高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰的資源化利用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰的資源化利用方法，包括以下步驟：1)篩分出粒徑為150～400目的高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰；2)將篩分后的高爐除塵灰與焦?fàn)t除塵灰按質(zhì)量比為2～5：1進(jìn)行混合，然后加入膨潤土和銨鹽溶液，攪拌均勻后進(jìn)行造粒，所得顆粒粒徑為1.5～5.0mm；3)顆粒干燥后轉(zhuǎn)入馬弗爐中，在惰性氣體氛圍中以12～18℃/min的升溫速度升溫至400～650℃后焙燒1～2h，燒結(jié)制得混合除塵灰顆粒；4)將混合除塵灰顆粒投入焦化生化外排水中，調(diào)節(jié)PH值至3～5并攪拌混合均勻，充分降解焦化生化外排水中的有機(jī)物，完成深度處理。不但解決了高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰的環(huán)境污染與占地問題，也實(shí)現(xiàn)了焦化生化外排水的深度處理，減少了焦化廢水處理成本。
【專利說明】高妒除塵灰和焦妒除塵灰的資源化利用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及固體廢棄物資源化技術(shù)，具體地指一種高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰的資 源化利用方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著我國鋼鐵工業(yè)的高速發(fā)展，除塵灰的排放量呈快速增張趨勢，其中， 高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰在除塵灰中占據(jù)了較大比例。高爐除塵灰是指煉鐵過程中隨高爐 煤氣一起排出的粉塵，一般，每生產(chǎn)一噸鐵會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生20?60kg高爐除塵灰，高爐除塵灰 中一般含碳25%?45%，含鐵15%?30%，因高爐除塵灰量大，而且其中含有較多環(huán)境污 染物質(zhì)，會(huì)帶來占地面積大及環(huán)境污染問題，因此，需要對高爐除塵灰進(jìn)行合理利用，目前， 高爐除塵灰的主要利用方法是將其混入燒結(jié)礦和球團(tuán)礦的配料中作為燒結(jié)原料，但由于除 塵灰粒度較小，而且含有化和化等堿金屬有害元素及雜質(zhì)，容易導(dǎo)致燒結(jié)礦質(zhì)量下降；也 有文獻(xiàn)中提到對除塵灰中鐵和碳分別進(jìn)行磁選，重選或浮選富集，W生產(chǎn)鐵精粉和炭精粉， 但該種利用方法仍然會(huì)丟棄大量的廢棄物或產(chǎn)生大量尾泥及含油廢水等污染物，危害周邊 壞境。焦?fàn)t除塵灰是焦化工序在煉焦生產(chǎn)過程中對裝煤，出焦及媳焦時(shí)產(chǎn)生的大量煙塵用 相應(yīng)除塵設(shè)備收集得到的粉塵顆粒，其主要特點(diǎn)是固定碳含量高，顆粒細(xì)，比重較小，堆積 容易污染周邊壞境，目前，焦?fàn)t除塵灰的的主要利用方法是將其代替精煤用于高爐噴煤，壓 制成型煤回配煤煉焦，在燒結(jié)礦中配加或制備活性炭等，因灰分含量大小及粒度較小該些 因素的影響，該些利用方法容易導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降或噴煤效果不佳等問題。
[0003] 焦化廢水是鋼鐵企業(yè)最難處理的冶金廢水之一，其來源于煉焦，煤氣凈化及化工 產(chǎn)品的精制等過程，焦化廢水大都采用生物法進(jìn)行處理，經(jīng)生化處理后的焦化廢水稱為尾 水，也叫焦化生化外排水，其揮發(fā)酷含量一般在2mg/L W內(nèi)，COD含量在85?180mg/L,因該 焦化生化外排水中仍然含有一定量的酷類有機(jī)物，雜環(huán)化合物和多環(huán)芳香族化合物等有機(jī) 污染物，直接外排的話會(huì)對環(huán)境和人類健康造成危害，而傳統(tǒng)的深度處理工藝不但普遍存 在藥劑成本和運(yùn)行成本高額的問題，使得企業(yè)難W承受，而且引入的化學(xué)藥劑容易造成二 次污染。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是要提供一種高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰的資源化利用方法，該方 法不但解決了高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰的環(huán)境污染與占地問題，也實(shí)現(xiàn)了焦化生化外排水 的深度處理，大幅減少了焦化廢水處理成本。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是；一種高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰的資 源化利用方法，包括W下步驟：
