一種密閉沖天爐處理鋼鐵廠含鋅、鉛粉塵工藝方法
【專利摘要】一種密閉沖天爐處理鋼鐵廠含鋅、鉛粉塵工藝方法，屬于鋼鐵生產(chǎn)領域。其特征在于以鋼鐵廠含鋅、鉛粉塵為主要原料，配加一定量的還原劑、粘結(jié)劑、熔劑和水，充分混合后經(jīng)壓球機壓制成球，經(jīng)烘干或養(yǎng)護后送入密閉沖天爐進行冶煉，最終得到粗鋅、粗鉛和鐵水。本發(fā)明具有原料適應性強，生產(chǎn)能力大，處理效率和產(chǎn)品附加值高等優(yōu)點，可通過處理鋼鐵廠含鋅、鉛粉塵直接得到粗鋅、粗鉛、鐵水、煤氣和爐渣等產(chǎn)品，粗鋅和粗鉛可進一步精煉，提高產(chǎn)品的附加值；鐵水經(jīng)預處理后熔鑄成錠，對外銷售；爐渣經(jīng)處理后可作為建筑材料或作為水泥等生產(chǎn)原料；煤氣可作為氣體燃料在廠區(qū)內(nèi)部使用。該工藝具有非常顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
【專利說明】—種密閉沖天爐處理鋼鐵廠含鋅、鉛粉塵工藝方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼鐵生產(chǎn)領域，涉及一種含鋅、鉛粉塵處理工藝，尤其是涉及一種利用密閉沖天爐處理含鋅、鉛粉塵工藝方法。
【背景技術】
[0002]在傳統(tǒng)的鋼鐵生產(chǎn)流程中將產(chǎn)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(chǎn)過程不利的元素，使粉塵的在鋼鐵流程內(nèi)部的循環(huán)利用受到一定的限制。隨著能源、資源、環(huán)境形勢越來越嚴峻，鋼鐵企業(yè)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(nèi)很多鋼鐵企業(yè)將含鋅、鉛粉塵作為原料直接配入燒結(jié)、球團料，該方法最為簡單，能一定程度上實現(xiàn)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(yōu)點，但存在配料、混合困難等問題，且會造成有害元素的循環(huán)和富集，給高爐帶來危害，屬于含鐵塵泥的粗放型利用，不能徹底解決含鐵塵泥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(huán)回收利用，從而達到降低煉鐵生產(chǎn)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(1):54);含鋅、鉛粉塵造塊返回煉鋼工藝，用做煉鋼冷卻劑是含鋅、鉛資源化利用的又一途徑，目前國內(nèi)外許多企業(yè)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，而且對粉塵團塊強度要求不高，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(huán)境工程，2011，29 (2):96)。
