權(quán)利要求
1.含鋅、鐵煙塵及爐渣的綜合回收處置工藝，其特征在于，包括以下步驟：
A、將含鐵、鋅的煙塵、內(nèi)配碳、膠凝材料和水經(jīng)混勻、制球、烘干制成球團(tuán)；
B、啟動(dòng)熔融爐，將熔融爐的爐壓控制在1-50kPa之間，待熔融爐內(nèi)形成局部熔池后，向熔融爐內(nèi)添加含鋅、鐵爐渣；
C、待熔融爐內(nèi)完全形成熔池后，將步驟A中的球團(tuán)和外配碳分批加入熔融爐進(jìn)行熔融還原；
D、待熔融還原結(jié)束后，向熔融爐內(nèi)添加造渣劑，控制熔融爐內(nèi)質(zhì)量成分的比例為Fe/Si＝0.8～1.3，Ca/Si＝0.9～1.2，黏度＜0.2Pa.s，保證出渣和出鐵水的順暢；
E、冶煉末期，將高溫熔渣從出渣口排出，并經(jīng)?；髦瞥闪；?，鐵水從出鐵口排出，含鋅煙氣經(jīng)冷凝器冷凝，再經(jīng)慣性除塵器和布袋除塵器收集得到鋅粉；
F、布袋除塵器出口端的含CO的尾氣返回系統(tǒng)作為燃料，用于烘干球團(tuán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋅、鐵煙塵及爐渣的綜合回收處置工藝，其特征在于：從步驟B中啟動(dòng)熔融爐到步驟E中的冶煉末期，按照熔熔融爐內(nèi)的溫度分為熔化期、還原期和造渣期；
從啟動(dòng)熔融爐到熔融爐內(nèi)完全形成熔池的階段為熔化期，溫度為1300℃以下，冶煉時(shí)長(zhǎng)為20～35min；
從熔融爐內(nèi)完全形成熔池后到熔融還原結(jié)束為還原期，溫度為1300～1500℃，冶煉時(shí)長(zhǎng)為40～60min；
從熔融還原結(jié)束到冶煉末期為造渣期，溫度為1500℃以上，冶煉時(shí)長(zhǎng)為15～30min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋅、鐵煙塵及爐渣的綜合回收處置工藝，其特征在于：在步驟B中熔煉開始10～15min，向熔融爐內(nèi)添加含鋅、鐵爐渣，添加量為步驟A中含鐵、鋅煙塵量的10％～20％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋅、鐵煙塵及爐渣的綜合回收處置工藝，其特征在于：所述含鐵、鋅的煙塵、內(nèi)配碳以及外配碳、膠凝材料和水的質(zhì)量比例為75-88：10-18：1-2：7-12。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋅、鐵煙塵及爐渣的綜合回收處置工藝，其特征在于：步驟C中添加球團(tuán)的間隔時(shí)間根據(jù)爐壓變化確定，維持爐壓波動(dòng)在±50Pa以內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋅、鐵煙塵及爐渣的綜合回收處置工藝，其特征在于：步驟A中膠凝材料為粘結(jié)劑、酸洗污泥、鎳渣粉、高堿度渣中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋅、鐵煙塵及爐渣的綜合回收處置工藝，其特征在于：內(nèi)配碳為煤粉或碎焦中的一種，外配碳為焦炭、焦丁或蘭炭中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋅、鐵煙塵及爐渣的綜合回收處置工藝，其特征在于：步驟A中所述球團(tuán)半徑在20～50mm，抗壓強(qiáng)度不低于200N，含水量＜1.5％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋅、鐵煙塵及爐渣的綜合回收處置工藝，其特征在于：所述含鋅、鐵爐渣包括鋼渣、水渣、鉻渣、鎳渣和鋅浸出渣。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋅、鐵煙塵及爐渣的綜合回收處置工藝，其特征在于：步驟E中，將高溫熔渣制成粒化渣包括氣淬和離心的工藝。
說明書
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于冶金固廢處置技術(shù)領(lǐng)域，涉及含鋅、鐵煙塵及爐渣的綜合回收處置工藝。
背景技術(shù)
