CN111996371A - 一种不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺 - Google Patents

一种不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于冶金领域，具体涉及一种不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺。包括：(1)将退酸氧化铁粉、连铸研磨屑和热轧氧化铁皮研磨成研磨粉；(2)将焦粉、膨润土、炼钢车间除尘灰、含铁污泥与所述研磨粉混合均匀后送入造球工序得到球团；(3)所述球团经干燥、焙烧后得到焙烧球团；(4)将碳钢碎屑、二次渣铁、焦炭混合后与所述焙烧球团置入矿热炉进行熔炼，得到镍铬铁水。本发明通过对不锈钢固体废弃物进行烘干、研磨、配料、搅拌、造球、干燥、还原炉焙烧等一系列工艺，将合格粒度的球料用料罐送入回收炉熔炼，最终得到镍铬铁水，实现了资源的综合利用。

Description

一种不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺
技术领域
本发明属于冶金领域，具体涉及一种不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺。
背景技术
不锈钢工业是国民经济的基础产业，也是高消耗、高排放行业，整个产业链最大排放是不锈钢生产过程产生的固体废弃物。不锈钢固废主要构成为冶炼过程形成的除尘灰、含铁污泥、退酸氧化铁粉、连铸研磨屑、热轧氧化铁皮等。不锈钢固废中含有大量的残酸和重金属，尤其是高价铬，具有毒性大、易积累、不稳定、热值低、易流失等特点。随着不锈钢产量的不断增长，固废产生量越来越多，给环境带来极大的负面影响。
目前国内外对不锈钢金属固体废弃物的处理方法主要分为无害化处理、固化稳定化处理以及资源化利用3个层次。无害化处理主要是降低其中高价铬(尤其是Cr6+)的含量。无害化处理的主要方法是还原法，此法可操作性较强，但是不能将Cr6+的含量降的很低，且能耗过大，处理量比较小。固化后填埋是处理固体废弃物一条最主要的途径。此法简单快捷，成本低廉，是大多数不锈钢企业处理固废的首选。但此法会造成大量土地资源被占用，同时也对环境产生潜在的危害。资源化利用主要是制作建材和生产水泥，这是一种行之有效的方法，如果能工业化生产将会大量的消耗积存的固废，可大大减轻环境的负荷。但是生产过程中，固废中的Cr3+很可能被氧化为Cr6+长期存在于建筑构件中成为潜在隐患，没有从根本上消除固废中重金属离子对环境的危害。
因此，提高不锈钢固体废弃物资源化高附加值利用是必须解决的重大问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足之处，本发明提供一种通过对不锈钢固体废弃物烘干、研磨、配料、搅拌、造球、干燥处理，合格粒度的球团经回转窑高温预还原后与其他块状原料一同进入矿热炉，回收固废中的有价金属元素镍、铬、铁的生产工艺。产品再作为生产不锈钢的基础原料使用，达到重金属减排，资源综合利用的目的。
具体的，本发明的一种不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺，包括：
(1)将退酸氧化铁粉、连铸研磨屑和热轧氧化铁皮研磨成研磨粉；
(2)将焦粉、膨润土、炼钢车间除尘灰、含铁污泥与所述研磨粉混合均匀后送入造球工序得到球团；
(3)所述球团经干燥、焙烧后得到焙烧球团；
(4)将碳钢碎屑、二次渣铁、焦炭混合后与所述焙烧球团置入矿热炉进行熔炼，得到镍铬铁水。
上述的不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺，所述研磨粉的粒径为0.1～0.4mm。
上述的不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺，所述退酸氧化铁粉、所述连铸研磨屑和所述热轧氧化铁皮在研磨前需烘干至终水＜2％(重量)。
