TW201414855A - 不銹鋼氧化鐵皮再生利用二步還原法 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種不銹鋼氧化鐵皮再生利用二步還原法，該方法的特徵是將堆放的不銹鋼氧化鐵皮粉料經過篩、混和壓塊後裝罐送入隧道窯進行焙燒與冷卻製成本成品，然後送到有襯電渣爐內進行提純，該有襯電渣爐採用石墨電極，爐襯為石墨碳磚，所用的渣系由CaO和CaF組成，該工藝方法除能有效地回收鐵外，還能有效地回收鉻、鎳等貴重金屬，此外，該方法還具有原料適應性強、處理量大、成分容易控制、操作簡單可靠、電耗低和綜合成本低等優點。

Description

不銹鋼氧化鐵皮再生利用二步還原法

本發明涉及金屬廢料再生利用的技術領域，尤其是一種不銹鋼氧化鐵皮再生利用二步還原法，適合不銹鋼氧化鐵皮回收鉻鎳貴重金屬採用。

為了回收不銹鋼氧化鐵皮中Fe、Cr、Ni、Cu、Mn等金屬，減少環境污染，現有技術正尋找最佳的處理方法，迄今為止，對不銹鋼氧化鐵皮再生利用最有代表性的方法有電爐法和高爐法兩種。

所述的電爐法分電弧爐法和礦熱爐法兩種：電弧爐法是將不銹鋼氧化鐵皮隨其它爐料在冶煉過程直接加入到爐子內，待熔化後加入還原劑對氧化物進行還原，從而獲得鉻鎳含量較高的鐵合金。該電弧爐法的最大缺點是：由於預還原鐵皮較輕，加入電弧爐中後基本漂浮在渣面，短時間內很難進入到鋼水中去。電弧爐採用的還原劑一般是矽鐵，成本高，且該方法只能部分回收不銹鋼氧化鐵皮中的Fe，不能回收Cr和Mn。

礦熱爐法是將不銹鋼氧化鐵皮與其它礦石一同加入爐中，用炭進行還原，反應機理與電弧爐基本相同。由於礦熱爐靠電渣發熱，電耗高，渣量大，用該方法冶煉不銹鋼氧化鐵皮中鉻的收得率不高，費用大，且爐渣中有大量的氧化鉻渣殘留，和電弧爐法一樣，鉻鎳等貴重的資源不能得到合理地回收利用。

所述的高爐法是把不銹鋼氧化鐵皮與其它鐵礦粉混勻燒結後作為燒結礦進入高爐熔化，最後作為鐵水得到利用。由於高爐出鐵的溫度大約是1400℃，爐內反應溫度大約1500℃左右。Cr₂O₃的還原溫度是 1600-1700℃，因此在高爐內要把鉻氧化物還原為金屬物，必須提高爐內溫度，需加大焦炭的耗量，增加成本，且容易熔化高爐爐壁，縮短爐齡。目前不銹鋼氧化鐵皮在高爐的使用一般只是回收其中的Fe，爐內溫度控制在1500℃左右，Cr和Mn基本上沒有回收。

綜上分析，傳統的電爐法和高爐法，不能有效地回收利用不銹鋼氧化鐵皮的鉻金屬，造成貴重資源的浪費。同時，鉻作為氧化物，繼續殘留在爐渣中，對環境造成污染。

本發明的目的在於針對現有不銹鋼氧化鐵皮再生利用的工藝方法存在的不能有效還原鉻、鎳等貴重金屬的問題，提供一種不銹鋼氧化鐵皮再生利用二步還原法。採用該工藝方法不但有效地回收不銹鋼氧化鐵皮的鐵外，還能有效地回收其中的鉻、鎳等貴重金屬。

