CN110157901A - 一种烧结分离固体废弃物钾钠锌的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的属于炼铁废弃物处理技术领域，具体为一种烧结分离固体废弃物钾钠锌的工艺方法，以含钾钠锌的冶金固体废物为主要原料，按生产工艺指标要求通过科学比例混合配料，并配如一定比例的熔剂、固体燃料和氯化钙，经强力混合后使混合料化学成分均匀稳定，然后加水润湿，并造球制粒，然后按布料要求均匀布料到烧结机点火烧结，在抽风的作用下，含碳物料软化熔化，冷凝后融化的液相润湿为融化的固废颗粒，粘结成块；随抽风烟气排出，整体方法简单、高效，容易进行工业化生产。该设备处理后：可以实现含钾钠锌的冶金固体废物一步分离钾钠锌元素，处理后的物料含锌低于0.3％钾钠含量低于0.2％，具有极大的社会、生态和经济价值。
Description
技术领域
本发明涉及炼铁废弃物处理技术领域，具体为一种烧结分离固体废弃物钾钠锌的工艺方法。
背景技术
传统钢铁企业在炼铁、炼钢以及轧钢等工序都会产生大量的冶金固废粉尘，约占到总钢产量的10％以上，而含钾钠锌的冶金固体废物站到总冶金固体废弃物的70％左右。目前冶金固体废弃物最主要的回收方式是作为配料返回烧结，但此类方法存在明显缺陷，由于冶金固体废弃物的物性参数与矿粉原料差异较大，对烧结球团生产技术指标及产品质量影响较大；同时冶金固体废弃物往往含有较多的钾、钠、锌(Zn)等有害元素，直接返回原料将导致有害元素在高炉的大量富集，既影响高炉稳定性和安全性，又造成碱金属(K、Na)、锌(Zn)等资源的浪费。
目前，为解决上述问题衍生出一些针对钢铁企业冶金固废粉尘的脱锌处理技术，但是，目前的生产工艺仅仅是将冶金固废粉尘中的锌脱除到烟气中，并没有对钾、钠等元素进行脱除和收集处理，导致钾、钠等碱金属元素仍然存在于冶金固废粉尘中，处理效果不理想，资源利用率低。
因此，提供一种烧结分离固体废弃物钾钠锌的工艺方法，以解决冶金固废粉尘处理效果差、资源利用率低的现象是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种烧结分离固体废弃物钾钠锌的工艺方法，以解决上述背景技术中提出的目前的生产工艺仅仅是将冶金固废粉尘中的锌脱除到烟气中，并没有对钾、钠等元素进行脱除和收集处理，导致钾、钠等碱金属元素仍然存在于冶金固废粉尘中，处理效果不理想，资源利用率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种烧结分离固体废弃物钾钠锌的工艺方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
(1)将含钾钠锌的冶金固体废物、熔剂、固体燃料和氯化钙按比例配料，经强力混合后，制成烧结混合料；
(2)将烧结混合料加水润湿，并造球制粒，得到烧结球；
(3)将烧结球均匀布料到烧结机上点火烧结，在抽风的作用下，含碳物料软化熔化，冷凝后融化的液相润湿为融化的固废颗粒，粘结成块，经破碎后得到炼铁用烧结矿；
(4)烧结球在软化熔化的过程中，钾钠锌元素在高温和氯化钙的催化作用下，随抽风烟气排出，通过旋风除尘对含铁、含碳的大颗粒粉尘进行分离,进入粉尘收集仓，进入粉尘收集仓的烧结烟气温度控制200-350℃，返回混料系统循环使用；
(5)通过旋风除尘器处理后的烟气进行冷却降温，进入布袋除尘对含钾钠锌粉尘进行分离，进入布袋除尘器前的烟气温度控制150-200℃，进入粉尘收集仓，得到锌钾钠混合灰；
(6)剩余烟气经脱硫脱硝后排入大气。
优选的，所述步骤(1)中含钾钠锌的冶金固体废物包括高炉工艺除尘灰、瓦斯泥、高炉环境除尘灰、烧结工艺除尘灰、烧结环境除尘灰、转炉工艺除尘灰、转炉泥、转炉环境除尘灰及其他冶金含钾钠锌除尘灰泥等单种或多种混合物。
