CN117089699A - 一种利用转炉钢渣和含铁锌尘泥制备返转炉金属化球团的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用转炉钢渣和含铁锌尘泥制备返转炉金属化球团的方法，包括如下步骤：1)将转炉钢渣和生物质燃料按比例混合、球磨；然后与含铁锌尘泥、焦化厂干熄焦环境除尘灰CDQ粉混合，进行搅拌处理，使其混合均匀形成混合料；2)将所得混合料在常温下进行辊压成型，制成生球团，自然养护；3)将所得生球团送入转底炉进行分步高温还原，冷却，即得所述返转炉金属化球团。本发明以转炉钢渣、生物质燃料、CDQ粉和含铁锌尘泥为主要原料，结合辊压成型和分步高温还原等制备工艺，可有效保证所得金属化球团的力学强度、提升金属化球团的金属化率等；且涉及的制备方法较简单、能耗低、成本低、金属化率高，适合推广应用。
Description
技术领域
本发明属于炉冶炼材料技术领域，具体涉及一种利用转炉钢渣和含铁锌尘泥制备返转炉金属化球团的方法。
背景技术
转炉钢渣是炼钢过程中的一种副产物，产生量约占粗钢产量的15％。通常转炉钢渣会进行破碎、筛分、磁选回收其中金属后成为废弃钢渣尾渣，但现有钢渣综合利用率不足30％，长期堆放不仅侵占土地还对周围环境带来不利影响，亟需寻找有效的利用途径。
含铁锌尘泥也是钢铁企业固废资源化利用的难点，常规处置途径是直接将其返烧结回用，但其中的Zn含量较高，长期以往不断加重高炉的锌负荷，严重影响高炉顺行和长寿。
目前，钢铁企业开始广泛采用转底炉集中处置含铁锌尘泥，将含铁锌尘泥配以碳粉保证还原效果、膨润土保证球团强度，生球团通过高温脱除Zn和碳还原制得金属化球团，返前工序使用。但该配制方法需要配制过量的碳粉，造成了大量的能量消耗。此外，为保证球团强度，添加的膨润土在提升转底炉运营成本的同时，其主要成分二氧化硅、三氧化二铝等会降低金属化球团的金属化率，返炼钢回用时也会提高炼钢运营成本。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种利用转炉钢渣和含铁锌尘泥制备返转炉金属化球团的方法，可有效解决钢渣、含铁锌尘泥等冶金固废的资源化利用问题，降低转底炉生产原料配料成本并可有效保证所得金属化球团的力学强度、提升金属化球团的金属化率；且涉及的制备方法较简单、能耗低、成本低、金属化率高，适合推广应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种利用转炉钢渣和含铁锌尘泥制备返转炉金属化球团的方法，包括如下步骤：
1)将转炉渣和果壳类生物质燃料按比例混合、球磨，制备成100目以下的粉状混合物；然后将其与含铁锌尘泥、CDQ粉混合，进行搅拌处理，使其混合均匀形成混合料；
2)将所得混合料在常温下进行辊压成型，制成生球团，自然养护；
3)将所得生球团送入转底炉进行分步高温还原，冷却，即得所述返转炉金属化球团。
上述方案中，所述返转炉金属化球团采用的各原料及其所占重量份数包括：转炉钢渣8-12份，生物质燃料2-8份，CDQ粉2-8份，含铁锌尘泥78-82份。
上述方案中，所述转炉钢渣使用前进行了磁选；其中，(干基)主要成分及其所占质量百分比包括：TFe18-22％、CaO 40-48％、SiO2 8-12％、Mn 2-4％、MgO 3-5％、Al2O3 1-2％、P0.5-1.5％、S 0.05-0.1、Zn 0-2％；其粒径为0-5mm。
上述方案中，所述含铁锌尘泥为多种钢铁冶金含铁尘泥的混合物，主要化学成分(干基)及其所占质量百分比包括：TFe 30-50％、Zn 2-6％、CaO 5-18％、SiO2 2-8％、C 4-25％，以及与Fe、Zn等元素所结合的O、H、N元素以及不可避免的少量其它杂质元素；其粒度特征为100目以下颗粒质量≥90％。
上述方案中，所述果壳类生物质燃料可选用核桃壳、花生壳、板栗壳中的一种；其粒径为0-5cm。
上述方案中，所述CDQ粉为焦化厂干熄焦环境除尘灰，其中(干基)主要成分及其占质量百分比包括：C≥75％。
上述方案中，所述辊压成型步骤采用高压对辊压球机，压制卵形且粒径≤4cm抗压强度≥1500N的生球团。
上述方案中，所述自然养护时间为12-24h。
