一種利用高爐渣顯熱回收處理含鋅粉塵的方法
【專利摘要】本發明屬于資源綜合利用領域，涉及一種利用高爐渣顯熱回收處理含鋅粉塵的方法。本發明以鋼鐵廠含鋅粉塵為主要原料，配加一定量的還原劑、粘結劑、熔劑和水，充分混合后經壓球機壓制成球，經烘干或養護后送入爐渣滯留室內，利用爐渣顯熱，使含鋅粉塵團塊發生自還原反應，通過氣體除塵裝置回收粗鋅產品，剩余爐渣利用傳統爐渣處理工藝處理。本發明工藝能對鋼鐵廠不同成分的含鋅粉塵進行處理，在利用粉塵中C資源的同時，還能充分回收粉塵中鋅元素。
【專利說明】
一種利用高爐渣顯熱回收處理含鋅粉塵的方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種含鋅粉塵處理工藝，尤其是涉及一種利用高爐渣顯熱處理含鋅粉塵工藝，回收鋅資源。
【背景技術】
[0002]在傳統的鋼鐵生產流程中將產量大量的粉塵，這類粉塵富含TFe、CaO、MgO、C等寶貴資源，但同時也含有鋅、鉛等對鋼鐵生產過程不利的元素，使粉塵的在鋼鐵流程內部的循環利用受到一定的限制。隨著能源、資源、環境形勢越來越嚴峻，鋼鐵企業的壓力也越來越大，解決好含鋅、鉛粉塵的高效回收利用問題便成了當務之急。
[0003]目前國內很多鋼鐵企業將含鋅粉塵作為原料直接配入燒結、球團料，該方法最為簡單，能一定程度上實現了鐵資源的回收利用，具有投入少，見效快，無需改變原有工藝等優點，但存在配料、混合困難等問題，且會造成有害元素的循環和富集，給高爐帶來危害，屬于含鐵塵泥的粗放型利用，不能徹底解決含鋅粉塵高效資源化利用的問題(煉鐵，2010，29
[4]:56);粉塵噴吹法主要是將粉塵以一定比例混合噴吹到高爐或其他熔融爐中代替部分原料進行循環回收利用，從而達到降低煉鐵生產成本的目的，該方法具有一定的效果，但對噴吹物料有相當高的技術要求，且其處理量不大，使該工藝的應用受到了一定的限制(煉鐵，2011，30(I): 54);含鋅粉塵造塊返回煉鋼工藝，用做煉鋼冷卻劑是含鐵塵泥資源化利用的又一途徑，目前國內外許多企業已使用這種方法，煉鋼法可充分利用粉塵中的FeO和CaO，代替部分造渣劑和冷卻劑，而且對粉塵強度要求不高，可降低煉鋼石灰及鋼鐵材料消耗，從而降低煉鋼成本，但該方法不適合處理低品位、高碳、高堿粉塵(環境工程，2011，29(2):96)。
[0004]鋼鐵企業在高爐生產過程中，每煉出I噸生鐵約產生300kg液態高爐渣，這些熱熔渣的溫度約為1400?1600°C，每噸熱熔渣約含有1700MJ的顯熱，相當于58kg標準煤的發熱值。以I座3200m3的高爐為例，每小時約產生10t熱熔渣，相當于5.8t標準的發熱值，足以生產40t/h高品位的蒸汽。而傳統高爐渣，則通過水粹處理，余熱以蒸汽的形式回收利用發電，熱效率較低，造成大量熱值浪費以及水資源的浪費(一種高爐渣顯熱回收及其余熱利用系統，CN 202543226 U)。也有專利提到利用高爐渣顯熱作為印制電路板基板進行熱解反應的化學能加以回收利用，避免了水資源的浪費，同時避免了印制電路板基板熱解處理的二次能源消耗問題，但是這種方法需要將爐渣溫度降至200°C左右，浪費大量顯熱(一種高爐渣顯熱回收利用方法及裝置，CN1020505959A)。

【發明內容】

[0005]本發明目的是充分利用高爐渣顯熱，在利用粉塵中C資源的同時，還能充分回收粉塵中鋅元素。
