[发明专利]一种熔融钢渣高炉灰还原改性装置及方法

说明书

本发明涉及一种熔融钢渣高炉灰还原改性装置及方法，装置包括：高炉灰仓、造粒机、钢渣包、炼渣炉、改性料仓、给料机、冲渣槽、水淬池、高压水枪、铁水包和集尘系统，基于熔融钢渣和高炉灰物料特性，首先采用造粒机制备高炉灰球，为炼渣炉提供还原改性剂。采用炼渣炉对熔融钢渣进行升温、还原改性冶炼，实现钢渣和高炉灰中铁氧化物经还原获得优质铁水，改性处理后的熔渣经急冷获得高活性改性渣，采用集尘系统进行烟气处理获得富锌粉。可实现熔融钢渣、高炉灰中热能、铁、碳、锌四种资源的最大化回收利用；工艺方法简单，装备难度较低，资源回收价值大，通过该方法处理可望实现钢渣、高炉灰两种大宗钢铁行业难处理固废的全部高附加值利用。

技术领域

本发明涉及一种熔融钢渣高炉灰还原改性装置及方法，特别是一种钢铁企业炼钢产生的熔融钢渣直接添加高炉灰作为主要还原改性剂的装置及方法。

背景技术

每生产1吨钢约产生0.12～0.14吨的钢渣，2019年我国钢渣产生量约1.3亿吨，利用率为30％。大量钢渣尾渣无法得到资源化利用，每年新增钢渣堆弃量超过8000万吨，累计堆存量超过10亿吨，占用大量土地、污染水系、土壤等，具有严重的环境安全隐患。

钢渣的主要化学成分有CaO、SiO₂、FeO、Fe₂O₃等氧化物。从化学组成上讲钢渣是具有铁、硅酸钙两类资源回收价值，若全部资源化利用具有重大的经济和社会价值。此外，钢渣出渣温度超过1600℃，吨渣热值超过50kg标煤，具有重大的热能回收价值。总之，钢渣是一种具有铁、硅酸钙及热能3种资源利用价值。钢渣中5～10％的残钢，往往通过粉磨磁选进行部分回收，得到废钢和磁选粉流入冶金流程，剩余近80％的钢渣尾渣无法高附加值利用。关于熔融钢渣余热的回收利用仍往往属于实验室阶段，没有真正工业化应用的突破。

高炉灰是高炉冶炼过程产生的除尘灰，其中往往含有25～40％的C，30～40％的FeO、Fe₂O₃以及1～5％的ZnO等氧化物，具有重要的碳、铁、锌资源回收价值。我国高炉灰年产生量超过3000万吨，若有效的资源化利用具有重大的经济和社会价值。目前高炉灰处理主要有三种工艺。应用最为普遍的是高炉灰直接返回烧结冶炼工序，这种方式存在高炉锌元素富集问题。此外还有回转窑、转底炉两种脱锌处理工艺，其中回转窑处理工艺存在较多的环境问题，而转底炉存在运行成本高等问题。因此，迫切需要更加合理的高炉灰处置工艺方法，降低高炉灰脱锌成本，更好的资源化利用。

在钢渣价值提升方面，以往学者进行了大量研究。采用高温熔态条件下对钢渣还原改性能够充分利用热态钢渣自身的热量，同时回收较多的铁和硅酸钙物料资源，是实现钢渣资源最大化利用的有效手段。但受限于高温冶炼的成本问题，添加常规还原剂等物料存在成本高、冶炼难度大等问题，导致没有实现工业化生产的突破，长期停留在实验室阶段。

本发明基于熔融钢渣和高炉灰物料特性，创造性的提出采用高炉灰对熔融钢渣进行还原改性的方法。通过采用该方法及系统装备可实现熔融钢渣、高炉灰中热能、铁、碳、锌四种资源的最大化回收利用。该方法工艺方法简单，装备难度较低，资源回收价值大，通过该方法处理可望实现钢渣、高炉灰两种大宗钢铁行业难处理固废的全部高附加值利用，该发明具有显著的技术和经济优势。当前我国环境保护政策日益收紧，钢渣、高炉灰等大宗工业固废资源化利用工作受到企业的空前重视。采用新工艺处理钢渣、高炉灰将获得更大的经济效益。

发明内容