[发明专利]一种利用不锈钢粉尘生产铬镍铁合金的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金废物综合利用技术领域，具体涉及一种利用不锈钢粉尘生产铬镍铁合金的方法。

背景技术

不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，其被广泛地应用于化学工业、建筑、餐饮、汽车、医疗等行业。近年来，随着经济的高速发展，不锈钢行业发展迅速，不锈钢粗钢产量逐年增长。世界不锈钢粗钢产量从2009年的2500万吨增长为2013年的3800万吨，产量增长近1.5倍。

不锈钢通常采用电弧炉冶炼、复吹转炉直接冶炼和炉外精炼为主的二步法或三步法生产。在不锈钢的冶炼过程中，电弧炉、AOD/VOD炉、转炉等炉体中的高温液体在强搅动条件下经烟道后被布袋除尘器收集起来的金属和渣的混合物被称为不锈钢粉尘。据统计，每生产1t不锈钢可产生l8～33kg的不锈钢粉尘，不锈钢粉尘中含有大量如铁、铬、镍和锰等的有价金属，并且它们大多以氧化物的形式存在。

对于不绣钢粉尘的利用，目前有较多的方法，大体可以分为两大类。

一是在炼钢过程中直接回收不锈钢粉尘中的有价金属。该方法是将粉尘与碳粉混合成球并在炼钢过程中加入熔炼炉，使金属元素以合金形式回收于钢液中。该工艺流程短，投资少，但存在的问题是操作难度大、渣成分不易控制。例如：日本Daido Steel公司将粉尘直接返回炼钢熔池，采用铝作为还原剂还原回收粉尘中的有价金属，但此方法的最大缺点是粉尘中除含镍、铬外还含有大量铁，用铝置换铁是不经济的。公开号为CN101255493A的中国专利申请“冶金粉尘中金属的直接回收方法”中充分利用了不锈钢生产企业的现有设备，可以有效利用电弧炉粉尘或AOD/VOD粉尘以任意配比进行混合回收有价金属，Cr回收率＞80％，但需要使用大量的碳酸钙或硝酸钙等熔剂，而且还需补充使用硅铁合金、硅钙合金或铝，回收成本高、能耗较高。

二是将不锈钢粉尘制备成含碳球团，然后在转底炉中进行冶炼。例如：Fastmet/Fasmelt法，该方法具有流程短、设备占地面积少、反应时间短、无废水和废气等二次污染物产生等优点，但是该方法存在如下不足：铬的回收率低(仅为70％)、对煤粉的要求高、过程能耗大等。公开号为CN101892382A的中国专利申请“从不锈钢粉尘中提取高含镍、铬和铁的方法”是将不锈钢粉尘、煤粉和石灰石混匀后加入粘结剂造生球，在转底炉内氧化再还原后，经过冷却得到可自然粉化的渣和铁粒。该方法工艺简单，铬的回收率约为80％，但因为使用大量石灰石和粘结剂而致使渣量多，同时还原性气氛控制不易。

综上所述，直接在炼钢过程中回收不锈钢粉尘的方法增大了转炉或电弧炉渣量，同时加大了炼钢负荷。因此，直接在炼钢过程中回收不锈钢粉尘的处理方法有很多局限性且缺点明显，并不是处理不锈钢粉尘的最佳方法。

不锈钢粉尘含碳球团转底炉冶炼是目前研究的热点，也是未来不绣钢粉尘处理的主要技术之一。但因其在制备过程中普遍使用大量的粘结剂导致生产成本增加，同时粘结剂带来的大渣量也不利用后期的电炉熔分，因此有必要开发一种新型的不锈钢粉尘含碳球团转底炉冶炼工艺。

发明内容

本发明针对上述技术问题提出了一种利用不锈钢粉尘生产铬镍铁合金的方法。本发明基于制备热压块这一成熟技术，充分利用煤的热塑性将不锈钢粉尘与热压还原剂煤热压到一起以提高其冶金性能，从而制造出高温强度高、还原速度快、原料适应性强且无需添加任何粘结剂的优质不锈钢粉尘含碳热压块，研究出转底炉生产铬镍铁合金的生产新工艺，由此回收不锈钢粉尘中的有价金属，防止环境污染并促进钢铁工业的可持续发展。

依据以上设想，本发明提供了一种利用不锈钢粉尘生产铬镍铁合金的方法，整个工艺过程包括将不锈钢粉尘和煤粉破碎筛分，然后按一定比例配料、混匀并且加热、热压成热压块，热压块经转底炉还原，水淬、筛分后得到铬镍铁合金和炉渣。

根据前述的一种利用不锈钢粉尘生产铬镍铁合金的方法，其中所述的将不锈钢粉尘和煤粉破碎筛分是指对不锈钢粉尘和煤粉分别进行破碎筛分，控制不锈钢粉尘和煤粉的粒度均不大于0.15mm；并且，以质量百分比计，所使用的不锈钢粉尘中的铁含量不低于30％、铬含量不低于8％、镍含量不低于1％；所使用的煤粉中的固定碳含量不低于50％、灰分含量不高于15％、挥发分含量不超过35％，且煤粉的胶质层指数不低于8。

根据前述的一种利用不锈钢粉尘生产铬镍铁合金的方法，其中所述的将破碎筛分后的不锈钢粉尘和煤粉按照一定比例进行配料是指以质量百分比计，按照不锈钢粉尘的配比为75～85％、煤粉的配比为15～25％进行配料。