CN109371251A

CN109371251A - 一种含铬、镍除尘灰的处理方法

Info

Publication number: CN109371251A
Application number: CN201811488843.5A
Authority: CN
Inventors: 聂海亮; 丁陈来; 李学忠; 蒋立刚; 宋立丽; 高宁
Original assignee: Beijing Shuoren Energy Conservation And Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Shuoren Energy Conservation And Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2019-02-22
Anticipated expiration: 2038-12-06
Also published as: CN109371251B

Abstract

本发明属于钢铁冶炼废弃物回收处理技术领域，具体涉及一种含铬、镍除尘灰的处理方法，该方法包括：(1)将待处理的含铬、镍除尘灰与高炉灰混合，得到混合物料；(2)在无氧的环境中，将所述混合物料加热至2000℃以上，得到液态的合金铁水、无害渣和含重金属的混合气态物，所述混合气态物在有氧环境中氧化后分离得到金属氧化物混合粉料；控制混合物料中碳的总含量占铁和锌的总含量之和的30％‑50wt％。本发明提供一种工艺简单、成本低且实现除尘灰中镍、铬、锰、铜、锌、铅、银、铟、铁组分的高效回收的方法，同时回收处理铬、镍除尘灰与高炉灰，更加节能环保。

Description

一种含铬、镍除尘灰的处理方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼废弃物回收处理技术领域，具体涉及一种含铬、镍除尘灰的处理方法。

背景技术

不锈钢除尘灰为在不锈钢生产过程中产生的除尘灰，不锈钢除尘灰中含有氧化铬、氧化镍、氧化铁、氧化锌和氧化铅等金属氧化物，如果不经过无害化处理直接排放，不但对环境造成污染，而且其中所含的贵金属也无法回收利用，造成资源的浪费。

目前，钢铁企业处理这类除尘灰的主要方法有两种，一种是作为内燃原料，另一种则是直接进入钢铁生产流程中。然而，在常规的高炉冶炼条件下，氧化锌与氧化铅易被还原成锌、铅，侵蚀炉喉及炉身部位砖衬，形成炉瘤。同时，炉内的锌、铅蒸汽还会阻塞铁矿石与焦炭空隙，影响高炉透气性，对生产不利。在高炉上升管、下降管以及风口处也会因锌、铅的富集而造成管路阻塞和风口上翘。因此，如何解决好这类除尘灰的高效回收利用问题便成了当务之急。

现有技术中，中国专利文献CN101705333A公开了一种不锈钢除尘灰的还原剂利用方法，该方法是以不锈钢除尘灰、还原剂、结合剂为主要原料，经压球机压制成球加入回转窑中，先经过650℃下烧结20分钟，从回转窑中取出后，需要再与高碳铬铁、含铬、镍生铁、造渣剂、还原剂等一起加入电弧炉中高温处理。由于经过两次高温处理，不仅提升了操作复杂性，尤其是在处理大量不锈钢除尘灰时，需要安装专用的高温物料进行转移，占地面积大，而且在转移过程中，物料温度降低，也造成了能源浪费；而且由于配料中需要添加大量的还原剂和造渣剂，而大规模回收处理时还原剂的成本很高，导致处理过程的运行成本的增大；此外，除尘灰中含有的锰、铜、锌、铅、银、铟、铁、锌、铅等组分也是重要的物理资源，该工艺方法对其中的组分存在回收率低或者不能进行有效回收的问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有的含铬、镍粉尘处理的工艺方法操作复杂、成本高且金属间分离效果差的问题，从而提供一种工艺简单、成本低且实现除尘灰中镍、铬、锰、铜、锌、铅、银、铟、铁组分的高效回收的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种含铬、镍除尘灰的处理方法，包括如下步骤：

(1)将待处理的含铬、镍除尘灰与高炉灰混合，得到混合物料；

(2)在无氧的环境中，将所述混合物料加热至2000℃以上，得到液态的合金铁水、无害渣和含重金属的混合气态物，所述混合气态物在有氧环境中氧化后分离得到金属氧化物的混合粉料；