上述方案中，所述分步(四阶段)高温还原步骤包括：首先采用2.5-3.5min的升温时间，由35-50℃升温至190-210℃；然后采用4-5min的升温时间升温至365-375℃；再采用4.5-5.5min的升温时间，升温至1150-1215℃；最后采用1.5-2.5min的升温时间升温至1340-1360℃，并保温12-15min。
根据上述方案制备的返转炉金属化球团，生球抗压强度≥1500N、脱锌率≥93％、金属化率≥68％，金属化球团抗压强度为＞3000N。
本发明的原理为：
本发明以转炉钢渣、生物质燃料、CDQ粉和含铁锌尘泥为主要原料，首先将转炉钢渣和果壳类生物质进行混磨，可有效提升果壳类生物质的粉磨效率并激发钢渣的胶凝性质，得到混合均匀的粉状混合物；然后与含铁锌尘泥、CDQ粉混合制备生球团，进行分步高温还原：第一阶段可将球团含水率降至1％以下；第二阶段可将果壳类生物质的挥发份物质析出、燃烧，为下一步升温提供热源并促使金属球中形成微孔隙便于下一步还原性气体进入球内部；第三阶段可将果壳内生物质的挥发份完全析出以及球团金属还原反应温度提升；第四阶段可将球团中的ZnO还原成金属Zn，并随烟气挥发再由布袋收尘系统收集并产出金属化球团。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
一、本发明利用转炉钢渣的胶凝活性替代传统膨润土等原料，在提升生球强度的同时回收了其中的Fe素和CaO等，可随球团返转炉回收利用，减少了炼钢过程中石灰石的添加量，降低了C排放；
二、本发明利用果壳类生物质替代传统碳粉进行配料，在减少C排放的同时可使生球在加热过程中形成微孔隙，有利于促进CO气体进入生球内部进行还原反应，有效提升脱锌率和金属化率等；
三、本发明将钢渣、果壳类生物质进行混合球磨，可有效提升生物质球磨效率并激发钢渣胶凝活性。
四、本发明涉及的制备工艺简单，无需在现有工艺基础上再增加设备，并可实现多种固废的高效资源化利用，具有显著的经济和环境效益。
附图说明
图1为本发明一个实施例所述金属化球团的制备工艺流程图。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中，采用的转炉钢渣使用前进行了磁选；其中(干基)主要成分及其所占质量百分比包括：TFe 19-21％、CaO 43-47％、SiO2 9-11％、Mn 2.5-3.5％、MgO 3.5-4.5％、Al2O31.2-1.8％、P 0.7-1.3％、S 0.08-0.09％、Zn 0.8-1％；其粒径为0-5mm。果壳类生物质燃料可选用核桃壳、花生壳、板栗壳中的一种，其粒径为0-5mm。CDQ粉为焦化厂干熄焦环境除尘灰，其中(干基)主要成分及其占质量百分比包括：C≥75％。采用的含铁锌尘泥为多种钢铁冶金含铁尘泥的混合物，主要化学成分(干基)及其所占质量百分比包括：TFe45-47％、Zn 4-5％、CaO 10-12％、SiO2 3-5％、C15-20％，以及与Fe、Zn等元素所结合的O、H、N元素以及不可避免的少量其它杂质元素；其粒度特征为100目以下颗粒质量≥90％。
以下实施例中，采用高压对辊压球机压制出2.5*2.5*1.5cm的抗压强度≥1500N的生球团。
实施例1
一种利用转炉钢渣和含铁锌尘泥制备返转炉金属化球团的方法，包括如下步骤：
1)按配比称取原料，各原料及其所占重量份数为：转炉钢渣10份，生物质燃料2份，CDQ粉8份，含铁锌尘泥80份；
2)将称取的转炉钢渣和核桃壳放入球磨机中混合磨细，制备成100目以下的粉状混合物；
3)将所得粉状混合物与含铁锌尘泥、CDQ粉混合，在强制式搅拌机中搅拌5min，混合均匀，形成混合物；
4)将所得混合物送至辊压机中在常温下经压制成型制成生球团，然后在自然条件下养护12h；
5)将所得生球团送入转底炉进行分步高温还原，第一阶段以2.5min的升温时间，由50℃升温至200℃，第二阶段以5min的升温时间升温至370℃，第三阶段以4.5min的升温时间升温至1200℃，第四阶段以1.5min的升温时间升温至1350℃，并保温13min，获得金属化球团产品；
6)金属化球团经冷却后返回转炉利用。
实施例2
一种利用转炉钢渣和含铁锌尘泥制备返转炉金属化球团的方法，包括如下步骤：
1)按配比称取原料，各原料及其所占重量份数为：转炉钢渣8份，生物质燃料4份，CDQ粉6份，含铁锌尘泥82份；