[0002]2020年我國(guó)鋼鐵整體產(chǎn)能約為12.13億噸，其中，轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量占比大約在60％，電爐鋼占比在40％。在鋼鐵冶煉各工序下會(huì)產(chǎn)生不同種類的含鋅、含鐵粉塵或爐渣等固體廢棄物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，轉(zhuǎn)爐煉鋼工序噸鋼約產(chǎn)生15-20kg粉塵，電爐煉鋼工序噸鋼約產(chǎn)生10kg粉塵灰，2020年全國(guó)累計(jì)產(chǎn)生約180萬噸電爐粉塵，其鋅和鐵含量可達(dá)20％以上，依據(jù)2020年9月1日實(shí)行的《固廢廢物污染環(huán)境防治法(2020年修訂)》已正式將煉鋼產(chǎn)生的含鋅粉塵列為危險(xiǎn)廢棄物。此外，近年來我國(guó)鋼渣產(chǎn)量均在1億噸以上，而利用率不到30％，主要原因在于彌散在鋼渣中的自由CaO含量過高，且不易消解，需要磨細(xì)成微粉，成本過高，且安定性得不到建材行業(yè)認(rèn)可。
[0003]針對(duì)鋼廠內(nèi)含鐵、鋅粉塵的處置工藝仍以Waelz回轉(zhuǎn)窯工藝為主，優(yōu)點(diǎn)是成本低，技術(shù)成熟，缺點(diǎn)是生產(chǎn)穩(wěn)定性差，對(duì)入窯料成分要求Fe＜20％，Zn＞20％。而采用轉(zhuǎn)底爐處理工藝處理冶金粉塵，優(yōu)點(diǎn)是脫鋅率高，工藝運(yùn)行穩(wěn)定，環(huán)境污染?。蝗秉c(diǎn)是投資成本高，流程長(zhǎng)，燃料需依附煤氣。此外，目前市場(chǎng)濕法處理含鋅、鐵粉塵的工藝主要分為酸法和氨法，其優(yōu)點(diǎn)是得到氧化鋅純度高，產(chǎn)品附加值高；缺點(diǎn)是投資高，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，且物料中鐵酸鋅難以降解，浸出渣得不到合理利用。由此可見，目前對(duì)冶金含鋅、鐵的處理工藝很多，但都具備一定局限性，如何實(shí)現(xiàn)處置工藝最優(yōu)化以及產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益最大化，這是亟待解決的問題
發(fā)明內(nèi)容
[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種含鋅、鐵煙塵及爐渣的綜合回收處置工藝，通過真空熔融還原方式回收金屬鐵、鋅等有價(jià)金屬，同時(shí)將熔渣?；瞥闪６染鶆颉捕ㄐ暂^好的?；┙ú男袠I(yè)使用或?qū)崿F(xiàn)熔渣余熱回收。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0006]一種含鋅、鐵煙塵及爐渣的綜合回收處置工藝，包括以下步驟：
[0007]A、將含鐵、鋅的煙塵、內(nèi)配碳、膠凝材料和水經(jīng)混勻、制球、烘干制成球團(tuán)；
[0008]B、啟動(dòng)熔融爐，將熔融爐的爐壓控制在1-50kPa之間，待熔融爐內(nèi)形成局部熔池后，向熔融爐內(nèi)添加含鋅、鐵爐渣；
[0009]C、待熔融爐內(nèi)完全形成熔池后，將步驟A中的球團(tuán)和外配碳分批加入熔融爐進(jìn)行熔融還原；
[0010]D、待熔融還原結(jié)束后，向熔融爐內(nèi)添加造渣劑，控制熔融爐內(nèi)質(zhì)量成分的比例為Fe/Si＝0.8～1.3，Ca/Si＝0.9～1.2，黏度＜0.2Pa.s，保證出渣和出鐵水的順暢；
[0011]E、冶煉末期，將高溫熔渣從出渣口排出，并經(jīng)?；髦瞥闪；?，鐵水從出鐵口排出，含鋅煙氣經(jīng)冷凝器冷凝，再經(jīng)慣性除塵器和布袋除塵器收集得到鋅粉；
[0012]F、布袋除塵器出口端的含CO的尾氣返回系統(tǒng)作為燃料，用于烘干球團(tuán)。
[0013]進(jìn)一步，從步驟B中啟動(dòng)熔融爐到步驟E中的冶煉末期，按照熔熔融爐內(nèi)的溫度分為熔化期、還原期和造渣期；
[0014]從啟動(dòng)熔融爐到熔融爐內(nèi)完全形成熔池的階段為熔化期，溫度為1300℃以下，冶煉時(shí)長(zhǎng)為20～35min；
[0015]從熔融爐內(nèi)完全形成熔池后到熔融還原結(jié)束為還原期，溫度為1300～1500℃，冶煉時(shí)長(zhǎng)為40～60min；
[0016]從熔融還原結(jié)束到冶煉末期為造渣期，溫度為1500℃以上，冶煉時(shí)長(zhǎng)為15～30min。
[0017]進(jìn)一步，在步驟B中熔煉開始10～15min，向熔融爐內(nèi)添加含鋅、鐵爐渣，填加量為步驟A中含鐵、鋅煙塵量的10％～20％。
[0018]進(jìn)一步，所述含鐵、鋅的煙塵、內(nèi)配碳以及外配碳、膠凝材料和水的質(zhì)量比例為75-88：10-18：1-2：7-12。