控制混合物料中碳的总含量占铁和锌的总含量之和的30％-50wt％。

步骤(1)中，所述混合物料中碳的总含量占铁和锌的总含量之和的35％-55wt％。

步骤(2)中，所述加热方式为采用等离子电弧炉进行加热。

步骤(1)中，所述含铬、镍除尘灰中除了含有铬和镍之外，还含有锰、铜、锌、铅、银或者铟中的一种或者几种。

步骤(1)中，所述含铬、镍除尘灰为不锈钢除尘灰、废弃喷砂料、酸再生废弃氧化铁粉中的一种或几种。

步骤(2)中，所述混合气态物遇氧气氧化后得到金属氧化物，经过降温，一次除尘，二次除尘后，得到金属氧化物混合粉料。

所述一次除尘为重力除尘，所述二次除尘包括旋风除尘和布袋除尘。

步骤(1)中，还包括对步骤(1)所述混合物料混合后造粒成球处理，所述球的直径为10～15mm。

本发明的技术方案，具有如下优点：

(1)本发明提供的含铬、镍除尘灰的处理方法，通过等离子电弧炉中产生高温等离子电弧，控制温度在2000℃以上，能够形成物料的熔融还原反应区，产生合金铁水、无害渣和混合气态物，其中混合物料中的铁还原成液态金属铁水，同时除尘灰中的铬、镍熔融进入铁水中形成合金铁水，最终浇注成镍铬铁合金块，供合金冶炼和耐磨材料等行业做铸件使用；而且无氧环境下能够加速金属熔融和还原，提高生产效率，耗时短。铅、锌还原后高温挥发逸出，转移至有氧环境中氧化得到氧化铅和氧化锌颗粒，这些颗粒可在收尘系统被回收，可以外销给有色金属冶炼行业。得到的炉渣经风淬粒化成小颗粒，可用作普通建材材料，在回收处理过程中不需要加入大量的还原剂和造渣剂，而直接利用高炉灰作为还原剂，从而降低了投资成本，能够同时回收处理含铬、镍除尘灰和高炉灰两种废料，更加节能环保；该工艺对多种除尘灰具有良好的回收效果，具有原料适应性强，生产能力大，处理效率和产品附加值高的优点，不仅可以处理不锈钢除尘灰，而且对于处理除了铬、镍、锌、铅之外，还含有锰、铜、银、铟等的废弃喷砂料和酸再生废弃氧化铁粉也具有很好的回收效果，其中粉尘中的重金属氧化物如锰、铜、银、铟等的氧化物均能够在上述高温无氧的环境中被还原，实现了对除尘灰中多种重金属组分以及铁组分的高效回收；铬、镍、锰、铜与铁水一起形成合金铁水，沉积在炉渣的上方，而铅、锌、银、铟蒸汽随烟气挥发逸出，在有氧环境中氧化得到氧化铅、氧化锌、氧化银、氧化铟金属颗粒，这些颗粒可在收尘系统被回收，使得铁的回收率大于90％，铬的回收率大于98％，镍的回收率均大于98％，锰的回收率大于75％，原料中铅的分离率大于90％、锌的分离率大于90％。

(2)本发明提供的含铬、镍除尘灰的处理方法，由于不需要加入粘结剂和还原剂，利用高炉灰和含铬、镍除尘灰自身的粘结性在圆盘造粒机中经过不断滚动成型，能够形成疏松多孔的球形物料，通过该种工艺能够降低制得的球形物料的直径、密度和强度，增大金属成分的百分含量，使得其中的铁和重金属更易于发生还原熔融，形成合金铁水，从而提高了重金属组分和铁组分的回收率。

(3)本发明提供的含铬、镍除尘灰的处理方法，采用旋风除尘和布袋除尘组合式除尘工艺，先经过旋风除尘，除尘效率达到60％以上，然后经过布袋除尘，除尘效率达到95％以上，既解决了只采用布袋除尘时投资成本大、维护费用高的问题，又改善了只采用旋风除尘除尘效率低的问题，而且降低了布袋除尘的负荷，进一步提升了除尘效率，提高了对高温炉气中氧化锌、氧化铅、氧化银、氧化铟金属颗粒的回收率。

(4)当不使用高炉灰做配料时，处理含铬、镍的不锈钢除尘灰，只要按除尘灰中的铁、铬、镍等含量，加入其总量35％-50％的碳质还原剂，仍然可以完成还原与分离。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1的含铬、镍除尘灰处理方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供了一种含铬、镍除尘灰的处理方法，具体包括以下步骤：