2)将称取的转炉钢渣和板栗壳放入球磨机中混合磨细，制备成100目以下的粉状混合物；
3)将所得粉状混合物与含铁锌尘泥、CDQ粉混合，在强制式搅拌机中搅拌7min，混合均匀，形成混合物；
4)将所得混合物送至辊压机中在常温下经压制成型制成生球团，然后在自然条件下养护16h；
5)将所得生球团送入转底炉进行分步高温还原，第一阶段以3.5min的升温时间，由50℃升温至200℃，第二阶段以4min的升温时间升温至370℃，第三阶段以5.5min的升温时间升温至1200℃，第四阶段以2.5min的升温时间升温至1350℃，并保温15min，获得金属化球团产品；
6)金属化球团经冷却后返回转炉利用。
实施例3
一种利用转炉钢渣和含铁锌尘泥制备返转炉金属化球团的方法，包括如下步骤：
1)按配比称取原料，各原料及其所占重量份数为：转炉钢渣12份，生物质燃料8份，CDQ粉2份，含铁锌尘泥78份；
2)将称取的转炉钢渣和花生壳放入球磨机中混合磨细，制备成100目以下的粉状混合物；
3)将所得粉状混合物与含铁锌尘泥、CDQ粉混合，在强制式搅拌机中搅拌6min，混合均匀形成混合物；
4)将所得混合物送至辊压机中在常温下经压制成型制成生球团，然后在自然条件下养护24h；
5)将所得生球团送入转底炉进行分步高温还原，第一阶段以3min的升温时间，由50℃升温至200℃，第二阶段以5min的升温时间升温至370℃，第三阶段以5min的升温时间升温至1200℃，第四阶段以2min的升温时间升温至1350℃，并保温12min，获得金属化球团产品；
6)金属化球团经冷却后返回转炉利用。
对比例1
一种利用转炉钢渣和含铁锌尘泥制备返转炉金属化球团的方法，包括如下步骤：
1)按配比称取原料，各原料及其所占重量份数为：膨润土10份，CDQ粉10份，含铁锌尘泥80份；
2)将称取的转炉钢渣和膨润土放入球磨机中混合磨细，制备成100目以下的粉状物；
3)将所得粉状混合物与含铁锌尘泥在强制式搅拌机中搅拌6min，混合均匀形成混合物；
4)将所得混合物送至辊压机中在常温下经压制成型制成生球团后在自然条件下养护24h；
5)将所得生球团送入转底炉进行分步高温还原，第一阶段以3min的升温时间，由50℃升温至200℃，第二阶段以5min的升温时间升温至370℃，第三阶段以5min的升温时间升温至1200℃，第四阶段以2min的升温时间升温至1350℃，并保温12min，获得金属化球团产品；
6)金属化球团经冷却后返回转炉利用。
对比例2
一种利用转炉钢渣和含铁锌尘泥制备返转炉金属化球团的方法，包括如下步骤：
1)按配比称取原料，各原料及其所占重量份数为：转炉钢渣10份，CDQ粉10份，含铁锌尘泥80份；
2)将称取的转炉钢渣和CDQ粉放入球磨机中混合磨细，制备成100目以下的粉状混合物；
3)将所得粉状混合物与含铁锌尘泥在强制式搅拌机中搅拌6min，混合均匀形成混合物；
4)将所得混合物送至辊压机中在常温下经压制成型制成生球团后在自然条件下养护24h；
5)将所得生球团送入转底炉进行分步高温还原，第一阶段以3min的升温时间，由50℃升温至200℃，第二阶段以5min的升温时间升温至370℃，第三阶段以5min的升温时间升温至1200℃，第四阶段以2min的升温时间升温至1350℃，并保温12min，获得金属化球团产品；
6)金属化球团经冷却后返回转炉利用。
对比例3
一种利用转炉钢渣和含铁锌尘泥制备返转炉金属化球团的方法，包括如下步骤：
1)按配比称取原料，各原料及其所占重量份数为：膨润土10份，生物质燃料10份，含铁锌尘泥78份；
2)将称取的转炉钢渣和生物质燃料放入球磨机中混合磨细，制备成100目以下的粉状混合物；
3)将所得粉状混合物与含铁锌尘泥在强制式搅拌机中搅拌6min，混合均匀形成混合物；
4)将所得混合物送至辊压机中在常温下经压制成型制成生球团，然后在自然条件下养护24h；
5)将所得生球团送入转底炉进行分步高温还原，第一阶段以3min的升温时间，由50℃升温至200℃，第二阶段以5min的升温时间升温至370℃，第三阶段以5min的升温时间升温至1200℃，第四阶段以2min的升温时间升温至1350℃，并保温12min，获得金属化球团产品；
6)金属化球团经冷却后返回转炉利用。
对比例4