[0006]本發明以鋼鐵廠含鋅粉塵為主要原料，配加一定量的還原劑、粘結劑、熔劑和水，充分混合后經壓球機壓制成球，經烘干或養護后送入爐渣滯留室內，利用爐渣顯熱，使含鋅粉塵團塊發生自還原反應，通過氣體除塵裝置回收粗鋅產品，剩余爐渣可利用傳統爐渣處理工藝處理。本發明的技術方案為:
[0007](I)對含鋅、鉛粉塵進行干燥，配入還原劑、熔劑、粘結劑和水，配入還原劑(無煙煤、焦粉等)、熔劑(石灰石、生石灰、硅石等)、粘結劑(水泥)和水，充分混勻后經對輥壓球機或振動壓球機壓制成塊，粉塵團塊的質量百分比為，還原劑O?10%，熔劑O?5%，粘結劑為6?8 %，水5?8，余量為含鋅、鉛粉塵;為保證粉塵團塊傳熱效率，團塊不宜超過30mm，養護72h后存放在料場備用。
[0008](2)高爐出渣前，含鋅粉塵團塊由爐渣滯留室頂料鐘加料器加入室內，滯留室頂采用的是雙料鐘密閉，防止含鋅二次粉塵從爐頂逸出。
[0009](3)高爐渣與鐵水通過撇渣器分離后，爐渣流入爐渣滯留室，此時爐渣滯留室內溫度達到1300°C以上，含鋅粉塵團塊與爐渣產生劇烈熱交換，發生自還原反應，完成預熱、還原、熔化、分離等冶金過程，最終生成爐渣，鋅化合物被還原，產生鋅以蒸汽形式從團塊中揮發出來，隨二次粉塵逸出。
[0010](4)爐渣滯留室一側設置鼓風裝置，保證室內氣壓穩定，并使鋅蒸汽氧化附著于二次粉塵上，同時對二次粉塵進行冷卻，便于后續收集。
[0011](5)爐渣滯留室頂設置抽風裝置，二次粉塵隨鼓入的空氣進入布袋除塵裝置，可得鋅含量較高的粉塵，屬于高鋅粉塵，可作為鋅的冶煉原料，具有較高的經濟價值。
[0012](6)爐渣在滯留室內停留10?20min后，打開滯留室底部渣口，爐渣從從爐渣滯留室內留出，用水急冷、破碎，可作為建筑材料或進行其他綜合利用。爐渣滯留室反應時，由砲泥密封渣口。
[0013]本發明工藝能對鋼鐵廠不同成分的含鋅粉塵進行處理，在利用粉塵中C資源的同時，還能充分回收粉塵中鋅元素。
【附圖說明】
[0014]圖1為利用高爐渣顯熱處理鋼鐵廠含鋅粉塵工藝流程圖，
[0015]圖2為爐渣滯留室示意圖。
【具體實施方式】
[0016]本發明專利具體的工藝流程如圖1所示。下面結合實施例對本發明作進一步的說明。
[0017]實施方式一:
[0018]選用的一種高爐除塵灰和轉爐污泥作為原料，高爐除塵灰成分為Fe:35%，Zn:10%，？13:3%，(::20%，轉爐污泥的成分為:？6:55%，211:1%，!120:30%。選用生石灰作為熔劑。按高爐除塵灰:轉爐污泥:生石灰:水泥:水約為40:45:2:5:8的比例進行配料，充分混勻后在不低于20MPa的壓力下壓制成塊，在溫度為20?30°C，濕度2 95%的環境下養護72h，養護完成后送入料場堆放。本方式可充分利用高爐除塵灰中的碳，不需要額外加入還原劑，并且可減少熔劑的加入量;同時利用轉爐污泥中的水，減少水的加入量。
[0019]將養護完成后的壓塊送入爐渣滯留室頂料倉，經料鐘加料器加入爐渣滯留室，高爐渣與鐵水通過撇渣器分離后，爐渣流入爐渣滯留室，此時爐渣滯留室內溫度達到1300°C以上，含鋅粉塵團塊與爐渣產生劇烈熱交換，發生自還原反應，利用爐渣顯熱提供團塊預熱、還原、熔化和分離所需的熱量;氧化鋅被還原成鋅蒸氣，隨空氣往滯留室頂運動，進入布袋除塵器，分離富鋅粉塵，粉塵中的氧化鋅含量可達60 %?70%，可出售給鋅冶煉廠家，進行綜合利用。爐渣在滯留室內停留1min后，打開滯留室底部渣口，爐渣從從爐渣滯留室內留出，用水急冷、破碎，可作為建筑材料或進行其他綜合利用。
