CN1458289A

CN1458289A - 钢铁尘泥全部炼钢实现零排放的方法

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Publication number: CN1458289A
Application number: CN 02117732
Authority: CN
Inventors: 张美焦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2003-11-26
Anticipated expiration: 2022-05-15
Also published as: CN1212410C

Abstract

本发明公开了钢铁尘泥全部炼钢实现零排放的方法，包括将钢铁尘泥配成含碳量为还原铁氧化物理论量的0.5～2倍、碱度0.5～1.5的物料，混料，成型，干燥，焙烧还原为碱性海绵铁，熔分，炼钢等工艺过程，钢铁尘泥不经分选直接配料冶炼，既简化了尘泥处理设施，又将尘泥全部利用实现了零排放，且成本极低，使环境效益与经济效益得到了高度统一。

Description

钢铁尘泥全部炼钢实现零排放的方法

技术领域：本发明涉及一种对钢铁尘泥的处理方法，特别是钢铁尘泥全部用于炼钢实现零排放的方法。

背景技术：钢铁冶炼需要烧结、高炉炼铁、转炉或电炉炼钢、石灰焙烧、焦化、轧钢等工序，不可避免产生大量的尘泥，特别是高炉除尘灰及瓦斯泥、转炉污泥粒度极细，尚无有效处理方法，钢铁厂只能堆存，占用了大面积土地，浪费了这些资源，更为严重的是造成了环境污染的恶果。高炉除尘灰及瓦斯泥主要成份为30～40％铁及30～40％碳、少量氧化钙、氧化镁等杂质，转炉污泥主要成份为50～60％铁及氧化钙、氧化镁为主的杂质，这些尘泥所含的铁、钙、镁都是钢铁冶炼的有益成份，具有很大的开发利用价值。

在现有技术中，一种治理尘泥的方法，是将尘泥混配一定量的铁矿粉以提高含铁量，然后制成烧结矿或球团矿，与用铁矿粉烧结的矿球一起送回高炉中重新炼铁，这种方法虽然可以解决尘泥给环境造成的污染，但其粒度极细在烧结过程中造成返矿增加，又产生了新的污染源，浪费了大量的能源，尘泥利用的附加值很低，得不偿失，环境效益与经济效益未能得到统一。

另一种治理尘泥的方法，如欧、美、日等工业发达国家，他们是将转炉污泥中再加入一定的石灰，并将其冷压后制成球团，再将该球团送回转炉或电炉内作为炼钢造渣剂或冷却剂使用。这种方法虽然解决了尘泥排放问题，但由于氧化铁在再次炼钢过程中不能被还原，从而被再次排出，不仅增加炼钢成本，而且未能有效解决环保问题。

再一种治理尘泥的方法，是将尘泥配加煤粉、石灰等粘结剂，制成冷固球团，用于高炉炼铁，因现有粘结剂都未能解决高温分解这一世界难题，所以冷固球团粉化严重，影响高炉顺行，至今冷固球团高炉炼铁在全世界都只停留在实验阶段，尚无应用于工业生产的先例。

还有一种治理尘泥的方法，是将转炉污泥解凝、细磨、磁选、重选等选出极少量含铁较高的成份，用于制造还原铁粉、氧化铁红、工业清整剂等，因这些产品社会需求量相对于钢铁冶炼产生的尘泥而言不足其1％，且只能使用转炉污泥，这种方法虽然起到了一定的作用，但距根本治理尘泥污染相差甚远。

发明内容：本发明的目的就是要将钢铁尘泥全部予以利用，冶炼成钢实现零排放，彻底解决钢铁尘泥的污染问题，同时获得巨大经济效益，从而达到环保效益与经济效益的高度统一。

本发明是通过以下方法实现的：它包括配料、混料、成型、干燥、焙烧还原、熔分、炼钢工艺过程；

a、配料：将钢铁厂高炉、转炉、电炉等排放的烟尘、污泥、轧钢铁鳞、焦粉、石灰粉等物料，再辅以铁矿粉，CaO、MgO，按含碳量为还原铁氧化物理论量的0.5～2倍、碱度0.5～1.5配料；

