CN109942202B

CN109942202B - 一种综合利用电炉灰生产岩棉板的方法

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Publication number: CN109942202B
Application number: CN201910268977.4A
Authority: CN
Inventors: 王浩; 王昭然; 霍程程; 朱根苗; 于巧娣; 李灿华
Original assignee: Ma'anshan Hongxin Metallurgical Materials Co ltd
Current assignee: Ma'anshan Hongxin Metallurgical Materials Co.,Ltd.
Priority date: 2019-04-04
Filing date: 2019-04-04
Publication date: 2021-12-14
Anticipated expiration: 2039-04-04
Also published as: CN109942202A

Abstract

本发明提供一种综合利用电炉灰生产岩棉板的方法，涉及含锌除尘灰综合利用技术领域，电炉灰中加入还原剂和粘结剂进行造球，干燥后在还原炉内加热，还原剂将还原电炉灰中的锌、铅、碱金属及卤族元素，挥发出来的锌将在烟气冷却装置中回收，可作为粗锌产品，还原炉内炉渣主要含Fe、Si、Ca、Al、Mg元素，加入固化剂、酸度调节剂，与焦炭进行高温熔融可制成岩棉板。本发明工艺简单，生产成本低，可实现危废电炉灰综合利用的规模化处置，实现了电炉灰的全部回收利用，不产生二次污染，废渣实现零排放，有利于环境保护和资源综合利用。

Description

一种综合利用电炉灰生产岩棉板的方法

技术领域

本发明涉及含锌除尘灰综合利用技术领域，具体涉及一种综合利用电炉灰生产岩棉板的方法。

背景技术

电炉炼钢是目前全世界主要的炼钢方法之一，产量占全球钢产量的33％左右，多数工业发达国家已超过50％。2015年我国电炉钢产量超过8000万t，居世界首位。电炉每生产一吨钢，就会产生10-20kg的电炉粉尘。也就是说，仅2015年我国产生的电炉粉尘量就有80-160万t，但是利用率不足20％。我国的电炉粉尘中锌含量大多低于15％，属于中低锌粉尘，主要以铁酸锌和氧化锌的形式存在，粒度细，润湿性差，成球性差。电炉粉尘化学成分复杂，以Fe和Zn为主，还有一些微量金属元素如Pb、Cr、Cd、Cu、Ag等，大量的电炉粉尘堆积不仅造成金属资源以及土地资源的浪费，露天放置在雨水作用下重金属会渗入地面，还会造成地下水污染。如能将二次资源电炉粉尘中的锌铁资源加以回收利用，可在一定程度上缓减我国目前铁资源和锌资源短缺的问题。

针对电炉粉尘的价值与危害，国内外已开展了很多综合处理电炉粉尘的研究，既有传统的处理方法又有正在研究的新方法。

很多钢铁企业处理生产中产生的含锌粉尘中，把其中锌、铅及碱金属卤化物等杂质在还原反应中将被蒸发。因此，这些还原反应是除去杂质并回收铅锌的有效手段。还原室是将含铁原料进行造粒而得到的颗粒用煤在间接加热的情况下还原；也就是说煤不与含铁原料混合造球，而是含铁原料造球后再与煤混合入炉还原。

如中国专利申请号CN 109385534A，发明涉及一种含锌及碱金属卤化物粉尘的处理方法，将还原剂与含有铁氧化物、锌及碱金属卤化物的粉尘一并投入至还原室内，采用间接加热的方式对该还原室进行加热，使含有铁氧化物、锌及碱金属卤化物的粉尘在隔绝空气的条件下发生还原反应；还原室的排气进入铅雨冷凝器中，回收粗锌。其技术需控制还原炉排气CO浓度，工艺复杂，生产成本高，且没有完全利用工艺后的余渣。

