剂由密闭罐车输送至配料装置，配料装置包括粉尘接受装置、料仓、给料装置和配料秤，按比例配好后通过输送设施送至混合装置进行混合。混合采用强力混合机，在连续的、逆流相对运动的高强度混练过程中，物料能够在很短的时间内混合均匀一致。通常在60～120s内即可达到所需的混合程度，使物料充分混合和细化，有效降低粘结剂的添加量，增大压球团块的强度，提高团块的成球率。
混匀后的物料进入压球装置压球，压球装置包括压球缓冲仓，带式定量给料机、压球机、筛分机，混合原料在料斗中通过重力进入压球机，在重力、剪切力、压缩力和粘结剂粘合力的综合作用下，被压制成球。压完的生球送至辊筛进行筛分，粒径小于8mm的不合格小球通过胶带机送回返料仓，合格生球输送至生球干燥机进行干燥。
干燥可采用链篦机和网带烘干机两种，生球筛分后的合格生球进入网带式烘干机进行烘干，干燥后生球水分将由6％降低至1％以下，烘干热源可利用热风炉产生或利用自身烟气系统的烟气余热。干燥后的生球进入预还原炉进行预还原。
预还原炉采用环形预还原炉，包括上料装置，用于将生球均匀地铺在环形预还原炉的炉盘上；燃烧系统，为环形预还原炉还原提供热量；炉底机械，将环形预还原炉内球团由入炉端通过旋转逐步输送到出炉端，出料装置，将环形预还原炉出炉后的高温熟球从炉内排出，环形预还原炉处理温度1050℃～1300℃。将尘泥中部分金属氧化物还原为金属，低熔点的元素进入烟气，在所述烟气处理系统中富集回收。
环形预还原炉排出约1000～1200℃高温烟气，依次进入到沉降室和余热锅炉，温度降到约200℃，进入高温布袋除尘器对烟尘含锌粉尘进行搜集，经过除尘后的烟气最后通过排烟风机抽出。
环形预还原炉排出的预还原料经热装或冷却后通过加料装置加入竖炉式还原熔炼炉，终还原熔炼炉用焦炭及熔剂经配料系统配料后由加料装置加入，并根据铁水需求配加部分废钢，加料装置采用料篮将物料分批加入。
终还原熔炼炉熔炼采用热风，热风通过换热器利用烟气系统余热产生，通过风口装置鼓入炉内，预还原料在炉内被还原、熔炼，还原熔炼温度1500℃～2000℃，将预还原料还原为铁水和熔渣。
所述还原熔炼产生的煤气在炉顶燃烧室及汽化冷却烟道内燃烧成高温烟气，通过压力控制整个炉顶压力为微负压，防止煤气移出，燃烧后的烟气温度1000～1200℃，进入烟气处理系统。
所述预还原炉及终还原熔炼炉烟气处理共用一套烟气处理系统，或根据布置单独设置彼此独立的烟气处理系统。
烟气处理装置入口烟气温度1000～1200℃，经余热锅炉及换热器进行余热利用，通过合理布置换热器及锅炉的蒸发器及换热器，将预还原炉及终还原熔炼炉所需热风加热至所需温度，换热后的烟气进入除尘器将粉尘收集，沉降室、余热锅炉及除尘器中收集的粉尘为富氧化锌粉尘，收集后进行后续资源化利用。
综上所述，本发明提出的含锌含铁尘泥资源化利用的装置及方法，将含铁含锌尘泥等废弃物经预处理后配加粘结剂及焦粉压制成球，烘干后进入环形预还原炉进行预还原，还原的预还原料进行压块或直接进入终还原熔炼炉，还原熔炼成铁水及炉渣，环形预还原炉烟气通过余热回收后及经除尘器收集得到富氧化锌产品。本发明可将含铁含锌废弃物资源化利用，直接生产铁水及富氧化锌粉尘，解决了冶炼过程中有害元素的问题，提供了冶炼尘泥的综合解决方案。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (17)

1.一种含锌含铁尘泥资源化利用的装置，其特征在于，包括：
预还原炉，采用环形预还原炉形式，包括配料装置，混合装置，压球装置，干燥装置，环形预还原炉装置及排料装置；
终还原熔炼炉，连接于所述预还原炉，经过所述预还原炉还原后的的预还原料进入终还原熔炼炉，所述终还原熔炼炉采用竖式热风熔炼炉，包括配料系统，加料装置，出铁出渣装置；
烟气处理系统，连接于所述预还原炉和终还原熔炼炉，所述烟气处理系统包括沉降室、余热锅炉、换热器、除尘器、风机及烟囱。