一种利用转炉钢渣和含铁锌尘泥制备返转炉金属化球团的方法，包括如下步骤：
1)按配比称取原料，各原料及其所占重量份数为：转炉钢渣12份，生物质燃料8份，CDQ粉2份，含铁锌尘泥78份；
2)将称取的转炉钢渣和生物质燃料放入球磨机中混合磨细，制备成100目以下的粉状混合物；
3)将所得粉状混合物与含铁锌尘泥、CDQ粉在强制式搅拌机中搅拌6min，混合均匀形成混合物；
4)将所得混合物送至辊压机中在常温下经压制成型制成生球团，然后在自然条件下养护24h；
5)将所得生球团送入转底炉进行分步高温还原，第一阶段以3min的升温时间，由50℃升温至200℃，第二阶段以8min的升温时间升温至1200℃，第三阶段以2min的升温时间升温至1350℃，并保温12min，获得金属化球团产品；
6)金属化球团经冷却后返回转炉利用。
将实施例1～3和对比例1～4所得金属化球团进行力学性能和金属化率等性能测试，结果见表1。
表1实施例1～3和对比例所得金属化球团的性能测试结果
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (9)
1.一种利用转炉钢渣和含铁锌尘泥制备返转炉金属化球团的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将转炉钢渣和果壳类生物质燃料按比例混合、球磨，制备成100目以下的粉状混合物；然后将其与含铁锌尘泥、CDQ粉混合，进行搅拌处理，使其混合均匀形成混合料；
2)将所得混合料在常温下进行辊压成型，制成生球团，自然养护；
3)将所得生球团送入转底炉进行分步高温还原，冷却，即得所述返转炉金属化球团。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述返转炉金属化球团采用的各原料及其所占重量份数包括：转炉钢渣8-12份，生物质燃料2-8份，CDQ粉2-8份，含铁锌尘泥78-82份。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转炉钢渣的主要成分及其所占质量百分比包括：TFe18-22％、CaO 40-48％、SiO2 8-12％、Mn 2-4％、MgO 3-5％、Al2O3 1-2％、P0.5-1.5％、S 0.05-0.1、Zn 0-2％；其粒径为0-5mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含铁锌尘泥的主要化学成分及其所占质量百分比包括：TFe 30-50％、Zn 2-6％、CaO 5-18％、SiO2 2-8％、C 4-25％；100目以下颗粒质量≥90％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述果壳类生物质燃料为核桃壳、花生壳、板栗壳中的一种；其粒径为0-5cm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CDQ粉中的C≥75wt％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自然养护时间为12-24h。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分步高温还原步骤包括：首先采用2.5-3.5min的升温时间，由35-50℃升温至190-210℃；然后采用4-5min的升温时间升温至365-375℃；再采用4.5-5.5min的升温时间，升温至1150-1215℃；最后采用1.5-2.5min的升温时间升温至1340-1360℃，并保温12-15min。
9.权利要求1～8任一项所述方法制备的返转炉金属化球团。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202311292923.4A CN117089699A (zh) | 2023-09-28 | 2023-09-28 | 一种利用转炉钢渣和含铁锌尘泥制备返转炉金属化球团的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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