(1)制备混合料

本实施例中以不锈钢除尘灰作为含铬、镍除尘灰，将不锈钢除尘灰和高炉灰送入卧式搅拌机充分混匀后制得混合物料，然后将上述混合物料送入圆盘造粒机，加水造粒成球，制成直径在10～15mm之间的球形混合料。其中，不锈钢除尘灰的主要成分为：Fe 34％，Ca 15.0％，Cr 10.0％，C 9％，Ni 3.5％，Mn 3.4％，Pb 3％，Si 3％，Zn 1.0％，Ag 0.01％；高炉灰的主要成分为：Fe 30％，C 28％，Zn 10％，Pb 3％，加入的不锈钢除尘灰和高炉灰的质量比为75:15，以控制本实施例中上述混合物料中的C的含量为Fe和Zn的总含量的36.2％。

(2)重金属冶炼

取上述制得的球形混合料1000kg送入等离子电弧炉中，电弧炉内温度为2000℃以上，原料中的各组分发生反应产生合金铁水、无害渣和混合气态物。其中，除尘灰中的重金属铬氧化物、镍氧化物、锰氧化物与铁氧化物一起还原熔融形成合金铁水，冶炼时间为20分钟，冶炼完成后，将合金铁水和无害渣分离，分别从等离子电弧炉底部分别排出，将合金铁水浇注成镍铬铁合金块。对降温后的铁水和镍铬铁合金块进行检测和称量，结果显示，铁的回收率为92.6％，铬的回收率为98.2％，镍的回收率为98.7％，锰的回收率为95.3％，且铁水中不含铅、锌、银成分。

(3)冷凝富集

高温条件下，上述混合气态物挥发至等离子电弧炉炉顶，其中，混合气态物中含有锌、铅、银等，所述电弧炉炉顶设置有口径逐渐缩小的收集装置，将炉顶气体吸出所述电弧炉，同时吸入空气，将炉顶气体中的锌、铅和银的高温气态物氧化成金属氧化物混合粉料，金属氧化物混合粉料随炉顶气体进入重力除尘器，金属氧化物混合粉料混合气态物随烟气再通过水雾降温成雾状，依次经过旋风除尘器和布袋除尘器，分离得到富金属氧化物混合粉料的金属颗粒粉料，该金属颗粒粉料可以作为有色冶炼的原料。对制得的金属颗粒粉料进行检测和称量，金属颗粒粉料中氧化锌的分离率为93.4％，氧化铅的分离率为95.3％，银的分离率为93.4％。

实施例2

(1)制备球形混合料

本实施例中以废弃的喷砂料作为含铬、镍除尘灰，取废弃的喷砂料和高炉灰送入卧式搅拌机充分混匀后制得混合物料，然后将上述混合物料送入圆盘造粒机中，加水造粒成球，制成直径在10～15mm之间的球形混合料。其中，废弃的喷砂料的主要成分为：Fe39％，Cr 20.0％，Ca 10.0％，C 15％，Ni 1.5％，Mn 1.5％，Pb 0.5％，Zn 1％，Cu 1.0％，高炉灰的主要成分为：Fe 20％，C 30％，Zn 15％，Pb 5％，废弃的喷砂料和高炉灰的质量比为80:20，以控制本实施例中上述混合物料中的C的含量为Fe和Zn的总含量的47.1％。

(2)重金属冶炼和冷凝富集步骤与实施例1相同，经过重金属冶炼和冷凝富集得到合金铁水、无害渣和金属颗粒粉料。

对合金铁水进行检测和称量，结果显示，铁的回收率为93.4％，铬的回收率为98.9％，镍的回收率为99.1％，锰的回收率为95.4％，铜的回收率为96.1％，且铁水中不含铅、锌、银成分。

对得到的金属颗粒粉料进行检测和称量，金属颗粒粉料中氧化锌的分离率为94.1％，氧化铅的分离率为95.7％。

实施例3

(1)制备球形混合料

本实施例中以酸再生的废氧化铁粉作为含铬、镍除尘灰，取酸再生的废氧化铁粉和高炉灰送入卧式搅拌机充分混匀后制得混合物料，然后将上述混合物料送入圆盘造粒机，加水造粒成球，制成直径在10～15mm之间的球形混合料。其中酸再生的废氧化铁粉的主要成分为：Fe 30％，Ca 10.0％，C 9％，Cr 15.0％，Ni 10.5％，Mn 3.7％，Pb 3％，Si 3％，Zn 2.0％，Cu 1.0％，Ag 0.01％，高炉灰的主要成分为：Fe 25％，C 20％，Zn 5％，Pb 3％，不锈钢除尘灰和高炉灰与的质量比为80:20，以控制本实施例中上述混合物料中的C的含量为Fe和Zn的总含量的35.8％。