2.根据权利要求1所述的含锌含铁尘泥资源化利用的装置，其特征在于，所述压球装置包括压球缓冲仓，带式定量给料机，压球机，筛分机，压完的生球送至筛分机的辊筛进行筛分，合格生球输送至生球干燥装置进行干燥。
3.根据权利要求2所述的含锌含铁尘泥资源化利用的装置，其特征在于，所述合格生球为粒径大于等于8mm的小球，不合格小球通过胶带机送回返料仓。
4.根据权利要求1所述的含锌含铁尘泥资源化利用的装置，其特征在于，所述干燥装置采用链篦机和网带烘干机，生球筛分后的合格生球进入网带式烘干机进行烘干。
5.根据权利要求1所述的含锌含铁尘泥资源化利用的装置，其特征在于，所述环形预还原炉装置包括：
上料装置，用于将生球均匀地铺在环形预还原炉的炉盘上；
燃烧系统，为环形预还原炉还原提供热量；
炉底机械，将环形预还原炉内球团由入炉端通过旋转逐步输送到出炉端，通过排料装置将环形预还原炉出炉后的高温熟球从炉内排出。
6.根据权利要求1所述的含锌含铁尘泥资源化利用的装置，其特征在于，所述预还原炉中的预还原温度为1050℃～1300℃，将尘泥中部分金属氧化物还原为金属，低熔点的元素进入烟气，在所述烟气处理系统中富集回收。
7.根据权利要求6所述的含锌含铁尘泥资源化利用的装置，其特征在于，所述环形预还原炉排出1000～1200℃高温烟气，依次进入到沉降室、余热锅炉和换热器进行降温，进入除尘器对烟尘含锌粉尘进行搜集，经过除尘后的烟气最后通过排烟风机抽出。
8.根据权利要求1所述的含锌含铁尘泥资源化利用的装置，其特征在于，所述终还原熔炼炉熔炼采用热风，热风通过换热器利用烟气处理系统的余热产生，通过风口装置鼓入炉内。
9.根据权利要求1所述的含锌含铁尘泥资源化利用的装置，其特征在于，所述终还原熔炼炉的还原熔炼温度为1500～2000℃，将预还原料还原熔炼成铁水和熔渣，部分有害元素被还原后进入所述烟气处理系统中收集。
10.根据权利要求1所述的含锌含铁尘泥资源化利用的装置，其特征在于，所述预还原炉和终还原熔炼炉共用一套烟气处理系统，或根据布置单独设置彼此独立的烟气处理系统。
11.一种含锌含铁尘泥资源化利用的方法，其特征在于，包括下列步骤：
将含锌含铁尘泥经配料、混合、压球、干燥处理后进入环形预还原炉预还原，铁被还原进入预还原料供终还原熔炼炉，锌被还原进入蒸汽；
预还原料进入终还原熔炼炉，配入焦炭，鼓入热风，在炉内被还原熔炼为铁水和炉渣，终还原熔炼炉产生煤气在熔炼炉顶部燃烧成高温烟气；
预还原炉和终还原熔炼炉所产生的烟气通过烟气处理系统收集回收。
12.根据权利要求11所述的含锌含铁尘泥资源化利用的方法，其特征在于，所述预还原温度为1050℃～1300℃，将尘泥中部分金属氧化物还原为金属，低熔点的元素进入烟气，在所述烟气处理系统中富集回收。
13.根据权利要求11所述的含锌含铁尘泥资源化利用的方法，其特征在于，所述终还原炉通过配料系统加入一定比例的焦炭及石灰石，根据铁水需求，配加不同比例的废钢，加入后的炉料在炉内进行加热、熔融、还原过程。
14.根据权利要求11所述的含锌含铁尘泥资源化利用的方法，其特征在于，所述还原熔炼温度为1500～2000℃，将预还原料还原熔炼成铁水和熔渣，部分有害元素被还原后进入所述烟气处理系统中收集。
15.根据权利要求11所述的含锌含铁尘泥资源化利用的方法，其特征在于，所述还原熔炼采用热风，热风通过换热器利用烟气系统余热产生，通过风口装置鼓入炉内。
16.根据权利要求11所述的含锌含铁尘泥资源化利用的方法，其特征在于，所述还原熔炼产生的煤气在炉顶燃烧室及汽化冷却烟道内燃烧成高温烟气，通过压力控制整个炉顶压力为微负压，防止煤气逸出，燃烧后的烟气温度1000～1200℃，进入烟气处理系统。
17.根据权利要求11所述的含锌含铁尘泥资源化利用的方法，其特征在于，所述预还原炉及终还原熔炼炉烟气处理共用一套烟气处理系统，或根据布置单独设置彼此独立的烟气处理系统。
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