优选的，所述步骤(1)中固体燃料包含焦粉、煤粉或含碳粉末颗粒单种或混合物。
优选的，所述步骤(1)中熔剂包括白云石、石灰石、菱镁石、蛇纹石、生石灰、氢氧化钙等单种或多种混合物。
优选的，所述步骤(1)中含钾钠锌的冶金固体废物、熔剂、固体燃料和氯化钙的质量百分比为83-91:4-10:4-6:0.5-1。
优选的，所述步骤(2)中混合球水分含量6％-10％。
优选的，所述步骤(2)中烧结球中3-8mm粒级比例控制在75％以上。
优选的，所述步骤(3)中点火温度控制在900℃-1100℃。
优选的，所述步骤(3)中烧结温度为1100-1200℃，烧结时间为35-50min。
优选的，所述步骤(3)得到的烧结矿含锌量低于0.3％，钾钠含量低于0.2％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)利用熔剂充当粘结剂，有利于制粒造球，以便于提高烧结效果；
2)在烧结矿中氧化镁是高炉的造渣物质，有利于渣铁分离；
3)氯化钙的量能够在高温热熔条件下使物料中各组分快速反应，促使氯化钾、氯化钠、氧化锌随着烟气快速的排出；
4)通过调节冶金固体废弃物、熔剂、固体燃料和氯化钙之间的比例关系、水分含量和粒级控制，一是使冶金固体废弃物、熔剂、固体燃料和氯化钙相互配合，从而可以合理的调节混合料的粘度和水分含量，以便于制粒造球,并促进热熔燃烧，可以增大冶金固体废弃物与固体燃料和熔剂的接触面积，从而有利于进行均匀混合，有助于物料各组分进行熔化反应，促进氯化钾、氯化钠、氧化锌分离随烟气排除；
5)将冶金固体废弃物中的氯化钾、氯化钠和氧化锌高效脱除；
6)具有极大的社会、生态和经济价值。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
(1)按照质量比为83-91:4-10:4-6:0.5-1分别称取含钾钠锌的冶金固体废物、熔剂、固体燃料和氯化钙，含钾钠锌的冶金固体废物包括高炉工艺除尘灰、瓦斯泥、高炉环境除尘灰、烧结工艺除尘灰、烧结环境除尘灰、转炉工艺除尘灰、转炉泥、转炉环境除尘灰及其他冶金含钾钠锌除尘灰泥等单种或多种混合物，固体燃料包含焦粉、煤粉或含碳粉末颗粒单种或混合物，熔剂包括白云石、石灰石、菱镁石、蛇纹石、生石灰、氢氧化钙等单种或多种混合物，经强力混合后，制成烧结混合料；
(2)将烧结混合料加水润湿，混合料水分含量6％-10％,并造球制粒，烧结球中3-8mm粒级比例控制在75％以上；
(3)将烧结球均匀布料到烧结机上点火烧结，点火温度控制900℃-1100℃，在抽风的作用下，含碳物料软化熔化，冷凝后融化的液相润湿为融化的固废颗粒，粘结成块，经破碎后得到炼铁用烧结矿，烧结温度为1100-1200℃，烧结时间为35-50min，得到的烧结矿含锌量低于0.3％，钾钠含量低于0.2％，烧结混合料中氯化钙的质量百分比为0.5％-1％，在高温热熔条件下使物料中各组分快速反应，促使氯化钾、氯化钠、氧化锌随着烟气快速的排出。氯化钙质量百分比低于0.5％，起不到充分的催化作用，降低烧结矿的脱钾钠锌效果；氯化钙质量百分比高于2％，由于物料氯离子沉降，对设备、管道的侵蚀加大，同时造成环境污染；
(4)烧结球在软化熔化的过程中，钾钠锌元素在高温和氯化钙的催化作用下，随200-350℃抽风烟气排出，通过旋风除尘对含铁、含碳的大颗粒粉尘进行分离后,进入粉尘收集仓，返回混料系统循环使用；
(5)通过旋风除尘器处理后的烟气进行冷却降温，温度为150-200℃的烟气进入布袋除尘对含钾钠锌粉尘进行分离，进入粉尘收集仓，得到锌钾钠混合灰；
(6)剩余烟气经脱硫脱硝后排入大气。
实施例1
