專利名稱：利用碳酸化工藝處理含鐵粉塵再生利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼鐵企業(yè)含鐵粉塵再生利用以及實現(xiàn)CO2減排的方法，特別是用于轉(zhuǎn)爐加速化渣、縮短轉(zhuǎn)爐冶煉周期、提高脫磷率的利用碳酸化工藝處理含鐵粉塵再生利用方法。
背景技術(shù)：
隨著溫室效應(yīng)引起的全球氣候惡化已經(jīng)開始對人類的生存和發(fā)展產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的負(fù)面影響，因而CO2等溫室氣體減排也已經(jīng)成為世界各國關(guān)注的焦點問題，而作為資源密集型產(chǎn)業(yè)的鋼鐵企業(yè)，其在鋼鐵冶金生產(chǎn)過程中不僅存在巨大能源消耗，而且諸如CO2排放以及各種冶金粉塵等也給大氣及企業(yè)周邊環(huán)境等造成了較大的污染。鋼鐵企業(yè)的含鐵粉塵種類繁多，其主要集中于燒結(jié)、高爐、轉(zhuǎn)爐以及電爐等工序中。這些粉塵的發(fā)生量巨大，同時含鐵量較高并且含有一定量的CaO、MgO、C等有用成分，是一種十分寶貴的二次含鐵原料。目前，含鐵粉塵回收利用方法主要有以下幾種(1)作為燒結(jié)配料加入到燒結(jié)工序并運用到高爐生產(chǎn)中。由于含鐵粉塵粒度即為細(xì)小，在燒結(jié)過程中會造成燒結(jié)料層透氣性下降，降低燒結(jié)有效利用系數(shù)，影響燒結(jié)礦質(zhì)量等等，同時對于堿金屬含量較高的含鐵粉塵通過燒結(jié)工藝返回到高爐中，會在高爐內(nèi)部形成循環(huán)富集，嚴(yán)重影響高爐生產(chǎn)順行，腐蝕高爐爐襯，威脅高爐壽命。(2)利用轉(zhuǎn)底爐工藝生產(chǎn)自還原球團，該工藝雖可較為有效地脫除粉塵Zn、Pb等有害元素，但其設(shè)備工藝較為復(fù)雜，投資建設(shè)運營成本較高。(3)作為轉(zhuǎn)爐煉鋼造渣劑返回到轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工序中，以達到轉(zhuǎn)爐粉塵(塵泥)在轉(zhuǎn)爐煉鋼環(huán)節(jié)內(nèi)部的再生利用。中國專利CN1070690A公開了一種“煉鋼轉(zhuǎn)爐除塵污泥成球的方法”，其主要是將轉(zhuǎn)爐污泥與石灰粉加水混勻，經(jīng)消化、造球、烘干、篩分后用作轉(zhuǎn)爐煉鋼造渣劑。中國專利CN1278012A公開了一種“用煉鋼轉(zhuǎn)爐污泥生產(chǎn)煉鋼造渣劑的方法”，其主要是把轉(zhuǎn)爐污泥配加燃料以及附加物，經(jīng)混勻、陳化、壓坯、燒結(jié)、破碎、篩分等一系列工序制成煉鋼復(fù)合洛。該法生產(chǎn)的復(fù)合造渣劑雖然可改善煉鋼復(fù)合造渣劑的理化性能，縮短煉鋼時間，但其陳化時間較長，使用擠磚機將污泥擠壓成型，經(jīng)較高溫度的焙燒后再進行破碎、篩分，增加了復(fù)合造渣劑制備過程中的燃料及能量消耗。以上方法雖然都可以較為有效地實現(xiàn)含鐵粉塵的再生利用，但其在CO2減排等方面幾乎發(fā)揮不到任何作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種利用碳酸化工藝處理含鐵粉塵再生利用方法。該方法通過將含鐵粉塵利用碳酸化球團工藝制備轉(zhuǎn)爐煉鋼造渣劑，為鋼鐵企業(yè)提供一條即可充分實現(xiàn)含鐵粉塵再資源化利用又可顯著降低CO2等溫室氣體排放的切實可行道路。克服了現(xiàn)有技術(shù)只能較為有效地實現(xiàn)含鐵粉塵的再生利用，但CO2減排等方面幾乎不能發(fā)揮作用的缺陷。實現(xiàn)上述發(fā)明目的采用以下技術(shù)方案一種利用碳酸化工藝處理含鐵粉塵再生利用方法，再生利用方法的原料是含鐵粉塵和活性石灰，所述的再生利用方法包括以下步驟
(1)配比混勻原料將鋼鐵企業(yè)的含鐵粉塵和活性石灰按照重量比例60% 70%:40% 30%充分混和均勻，得到混合料，混合料中的CaO含量為20% 30% ；