b、混料：按比例配料后，用搅拌机、轮碾机、润磨机等混料设备混合均匀；

c、成型：物料混匀后，用圆盘造球机、挤压机等成型设备将粉料制成粒度6～35mm的球、块等型状；

d、干燥：成型后在300℃以下干燥至水份5％以下；

e、焙烧还原：干燥后的球、块状物置入转底炉、台车式连续炉等窑炉中在900～1400℃下敞焰加热10～240分钟，得到金属化率60％以上的预还原碱性海绵铁；

f、熔分：出焙烧炉的预还原海绵铁热态下直接加入熔分竖炉，用焦碳及500℃以上热风为热源，将预还原海绵铁熔化，渣铁分离，渣用于制造水泥，熔分炉副产煤气用于焙烧还原炉做为补充能源；

g、炼钢：渣铁分离后的铁水用转炉吹氧炼钢，副产高温煤气经简单除尘后直接用于焙烧还原炉，做为补充能源。

本发明的目的也可以通过以下技术措施来实现：

配料时，也可以只用一种尘泥与铁矿粉、焦粉配料。

配料时，也可以只用铁矿粉、石灰粉、焦粉配料。

配料时，也可以用煤粉做为碳源配料。

配料时也可以加入粘结剂，增强球、块强度。

所配物料碱度过高时，也可以加入造土等酸性物料。

熔分也可以用埋弧炉、电弧炉、感应炉等电炉熔化热态预还原海绵铁，分离渣铁，熔分竖炉也可以用煤、氧气为热源，还可以用焦炭、富氧空气为热源，焙烧还原后的预还原海绵铁也可以在尽量避免与氧接触的条件下冷却至300℃以下，也可以热压成块铁，用于高炉炼铁或电炉炼钢或转炉冷却剂，熔分后的铁水也可以浇铸成铁块，供炼钢或铸造使用，也可以直接铸件，

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、高炉除尘灰及瓦斯泥含Fe30～40％、C30～40％，为了利用其中的铁分，现有技术需要进行磁选、重选等很多作业，将铁选出做为焙烧用料，碳及其余物料做为尾矿排放，本发明不需任何分选，直接使用，不仅利用了铁分，且其中的碳又成为还原铁氧化物的还原剂，钙、镁成为熔剂，使除尘灰及瓦斯泥得以全部利用，简化了尘泥处理设施，降低了投资。

2、转炉污泥中含Fe50～60％、CaO、MgO15～20％，与处理高炉瓦斯泥一样，现有技术需对其选矿，本发明不需分选，全部利用。

3、本发明配料所形成的碱性预还原海绵铁，充分利用了尘泥中的钙、镁杂质，降低其分选成本，同时又成为造渣熔剂，熔分时不需加入石灰石、白云石，减少了焦碳消耗，也降低了熔分炉的CO₂气氛，有利于还原，且副产煤气热值高。

4、本发明可以将钢铁冶炼过程中所产生的高炉除尘灰、瓦斯泥、转炉、电炉污泥、石灰粉、铁鳞、焦粉辅以必要的铁矿粉及粉矿，全部予以利用，生产出钢铁产品，实现了零排放，从根本上解决了钢铁尘泥的污染问题，对环境保护将产生革命性的深远的影响。

5、钢铁尘泥属排放废物，几乎无成本，本发明将其转化为钢铁产品，其成本低于任何现有冶炼技术，钢坯成本只有几百元，中型钢厂年排尘泥可生产几万吨钢坯，利润数千万元，在解决污染的同时，又可创造出巨大的经济效益。

附图说明：

附图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式：下面结合附图及实施例对本发明方法进行详述：

本发明工艺流程为：配料→混料→成型→干燥→焙烧还原→熔分→炼钢→钢坯。

1、配料：将钢铁厂高炉、转炉、电炉等排放的烟尘、污泥、轧钢铁鳞、焦粉、石灰粉等物料及铁矿粉都可做为原料。高炉灰及瓦斯泥含30～40％铁、含碳30～40％及部分氧化钙、氧化镁，转炉污泥含铁50～60％及部分氧化钙、氧化镁，焦粉主要是含碳物质，石灰粉为焙烧石灰的粉料主要含氧化钙。所配含碳材料与铁的氧化物在焙烧加热时，将有以下反应：