因此，需要一种新的技术，能够更加经济环保的处理电炉粉尘，且不产生二次污染实现资源的完全利用。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种综合利用电炉灰生产岩棉板的方法，利用电炉灰还原出锌、碱金属及卤族元素，实现锌的提取，提锌后的余渣重金属指标达到国家岩棉板建材标准；余渣加入固化剂、酸度调节剂，与焦炭进行高温熔融可制成岩棉板。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种综合利用电炉灰生产岩棉板的方法，包括以下步骤：

a)将电炉灰、还原剂和粘结剂混合，掺入部分水分，搅拌均匀，放入造球机上进行造球；

其中，电炉灰包括以下质量百分数的组分：ZnO 5.0-37.5％、Fe₂O₃ 20.5-68％、SiO₂ 1.1-35.5％、CaO 2.4-29.9％、Al₂O₃ 0.17-9.8％、MgO 0.1-9.8％、PbO 0.01-5.3％；

b)将步骤a)造好的球团自然养护5-7d，或者将该球团置于105℃-110℃下干燥4h；

c)将步骤b)干燥后的球团放入富氧还原炉里进行加热，使含有碳、铁、锌、铅氧化物和碱金属及卤族元素的球团发生还原反应，收集挥发出来的烟尘和还原炉内的炉渣；

d)步骤c)收集下来的烟尘可作为粗锌产品；

e)向步骤c)收集出来的炉渣加入固化剂、酸度调节剂，与焦炭进行配料，混合均匀，形成半成品物料；

其中，还原炉炉渣包括以下质量百分数的组分：Zn 0.001-0.03％、PbO 0.001-0.03％、TFe 20.3-65.4％、SiO₂ 10.1-49.5％、CaO 4.5-29.6％、Al₂O₃ 0.8-9.8％、MgO2.3-8.5％；

f)将半成品物料在熔融炉中进行高温熔融，形成熔融液，熔融液上部为无机纤维溶液，无机纤维溶液经离心机甩丝，固化后，形成无机纤维制成岩棉板；熔融液下部为铁熔液，进行提铁处理。

进一步的，步骤a)中的电炉灰是指含锌在5％以上的钢铁厂电炉炼钢产生的粉尘，粉尘粒度<0.1mm，还原剂是指粒度小于0.25mm含碳80％以上挥发分小于20％低灰分低硫的无烟煤、烟煤、焦粉、碳粉或者其他含碳物质。

进一步的，步骤a)中粘接剂包括无机粘结剂和有机粘结剂，无机粘结剂是指粒度200目占80％以上的水泥，有机粘结剂包括干粉类有机粘结剂和水剂类有机粘结剂，干粉类有机粘结剂为工业淀粉，羧甲基纤维素钠中的一种或两种混合物，水剂类有机粘结剂为801胶水或901胶水。

进一步的，步骤a)中，电炉灰、还原剂和粘结剂和水分的用量比为：

1)电炉灰：还原剂：水剂类有机粘结剂＝1：0.1-0.2：0.09-0.12；

2)电炉灰：还原剂：干粉类有机粘结剂：水分＝1：0.1-0.2：0.10-0.25：0.08-0.15；

3)电炉灰：还原剂：无机粘结剂：干粉类有机粘结剂：水分＝1：0.1-0.2：0.05-0.15：0.1-0.18：0.1-0.20；

进一步的，步骤b)中的球团抗压强度在1000-1800N/个之间。

进一步的，步骤c)中温度为850-1100℃时为预还原阶段，在此阶段球团内部的碳和煤气中的CO开始还原球团内的铁氧化物、ZnO和ZnFe₂O₄及其他氧化物，受反应温度的影响，该阶段球团的金属化率较低，同时球团内的粘结剂在此阶段将失效，但由于还原生成了一定含量的金属铁，使得球团强度降低的幅度不大；在1100-1400℃为球团的还原阶段，大部分铁氧化物、ZnO和ZnFe₂O₄、PbO将在该阶段还原成金属铁和Zn、PbO，锌的还原率可达到98％以上，Zn挥发进入排气中，并在烟气冷却装置进行回收。