[0004]直接還原法和熔融還原法能處理鋼鐵企業(yè)大部分含鋅、鉛粉塵，不僅能有效利用粉塵中的鐵、碳和氧化鈣等物質(zhì)，同時還可脫除粉塵中Pb、Zn、S等有害雜質(zhì)，生產(chǎn)金屬化球團或鐵水，具有較好的處理效果，代表工藝有轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝和沖天爐熔融還原工藝。轉(zhuǎn)底爐工藝將粉塵通過混合一配料一成型一轉(zhuǎn)底爐直接還原等工序脫除鉛、鋅等有害元素，得到直接還原鐵，直接還原鐵可返回鋼鐵生產(chǎn)流程使用，該工藝的優(yōu)勢在于處理效率高，處理能力適中，對能源要求不是很高，可以直接用鋼鐵廠的副產(chǎn)品煤氣作為熱源，能夠很好的回收粉塵中的鐵、鋅、鉛等金屬，但轉(zhuǎn)底爐工藝也存在著一些技術問題和難以克服的缺點，如爐膛高，料層薄，能源利用效率不高，還有待于進一步研究和完善。 沖天爐熔融還原工藝的金屬收得率高，處理粉塵的范圍廣，其產(chǎn)品為鐵水，可直接用于煉鋼，不需要燒結(jié)機，環(huán)保效果相對較好，但該工藝投資較大，且設備運行周期短，維修量大，將直接影響該工藝的運行成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明涉及一種利用密閉沖天爐處理鋼鐵廠含鋅、鉛粉塵工藝。該工藝能對鋼鐵廠不同成分的含鋅、鉛粉塵進行處理，在利用粉塵中Fe、C等資源的同時，還能充分回收粉塵中鋅、鉛元素。
[0006]本發(fā)明以鋼鐵廠含鋅、鉛粉塵為主要原料，配加一定量的還原劑、粘結(jié)劑、熔劑和水，充分混合后經(jīng)壓球機壓制成球，經(jīng)烘干或養(yǎng)護后送入密閉沖天爐進行冶煉，最終得到粗鋒、粗鉛和鐵水等廣品。本發(fā)明的技術方案為:
[0007](1)對含鋅、鉛粉塵進行干燥，配入0~20%的還原劑(無煙煤、焦粉等)、0~5%的熔劑(石灰石、生石灰、硅石等)、6~12%的粘結(jié)劑(水泥)和10~20%的水，充分混勻后經(jīng)對輥壓球機或振動壓球機壓制成塊，養(yǎng)護72h后存放在料場備用。
[0008](2)為了保證較高的爐頂溫度及避免溫度波動過大，將球團、焦炭加入預熱器預熱，球團預熱至450°C,焦炭預熱至800°C,預熱好的球團和焦炭及其他原料運至爐頂料倉，由爐頂料鐘加料器加入密閉沖天爐進行冶煉。沖天爐的爐頂采用的是雙料鐘密閉爐頂。
[0009](3)沖天爐配備熱風爐，并設上下風口。正常冶煉時，富氧熱風由下風口吹入爐內(nèi)，使沖天爐下部的焦炭燃燒，放出熱量，同時生成富含CO和CO2的高溫爐氣，爐料與熾熱的焦炭及高溫爐氣接觸，進行激烈的熱交換，完成含鋅、鉛粉塵球團的預熱、還原、熔化、渣鐵分離等冶金過程，最終生成鉛液、鐵液、爐渣，還原產(chǎn)物金屬鋅以蒸氣的狀態(tài)從爐料中揮發(fā)出來，進入爐氣。
[0010](4)含鋅爐氣往爐頂運動，為了防止鋅蒸氣的再氧化，需保證爐頂溫度不低于1000°C，本工藝爐頂溫度為1050°C~1100°c，若爐頂溫度不足，則向爐頂鼓入熱風，使爐氣中的CO燃燒，放出熱量，以彌補爐頂熱量的不足，從而保證爐氣的溫度。
[0011](5)高溫的爐氣從爐頂進入鉛雨冷凝器，鉛雨冷凝器將高溫的含鋅爐氣冷凝，并通過鉛雨將爐氣中的鋅吸收,使鋅進入鉛液，由冷凝器排出的含鋅鉛液溫度約為500°C~550 0C，含鋅的鉛液冷卻分離后可得到粗鋅，粗鋅可進一步精煉，鉛液返回冷凝器繼續(xù)使用。排出的殘余煙氣經(jīng)凈化除塵后得到煤氣和含鋅污泥，含鋅污泥可作為含鋅原料進入造塊系統(tǒng)，煤氣可作為熱風爐和球團、焦炭加熱器的氣體燃料。
[0012](6)鐵水、粗鉛和爐渣定期從爐缸中排出爐外，鐵水經(jīng)預處理后熔鑄成錠，粗鉛可進行進一步精煉，爐渣用水急冷、破碎，可作為建筑材料或進行其他綜合利用。