[0006] 1)對高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰分別進(jìn)行篩分，篩分出粒徑為150?400目的高爐 除塵灰和焦?fàn)t除塵灰；
[0007] 2)將篩分后的高爐除塵灰與焦?fàn)t除塵灰按質(zhì)量比為2?5 ;1的比例進(jìn)行混合，然 后加入膨潤±和饋鹽溶液，攬拌均勻后進(jìn)行造粒，所得顆粒粒徑為I. 5?5. Omm ;
[0008] 3)將步驟2)所得顆粒在80?IOOC溫度下干燥30?45min后轉(zhuǎn)入馬弗爐中，在 惰性氣體氛圍中W 12?18C /min的升溫速度升溫至400?65(TC后賠燒1?化，燒結(jié)制 得混合除塵灰顆粒，冷卻至室溫后取出待用；
[0009] 4)將步驟扣所得混合除塵灰顆粒投入焦化生化外排水中，調(diào)節(jié)PH值至3?5并 攬拌混合均勻，充分降解焦化生化外排水中的有機(jī)物；然后調(diào)節(jié)PH值至6?9后，去除沉 淀，完成對焦化生化外排水的深度處理。
[0010] 進(jìn)一步地，所述步驟2)中，所述饋鹽溶液的質(zhì)量百分比濃度為2?10 %，所述饋鹽 溶液按與高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰總體積比為0. 3?0. 6 ;1的體積比例加入。
[0011] 進(jìn)一步地，所述步驟2)中，所述膨潤±按占高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰總質(zhì)量的 10?30%加入。
[0012] 進(jìn)一步地，所述步驟3)中，將干燥后的顆粒轉(zhuǎn)入馬弗爐后，在馬氛圍中W 15? 18°C /min的升溫速度升溫至600?650°C。
[0013] 進(jìn)一步地，所述步驟4)中，所述混合除塵灰顆粒的投加量為100?150g/l，攬拌反 應(yīng)時(shí)間為1. 5?化。
[0014] 進(jìn)一步地，所述步驟。中，所述饋鹽溶液中的饋鹽為（畑4)肥〇3,（畑4) 2CO3， (NH4)2S04或NH4CI中的一種或多種的組合。
[0015] 進(jìn)一步地，所述步驟1)中，所述高爐除塵灰中含碳25?45%，含鐵15?35%;所 述焦?fàn)t除塵灰中含固定碳70?85%。
[0016] 進(jìn)一步地，所述步驟1)中，所述高爐除塵灰的主要成分包括碳粒，鐵，鐵氧化物， 鉛氧化物及娃氧化物。
[0017] 進(jìn)一步地，所述步驟2)中，所述造粒為采用20?30MPa的壓力壓制成球狀顆粒。
[0018] 進(jìn)一步地，所述步驟4)中，所述焦化生化外排水的COD為85?180mg/L。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0020] 其一，本發(fā)明W高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰為原料，采用膨潤±作為粘合劑，并利用 饋鹽在高溫下易分解該一特性，制得結(jié)構(gòu)疏松且比表面積大的混合除塵灰顆粒，而且該混 合除塵灰顆粒中大量的碳經(jīng)活化后形成多孔物質(zhì)，進(jìn)而使得混合除塵灰顆粒具有很強(qiáng)的吸 附能力，其對焦化生化外排水中有機(jī)物的吸附值可高達(dá)l〇3mg/g W上。
[0021] 其二，本發(fā)明中，將混合除塵灰顆粒用于處理焦化生化外排水時(shí)，因焦化生化外排 水中含有大量的鹽，為電解質(zhì)溶液，其電導(dǎo)率一般在4. 5?5. 8ms/cm，而混合除塵灰顆粒含 有大量的鐵和碳，因此在鐵/炭存在情況下，會(huì)在制得的混合除塵灰顆粒內(nèi)形成原電池反 應(yīng)，即微電解反應(yīng)，該微電解反應(yīng)W鐵為陽極，W含炭物質(zhì)為陰極，W焦化生化外排水中的 離子為電解質(zhì)，形成無數(shù)微小的原電池，發(fā)生電極反應(yīng)并由此還引發(fā)氧化還原、電富集、物 理吸附及混凝沉淀等一系列物化反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)焦化生化外排水中有機(jī)物的分離；另外，由 于微電解反應(yīng)過程中產(chǎn)生氧化性很強(qiáng)的輕基自由基，輕基自由基可氧化分解焦化生化外排 水中難降解的有機(jī)物；而且，微電解反應(yīng)生成的H價(jià)鐵離子可形成無機(jī)混凝劑，該些無機(jī)混 凝劑與焦化生化外排水混合后可發(fā)生絮凝及吸附等協(xié)同作用，去除污染物質(zhì)，最終實(shí)現(xiàn)焦 化生化外排水的深度處理，達(dá)標(biāo)排放。