[0019]進(jìn)一步，步驟C中添加球團(tuán)的間隔時(shí)間根據(jù)爐壓變化確定，維持爐壓波動(dòng)在±50Pa以內(nèi)。
[0020]進(jìn)一步，步驟A中膠凝材料為粘結(jié)劑、酸洗污泥、鎳渣粉、高堿度渣中的一種。
[0021]進(jìn)一步，內(nèi)配碳為煤粉或碎焦中的一種，外配碳為焦炭、焦丁或蘭炭中的一種。
[0022]進(jìn)一步，步驟A中所述球團(tuán)半徑在20～50mm，抗壓強(qiáng)度不低于200N，含水量＜1.5％。
[0023]進(jìn)一步，所述含鋅、鐵爐渣包括鋼渣、水渣、鉻渣、鎳渣和鋅浸出渣。
[0024]進(jìn)一步，步驟E中，將高溫熔渣制成?；獯愫碗x心的工藝。
[0025]本發(fā)明的有益效果在于：
[0026]1、本發(fā)明相比于火法或濕法冶金粉塵或熔渣處置工藝，本發(fā)明以電為主要能源，擺脫了對(duì)煤氣和燃?xì)獾囊栏剑朔爽F(xiàn)有技術(shù)流程長(zhǎng)、能耗高的缺點(diǎn)，明確了配料/加料制度、熔煉制度和造渣制度，回收了熔渣余熱，獲取了粒度更均勻安定性更好的?；卣沽藢?duì)冶金固廢處置的工藝板塊，主要產(chǎn)品為高附加值的鐵水/合金液和鋅粉，實(shí)現(xiàn)了對(duì)冶金固廢的全量處置及資源化利用。
[0027]2、本發(fā)明所公開的針對(duì)含鋅、鐵煙塵和爐渣的綜合回收處置工藝，可實(shí)現(xiàn)煙塵脫鋅率在99％以上，得到的鋅粉純度在90％以上，實(shí)現(xiàn)二次資源回收和固廢零排放，該工藝不僅適用于鋼鐵冶煉工序下產(chǎn)生的煙塵、爐渣和含重金屬污泥，并且對(duì)有色冶金各工序下產(chǎn)生的煙塵、爐渣以及濕法浸出渣的資源化處置同樣具有重要指導(dǎo)意義，具備廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
[0028]本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書來實(shí)現(xiàn)和獲得。
附圖說明
[0029]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作優(yōu)選的詳細(xì)描述，其中：
[0030]圖1為一種含鋅、鐵煙塵和爐渣的綜合回收處置工藝的流程圖。
具體實(shí)施方式
[0031]以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。需要說明的是，以下實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，在不沖突的情況下，以下實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0032]其中，附圖僅用于示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實(shí)物圖，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制；為了更好地說明本發(fā)明的實(shí)施例，附圖某些部件會(huì)有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸；對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。
[0033]本發(fā)明實(shí)施例的附圖中相同或相似的標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)相同或相似的部件；在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，若有術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此附圖中描述位置關(guān)系的用語僅用于示例性說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。
[0034]實(shí)施例1
[0035]請(qǐng)參閱圖1，為一種含鋅、鐵煙塵及爐渣的綜合回收處置工藝，步驟如下：
[0036]步驟一：取某鋼廠電爐煙塵為原料，以煤粉為碳，以該廠酸洗污泥為粘結(jié)劑，采用內(nèi)配碳形式通過制球設(shè)備將電爐煙塵、煤粉、酸洗污泥和水混勻、成球、烘干，電爐煙塵：煤粉：酸洗污泥的質(zhì)量配比為84：13：3，含碳球團(tuán)半徑在20～50mm，抗壓強(qiáng)度不低于200N，入爐料含水＜1.5％，以保證球團(tuán)的入爐強(qiáng)度、料層透氣性以及爐膛內(nèi)還原性氣氛。