本發明一種不銹鋼氧化鐵皮再生利用二步還原法，其工藝程序如下：

1.原料篩選和混合

將粉碎過的塊度在3毫米以下的含Fe50%、Cr5%、Mn6%、Ni0.4%、P0.06%、S0.06%(重量百分比)的不銹鋼氧化鐵皮原料經過圓筒篩和振動篩，剔除雜物後將粉料加熱烘乾至水份小於1%，然後送到混合室內加入水玻璃、焦炭粉、石灰粉與不銹鋼氧化鐵皮粉料混合。

2.壓塊和裝罐

將混合好的不銹鋼氧化鐵皮粉料放到壓塊機進行壓塊，然後將壓塊體放入焙燒罐內。

3.焙燒和冷卻

將放有壓塊體的焙燒罐加蓋後放在隧道台車上進入隧道窯，在隧道窯內先經過由室溫逐步升至900℃的預熱乾燥段，然後進入950~1180℃/20小時的高溫焙燒段進行焙燒，最後進入冷卻段逐步冷卻到200~300℃後出隧道窯成半成品。

4.半成品破碎、磁選和壓塊

將半成品破碎和磁選後通過壓塊機壓成密度約為4.5克/立方釐米的冷壓塊。

5.在有襯電渣爐內熔煉提純

將冷壓塊送到有襯電渣爐進行渣洗，有襯電渣爐採用連續作業方式，內襯的耐火材料為半石墨碳磚、石墨碳磚或碳化矽結合碳化矽磚中的一種耐火磚，所用的渣系由CaO和CaF的組成，其CaO：CaF的比例為1.22~1.86，有襯電渣爐渣的厚度控制在300~400mm之間，在渣洗過程中按常規加入焦炭、SiC還原劑把半成品中未還原的金屬氧化物充分還原。

6．出鋼、澆注

當上述的鋼水的成分符合下表的要求時，出鋼水，要準確控制留鋼數量，留鋼控制在50~100毫米，澆注到鋼錠模中冷卻。

成品鉻鎳鐵料品質指針表

上述的方法還可以採取如下措施進一步完善：有襯電渣爐的內砌耐火材料最好採用石墨碳磚，其耐溫高、損耗小。

在渣系中可適當加入佔渣系重量的5~10%Al2O3，使渣系具有較 高的電阻率，有利於提高電效率，降低比電耗。

本發明實際上是隧道窯+電渣爐二步還原法，其工作原理是將堆存在原料場的不銹鋼預還原鐵皮，經過篩選、混合、壓塊後裝入焙燒罐。焙燒罐在隧道窯內經過預熱、焙燒和保溫冷卻後完成一次還原得到半成品，不銹鋼預還原鐵皮中的Fe、Cr和部分的Mn、Ni被初步還原成金屬，但半成品中仍含有較多的雜質。半成品經破碎磁選和壓塊後進入有襯電渣爐，有襯電渣爐中的渣是為減少本成品中的金屬被氧化而精心設計的，因為半成品中C非常低，極容易在空氣中二次氧化。半成品進入渣洗爐中的高溫熔融的熔渣時，雜質被熔渣吸附，金屬進一步提純，從而實現渣鐵分離，達到將不銹鋼預還原鐵皮的Cr、Fe、Ni、Mn等金屬元素充分回收，實現不銹鋼預還原鐵皮資源的再生利用。

綜上所述，本發明與電爐法、高爐法工藝相比，除能有效地回收不銹鋼氧化鐵皮的鐵外，還能有效地回收不銹鋼氧化鐵皮的鉻、鎳等貴重金屬。本工藝還具有原料適應性強，處理量大，成份易控制，操作簡單可靠，成本低的特點，在生產過程中，幾乎不會產生廢氣，廢水等污染物，達到了良好的經濟和環保效益。此外，本發明還有電耗低和綜合成本低的優點。本發明除有效回收不銹鋼氧化鐵皮的鐵和貴重金屬外，同樣適用回收不銹鋼的除塵灰。