[0022] 其H，本發(fā)明提出了一種利用鋼鐵廠低價(jià)值高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰對焦化生化 外排水進(jìn)行預(yù)處理的方法，該方法提高了高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰的利用率和利用價(jià)值， W廢治廢，實(shí)現(xiàn)了高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰的資源化利用，不但解決了高爐除塵灰和焦?fàn)t 除塵灰的環(huán)境污染與占地問題，也實(shí)現(xiàn)了焦化生化外排水的深度處理，大幅降低了焦化廢 水的處理成本，避免了添加其它藥劑可能帶來的二次污染問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1為實(shí)施例1中制得的混合除塵灰顆粒的沈M圖。
[0024] 圖2為實(shí)施例1中焦化生化外排水處理前后的紫外光譜圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，便于更清楚地了解本發(fā)明， 但它們不對本發(fā)明構(gòu)成限定。
[0026] W下實(shí)施例中用到的高爐除塵灰中碳的質(zhì)量含量為25?45%，鐵的質(zhì)量含量為 15?35%，其余為鐵氧化物，鉛氧化物及娃氧化物等不可避免的無機(jī)殘?jiān)?；所述焦?fàn)t除塵 灰中固定碳的質(zhì)量含量為70?85%，其余為灰分及少量的揮發(fā)分和硫分。
[0027] 實(shí)施例1 :
[0028] 1)取高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰，分別進(jìn)行篩分，篩分出粒徑為150目的高爐除 塵灰和焦?fàn)t除塵灰作為原料；其中，高爐除塵灰中含41. 8%的C，33. 4%的TFe, 6. 51 %的 Si〇2, 2. 83 % 的 AI2O3, 2. 38 % 的 CaO, 1. 58 % 的化2〇, 3. 60 % 的馬0, 2. 12 % 的 Zn,其余為不可 避免的雜質(zhì)；焦?fàn)t除塵灰含81. 3%的固定C，15. 8%的灰分，1. 49%的揮發(fā)分及1. 41 %的硫 分；
[0029] 2)取上述篩分后的高爐除塵灰200g和IOOg篩分后的焦?fàn)t除塵灰混合，然后加入 3〇g膨潤±作為粘結(jié)劑，接著再加入質(zhì)量百分比濃度為5%的（畑4)肥〇3溶液，攬拌混勻后 在30MPa壓力下壓制成球，球狀顆粒的粒徑為1. 5?5mm，優(yōu)選2. Omm ;其中，（畑4)肥化溶 液按與高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰總體積比為0. 3 ;1的體積比例加入，（畑4)肥〇3溶液可用 (畑4)2〇)3溶液，（NH4)2S04溶液，NH4CI溶液或前述該些饋鹽的混合溶液替代；
[0030] 3)將步驟2)所得球狀顆粒在80°C烘箱中干燥45min后轉(zhuǎn)入馬弗爐中，在噸氛圍 中W 12?18C /min,優(yōu)選15C /min的升溫速度升溫至40(TC后賠燒1.化，燒結(jié)制得混合 除塵灰顆粒，馬氣氛下冷卻至室溫，取出待用，將燒結(jié)制得的混合除塵灰顆粒破碎后的內(nèi)部 結(jié)構(gòu)見圖1 ;
[0031] 4)將50g混合除塵灰顆粒投入500ml焦化生化外排水中，并調(diào)節(jié)PH值為3. 5,先手 動(dòng)攬拌使之混合，再在攬拌機(jī)上攬拌充分混勻，至設(shè)定反應(yīng)時(shí)間后停止攬拌，然后加堿調(diào)PH 值至7. 5,去除沉淀，取靜止后的上清液測有機(jī)物的殘留含量，隨著處理時(shí)間的增長，其中有 機(jī)物的含量不斷下降，在90min時(shí)趨于穩(wěn)定，結(jié)果見下表1 ;另外，焦化生化外排水處理前和 處理90min后的紫外光譜圖見圖2,從圖上可W看出處理后的焦化生化外排水中污染物濃 度明顯下降。
[0032] 表 1
[0033]
[0034] 實(shí)施例2 :
[00巧]1)取高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰，分別進(jìn)行篩分，篩分出粒徑為300目的高爐除塵 灰和焦?fàn)t除塵灰作為原料；
[0036] 2)取上述篩分后的高爐除塵灰500g和IOOg篩分后的焦?fàn)t除塵灰混合，然后加入 180g膨潤±作為粘結(jié)劑，接著再加入質(zhì)量百分比濃度為2%的（畑4)肥〇3溶液，（畑4)肥〇3溶 液按與高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰總體積比為0. 6 ;1的體積比例加入，攬拌混勻后在20MPa 壓力下壓制成球，球狀顆粒的粒徑約為3. 5mm ;