[0013]本發(fā)明的突出特點是通過密閉沖天爐處理含鋅、鉛粉塵，在爐頂通過鉛雨冷凝器從煤氣中回收鋅，從爐缸中定期回收鉛。
[0014]本發(fā)明具有原料適應性強，生產(chǎn)能力大，處理效率和產(chǎn)品附加值高等優(yōu)點，可通過處理鋼鐵廠含鋅、鉛粉塵直接得到粗鋅、粗鉛、鐵水、煤氣和爐渣等產(chǎn)品，粗鋅和粗鉛可進一步精煉，提高產(chǎn)品的附加值；鐵水經(jīng)預處理后熔鑄成錠，對外銷售；爐渣經(jīng)處理后可作為建筑材料或作為水泥等生產(chǎn)原料；煤氣可作為氣體燃料在廠區(qū)內(nèi)部使用。該工藝具有非常顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為利用密閉沖天爐處理鋼鐵廠含鋅、鉛粉塵工藝流程圖，
[0016]圖2為密閉沖天爐冶煉示意圖。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明專利具體的工藝流程如圖1所示。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0018]實施方式一:
[0019]選用一種電爐除塵灰作為原料，其成分為Fe:35%, Zn:13%，Pb:3.5% ;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(fā)分約為2% ;選用硅石粉作為熔劑，其SiO2含量約為98%左右；選用水泥作為粘結(jié)劑。將電爐除塵灰加入烘干機烘干，按電爐除塵灰:焦粉:娃石粉:水泥:水約為100:17:5:10:15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<95%的環(huán)境下養(yǎng)護72h,養(yǎng)護完成后送入料場堆放。
[0020]將電爐除塵灰球團和焦炭分別送入預熱器預熱，球團預熱至450°C左右，焦炭預熱至800°C左右，預熱好的球團和焦炭送入爐頂料倉，經(jīng)料鐘加入密閉沖天爐進行冶煉。沖天爐下部風口鼓入富氧熱風，熱風溫度為800°C~1100°C，富氧率為1%~10%，使風口前的焦炭燃燒，放出大量的熱量，同時產(chǎn)生含有CO和CO2的還原性爐氣，該區(qū)域溫度可達2000°C以上。風口產(chǎn)生的高溫爐氣往上與爐料接觸，進行激烈的熱交換，提供球團預熱、還原、熔化和渣鐵分離所需的熱量；氧化鉛和氧化鐵被還原為金屬鉛和金屬鐵，在高溫下逐漸與爐渣分離，匯集到爐缸中自上而下逐漸形成渣層、鐵液層和鉛液層，定期排出爐外，可得到品位大于96%的粗鉛、鐵液和爐渣；氧化鋅被還原成鋅蒸氣，隨爐氣往爐頂運動，由爐頂進入鉛雨冷凝器，最終得到鋅含量大于97%的粗鋅、含鋅污泥和煤氣。密閉沖天爐爐頂?shù)臏囟燃s為1050°C~1100°C，若爐頂溫度不足，可通過爐頂鼓風使爐氣中的CO燃燒，彌補爐頂?shù)臒崃坎蛔?，爐頂鼓風量約為下部風口鼓風量的5~10%。
[0021]實施方式二:
[0022]選用一種高爐除塵灰和電爐除塵灰作為原料，高爐除塵灰成分為Fe:31%, Zn:9%，Pb:0.5%，C:21%，電爐除塵灰的成分與實施方式一的成分一致。選用生石灰作為熔劑。將高爐除塵灰和電爐粉塵加入烘干機烘干，按高爐除塵灰:電爐除塵灰:生石灰:水泥:水約為65:35:2:10:15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> 95%的環(huán)境下養(yǎng)護72h,養(yǎng)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，同時可減少熔劑的加入量。