下面結合實施例詳細說明本不銹鋼氧化鐵皮再生利用二步還原法的具體實施方式，但本不銹鋼氧化鐵皮再生利用二步還原法的具體實施方式不局限於下述的實施例。

實施例一

本實施例是8噸不銹鋼氧化鐵皮。

1、將不銹鋼氧化鐵皮原料經過圓筒篩和振動篩剔除雜物後將細微性小於3毫米的粉料加熱烘乾至水份小於1%後送到混合室，在混合室內按比例加入黏結劑(少量水玻璃等)、還原劑、脫硫劑(焦炭粉、石灰粉)進行混合。

2、通過壓塊機把混合好的料壓成高常規的180mm、外徑150mm、內徑為70mm的圓環柱體，再由電動機械手將圓環柱體裝入焙燒罐。

3、將裝好料的焙燒罐加蓋後放在隧道台車上進入隧道窯，焙燒罐先經過由室溫逐步升至900℃的預熱乾燥，然後進行20小時950~1180℃的高溫焙燒，最後逐步冷卻到200~300℃後出隧道窯成半成品。

4、半成品經破碎和磁選後通過壓塊機壓成密度約為4.5g/cm³的冷壓塊。

5、將冷壓塊送到有襯電渣爐進行渣洗。電渣爐採用石墨電極，爐襯為石墨碳磚，電渣爐的渣系CaO：CaF比例為1.22，添加佔渣系總量10%的Al2O3，有襯電渣爐的渣厚控制在300-400mm之間，在渣洗過程中還加入焦炭、SiC等還原劑把半成品中未還原的金屬氧化物充分還原。其它操作按現有電渣爐要求進行。

6、當上述的鋼水的成分符合要求，出鋼，緊密觀察出鋼過程，準確控制留鋼留渣數量，留鋼控制在50-100mm。

本實施例8噸不銹鋼氧化鐵皮可回收鉻鎳鐵料5噸，其餘為含錳達20%以上的富錳渣。

實施例二

本實施例是12噸不銹鋼氧化鐵皮。

1、將不銹鋼氧化鐵皮原料經過圓筒篩和振動篩剔除雜物後將細微性小於3毫米的粉料加熱烘乾至水份小於1%後送到混合室，在混合室 內按比例加入黏結劑(少量水玻璃等)、還原劑、脫硫劑(焦炭粉、石灰粉)進行混合。

2、通過壓塊機把混合好的料壓成高常規的180mm、外徑150mm、內徑為70mm的圓環柱體，再由電動機械手將圓環柱體裝入焙燒罐。

3、將裝好料的焙燒罐加蓋後放在隧道台車上進入隧道窯，焙燒罐先經過由室溫逐步升至900℃的預熱乾燥，然後進行20小時950~1180℃的高溫焙燒，最後逐步冷卻到200~300℃後出隧道窯成半成品。

4、半成品經破碎和磁選後通過壓塊機壓成密度約為4.5g/cm³的冷壓塊。

5、將冷壓塊送到有襯電渣爐進行渣洗。電渣爐採用石墨電極，爐襯為石墨碳磚，電渣爐的渣系CaO：CaF比例為1.5，添加佔渣系總量8%的Al2O3，有襯電渣爐的渣厚控制在300-400mm之間，在渣洗過程中還加入焦炭、SiC等還原劑把半成品中未還原的金屬氧化物充分還原。其它操作按現有電渣爐要求進行。

6、當上述的鋼水的成分符合要求，出鋼，緊密觀察出鋼過程，準確控制留鋼留渣數量，留鋼控制在50-100mm。

本實施例12噸不銹鋼氧化鐵皮可回收鉻鎳鐵料7.5噸，其餘為含錳達20%以上的富錳渣。

實施例三

本實施例是16噸不銹鋼氧化鐵皮。

1、將不銹鋼氧化鐵皮原料經過圓筒篩和振動篩剔除雜物後將細微性小於3毫米的粉料加熱烘乾至水份小於1%後送到混合室，在混合室內按比例加入黏結劑(少量水玻璃等)、還原劑、脫硫劑(焦炭粉、石灰粉)進行混合。

