[发明专利]一种利用电弧炉处理不锈钢除尘灰的方法

说明书

本发明属于冶金固废资源化应用技术领域，具体涉及一种利用电弧炉处理不锈钢除尘灰的方法。本发明适用于冶炼不锈钢母液或镍铬铁合金的电弧炉，利用安装在电弧炉炉壁上的三层套管式喷枪将不锈钢除尘灰细粉、碳粉和氧气一同喷入电弧炉熔池内部，在喷枪出口附近形成高温高碳的反应区，不锈钢除尘灰细粉在该区域快速地熔融并被还原，其余杂质上浮进入电弧炉炉渣。本发明可以安全高效地处理剧毒的不锈钢除尘灰，除尘灰中的铬、镍、铁等有价元素被还原进入不锈钢母液，其余成分被转变成电弧炉炉渣；电弧炉熔池搅拌大幅增强，炉渣中的Cr₂O₃和FeO含量降低，有助于减少硅铁等还原剂的消耗。

技术领域

本发明属于冶金固废资源化应用技术领域，具体涉及一种利用电弧炉处理不锈钢除尘灰的方法。

背景技术

不锈钢除尘灰是在不锈钢冶炼过程中由各种除尘设备收集而来的混合物。不锈钢除尘灰因含有大量镍、铬、铁等元素而具有很大的回收价值，同时因含有大量的重金属离子而对环境产生危害，特别是其中含有的Cr⁶⁺，毒性极大，导致不锈钢除尘灰被界定为有毒废弃物，处理难度大。随着我国不锈钢产能的不断扩大，不锈钢除尘灰积累量剧增，如何安全高效地消化不锈钢除尘灰成为不锈钢生产企业面对的一项重大难题。

目前，通常将不锈钢除尘灰压制成球，然后通过高位料仓投入矿热炉或电炉中，除尘灰球首先溶解于炉渣之中，通过渣-金反应将除尘灰中的镍、铬、铁等有价元素还原，并将剧毒的Cr⁶⁺处理成无毒的Cr³⁺。该方法虽然解决了除尘灰的利用问题，但是工序复杂，增加了工序成本，而且球状除尘灰加入矿热炉或电炉的反应动力学条件差，渣-金之间难以达到平衡状态，导致除尘灰的收得率低，炉渣中的Cr₂O₃含量高，硅铁等还原剂的消耗量大；此外造球过程和运输过程中均存在二次污染问题。

发明内容

为了解决不锈钢除尘灰的安全高效利用问题，本发明提供一种利用电弧炉处理不锈钢除尘灰的新方法，在冶炼不锈钢母液或镍铬铁合金的电弧炉炉壁上安装三层套管式喷枪，喷枪的出口位于留钢液面和冶炼液面之间，利用该喷枪将细粉状的不锈钢除尘灰和碳粉喷入电弧炉熔池内，在钢液内部完成除尘灰的快速还原，大幅提高除尘灰的收得率，同时强化熔池搅拌，降低终渣的Cr₂O₃和FeO含量。

本发明的技术方案为：

一种利用电弧炉处理不锈钢除尘灰的方法，包括以下步骤：

（1）在电弧炉炉壁上安装三层套管式喷枪，喷枪的出口位于留钢液面和冶炼液面之间；所述喷枪包括中心通道、第一环缝通道和第二环缝通道；

（2）在利用电弧炉冶炼不锈钢母液或镍铬铁合金的过程中，所述中心通道分阶段喷吹碳粉、碳粉与不锈钢除尘灰细粉的混合粉剂，第一环缝通道喷吹氧气，第二环缝通道喷吹保护气体；实现不锈钢除尘灰的熔融和还原，完成不锈钢除尘灰的处理。

本发明在喷枪出口附近形成高温高碳的反应区，所述方法适用于30~300吨的冶炼不锈钢母液或镍铬铁合金的电弧炉，优选的，所述三层套管式喷枪的数量为1～5支；不锈钢除尘灰细粉的粒度为50～200目。

本发明中，分阶段喷吹碳粉、碳粉与不锈钢除尘灰细粉的混合粉剂的步骤包括：

（1）在电弧炉的废钢熔化阶段，中心通道喷吹第一载气和碳粉，第一环缝通道喷吹氧气，第二环缝通道喷吹第一保护气体；向炉内补充碳和热量，加快废钢熔化；

（2）在熔融还原阶段，中心通道喷吹第二载气、碳粉与不锈钢除尘灰细粉的混合粉剂，第一环缝通道喷吹氧气，第二环缝通道喷吹第二保护气体；利用喷枪出口附近的高温高碳气氛，实现除尘灰的快速还原；