(2)混合料消化將配置混勻好的混合料加水潤濕，再次將混合料混勻并靜置堆悶至少2h，以保證活性石灰能夠充分消化；
(3)制備生球?qū)⑾蟮幕旌狭显趫A盤造球機中滾動成球或采用壓球機加壓成球，得到生球；
(4)碳酸化固結(jié)反應(yīng)將生球放入到碳酸化反應(yīng)罐中進行碳酸化固結(jié)反應(yīng)，得到碳酸化成品球； (5)轉(zhuǎn)爐冶煉用碳酸化成品球替代一部分活性石灰，加入到轉(zhuǎn)爐吹煉前期造渣，用以加快成渣，降低轉(zhuǎn)爐熔池溫度；
(6)回收煙氣轉(zhuǎn)爐煙氣進入回收凈化系統(tǒng)，回收凈化系統(tǒng)收集的煙氣作為碳酸化球團礦反應(yīng)的氣體反應(yīng)物，實現(xiàn)CO2氣體在轉(zhuǎn)爐環(huán)節(jié)的內(nèi)部循環(huán)利用。作為優(yōu)選方案，所述鋼鐵企業(yè)含鐵粉塵主要包括燒結(jié)除塵灰、高爐粉塵、轉(zhuǎn)爐粉塵、電爐粉塵。作為優(yōu)選方案，混合料消化步驟中，按照重量計，水的加入量是混合料重量的8% 10%。作為優(yōu)選方案，所述生球的直徑為10 12. 5mm。
作為優(yōu)選方案，碳酸化固結(jié)反應(yīng)溫度為500 600°C，通入體積濃度為50%以上的CO2氣體，氣體流速為I. 5cm/s，反應(yīng)時間為15 20min。作為優(yōu)選方案，在轉(zhuǎn)爐冶煉初期加入3 5kg/t鐵水的碳酸化球團。作為優(yōu)選方案，所述的回收凈化系統(tǒng)采用干法或濕法煙氣回收裝置，該煙氣回收裝置與反應(yīng)罐煙囪用管路連通。采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可平衡轉(zhuǎn)爐熔池溫度，減少廢鋼等冷卻劑的消耗量。同時，由于粉塵中大部分的在碳酸化過程中不會發(fā)生價態(tài)變化，在轉(zhuǎn)爐冶煉初期加入碳酸化成品球，F(xiàn)e2+能破壞石灰顆粒表面形成的高致密性產(chǎn)物2Ca0 SiO2,從而提高爐渣在CaO顆?？紫吨械臐B透能力，進一步加快CaO的溶解速度和成渣速度，縮短轉(zhuǎn)爐煉鋼周期，同時CaCO3等反應(yīng)生成的碳酸鹽在轉(zhuǎn)爐熔池內(nèi)分解吸熱，可進一步平衡熔池溫度，對于冶煉低碳鋼等具有一定的優(yōu)勢。此外，CaCO3在熔池內(nèi)高溫分解，溢出的CO2氣體可強化熔池攪拌，加速泡沫渣的形成，加快脫磷反應(yīng)速率。再者，低溫固結(jié)不會改變FeO的存在狀態(tài)和物質(zhì)形態(tài)，與單純的加入石灰塊等造渣劑相比，因提高了渣中FeO含量而增強了爐渣的氧化性，能顯著降低爐渣粘度，加快鋼-渣界面的傳質(zhì)速率。本發(fā)明完全可滿足碳酸化球團礦在運輸以及貯存等方面的條件要求。轉(zhuǎn)爐煙氣回收凈化系統(tǒng)收集的煙氣可作為碳酸化球團礦反應(yīng)的氣體反應(yīng)物，實現(xiàn)CO2氣體在轉(zhuǎn)爐環(huán)節(jié)的內(nèi)部循環(huán)利用，從而減少溫室氣體的外排量，降低生產(chǎn)成本及資源消耗，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。本發(fā)明方法簡單、成本較低，可有效實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)含鐵粉塵的再生利用以及CO2等溫室氣體減排，具有較高的經(jīng)濟價值和社會價值。


圖I是本發(fā)明的流程示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的描述。本發(fā)明公開的是一種利用碳酸化工藝處理含鐵粉塵再生利用方法，該方法以含鐵粉塵和活性石灰為原料，具體步驟見圖I :