2、通過壓塊機把混合好的料壓成高常規的180mm、外徑150mm、內徑為70mm的圓環柱體，再由電動機械手將圓環柱體裝入焙燒罐。

3、將裝好料的焙燒罐加蓋後放在隧道台車上進入隧道窯，焙燒罐先經過由室溫逐步升至900℃的預熱乾燥，然後進行20小時950~1180℃的高溫焙燒，最後逐步冷卻到200~300℃後出隧道窯成半成品。

4、半成品經破碎和磁選後通過壓塊機壓成密度約為4.5g/cm³的冷壓塊。

5、將冷壓塊送到有襯電渣爐進行渣洗。電渣爐採用石墨電極，爐襯為石墨碳磚，電渣爐的渣系CaO：CaF比例為1.86，添加佔渣系總量5%的Al2O3，有襯電渣爐的渣厚控制在300-400mm之間，在渣洗過程中還加入焦炭、SiC等還原劑把半成品中未還原的金屬氧化物充分還原。其它操作按現有電渣爐要求進行。

6、當上述的鋼水的成分符合要求，出鋼，緊密觀察出鋼過程，準確控制留鋼留渣數量，留鋼控制在50-100mm。本實施例16噸不銹鋼氧化鐵皮可回收鉻鎳鐵料10噸，其餘為含錳達20%以上的富錳渣。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

Claims (3)

1. 一種不銹鋼氧化鐵皮再生利用二步還原法，其方法步驟如下：①.原料篩選和混合將粉碎過的塊度在3毫米以下的含Fe50%、Cr5%、Mn6%、Ni0.4%、P0.06%、S0.06%(重量百分比)的不銹鋼氧化鐵皮原料經過圓筒篩和振動篩，剔除雜物後將粉料加熱烘乾至水份小於1%，然後送到混合室內加入水玻璃、焦炭粉、石灰粉與不銹鋼氧化鐵皮粉料混合；②.壓塊和裝罐將混合好的不銹鋼氧化鐵皮粉料放到壓塊機進行壓塊，然後將壓塊體放入熔燒罐內；③.焙燒和冷卻將放有壓塊體的焙燒罐加蓋後放在隧道台車上進入隧道窯，在隧道窯內先經過由室溫逐步升至900℃的預熱乾燥段，然後進入950~1180℃/20小時的高溫焙燒段進行焙燒，最後進入冷卻段逐步冷卻到200~300℃後出隧道窯成半成品；④.半成品破碎、磁選和壓塊將半成品破碎和磁選通過壓塊機壓成密度約為4.5克/立方釐米的冷壓塊；⑤.在有襯電渣爐內熔煉提純將冷壓塊送到有襯電渣爐進行渣洗，有襯電渣爐採用連續作業方式，內襯的耐火材料為半石墨碳磚、石墨碳磚或碳化矽結合碳化矽磚中的一種耐火磚，所用的渣系由CaO和CaF的組成，其CaO：CaF的比例為1.22~1.86，有襯電渣爐渣的厚度控制在300~400mm之間，在 渣洗過程中按常規加入焦炭、SiC還原劑把半成品中未還原的金屬氧化物充分還原；⑥．出鋼、澆注當上述的鋼水的成分符合下表的要求時，出鋼水，要準確控制留鋼數量，留鋼控制在50~100毫米，澆注到鋼錠模中冷卻；成品鉻鎳鐵料品質指針表。
2. 如申請專利範圍第1項所述的一種不銹鋼氧化鐵皮再生利用二步還原法，其中，有襯電渣爐的內砌耐火材料為石墨碳磚。
3. 如申請專利範圍第1項所述的一種不銹鋼氧化鐵皮再生利用二步還原法，其中，在渣系中還加入佔渣系總量5~10%的Al2O3。