配料成份要求含碳量为还原铁氧化物理论量的0.5～2倍，过少时还原不充分且高温易再氧化，较高时反应快，还原彻底且能防止高温氧化，过高时成型后强度较差。

配入CaO、MgO等碱性物料，主要是熔分时与SiO₂、Al₂O₃等酸性物料形成低熔点炉渣，以实现渣铁分离，碱度(CaO/SiO₂)按0.5～1.5配料，碱度过低时容易侵蚀炉衬，且无脱硫作用，碱度过高时，流动性不好，也不利于脱硫。用电炉熔分时，配料碱度可适当加大按1～3.5配料。

所配入CaO除起熔剂、脱硫作用外，在成型时与水反应形成消石灰，也起到粘结剂的作用，可不加或少加其它粘结剂，以降低成本。同时消石灰对氧化铁还原反应亦有催化作用。

2、混料

各种原料按比例配好后，用搅拌机、轮碾机、润磨机等各种具有混料功能的设备混合均匀。

3、成型

物料混匀后，用圆盘造球机、对辊挤压机等成型设备将粉料制成粒度6～35mm的球、块等型状，粒度过小，焙烧还原时透气传热不好，不利于还原反应的进行，粒度过大传热较慢，还原时间过长。

4、干燥

成型后的球、块状物利用焙烧还原炉的余热在100～300℃以下干燥至水分小于5％，干燥温度过高时，生球因含较高水分易爆裂，温度过低时干燥时间长，设备大、投资高。干燥至水分小于5％的球团入焙烧炉还原时，基本不裂，能够保持完好型状。

5、焙烧还原

经过干燥后的球团入转底炉、台车式连续炉等窑炉中在900～1400℃高温下敞焰加热10～240分钟，得到金属化率60％以上的预还原碱性海绵铁，加热所用燃料来自于熔分炉的副产煤气和氧气转炉炼钢的副产煤气。焙烧温度较低时，相应时间延长，温度较高时，时间缩短，温度过低时还原反应太慢，温度过高时，球团易粘结，卸料困难。球团在敞焰下的氧化气氛中直接加热，主要靠球团中的含碳材料与铁氧化物进行还原反应，因含碳量较高，球团在高温还原后能够避免或减少再氧化，提高预还原海绵铁的金属化率。

转炉煤气只需简单除尘后即可用于焙烧还原炉作为热源，既利用了转炉煤气的高温物理显热，节约燃料，又大大降低了转炉煤气的降温除尘投资，同时高温转炉煤气CO含量高，又给还原后球团避免再氧化提供了极好的保护气氛，一举多得。

本发明只需在焙烧炉开炉时，提供必要的外加热源，转入正常生产即熔分炉、转炉工作后，不再需要外加热源，靠球团中内配含碳物料及煤气做为补充热源，足以维持焙烧还原的进行，焙烧炉的高温废气还可以用于发电。

6、熔分

焙烧后的预还原碱性海绵铁热态下直接加入熔分竖炉，用焦碳和500℃以上热风为能源，将预还原海绵铁熔化，进一步还原，渣铁分离，渣用于制造水泥，铁水用于炼钢或铸成铁块或制造铸件。在热态下直接加入熔分炉避免了冷却过程的再氧化，用500℃以上热风目的是将熔分炉内的CO₂还原为CO，创造良好的还原气氛，以完成海绵铁的终还原，且副产煤气CO含量高，热值高，为焙烧还原炉提供良好的燃料。热风由副产煤气用换热器或热风炉换热制得。也可以向熔分炉中吹入富氧空气或纯氧，少用或完全不用焦碳，降低焦碳消耗。

