[发明专利]用于节能、挥发性金属去除和炉渣控制的氧化铁回收炉的操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于处理废料例如电弧炉(EAF)粉尘、氧气顶吹转炉泥渣、氧化铁皮(轧钢铁鳞，mill scale)、电镀泥渣/粉尘、电池和其它材料同时生产金属产品并回收铁和挥发性金属的方法和工艺。更具体地，本发明涉及以一种能效方式分离挥发性金属、炉渣和铁、用于处理废弃材料的方法和工艺。

背景技术

在钢铁的生产工艺中和其它制造工艺中产生会很多废料。在钢铁的生产中，获得和收集电弧炉(EAF)粉尘和氧气顶吹转炉(碱性氧气转炉，BOF)粉尘/泥渣以用于处理或回收利用。

这些粉尘的主要组分为铁(达到60wt.％)和锌(达到30wt.％)，通常为氧化物的形式。此外，这些粉尘含有少量的钙、镁、锰、氯化物、铅、镉和其它微量元素。在钢铁工业的炼钢设备中，每生产一吨钢就产生30到40磅这些类型的粉尘。估计在美国仅1997年就产生超过100万吨这样的粉尘，其中将近一半是通过填埋的方法处理的。

在美国环境法规中，EAF粉尘被列为有害废物(K061)。在这种调控方案下，为EAF粉尘的循环利用和处理规定了特别的备案、处理需求和处理费用。尽管BOF泥渣/粉尘未被列入有害废物，但由于缺少适当的回收利用选项，使大量这些材料被通过填埋的方式处理。

EAF粉尘和BOF泥渣/粉尘中都含有大量的铁，使这些材料对于作为其它含铁材料(例如废钢、铁水(熔融金属或熔融铸钢(铁)，hot metal)、熔渣粉尘(烧结灰，sinter dust)和其它存在于炼钢设备中的氧化铁)的替代物直接用于炼钢工艺是很有价值的。此外，EAF粉尘中还含有大量的锌，使其作为进料对锌的生产工艺的进料是很有价值的。BOF泥渣/粉尘仅含有少量的锌，但这些锌的存在可以回收用于重新制造锌产品。

用于处理EAF粉尘的现有方法包括在韦尔茨炉(Waelz kiln)、转底炉(环形炉，rotary hearth furnace)和火焰反应器中处理以回收锌。EAF粉尘在经历稳定化处理然后填埋处理。少量的BOF泥渣/粉尘在某些位置上被输送回BOF炼钢工艺，并且其中的一些被以其它的方式循环利用，但是大部分作为废料以填埋方式处理。

通常，将具有较高含锌量的EAF粉尘进行现有的锌回收工艺，而将具有较低含锌量的EAF粉尘作为废料进行填埋处理是经济的。由于铁水是BOF设备中唯一的能量来源，所以仅能添加有限量(大约为总的钢产率的20％)的在BOF工艺中需要能量的废钢和其它固体物料以进行装料混合。这限制了可以返回BOF炼钢工艺的BOF泥渣/粉尘的量。结果一部分的BOF泥渣/粉尘通常被填埋处理。

已经尝试过其它用于从EAF粉尘和BOF泥渣/粉尘中回收锌和/或铁的处理方法但都不太成功。这些方法包括热采方法、湿法冶金方法或其组合。在大多数方法中，这些方法不成功是因为其建设费用高、操作费用高和/或不能被用于处理所有EAF粉尘和BOF泥渣/粉尘材料，以致废料仍然必需通过填埋处理。

此外，处理EAF粉尘的任何方法都要符合美国《环境保护和回收法》(“RCRA”)下重要的环境规章要求。这是由于目前方法已经作为用于处理作为有害废物的EAF粉尘的唯一目的而被特定发展。迄今为止，钢铁工业领域的技术人员把EAF粉尘看作在列的有害废物，并因此在逻辑上断定使用EAF粉尘作为任何类型的物料或反应物都必然会导致有害物质的生成、产生和积累。

Southwick在Conference Organized by Gorham/Inertech inPittsburgh.Pa on May 17-19，1999上的演讲″Recovery of Iron andZinc From Steel Mill Wastes″提供了对试图从炼钢废料中回收铁和锌的各种处理方法的概括总结。此外，美国专利号4,605,435、5,013,532、5,082,493、5,435,835、5,439,505、5,493,580、5,538,532、5,667,553、5,879,617、5,993,512、6,102,982、6,120,577和6,221,124中都涉及用于处理EAF粉尘的不同方法和设备。