(1)按照质量比为83.5:10:6:0.5分别称取含钾钠锌的冶金固体废物、熔剂、固体燃料和氯化钙，氯化钙的质量百分比为0.7％，经强力混合后，制成烧结混合料；
(2)将烧结混合料加水润湿，混合料水分含量7％,并造球制粒，得到粒级3-8mm烧结球；
(3)将烧结球均匀布料到烧结机上点火烧结，点火温度控制900℃，在抽风的作用下，含碳物料软化熔化，冷凝后融化的液相润湿为融化的固废颗粒，粘结成块，经破碎后得到炼铁用烧结矿，烧结温度为1100℃，烧结时间为50min，得到的烧结矿含锌量低于0.3％，钾钠含量低于0.2％；
(4)烧结球在软化熔化的过程中，钾钠锌元素在高温和氯化钙的催化作用下，随200℃抽风烟气排出，通过旋风除尘对含铁、含碳的大颗粒粉尘进行分离后,进入粉尘收集仓，返回混料系统循环使用；
(5)通过旋风除尘器处理后的烟气进行冷却降温，温度为150℃的烟气进入布袋除尘对含钾钠锌粉尘进行分离，进入粉尘收集仓，得到锌钾钠混合灰；
(6)剩余烟气经脱硫脱硝后排入大气。
实施例2
(1)按照质量比为91:4:4:1分别称取含钾钠锌的冶金固体废物、熔剂、固体燃料和氯化钙，氯化钙的质量百分比为0.7％，经强力混合后，制成烧结混合料；
(2)将烧结混合料加水润湿，混合料水分含量6％,并造球制粒，得到粒级3-8mm烧结球；
(3)将烧结球均匀布料到烧结机上点火烧结，点火温度控制1000℃，在抽风的作用下，含碳物料软化熔化，冷凝后融化的液相润湿为融化的固废颗粒，粘结成块，经破碎后得到炼铁用烧结矿，烧结温度为1150℃，烧结时间为35min，得到的烧结矿含锌量低于0.3％，钾钠含量低于0.2％；
(4)烧结球在软化熔化的过程中，钾钠锌元素在高温和氯化钙的催化作用下，随250℃抽风烟气排出，通过旋风除尘对含铁、含碳的大颗粒粉尘进行分离后,进入粉尘收集仓，返回混料系统循环使用；
(5)通过旋风除尘器处理后的烟气进行冷却降温，温度为200℃的烟气进入布袋除尘对含钾钠锌粉尘进行分离，进入粉尘收集仓，得到锌钾钠混合灰；
(6)剩余烟气经脱硫脱硝后排入大气。
实施例3
(1)按照质量比为85.3:8:6:0.7分别称取含钾钠锌的冶金固体废物、熔剂、固体燃料和氯化钙，氯化钙的质量百分比为0.7％，经强力混合后，制成烧结混合料；
(2)将烧结混合料加水润湿，混合料水分含量8％,并造球制粒，得到粒级3-8mm烧结球；
(3)将烧结球均匀布料到烧结机上点火烧结，点火温度控制1100℃，在抽风的作用下，含碳物料软化熔化，冷凝后融化的液相润湿为融化的固废颗粒，粘结成块，经破碎后得到炼铁用烧结矿，烧结温度为1120℃，烧结时间为39min，得到的烧结矿含锌量低于0.3％，钾钠含量低于0.2％；
(4)烧结球在软化熔化的过程中，钾钠锌元素在高温和氯化钙的催化作用下，随220℃抽风烟气排出，通过旋风除尘对含铁、含碳的大颗粒粉尘进行分离后,进入粉尘收集仓，返回混料系统循环使用；
(5)通过旋风除尘器处理后的烟气进行冷却降温，温度为150-200℃的烟气进入布袋除尘对含钾钠锌粉尘进行分离，进入粉尘收集仓，得到锌钾钠混合灰；
(6)剩余烟气经脱硫脱硝后排入大气。
实施例4
(1)按照质量比为87.2:7:5:0.8分别称取含钾钠锌的冶金固体废物、熔剂、固体燃料和氯化钙，氯化钙的质量百分比为0.7％，经强力混合后，制成烧结混合料；
(2)将烧结混合料加水润湿，混合料水分含量7.5％,并造球制粒，得到粒级3-8mm烧结球；
(3)将烧结球均匀布料到烧结机上点火烧结，点火温度控制1050℃，在抽风的作用下，含碳物料软化熔化，冷凝后融化的液相润湿为融化的固废颗粒，粘结成块，经破碎后得到炼铁用烧结矿，烧结温度为1175℃，烧结时间为40min，得到的烧结矿含锌量低于0.3％，钾钠含量低于0.2％；
(4)烧结球在软化熔化的过程中，钾钠锌元素在高温和氯化钙的催化作用下，随320℃抽风烟气排出，通过旋风除尘对含铁、含碳的大颗粒粉尘进行分离后,进入粉尘收集仓，返回混料系统循环使用；