將含鐵粉塵和活性石灰按照重量比例充分混勻，得到含鐵粉塵和活性石灰的混合料，將混合料加水再次混合消化，得到生石灰消化后的造球混合料，將消化后的混合料放入壓球機加壓成球，得到生球。將合格的生球放入到碳酸化反應(yīng)罐中進行碳酸化固結(jié)反應(yīng)，用造 球混合料進行造球，得到碳酸化成品球；碳酸化反應(yīng)罐的煙氣進入回收凈化系統(tǒng)回收凈化，碳酸化成品球加入到轉(zhuǎn)爐吹煉前期造渣。具體實施例如下
實施例I
I.制備混合料將含鐵粉塵和活性石灰按照65%: 35%的重量比例充分混勻，按照重量計，保證CaO的含量在20%，得到含鐵粉塵與活性石灰的混合料。2.再次混料往混合料中加水，按照重量計,水的加入量是混合料重量的10 %，如100公斤混合料加水10公斤。再次將混合料充分混勻，堆放2h以保證石灰能夠充分消化。3.制備合格生球?qū)⑾蟮幕旌狭戏湃雺呵驒C加壓成球，得到直徑為12. 5mm的合格生球。4.碳酸化固結(jié)反應(yīng)將合格生球放入到碳酸化反應(yīng)罐中進行碳酸化固結(jié)反應(yīng)，反應(yīng)溫度為550°C，通入體積濃度為50%的CO2氣體，氣體流速為I. 5cm/s,反應(yīng)時間為18min，得到碳酸化成品球；碳酸化成品球團最終強度在300N/球左右。碳酸化反應(yīng)罐的煙氣進入回收設(shè)備。5.轉(zhuǎn)爐冶煉用碳酸化成品球替代一部分活性石灰，加入到轉(zhuǎn)爐吹煉前期造渣，其加入量為3kg/t。實施例2
I.制備混合料將含鐵粉塵和活性石灰按照70%:30%的比例充分混勻，按照重量計，保證CaO的含量在25%，得到含鐵粉塵與活性石灰的混合料。2.再次混料往混合料中加水，按照重量計，水的加入量是混合料重量的8%，如100公斤混合料加水8公斤。再次將混合料充分混勻，堆放2h以保證石灰能夠充分消化。3.制備合格生球?qū)⑾蟮幕旌狭戏湃雸A盤造球機中滾動成球，得到直徑為IOmm的合格生球。4.碳酸化固結(jié)反應(yīng)將合格生球放入到碳酸化反應(yīng)罐中進行碳酸化固結(jié)反應(yīng)，反應(yīng)溫度為500°C，通入體積濃度為55%的CO2氣體，氣體流速為I. 5cm/s,反應(yīng)時間為20min，得到碳酸化成品球；碳酸化成品球團最終強度在300N/球左右。碳酸化反應(yīng)罐的煙氣進入回收凈化系統(tǒng)。回收凈化系統(tǒng)采用干法煙氣回收裝置，該干法煙氣回收裝置與反應(yīng)罐煙囪用管路連通。5.轉(zhuǎn)爐冶煉用碳酸化成品球替代一部分活性石灰，加入到轉(zhuǎn)爐吹煉前期造渣，其加入量為4kg/t。
實施例3
I.制備混合料將含鐵粉塵和活性石灰按照60%:40%的重量比例充分混勻，按照重量計，保證CaO的含量在30%，得到含鐵粉塵與活性石灰的混合料。2.再次混料往混合料中加水,按照重量計,水的加入量是混合料重量的10%，如100公斤混合料加水9公斤。再次將混合料充分混勻，堆放2h以保證石灰能夠充分消化。3.制備合格生球?qū)⑾蟮幕旌狭戏湃雺呵驒C加壓成球，得到直徑為12. 5mm的合格生球。4.碳酸化固結(jié)反應(yīng)將合格生球放入到碳酸化反應(yīng)罐中進行碳酸化固結(jié)反應(yīng)，反應(yīng)溫度為600°C，通入體積濃度為55%的CO2氣體，氣體流速為I. 5cm/s,反應(yīng)時間為15min，得到碳酸化成品球；碳酸化成品球團最終強度在300N/球左右。碳酸化反應(yīng)罐的煙氣進入回收回收凈化系統(tǒng)。回收凈化系統(tǒng)采用濕法煙氣回收裝置，該濕法煙氣回收裝置與反應(yīng)罐 煙囪用管路連通。5.轉(zhuǎn)爐冶煉用碳酸化成品球替代一部分活性石灰，加入到轉(zhuǎn)爐吹煉前期造渣，其加入量為5kg/t。本發(fā)明所述的鋼鐵企業(yè)含鐵粉塵主要包括燒結(jié)除塵灰、高爐粉塵、轉(zhuǎn)爐粉塵或電爐粉塵。以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作了說明，但這些說明不能被理解為限制了本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護范圍由權(quán)利要求書限定，任何在本發(fā)明權(quán)利要求基礎(chǔ)上的改動都是本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.