上述的不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺，焦粉：膨润土：炼钢车间除尘灰+含铁污泥：研磨粉的重量配比为(1.5～2.2)：(6.3～8.9)：(55.3～72.0)：(20.2～33.6)。
上述的不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺，所述球团的含水率为7％～10％，所述球团的粒径大于6mm。
上述的不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺，所述干燥的温度为100℃～150℃，所述干燥的时长＞6小时。
上述的不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺，所述焙烧的温度为1200℃～1300℃，所述焙烧的时长为30～40min。
上述的不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺，碳钢碎屑+二次渣铁：焦炭：焙烧球团的重量配比为(22.4～36.3)：(7.1～9.9)：(53.8～70.5)。
上述的不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺，所述熔炼的温度为1600℃～1750℃。
上述的不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺，按重量百分比计，所述镍铬铁水包括：Fe 61.48％～73.25％，Ni 2.10％～3.59％，Cr 15.29％～30.87％，Si 0.17％～0.20％，Mn 1.74％～3.07％，V 0.01％～0.02％及其它不可避免的杂质。
具体实施方式
为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。
本文使用的术语“该”“所述”“一个”和“一种”不表示数量的限制，而是表示存在至少一个所提及的对象。另外，本文公开的所有范围包括端点而且可独立地组合。
具体的，本发明的一种不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺，包括：
(1)将退酸氧化铁粉、连铸研磨屑和热轧氧化铁皮研磨成研磨粉；
(2)将焦粉、膨润土、炼钢车间除尘灰、含铁污泥与所述研磨粉混合均匀后送入造球工序得到球团；
(3)所述球团经干燥、焙烧后得到焙烧球团；
(4)将碳钢碎屑、二次渣铁、焦炭混合后与所述焙烧球团置入矿热炉进行熔炼，得到镍铬铁水。
不锈钢固体废弃物包括炼钢车间除尘灰、含铁污泥、退酸氧化铁粉、连铸研磨屑、热轧氧化铁皮、碳钢碎屑、二次渣铁。本发明通过对不锈钢固体废弃物进行烘干、研磨、配料、搅拌、造球、干燥、还原炉焙烧等一系列工艺，将合格粒度的球料用料罐送入回收炉熔炼，最终得到镍铬铁水，实现了资源的综合利用。
在一些优选的实施方式中，本发明的一种不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺，包括：
(1)将退酸氧化铁粉、连铸研磨屑和热轧氧化铁皮研磨成研磨粉。
在一些优选的实施方式中，退酸氧化铁粉、连铸研磨屑、热轧氧化铁皮含水10％～20％，粒度＜5mm，需经烘干、研磨工艺才能符合造球要求。烘干采用三筒烘干机，烘干后终水＜2％(重量)。
可选的，三筒烘干机热源由天然气与回收炉煤气供应。烘干后的物料进入研磨工序，采用立式辊磨机-选粉机工艺，粉料经收尘器收集到缓冲仓暂存，定期由仓下仓式泵系统输送至配料仓内。
优选的，所述研磨粉的粒径为0.1mm～0.4mm。
(2)将焦粉、膨润土、炼钢车间除尘灰、含铁污泥与所述研磨粉混合均匀后送入造球工序得到球团。
其中，炼钢车间除尘灰、含铁污泥粒度细小，经烘干后可直接参与造球。
优选的，采用三筒烘干机将炼钢车间除尘灰、含铁污泥烘干至终水＜2％。
在一些优选的实施方式中，退酸氧化铁粉、连铸研磨屑、热轧氧化铁皮、炼钢车间除尘灰、含铁污泥、焦粉、膨润土，分别贮存于7个配料仓内，经仓下给料系统及配料秤，将一定配比的混合料经混合机混合后由胶带机运往造球室贮料槽中，圆盘给料机将混合料均匀地给到圆盘造球机进行造球。造球时根据混合料的含水情况适当加水调湿，生球球团水分控制在7％～10％，优选为9％左右。