(5)通过旋风除尘器处理后的烟气进行冷却降温，温度为175℃的烟气进入布袋除尘对含钾钠锌粉尘进行分离，进入粉尘收集仓，得到锌钾钠混合灰；
(6)剩余烟气经脱硫脱硝后排入大气。
对上述实施例1-4制备得到的钾钠锌混合灰和烧结矿中的钾、钠、锌含量进行检测，结果如下表1所示。
表1
由上述表1中的数据可以清除的得知，本发明实施例1-4制备得到的钾钠锌混合灰中Zn含量均在15％以上，K含量在18.5％以上，Na含量在12％以上，得到烧结矿含锌量低于0.3％，钾钠含量低于0.2％。说明得到的钾钠锌混合灰有效成分含量高，烧结矿有害成分低，从而有利于进行资源的回收和利用。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种烧结分离固体废弃物钾钠锌的工艺方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
(1)将含钾钠锌的冶金固体废物、熔剂、固体燃料和氯化钙按比例配料，经强力混合后，制成烧结混合料；
(2)将烧结混合料加水润湿，并造球制粒，得到烧结球；
(3)将烧结球均匀布料到烧结机上点火烧结，在抽风的作用下，含碳物料软化熔化，冷凝后融化的液相润湿为融化的固废颗粒，粘结成块，经破碎后得到炼铁用烧结矿；
(4)烧结球在软化熔化的过程中，钾钠锌元素在高温和氯化钙的催化作用下，随抽风烟气排出，通过旋风除尘对含铁、含碳的大颗粒粉尘进行分离,进入粉尘收集仓，进入粉尘收集仓的烧结烟气温度控制200-350℃，返回混料系统循环使用；
(5)通过旋风除尘器处理后的烟气进行冷却降温，进入布袋除尘对含钾钠锌粉尘进行分离，进入布袋除尘器前的烟气温度控制150-200℃，进入粉尘收集仓，得到锌钾钠混合灰；
(6)剩余烟气经脱硫脱硝后排入大气。
2.根据权利要求1所述的一种烧结分离固体废弃物钾钠锌的工艺方法，其特征在于：所述步骤(1)中含钾钠锌的冶金固体废物包括高炉工艺除尘灰、瓦斯泥、高炉环境除尘灰、烧结工艺除尘灰、烧结环境除尘灰、转炉工艺除尘灰、转炉泥、转炉环境除尘灰及其他冶金含钾钠锌除尘灰泥等单种或多种混合物。
3.根据权利要求1所述的一种烧结分离固体废弃物钾钠锌的工艺方法，其特征在于：所述步骤(1)中固体燃料包含焦粉、煤粉或含碳粉末颗粒单种或混合物。
4.根据权利要求1所述的一种烧结分离固体废弃物钾钠锌的工艺方法，其特征在于：所述步骤(1)中熔剂包括白云石、石灰石、菱镁石、蛇纹石、生石灰、氢氧化钙等单种或多种混合物。
5.根据权利要求1所述的一种烧结分离固体废弃物钾钠锌的工艺方法，其特征在于：所述步骤(1)中含钾钠锌的冶金固体废物、熔剂、固体燃料和氯化钙的质量百分比为83-91:4-10:4-6:0.5-1。
6.根据权利要求1所述的一种烧结分离固体废弃物钾钠锌的工艺方法，其特征在于：所述步骤(2)中混合球水分含量6％-10％。
7.根据权利要求1所述的一种烧结分离固体废弃物钾钠锌的工艺方法，其特征在于：所述步骤(2)中烧结球中3-8mm粒级比例控制在75％以上。
8.根据权利要求1所述的一种烧结分离固体废弃物钾钠锌的工艺方法，其特征在于：所述步骤(3)中点火温度控制在900℃-1100℃。
9.根据权利要求1所述的一种烧结分离固体废弃物钾钠锌的工艺方法，其特征在于：所述步骤(3)中烧结温度为1100-1200℃，烧结时间为35-50min。
10.根据权利要求1所述的一种烧结分离固体废弃物钾钠锌的工艺方法，其特征在于：所述步骤(3)得到的烧结矿含锌量低于0.3％，钾钠含量低于0.2％。
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