[0023]將球團和焦炭分別送入預熱器預熱，球團預熱至450°C左右，焦炭預熱至800°C左右，預熱好的球團和焦炭送入密閉沖天爐爐頂料倉，經(jīng)料鐘加入密閉沖天爐，后續(xù)冶煉過程與實施方式一致。本實例可得到品位大于97%的粗鋅和品位大于96%的粗鉛，同時得到鐵水、爐渣和煤氣，鐵水經(jīng)預處理后熔鑄成錠，對外銷售，爐渣作為建筑材料或進行其他綜合利用，煤氣作為氣體燃料在廠區(qū)內(nèi)部使用。
【權利要求】
1.一種密閉沖天爐處理鋼鐵廠含鋅、鉛粉塵工藝方法，其特征在于以鋼鐵廠含鋅、鉛粉塵為主要原料，配加一定量的還原劑、粘結(jié)劑、熔劑和水，充分混合后經(jīng)壓球機壓制成球，經(jīng)烘干或養(yǎng)護后送入密閉沖天爐進行冶煉，最終得到粗鋅、粗鉛和鐵水，具體技術方案為: (1)對含鋅、鉛粉塵進行干燥，配入含鋅、鉛粉塵原料總量的O~20%的還原劑、O~5%的熔劑、6~12%的粘結(jié)劑和10~20%的水，充分混勻后經(jīng)對輥壓球機或振動壓球機壓制成塊，養(yǎng)護72h后存放在料場備用；還原劑為無煙煤、焦粉，熔劑為石灰石、生石灰、硅石，粘結(jié)劑為水泥； (2)為了保證較高的爐頂溫度及避免溫度波動過大，將球團、焦炭加入預熱器預熱，球團預熱至450°C,焦炭預熱至800°C,預熱好的球團和焦炭及其他原料運至爐頂料倉，由爐頂料鐘加料器加入密閉沖天爐進行冶煉； (3)沖天爐配備熱風爐，并設上下風口；冶煉時，富氧熱風由下風口吹入爐內(nèi)，使沖天爐下部的焦炭燃燒，放出熱量，同時生成富含CO和CO2的高溫爐氣，爐料與熾熱的焦炭及高溫爐氣接觸，進行激烈的熱交換，完成含鋅、鉛粉塵球團的預熱、還原、熔化、渣鐵分離等冶金過程，最終生成鉛液、鐵液、爐渣，還原產(chǎn)物金屬鋅以蒸氣的狀態(tài)從爐料中揮發(fā)出來，進入爐氣； (4)含鋅爐氣往爐頂運動，為了防止鋅蒸氣的的再氧化，爐頂溫度為1050°C~1100°C，若爐頂溫度不足，則向爐頂鼓入熱風，使爐氣中的CO燃燒，放出熱量，以彌補爐頂熱量的不足，從而保證爐氣的溫度； (5)高溫的爐氣從爐頂進入鉛雨冷凝器，鉛雨冷凝器將高溫的含鋅爐氣冷凝，并通過鉛雨將爐氣中的鋅吸收，使鋅進入鉛液，由冷凝器排出的含鋅鉛液溫度為500°C~550°C，含鋅的鉛液冷卻分離后得到粗鋅，粗鋅進一步精煉，鉛液返回冷凝器繼續(xù)使用；排出的殘余煙氣經(jīng)凈化除塵后得到煤氣和含鋅污泥，含鋅污泥作為含鋅原料進入造塊系統(tǒng)，煤氣作為熱風爐和球團、焦炭加熱器的氣體燃料； (6)鐵水、粗鉛和爐渣定期從爐缸中排出爐外，鐵水經(jīng)預處理后熔鑄成錠，粗鉛進行進一步精煉，爐渣用水急冷、破碎，作為建筑材料或進行其他綜合利用。
2.根據(jù)權利要求1所述一種密閉沖天爐處理鋼鐵廠含鋅、鉛粉塵工藝方法，其特征在于沖天爐的爐頂采用的是雙料鐘密閉爐頂。
【文檔編號】C22B7/02GK103468961SQ201310453085
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權日:2013年9月27日
【發(fā)明者】張建良, 毛瑞, 劉征建, 黃冬華, 袁驤, 王飛, 邢相棟, 張亞鵬 申請人:北京科技大學