优选的，控制所述球团的粒径应大于6mm。
可选的，球团由胶带机运至生球筛分室，经辊轴筛筛分，大于6mm粒级的由胶带机运往立式干燥机干燥，小于6mm粒级的由胶带机返回造球室。
优选的，焦粉：膨润土：炼钢车间除尘灰+含铁污泥：研磨粉的重量配比为(1.5～2.2)：(6.3～8.9)：(55.3～72.0)：(20.2～33.6)。
其中，术语“炼钢车间除尘灰+含铁污泥”指炼钢车间除尘灰与含铁污泥两种成分的重量之和。
(3)所述球团经干燥、焙烧后得到焙烧球团。
优选的，所述干燥在立式干燥机中进行，干燥的温度为100℃～150℃，时长＞6小时。
其中，所述立式干燥机热源为还原炉部分尾气。
优选的，所述焙烧在还原炉中进行，焙烧结束后，焙烧球团进入保温料罐待用。其中，焙烧的温度为1200℃～1300℃，时长为30～40min。
所述球团经干燥、焙烧后内部组织固结致密，抗压强度可达500N/个以上。
(4)将碳钢碎屑、二次渣铁、焦炭混合后与所述焙烧球团置入矿热炉进行熔炼，得到镍铬铁水。
其中，碳钢碎屑、二次渣铁、焦炭块为块状原料，可直接参与熔炼过程。
优选的，碳钢碎屑+二次渣铁：焦炭：焙烧球团的重量配比为(22.4～36.3)：(7.1～9.9)：(53.8～70.5)。
其中，术语“碳钢碎屑+二次渣铁”指碳钢碎屑与二次渣铁两种成分的重量之和。
优选的，所述熔炼的温度为1600℃～1750℃。
在一个优选的实施方式中，碳钢碎屑、二次渣铁、焦炭块在原料棚内贮存，由抓斗抓入受料仓，经胶带机卸入块状原料配料仓。配好的块状料由斗提机卸入混合料仓储存，块状混合料经仓下给料机送入保温料罐，与焙烧后的球团一起运往回收炉车间上料。冶炼跨天车将料罐吊装至加料层，并将其加入到保温料仓中，经料管连续加入炉内。连续冶炼，定时出铁，按3小时间隔，用开铁口机打开出铁口，出铁时渣铁混出，液态渣铁流入炼钢大钢包，由钢包车运至炼钢车间，使用炼钢车间天车将镍铬铁水热兑入炼钢炉。
其中，按重量百分比计，所述镍铬铁水包括：Fe 61.48％～73.25％，Ni 2.10％～3.59％，Cr 15.29％～30.87％，Si 0.17％～0.20％，Mn 1.74％～3.07％，V 0.01％～0.02％及其它不可避免的杂质。
本发明获得的镍铬铁水可作为生产不锈钢的基础原料使用。
实施例
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件。
实施例1
将除尘灰、含铁污泥烘干至终水＜2％，退酸氧化铁粉、连铸研磨屑、热轧氧化铁皮经烘干研磨至粒度0.1mm～0.4mm。以焦粉：膨润土：除尘灰+含铁污泥：研磨粉＝1.8:7.6:66.3:24.2的质量比混匀造球，生球水分控制在9％。生球在立式干燥机120℃下干燥6小时以上，干燥后球团水分＜0.5％。干燥后送入还原炉，在1200～1300℃下焙烧30min，将焙烧后的球团：碳钢碎屑+二次渣铁：焦炭按照64.6:26.9:8.5的质量比配入保温料罐。通过保温料罐将原料加入矿热炉内，在1600～1750℃下连续冶炼，每3小时出铁一次，得到镍铬铁水成分Fe 73.25％，Ni 3.59％，Cr 15.29％，Si 0.20％，Mn 3.07％，V 0.02％及其它不可避免的杂质。
实施例2
将除尘灰、含铁污泥烘干至终水＜2％，退酸氧化铁粉、连铸研磨屑、热轧氧化铁皮经烘干研磨至粒度0.1mm～0.4mm。以焦粉：膨润土：除尘灰+含铁污泥：研磨粉＝2.2:8.9:55.3:33.6的质量比混匀造球，生球水分控制在9％。生球在立式干燥机120℃下干燥6小时以上，干燥后球团水分＜0.5％。干燥后送入还原炉，在1200～1300℃下焙烧30min，将焙烧后的球团：碳钢碎屑+二次渣铁：焦炭按照53.8:36.3:9.9的质量比配入保温料罐。通过保温料罐将原料加入矿热炉内，在1600～1750℃下连续冶炼，每3小时出铁一次，得到镍铬铁水成分Fe 62.48％，Ni 2.10％，Cr 27.42％，Si 0.17％，Mn 1.74％，V 0.01％及其它不可避免的杂质。