进一步的，步骤e)中，向收集出来的炉渣加入玄武岩矿石块破碎后与焦炭按7-8:0.3-0.4:1.5的重量进行配料混合均匀，或向收集出来的炉渣加入玄武岩矿石块、白云石破碎后与焦炭按6.5-8:0.3:0.5:1的重量进行配料混合均匀，形成半成品物料。

(三)有益效果

本发明提供了一种综合利用电炉灰生产岩棉板的方法，其具有如下有益效果：

1、用碳和CO做还原剂还原步骤a)得到的球团内的铁氧化物、ZnO和ZnFe₂O₄，使得大部分铁氧化物、ZnO、PbO和ZnFe₂O₄在该阶段还原成金属铁和Zn、Pb，锌的还原率可达到98％以上，Zn挥发进入排气中，并在烟气冷却装置进行回收。

2.还原炉内的炉渣重金属指标达到国家岩棉板建材标准，且主要含有Fe、Si、Ca、Al、Mg元素资源，加入固化剂、酸度调节剂，与焦炭进行高温熔融制成岩棉板。

3.本发明工艺简单，生产成本低，可实现电炉灰综合利用的规模化生产，实现了电炉灰全部回收利用，不产生二次污染，废渣实现零排放，有利于环境保护和资源综合利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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本发明的工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中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作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。

实施例1：

一种综合利用电炉灰生产岩棉板的方法，包括以下步骤：

将电炉灰、粒度小于0.25mm的碳粉和901胶水混合，碳粉比例15％，901胶水的掺入量为10％，搅拌均匀，放入造球机上进行造球，将造好的球团自然养护7d。将养护后的球团放入还原炉里进行加热，还原温度在1100℃，使含有碳、铁氧化物、锌及碱金属的球团发生还原反应，收集挥发出来的烟尘和还原炉内的炉渣，收集下来的烟尘可作为粗锌产品，向收集出来的炉渣加入玄武岩矿石块破碎后与焦炭进行配料，比例为7：0.35：1.5。混合均匀，形成半成品物料，将半成品物料在熔融炉中进行高温熔融，形成熔融液，熔融液上部为无机纤维溶液，无机纤维溶液经离心机甩丝，固化后，形成无机纤维制成岩棉板，熔融液下部为铁熔液，进行提铁处理，得到铁。

实施例2：

一种综合利用电炉灰生产岩棉板的方法，包括以下步骤：

将电炉灰、粒度小于0.25mm的焦粉、工业淀粉和粒度200目占80％以上水泥混合，焦粉比例10％，工业淀粉比例10％，水泥的掺入量为9％，掺入水分10％。搅拌均匀，放入造球机上进行造球，将造好的球团自然养护6d，将养护后的球团放入还原炉里进行加热，还原温度在1100℃，使含有碳、铁氧化物、锌铅及碱金属的球团发生还原反应，收集挥发出来的烟尘和还原炉内的渣铁，收集下来的烟尘可作为粗锌产品，向收集出来的炉渣加入玄武岩矿石块破碎后与焦炭进行配料，比例为8：0.4：1.5，混合均匀，形成半成品物料，将半成品物料在熔融炉中进行高温熔融，形成熔融液，熔融液上部为无机纤维溶液，无机纤维溶液经离心机甩丝，固化后，形成无机纤维制成岩棉板，熔融液下部为铁熔液，进行提铁处理，得到面铁。

实施例3：

一种综合利用电炉灰生产岩棉板的方法，包括以下步骤：

将电炉灰、粒度小于0.25mm的无烟煤、羧甲基纤维素钠和粒度200目占80％以上水泥混合，无烟煤比例20％，羧甲基纤维素钠比例18％，水泥的掺入量为5％，掺入水分15％。搅拌均匀，放入造球机上进行造球，将造好的球团在110℃下干燥4h，干燥后的球团放入还原炉里进行加热，还原温度在1150℃，使含有碳、铁氧化物、锌及碱金属的球团发生还原反应，收集挥发出来的烟尘和还原炉内的炉渣，收集下来的烟尘可作为粗锌产品，向收集出来的炉渣加入玄武岩矿石块、白云石破碎后与焦炭进行配料，比例为6.5：0.3：0.5：1，混合均匀，形成半成品物料，将半成品物料在熔融炉中进行高温熔融，形成熔融液，熔融液上部为无机纤维溶液，无机纤维溶液经离心机甩丝，固化后，形成无机纤维制成岩棉板，熔融液下部为铁熔液，进行提铁处理，得到面铁。