对合金铁水进行检测和称量，结果显示，铁的回收率为94.1％，铬的回收率为98.4％，镍的回收率为99.2％，锰的回收率为96.2％，且铁水中不含铅、锌、银成分。

对得到的金属颗粒粉料进行检测和称量，金属颗粒粉料中氧化锌的分离率为97.1％，氧化铅的分离率为97.5％，银的分离率为83.8％。

实施例4

(1)制备球形混合料

本实施例中以不锈钢除尘灰作为含铬、镍除尘灰，取不锈钢除尘灰和高炉灰送入卧式搅拌机充分混匀后制得混合物料，然后将上述混合物料送入压球机中压制成扁圆球体块状物，烘干，达到强度为867N/球块，制成直径在15～30mm之间的球形混合料。其中，不锈钢除尘灰的主要成分为：Fe 34％，Ca 15.0％，Cr 10.0％，C 9％，Ni 3.5％，Mn 3.4％，Pb3％，Si 3％，Zn 1.0％，Ag 0.01％；高炉灰的主要成分为：Fe 30％，C 28％，Zn 10％，Pb3％，加入的不锈钢除尘灰和高炉灰的质量比为75:15，以控制本实施例中上述混合物料中的C的含量为Fe和Zn的总含量的36.2％。

(2)重金属冶炼和冷凝富集步骤与实施例1相同。

对合金铁水进行检测和称量，结果显示，铁的回收率为90.5％，铬的回收率为93.6％，镍的回收率为95.4％，锰的回收率为90.0％，且铁水中不含铅、锌、银成分。

对得到的金属颗粒粉料进行检测和称量，重金属颗粉料中氧化锌的分离率为90.5％，氧化铅的分离率为90.3％，银的分离率为90.2％。

对比例1

(1)制备混合料

本实施例中以不锈钢除尘灰作为含铬、镍除尘灰，将不锈钢除尘灰、焦粉和水玻璃送入卧式搅拌机充分混匀后制得混合物料，然后将上述混合物料送入圆盘造粒机，加水造粒成球，制成直径在10～15mm之间的球形混合料。其中，不锈钢除尘灰的主要成分为：Fe34％，Ca 15.0％，Cr 10.0％，C 9％，Ni 3.5％，Mn 3.4％，Pb 3％，Si 3％，Zn 1.0％，Ag0.01％；高炉灰的主要成分为：Fe 30％，C 28％，Zn 10％，Pb 3％，加入的不锈钢除尘灰、焦粉和水玻璃的质量比为75:10:15，以控制本实施例中上述混合物料中的C的含量为Fe和Zn的总含量的35.7％。

重金属冶炼和冷凝富集步骤与实施例1相同，经过重金属冶炼和冷凝富集得到合金铁水、无害渣和金属颗粒粉料。

对合金铁水进行检测和称量，结果显示，铁的回收率为82.5％，铬的回收率为88.6％，镍的回收率为78.4％，锰的回收率为86.0％，且铁水中不含铅、锌、银成分；

对得到的金属颗粒粉料进行检测和称量，金属颗粒粉料中氧化锌的分离率为80.5％，氧化铅的分离率为71.3％，银的分离率为80.2％。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种含铬、镍除尘灰的处理方法，包括如下步骤：

(2)在无氧的环境中，将所述混合物料加热至2000℃以上，得到液态的合金铁水、无害渣和含重金属的混合气态物，所述混合气态物在有氧环境中氧化后分离，得到金属氧化物混合粉料；

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述混合物料中碳的总含量占铁和锌的总含量之和的35％-55wt％。

3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述加热方式为采用等离子电弧炉进行加热。

4.根据权利要求1-3任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述含铬、镍除尘灰中除了含有铬和镍之外，还含有锰、铜、锌、铅、银或者铟中的一种或者几种。

5.根据权利要求1-4任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述含铬、镍除尘灰为不锈钢除尘灰、废弃喷砂料、酸再生废弃氧化铁粉中的一种或几种。

6.根据权利要求1-5任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述混合气态物遇氧气氧化后得到金属氧化物，经过降温，一次除尘，二次除尘后，得到金属氧化物混合粉料。

7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述一次除尘为重力除尘，所述二次除尘包括旋风除尘和布袋除尘。

8.根据权利要求1-7任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，还包括对步骤(1)所述混合物料进行造粒成球处理，所述球的直径为10～15mm。