[0020]實施方式二:
[0021 ]選用一種電爐除塵灰作為原料，其成分為Fe: 35%，Zn: 15 %，Pb: 3% ;選用焦粉作為還原劑，其固定碳含量約為85.5%，灰分約為12.5%，揮發分約為2%;選用硅石粉作為熔劑，其S12含量約為98 %左右;選用水泥作為粘結劑。按電爐除塵灰:焦粉:硅石粉:水泥:水約為75:10:5:5:5的比例加入焦粉、硅石粉、水泥和水，充分混勻后在不低于20MPa的壓力下壓制成塊，在溫度為20?30°C，濕度2 95%的環境下養護72h，養護完成后送入料場存放。
[0022]將電爐除塵灰團塊送入爐渣滯留室頂料倉，經料鐘加入爐渣滯留室進行反應。后續冶煉過程與實施方式一相同。經布袋除塵器后粉塵的氧化鋅含量可達70%?80%。爐渣在滯留室內停留20min后，打開滯留室底部渣口，爐渣從從爐渣滯留室內留出，用水急冷、破碎，可作為建筑材料或進行其他綜合利用。
【主權項】
1.一種利用高爐渣顯熱回收處理含鋅粉塵的方法，其特征在于以鋼鐵廠含鋅粉塵為主要原料，配加一定量的還原劑、粘結劑、熔劑和水，充分混合后經壓球機壓制成球，經烘干或養護后送入爐渣滯留室內，利用爐渣顯熱，使含鋅粉塵團塊發生自還原反應，通過氣體除塵裝置回收粗鋅產品，剩余爐渣利用傳統爐渣處理工藝處理;具體技術方案為: (1)對含鋅、鉛粉塵進行干燥，配入還原劑、熔劑、粘結劑和水，充分混勻后經對輥壓球機或振動壓球機壓制成塊，含鋅粉塵團塊的質量百分比為，還原劑O?10%，熔劑O?5%，粘結劑6?8%，水5?8，余量為含鋅、鉛粉塵;粉塵團塊養護72h后存放在料場備用； (2)高爐出渣前，含鋅粉塵團塊由爐渣滯留室頂料鐘加料器加入室內，滯留室頂采用的是雙料鐘密閉，防止含鋅二次粉塵從爐頂逸出； (3)高爐渣與鐵水通過撇渣器分離后，爐渣流入爐渣滯留室，此時爐渣滯留室內溫度達到1300°C以上，含鋅粉塵團塊與爐渣產生劇烈熱交換，發生自還原反應，完成預熱、還原、熔化、分離冶金過程，最終生成爐渣，鋅化合物被還原，產生鋅以蒸汽形式從團塊中揮發出來，隨二次粉塵逸出； (4)爐渣滯留室一側設置鼓風裝置，保證室內氣壓穩定，并使鋅蒸汽氧化附著于二次粉塵上，同時對二次粉塵進行冷卻，便于后續收集； (5)爐渣滯留室頂設置抽風裝置，二次粉塵隨鼓入的空氣進入布袋除塵裝置，得到鋅含量較高的粉塵； (6)爐渣在滯留室內停留10?20min后，打開滯留室底部渣口，爐渣從從爐渣滯留室內留出，用水急冷、破碎，作為建筑材料或進行其他綜合利用，爐渣滯留室反應時，由砲泥密封渣口。2.如權利要求1所述一種利用高爐渣顯熱回收處理含鋅粉塵的方法，其特征在于所述還原劑為無煙煤、焦粉、熔劑為石灰石、生石灰、硅石、粘結劑為水泥。3.如權利要求1所述一種利用高爐渣顯熱回收處理含鋅粉塵的方法，其特征在于含鋅粉塵團塊直徑不超過30mm。
【文檔編號】F27D17/00GK105838876SQ201610305472
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月10日
【發明人】張建良, 劉征建, 袁驤, 陳子羅, 李世欽
【申請人】北京科技大學