[0037] 3)將步驟2)所得球狀顆粒在10(TC烘箱中干燥30min后轉(zhuǎn)入馬弗爐中，在馬氛 圍中W 15C /min的升溫速度升溫至50(TC后賠燒1.化，燒結(jié)制得混合除塵灰顆粒，Ns氣氛 下冷卻至室溫，取出待用；
[0038] 4)將50g混合除塵灰顆粒投入500ml焦化生化外排水中，并調(diào)節(jié)PH值為5,先手 動(dòng)攬拌使之混合，再在攬拌機(jī)上攬拌充分混勻，至設(shè)定反應(yīng)時(shí)間后停止攬拌，然后加堿調(diào)PH 值至7. 5,去除沉淀，取靜止后的上清液測有機(jī)物的殘留含量，隨著處理時(shí)間的增長，其中有 機(jī)物的含量不斷下降，在90min時(shí)趨于穩(wěn)定，結(jié)果見下表2。
[0039] 表 2
[0040]
[00川 實(shí)施例3;

【權(quán)利要求】
1. 一種高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰的資源化利用方法，包括以下步驟： 1) 對高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰分別進(jìn)行篩分，篩分出粒徑為150?400目的高爐除塵 灰和焦?fàn)t除塵灰； 2) 將篩分后的高爐除塵灰與焦?fàn)t除塵灰按質(zhì)量比為2?5 :1的比例進(jìn)行混合，然后加 入膨潤土和銨鹽溶液，攪拌均勻后進(jìn)行造粒，所得顆粒粒徑為1. 5?5. Omm ; 3) 將步驟2)所得顆粒在80?KKTC溫度下干燥30?45min后轉(zhuǎn)入馬弗爐中，在惰性 氣體氛圍中以12?18°C /min的升溫速度升溫至400?650°C后焙燒1?2h，燒結(jié)制得混 合除塵灰顆粒，冷卻至室溫后取出待用； 4) 將步驟3)所得混合除塵灰顆粒投入焦化生化外排水中，調(diào)節(jié)PH值至3?5并攪拌 混合均勻，充分降解焦化生化外排水中的有機(jī)物；然后調(diào)節(jié)PH值至6?9后，去除沉淀，完 成對焦化生化外排水的深度處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰的資源化利用方法，其特征在于： 所述步驟2)中，所述銨鹽溶液的質(zhì)量百分比濃度為2?10%，所述銨鹽溶液按與高爐除塵 灰和焦?fàn)t除塵灰總體積比為〇. 3?0. 6 :1的體積比例加入。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰的資源化利用方法，其特征在 于：所述步驟2)中，所述膨潤土按占高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰總質(zhì)量的10?30%加入。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰的資源化利用方法，其特征在 于：所述步驟3)中，將干燥后的顆粒轉(zhuǎn)入馬弗爐后，在N 2氛圍中以15?18°C /min的升溫 速度升溫至600?650°C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰的資源化利用方法，其特征在 于：所述步驟4)中，所述混合除塵灰顆粒的投加量為100?150g/L，攪拌反應(yīng)時(shí)間為1. 5? 2h〇
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰的資源化利用方法，其特征在 于：所述步驟2)中，所述銨鹽溶液中的銨鹽為（NH 4)HCO3, (NH4)2CO3, (NH4)2SO4或NH4Cl中的 一種或多種的組合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰的資源化利用方法，其特征在 于：所述步驟1)中，所述高爐除塵灰中含碳25?45%，含鐵15?35%;所述焦?fàn)t除塵灰中 含固定碳70?85%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰的資源化利用方法，其特征在 于：所述步驟1)中，所述高爐除塵灰的主要成分包括碳粒，鐵，鐵氧化物，鋁氧化物及硅氧 化物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰的資源化利用方法，其特征在 于：所述步驟2)中，所述造粒為采用20?30MPa的壓力壓制成球狀顆粒。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高爐除塵灰和焦?fàn)t除塵灰的資源化利用方法，其特征在 于：所述步驟4)中，所述焦化生化外排水的COD為85?180mg/L。
【文檔編號】B01J20/20GK104310535SQ201410609181
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】張壘, 王凱軍, 劉璞, 王麗娜, 付本全, 薛改鳳, 劉尚超, 劉霞, 余剛強(qiáng) 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司