实施例4：

一种综合利用电炉灰生产岩棉板的方法，包括以下步骤：

将电炉灰、粒度小于0.25mm的无烟煤和801胶水混合，无烟煤比例15％，801胶水的掺入量为12％。搅拌均匀，放入造球机上进行造球，将造好的球团在105℃下干燥4h，干燥后的球团放入还原炉里进行加热，还原温度在1200℃，使含有碳、铁氧化物、锌及碱金属的球团发生还原反应，收集挥发出来的烟尘和还原炉内的炉渣，收集下来的烟尘可作为粗锌产品，向收集出来的炉渣加入玄武岩矿石块、白云石破碎后与焦炭进行配料，比例为6.5：0.3：0.5：1，混合均匀，形成半成品物料，将半成品物料在熔融炉中进行高温熔融，形成熔融液，熔融液上部为无机纤维溶液，无机纤维溶液经离心机甩丝，固化后，形成无机纤维制成岩棉板，熔融液下部为铁熔液，进行提铁处理，得到铁。

实施例5：

一种综合利用电炉灰生产岩棉板的方法，包括以下步骤：

将电炉灰、粒度小于0.25mm的烟煤和工业淀粉，羧甲基纤维素钠混合，烟煤比例20％，工业淀粉和羧甲基纤维素钠总共加入量为25％，水份渗入量为15％。搅拌均匀，放入造球机上进行造球，将造好的球团自然养护5d，将养护后的球团放入还原炉里进行加热，还原温度在1300℃，使含有碳、铁氧化物、锌及碱金属的球团发生还原反应，收集挥发出来的烟尘和还原炉内的炉渣，收集下来的烟尘可作为粗锌产品，向收集出来的炉渣加入玄武岩矿石块、白云石破碎后与焦炭进行配料，比例为8：0.3：0.5：1，混合均匀，形成半成品物料，将半成品物料在熔融炉中进行高温熔融，形成熔融液，熔融液上部为无机纤维溶液，无机纤维溶液经离心机甩丝，固化后，形成无机纤维制成岩棉板，熔融液下部为铁熔液，进行提铁处理，得到面包铁。

实施例6：

一种综合利用电炉灰生产岩棉板的方法，包括以下步骤：

将电炉灰、粒度小于0.25mm的无烟煤和901胶水，无烟煤比例10％，901胶水的掺入量为9％，搅拌均匀，放入造球机上进行造球，将造好的球团自然养护7d，将养护好的球团放入还原炉里进行加热，还原温度在1350℃，使含有碳、铁氧化物、锌及碱金属的球团发生还原反应，收集挥发出来的烟尘和还原炉内的炉渣，收集下来的烟尘可作为粗锌产品，向收集出来的炉渣加入玄武岩矿石块、白云石破碎后与焦炭进行配料，比例为7：0.3：0.5：1，混合均匀，形成半成品物料，将半成品物料在熔融炉中进行高温熔融，形成熔融液，熔融液上部为无机纤维溶液，无机纤维溶液经离心机甩丝，固化后，形成无机纤维制成岩棉板，熔融液下部为铁熔液，进行提铁处理，得到铁。