[0037]步驟二：選用礦熱爐為熔融還原設(shè)備，啟動(dòng)礦熱爐和除塵風(fēng)機(jī)，利用除塵風(fēng)機(jī)控制爐膛壓力在20-30kPa之間，開始熔煉10～15min后，礦熱爐內(nèi)形成局部熔池時(shí)，將含鐵渣、酸浸渣由布料器放入礦熱爐埋弧熔煉，含鐵渣、酸浸渣的填加量為電爐煙塵的10％～20％，在回收利用的同時(shí)，用于保溫和埋弧熔煉，節(jié)約電耗，熔煉過程進(jìn)入熔化期，電爐內(nèi)溫度在1200℃～1300℃之間，時(shí)間控制在20-35min。
[0038]步驟三：當(dāng)?shù)V熱爐內(nèi)形成穩(wěn)定熔池后緩慢加入烘干后含碳球團(tuán)和外配碳，避免一次性加入物料過多，出現(xiàn)塌料、爐壓過大、煙道超溫等情況，加料量或間隔時(shí)間視爐壓變化而定，維持爐壓波動(dòng)±50Pa以內(nèi)，熔煉過程進(jìn)入還原期，還原期爐內(nèi)溫度在1300～1500℃之間，時(shí)間控制在40-60min；
[0039]步驟四：還原期結(jié)束后探渣取樣，補(bǔ)加造渣劑，控制Fe/Si＝0.8～1.3，Ca/Si＝0.9～1.2，黏度＜0.2Pa.s，保證出渣/出鐵水順行，熔煉過程進(jìn)入造渣期，爐內(nèi)溫度在1500℃以上，時(shí)間控制在15-30min；
[0040]步驟四：熔煉結(jié)束后，爐渣從出渣口排出，采用氣淬和離心的工藝，經(jīng)粒化器制成?；辖鹨簭某鲨F口排出；含鋅煙氣經(jīng)冷凝器冷凝，再經(jīng)慣性除塵器和布袋除塵器收集得到金屬鋅粉，布袋除塵器出口端的含CO的尾氣返回系統(tǒng)作為燃料，用于烘干球團(tuán)。
[0041]具體的，制球設(shè)備包括壓球機(jī)、造球機(jī)，電爐內(nèi)的絕對(duì)壓力通過除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，造渣劑包括石灰石、螢石、硅石中的一種或多種，高溫熔渣?；に嚢獯?、離心，目的在于，消除熔渣中的自由CaO，獲得粒度均勻、安定性較好的?；┙ú男袠I(yè)使用，另一方面在于回收熔渣顯熱。
[0042]本發(fā)明相比于火法或濕法冶金粉塵或熔渣處置工藝，本發(fā)明以電為主要能源，擺脫了對(duì)煤氣和燃?xì)獾囊栏?，克服了現(xiàn)有技術(shù)流程長(zhǎng)、能耗高的缺點(diǎn)，并將熔融爐內(nèi)的爐壓控制在1-50kPa之間，提高固相還原反應(yīng)速率，兼顧系統(tǒng)還原性氣氛，明確了配料/加料制度、熔煉制度和造渣制度，嚴(yán)格控制冶煉時(shí)長(zhǎng)和溫度，提高冶煉效率，節(jié)約成本，回收了熔渣余熱，獲取了粒度更均勻安定性更好的粒化渣，拓展了對(duì)冶金固廢處置的工藝板塊，主要產(chǎn)品為高附加值的鐵水/合金液和鋅粉，實(shí)現(xiàn)了對(duì)冶金固廢的全量處置及資源化利用。
[0043]經(jīng)過工業(yè)試驗(yàn)初步證實(shí)，經(jīng)上述熔融冶煉方式，該電爐煙塵鋅脫除率＞99％，鋅粉純度約92％上，?；?-3mm在65％以上，渣玻璃化率大于85％，渣中f-CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)量＜3.5％，鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)8＜％，滿足建材行業(yè)資源化利用的基本要求。
[0044]實(shí)施例2
[0045]本實(shí)施例中取某鋼廠電爐煙塵為原料，以煤粉為內(nèi)配碳，采用市場(chǎng)通用的粘結(jié)劑作為膠凝材料，原料、煤粉、粘結(jié)劑、和水質(zhì)量比例份數(shù)為80：15：2：10，經(jīng)混勻、制球、烘干制成球團(tuán)，采用感應(yīng)爐作為熔融還原設(shè)備，其余部分與實(shí)施例1相同。
[0046]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
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聲明：
“含鋅、鐵煙塵及爐渣的綜合回收處置工藝” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：中冶賽迪技術(shù)研究中心有限公司
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