[发明专利]一种低温下利用钢铁厂粉尘生产珠铁的方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种钢铁厂粉尘处理工艺，尤其是涉及一种利用利用转底炉在低温下处理钢铁厂粉尘，生产珠铁的同时回收有价元素锌的转底炉工艺。

背景技术

钢铁工业作为国民经济的基础产业，其主要产品钢材涉及到我们日常生活的方方面面。近几年来随着钢铁市场产能的严重过剩以及国际社会对环保工作的日益关注，使得钢铁企业处境艰难，因此寻求节能环保以降低运行成本的出路显得尤为重要。而粉尘是钢铁企业中污染最重同时也可以作为二次资源进行回收的固体废弃物，粉尘的高效回收利用会很大程度的提高钢铁厂的竞争力。

粉尘主要在烧结、炼铁、炼钢以及轧制等工序中产生，具有粒度细、成分复杂、产出量高的特点，粉尘粒度细容易漂浮在空气中造成环境污染同时也给粉尘的收集带来困难，成分复杂使得粉尘的回收难度上升。目前钢铁厂处理粉尘的方法主要是返回烧结法，但是烧结过程不能脱除锌、铅等有害元素，对高炉炼铁会产生一定影响。此外处理粉尘的工艺还包括湿法工艺和火法工艺，湿法工艺由于存在粉尘的处理效率低、设备腐蚀严重且成本较高等缺点不作为主要的粉尘处理手段。火法工艺包括直接还原工艺和熔融还原工艺，熔融还原工艺处理粉尘的效率和锌铅等有害元素的脱除率均较高，但是需要很大的能耗。直接还原工艺是在海绵铁的熔点之下对粉尘进行的处理，具有有害元素脱除率高、能耗相对较低的优点，特别是转底炉工艺处理粉尘生产珠铁的前景很大。

转底炉工艺主要原料是含碳球团，含碳球团具有还原反应速率快、还原彻底等优点，因此在利用转底炉处理粉尘时内配碳，将粉尘压制成一种特殊的含碳球团。而转底炉的问题在于处理效率低，生产珠铁的熔分温度较高(要求在1400℃以上)，尤其是处理脉石成分多、铁品位低的粉尘团块需要较高的温度和较长的时间。为此，本发明从改善焙烧环节出发，提出一种通过添加助熔剂来降低熔分温度的方法。

发明内容

本发明涉及一种利用钢铁厂粉尘在低温下生产珠铁的方法，该方法对原料的适应性强，能利用钢铁厂不同流程上产生的粉尘，根据原料的基础物性进行配比。本发明提供一种利用钢铁厂粉尘低温下快速生产珠铁的工艺，将粉尘与还原剂、助熔剂混合后压制成特殊的含碳球团，其中还原剂可以为焦粉，助熔剂为铁矾土(Al₂O₃≥40％，18％≤SiO₂≤30％，Fe₂O₃≥10％)或者锂辉石(LiAl[Si₂O₆]，3.0％<Li₂O<7.0％，17％<Al₂O≤25％，SiO₂<80％)，助熔剂用量为1％-5％。通过配加生石灰和硅石调节球团的二元碱度。将配制好的含碳球团在低温下(1250℃～1350℃)能够实现渣铁的快速熔分。

一种利用钢铁厂粉尘在低温下生产珠铁的方法，生产过程如下：

(1)自还原粉尘团块的压制：将烘干后的粉尘与还原剂按C/O＝1.0～1.2进行混合，并配入水泥作为粘结剂以及助熔剂混合均匀后压制成团块，在养护箱内养护72h后烘干4h即可得到具有一定冷态强度的粉尘自还原团块；

(2)自还原粉尘团块的脱锌：当团块温度达到907℃后，团块中的锌会被直接还原出来，随着烟气一起排出，在进入烟尘之前会重新氧化成ZnO，通过烟尘回收装置对其进行回收用于炼锌工业；

(3)自还原粉尘团块的还原熔分：在转底炉底部耐火材料上铺一层厚约5～10mm的焦粉，防止珠铁粘结。然后在上面铺上1～2层自还原粉尘团块，转底炉以煤、煤气或油作为燃料通过烧嘴将炉膛温度控制在1250～1350℃，在此温度下恒温10～30min，最后得到金属化率大于90％的珠铁。

(4)珠铁和渣壳的分离：生产的珠铁与渣壳镶嵌在一起，首先对产品进行破碎，随后利用磁选实现渣铁的分离，磁选后所得的珠铁可直接用于炼铁或炼钢工序。

利用含锌粉尘生产珠铁的转底炉工艺与传统的转底炉工艺相差不大，只需在原有的工艺上将炉膛温度提高50℃～100℃，产品由金属化球团变为珠铁。

自还原粉尘团块所用粉尘具有粒度细、比表面积大的特点，与还原剂的接触面积大，还原时能够快速反应生成金属铁，同时配加的熔剂能够降低渣的熔点，改善渣相的流动性，这样可以实现低温下快速熔分。

低温下实现自还原粉尘团块熔分的转底炉工艺的主要设备包括：传统转底炉设备、混料机、养护车间、破碎机、磁选分离机。