实施例3
将除尘灰、含铁污泥烘干至终水＜2％，退酸氧化铁粉、连铸研磨屑、热轧氧化铁皮经烘干研磨至粒度0.1mm～0.4mm。以焦粉：膨润土：除尘灰+含铁污泥：研磨粉＝1.5:6.3:72.0:20.2的质量比混匀造球，生球水分控制在9％。生球在立式干燥机120℃下干燥6小时以上，干燥后球团水分＜0.5％。干燥后送入还原炉，在1200～1300℃下焙烧30min，将焙烧后的球团：碳钢碎屑+二次渣铁：焦炭按照70.5:22.4:7.1的质量比配入保温料罐。通过保温料罐将原料加入矿热炉内，在1600～1750℃下连续冶炼，每3小时出铁一次，得到镍铬铁水成分Fe 61.48％，Ni 2.35％，Cr 30.87％，Si 0.20％，Mn 2.02％，V 0.02％及其它不可避免的杂质。
本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应视为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺，其特征在于，包括：
(1)将退酸氧化铁粉、连铸研磨屑和热轧氧化铁皮研磨成研磨粉；
(2)将焦粉、膨润土、炼钢车间除尘灰、含铁污泥与所述研磨粉混合均匀后送入造球工序得到球团；
(3)所述球团经干燥、焙烧后得到焙烧球团；
(4)将碳钢碎屑、二次渣铁、焦炭混合后与所述焙烧球团置入矿热炉进行熔炼，得到镍铬铁水。
2.根据权利要求1所述的不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺，其特征在于，所述研磨粉的粒径为0.1～0.4mm。
3.根据权利要求1所述的不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺，其特征在于，所述退酸氧化铁粉、所述连铸研磨屑和所述热轧氧化铁皮在研磨前需烘干至终水＜2％(重量)。
4.根据权利要求1所述的不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺，其特征在于，焦粉：膨润土：炼钢车间除尘灰+含铁污泥：研磨粉的重量配比为(1.5～2.2)：(6.3～8.9)：(55.3～72.0)：(20.2～33.6)。
5.根据权利要求1所述的不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺，其特征在于，所述球团的含水率为7％～10％，所述球团的粒径大于6mm。
6.根据权利要求1所述的不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺，其特征在于，所述干燥的温度为100℃～150℃，所述干燥的时长＞6小时。
7.根据权利要求1所述的不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺，其特征在于，所述焙烧的温度为1200℃～1300℃，所述焙烧的时长为30～40min。
8.根据权利要求1所述的不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺，其特征在于，碳钢碎屑+二次渣铁：焦炭：焙烧球团的重量配比为(22.4～36.3)：(7.1～9.9)：(53.8～70.5)。
9.根据权利要求1所述的不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺，其特征在于，所述熔炼的温度为1600℃～1750℃。
10.根据权利要求1所述的不锈钢固体废弃物资源化利用生产工艺，其特征在于，按重量百分比计，所述镍铬铁水包括：Fe 61.48％～73.25％，Ni 2.10％～3.59％，Cr 15.29％～30.87％，Si 0.17％～0.20％，Mn 1.74％～3.07％，V 0.01％～0.02％及其它不可避免的杂质。
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