7、炼钢

渣铁分离后的铁水，用转炉吹氧炼钢，副产煤气经简单除尘后，直接用于焙烧还原炉，做为补充能源，用公知技术精炼后铸成钢坯。

实施例1：

用唐钢高炉炼铁瓦斯泥85吨、进口粉矿100吨、石灰粉7.6吨，配料，含碳量为还原铁氧化物理论量的1.98倍，碱度1.47，混料均匀，用圆盘造球机制成6～20mm球团，在270℃下干燥30分钟，水份小于5％，置入台车式连续炉，在1370℃下焙烧11分钟，得到金属化率85％的预还原碱性海绵铁，热态下直接加入熔分竖炉，热风温度500℃，熔化后，渣铁分离，渣制成水渣，用于制造水泥，铁水用于转炉吹氧炼钢，得到钢坯102吨。

实施例2：

用遵钢排放的转炉污泥50吨、铁鳞粉50吨、瓦斯泥60吨，配料，含碳量为还原铁氧化物理论量的0.51倍，碱度1，用轮碾机混料10分钟，用对辊挤压机制成35mm扁球，入炉在300℃下烘干1小时，水分小于5％，在900℃下焙烧240分钟，得到金属化率63％的预还原碱性海绵铁，熔分炼钢同实施例1，得钢坯96吨。

实施例3：

用瓦斯泥70吨、铁矿粉100吨、焦粉5吨，含碳量为还原铁氧化物理论量的1.3倍，碱度0.53，混料均匀，用圆盘造球机制成6～16mm球团，在100℃下干燥1.5小时，水分2％，置入焙烧还原炉中在1250℃下焙烧40分钟，得到金属化率为98％的预还原碱性海绵铁，其余条件同实施例1，得钢坯109吨。

实施例4：

用焦粉25吨、转炉污泥100吨、造土11吨，混料，含碳量为还原铁氧化物理论量的0.8倍，碱度1.2，混料均匀，用圆盘造球机制成10～20mm球团，在210℃下干燥1小时，水分1％，置入焙烧还原炉在1050℃下焙烧210分钟，得到金属化率61％的预还原碱性海绵铁，其余条件同实施例1，得钢坯57吨。

Claims

1、一种钢铁尘泥全部炼钢实现零排放的方法，包括配料、混料、成型、干燥、焙烧还原、熔分、炼钢工艺过程，其特征在于：

d、干燥：成型后在300℃以下干燥至水份5％以下；

2、根据权利要求1所述钢铁尘泥全部炼钢实现零排放的方法，其特征在于：配料时，也可以只用一种尘泥与铁矿粉、焦粉配料。

3、根据权利要求1所述钢铁尘泥全部炼钢实现零排放的方法，其特征在于：配料时，也可以只用铁矿粉、石灰粉、焦粉配料。

4、根据权利要求1所述钢铁尘泥全部炼钢实现零排放的方法，其特征在于：也可以用煤粉做为碳源配料。

5、根据权利要求1所述钢铁尘泥全部炼钢实现零排放的方法，其特征在于：配料时也可以加入粘结剂，增强球、块强度。

6、根据权利要求1钢铁尘泥全部炼钢实现零排放所述的方法，其特征在于：所配物料碱度过高时，也可以加入造土等酸性物料。

7、根据权利要求1中所述钢铁尘泥全部炼钢实现零排放的方法，其特征在于：也可以用埋弧炉、电弧炉、感应炉等电炉熔化热态预还原海绵铁，渣铁分离。

8、根据权利要求1所述钢铁尘泥全部炼钢实现零排放的方法，其特征在于：熔分竖炉也可以用煤、氧气为热源，还可以用焦炭、富氧空气为热源。

9、根据权利要求1所述钢铁尘泥全部炼钢实现零排放的方法，其特征在于：焙烧还原后的预还原海绵铁也可以在尽量避免与氧接触的条件下冷却至300℃以下，也可以热压成块铁，用于高炉炼铁或电炉炼钢或转炉冷却剂。

10、根据权利要求1中所述钢铁尘泥全部炼钢实现零排放的方法，其特征在于：熔分后的铁水也可以浇铸成铁块，供炼钢或铸造使用，也可以直接铸件。