ー種利用碳酸化工藝處理含鐵粉塵再生利用方法，再生利用方法的原料是含鐵粉塵和活性石灰，其特征在于，所述的再生利用方法包括以下步驟 (1)配比混勻原料將鋼鐵企業(yè)的含鐵粉塵和活性石灰按照重量比例60% 70%:40% 30%充分混和均勻，得到混合料，混合料中的CaO含量為20% 30% ； (2)混合料消化將配置混勻好的混合料加水潤濕，再次將混合料混勻并靜置堆悶至少2h，以保證活性石灰能夠充分消化； (3)制備生球?qū)⑾蟮幕旌狭显趫A盤造球機中滾動成球或采用壓球機加壓成球，得到生球； (4)碳酸化固結(jié)反應(yīng)將生球放入到碳酸化反應(yīng)罐中進行碳酸化固結(jié)反應(yīng)，得到碳酸化 成品球； (5)轉(zhuǎn)爐冶煉用碳酸化成品球替代一部分活性石灰，加入到轉(zhuǎn)爐吹煉前期造渣，用以加快成渣，降低轉(zhuǎn)爐熔池溫度； (6)回收煙氣轉(zhuǎn)爐煙氣進入回收凈化系統(tǒng)，回收凈化系統(tǒng)收集的煙氣作為碳酸化球団礦反應(yīng)的氣體反應(yīng)物，實現(xiàn)CO2氣體在轉(zhuǎn)爐環(huán)節(jié)的內(nèi)部循環(huán)利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用碳酸化工藝處理含鐵粉塵再生利用方法，其特征在于所述鋼鐵企業(yè)含鐵粉塵主要包括燒結(jié)除塵灰、高爐粉塵、轉(zhuǎn)爐粉塵、電爐粉塵。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用碳酸化工藝處理含鐵粉塵再生利用方法，其特征在于混合料消化步驟中，按照重量計，水的加入量是混合料重量的8% 10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用碳酸化工藝處理含鐵粉塵再生利用方法，其特征在于所述生球的直徑為10 12. 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用碳酸化工藝處理含鐵粉塵再生利用方法，其特征在于碳酸化固結(jié)反應(yīng)溫度為500 600°C，通入0)2氣體，氣體流速為I. 5cm/s，反應(yīng)時間為15 20mino
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用碳酸化工藝處理含鐵粉塵再生利用方法，其特征在于在轉(zhuǎn)爐冶煉初期加入3 5kg/t鐵水的碳酸化球団。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用碳酸化工藝處理含鐵粉塵再生利用方法，其特征在于所述的回收凈化系統(tǒng)采用干法或濕法煙氣回收裝置，該煙氣回收裝置與反應(yīng)罐煙囪用管路連通。
全文摘要
一種鋼鐵企業(yè)含鐵粉塵再生利用以及實現(xiàn)CO2減排的方法，特別是一種利用碳酸化工藝處理含鐵粉塵再生利用方法。包括以下步驟原料配比混勻?qū)⒑F粉塵和活性石灰按照一定的比例充分混勻；石灰消化往混合料中加水，再次進行混勻，堆放2h以保證石灰能夠充分消化；造球在圓盤造球機或壓球機中將充分消化后的混合料制生球；碳酸化固結(jié)將生球放入碳酸化反應(yīng)罐中，在一定溫度下通入CO2氣體進行碳酸化反應(yīng)；轉(zhuǎn)爐造渣在轉(zhuǎn)爐冶煉初期，加入碳酸化成品球，從而縮短轉(zhuǎn)爐煉鋼周期，降低生產(chǎn)成本及資源消耗。本發(fā)明方法簡單、成本較低，可有效實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)含鐵粉塵的再生利用以及CO2等溫室氣體減排，具有較高的經(jīng)濟價值和社會價值。
文檔編號C21C5/36GK102732670SQ20121023776
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者劉文會, 張志霞, 張玉柱, 石焱, 胡長慶, 解建軍, 韓濤 申請人:河北聯(lián)合大學(xué)