实施例7：

一种综合利用电炉灰生产岩棉板的方法，包括以下步骤：

将电炉灰、粒度小于0.25mm的无烟煤和工业淀粉混合，无烟煤比例15％，工业淀粉比例10％，掺入水分10％。搅拌均匀，放入造球机上进行造球，将造好的球团自然养护6d，将养护好的球团放入还原炉里进行加热，还原温度在1400℃，使含有碳、铁氧化物、锌及碱金属的球团发生还原反应，收集挥发出来的烟尘和还原炉内的炉渣，收集下来的烟尘可作为粗锌产品，向收集出来的炉渣加入玄武岩矿石块破碎后焦炭进行配料，比例为7：0.3：1.5，混合均匀，形成半成品物料，将半成品物料在熔融炉中进行高温熔融，形成熔融液，熔融液上部为无机纤维溶液，无机纤维溶液经离心机甩丝，固化后，形成无机纤维制成岩棉板，熔融液下部为铁熔液，进行提铁处理，得到铁。

综上，本发明实施例具有如下有益效果：本发明实施例1-7实现了电炉灰全部回收利用，不产生二次污染，废渣实现零排放，有利于环境保护和资源综合利用。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种综合利用电炉灰生产岩棉板的方法，其特征在于，包括以下步骤：

其中，电炉灰包括以下质量百分数的组分：ZnO 5.0-37.5％、Fe₂O₃20.5-68％、SiO₂1.1-35.5％、CaO 2.4-29.9％、Al₂O₃ 0.17-9.8％、MgO 0.1-9.8％、PbO 0.01-5.3％；

c)将步骤b)干燥后的球团放入富氧还原炉里进行加热，使含有碳、铁、锌、铅氧化物和碱金属及卤族元素的球团发生还原反应，收集挥发出来的烟尘和还原炉内的炉渣；温度为850-1100℃时为预还原阶段，在此阶段球团内部的碳和煤气中的CO开始还原球团内的铁氧化物、ZnO和ZnFe₂O₄；在1100-1400℃为球团的还原阶段，大部分铁氧化物、ZnO和ZnFe₂O₄、PbO将在该阶段还原成金属铁和Zn、Pb，锌的还原率达到98％以上，Zn挥发进入排气中，并在烟气冷却装置进行回收；

d)步骤c)收集下来的烟尘作为粗锌产品；

2.如权利要求1所述的综合利用电炉灰生产岩棉板的方法，其特征在于，所述步骤a)中的电炉灰是指含锌在5％以上的钢铁厂电炉炼钢产生的粉尘，粉尘粒度小于0.1mm，还原剂是指粒度小于0.25mm含碳80％以上挥发分小于20％低灰分低硫的无烟煤、烟煤、焦粉、碳粉或者其他含碳物质。

3.如权利要求1所述的综合利用电炉灰生产岩棉板的方法，其特征在于，所述步骤a)中粘接剂包括无机粘结剂和有机粘结剂，所述无机粘结剂是指粒度200目占80％以上的水泥，所述有机粘结剂包括干粉类有机粘结剂和水剂类有机粘结剂，所述干粉类有机粘结剂为工业淀粉，羧甲基纤维素钠中的一种或两种混合物，所述水剂类有机粘结剂为801胶水或901胶水。

4.如权利要求3所述的综合利用电炉灰生产岩棉板的方法，其特征在于，步骤a)中，电炉灰、还原剂和粘结剂和水分的用量比为：

1)电炉灰：还原剂：水剂类有机粘结剂为1：0.1-0.2：0.09-0.12；

2)电炉灰：还原剂：干粉类有机粘结剂：水分为1：0.1-0.2：0.10-0.25：0.08-0.15；

3)电炉灰：还原剂：无机粘结剂：干粉类有机粘结剂：水分为1：0.1-0.2：0.05-0.15：0.1-0.18：0.1-0.20。

5.如权利要求1所述的综合利用电炉灰生产岩棉板的方法，其特征在于，所述步骤b)中的球团抗压强度在1000-1800N/个之间。

6.如权利要求1所述的综合利用电炉灰生产岩棉板的方法，其特征在于，所述步骤e)中，向收集出来的炉渣加入玄武岩矿石块破碎后与焦炭按7-8:0.3-0.4:1.5的重量进行配料混合均匀，或向收集出来的炉渣加入玄武岩矿石块、白云石破碎后与焦炭按6.5-8:0.3:0.5:1的重量进行配料混合均匀，形成半成品物料。