一种不锈钢除尘灰煤基氢冶金还原固结工艺

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种不锈钢除尘灰煤基氢冶金还原固结工艺。

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，它主要来源于EAF炉和AOD炉中金属和炉渣的喷溅以及不同元素在高温下的挥发。其中EAF炉除尘灰的产出量约为不锈钢装炉量的2%左右，AOD炉除尘灰的产出量约为不锈钢装炉量的1%左右，而我国是不锈钢生产大国，这些除尘灰中除含有 P、S、Si、Ca、Mn、Mg 等无用元素外，还含有大量的 Fe、Cr、Ni、Zn 等有价元素，特别是里面的Cr

一些企业曾将不锈钢除尘灰压球，通过矿热炉直接还原冶炼成低镍铬生铁，由于不锈钢除尘灰压球后强度低，平均为300N/个，配入矿热炉后随着加热干燥过程球粉化严重，部分不粉化球在矿热炉冶炼过程粉化，造成冶炼过程大部分灰从烟囱中抽走，同时粉状物在炉中造成炉膛透气性变差，生产安全因素较差。后来为了解决压球易粉化、冷固成型不好的技术难题，一些企业将除尘灰单配生产含铬烧结矿，然后再冶炼成低镍铬生铁，有效回收元素镍、铬，但此种工艺对烧结厂的生产影响大且成本高。

另一些企业将除尘灰通过生产冷压球的方式直接返回不锈钢电炉作为配料。同样因冷压球的抗压强度和落下强度都较差，入炉的时候再次转变为除尘灰，导致除尘的循环负荷较大。

氧化铁皮是轧钢厂在轧制过程中轧件遇水急剧冷却后钢材表面产生的含铁氧化物，钢材锻造和热轧热加工时，由于钢铁和空气中氧的反应，常会大量形成氧化铁皮，造成堆积，浪费资源。不锈钢厂氧化铁皮中同样也含有铬、镍等物质。酸洗是不绣钢生产中的一个工艺，是指用酸混合物处理钢以从钢中去除全属氧化物和贫铬层，不锈钢酸洗产生的不锈钢酸泥约为不锈钢产量的3%~5%，不锈钢酸泥中含有Ni、Cr、Fe 等有价金属元素， 同时含有CaF

不锈钢除尘灰的综合利用主要是对其进行高温直接还原回收，该法不仅可以实现除尘灰中有价元素的有效利用，还能解决除尘灰的堆放造成的环境污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不锈钢除尘灰煤基氢冶金还原固结工艺，可使不锈钢除尘灰等危废/固废经煤基氢冶金还原，生产出高金属化率、高抗压强度的金属化物料，满足入电炉冶炼要求，达到供电炉或电弧炉熔分、冶炼回收有价元素的目的。

一种不锈钢除尘灰煤基氢冶金还原固结工艺,包括以下步骤：

（1）将不锈钢除尘灰加入到消解仓进行消化，不锈钢除尘灰中的300系列和400系列除尘灰在不同的消解仓内分开消化，将消化充分300系列除尘灰和400系列除尘灰送入强力混合机中，再加入不锈钢酸泥、氧化铁皮、粘结剂进行混匀。

不锈钢除尘灰：不锈钢酸泥：氧化铁皮的质量百分比为71%:16%:13%，不锈钢除尘灰中300系列除尘灰和400系列除尘灰按照1:4的质量比进行混匀。粘结剂的加入量为不锈钢除尘灰、不锈钢酸泥、氧化铁皮总质量的4%；粘结剂为膨润土和玉米淀粉，膨润土和玉米淀粉的质量比为1:1。

不锈钢除尘灰通过受料仓进入消解仓中，受料仓中的不锈钢除尘灰经由刮板机或螺旋输送机、斗提机输送，经过加湿、搅拌后进入消解仓；完成消化后的除尘灰由胶带机或刮板机转运进入强力混合机中。

消解仓采用筒仓卸料器防止消解仓堵料，消解仓仓面设仓顶除尘器，可释放消解仓内消解反应产生的蒸汽压力；消解仓设置伴热及保温设施，确保冬季正常生产；为保证受料仓和消解仓顺利下料，每个受料仓和消解仓配备有效的除尘灰疏导装置（仓壁震打器、筒仓卸料器等），防止发生下料困难的现象。

（2）向强力混合机中添加水，将混匀物料加水搅拌混匀后进入压球机进行压球；加水量为混匀物料质量的15-20%。

（3）经压球机压出的冷压球输送至干燥预热间进行干燥预热，干燥预热后的冷压球水分低于8%即可入回转窑还原固结；

（4）干燥预热后的冷压球与褐煤、兰炭、残碳混合后从煤基氢冶金回转窑窑尾加入，在混合料进入到回转窑高温区后，窑头喷煤枪开始喷煤，确保高温区料温达到1200-1250℃；在煤基氢冶金回转窑内随着窑的转动，冷压球经过低温还原有了一定的强度，经过窑头喷煤落点形成的氢冶金高温反应区，在1200-1250℃高温作用下，冷压块经过120-150min还原后得到高金属化率、高强度金属化块料；

冷压球：褐煤：兰炭：残碳按照100：10：10：5的质量比例加入窑尾；褐煤、兰炭、残碳的粒度5-20mm的占80%以上；喷枪的喷煤为褐煤，窑头喷煤枪每小时的喷煤量为每小时投入冷压球质量的10%。

（5）将得到的高金属化率、高强度的金属化块料，经过隔氧冷却机冷却，可使金属化块料与残炭混合物的温度降低到120℃以下。

（6）从隔氧冷却机排出的低温混合料，经干式磁选机将金属化块料和残碳分离，金属化块料送电炉厂冶炼，残碳则循环使用。

本发明的有益效果为：

本发明通过一种不锈钢除尘灰煤基氢冶金还原固结工艺的实施，可达到如下的效果：

（1）不锈钢除尘灰是一种有害物质，特别是里面的Cr

（2）利用煤基氢冶金还原固结，金属化块料抗压强度可以达到1500N/个以上，金属化块料铁的金属化率可以达到95%以上，满足入电炉使用要求。

（3）利用煤基氢冶金还原固结，金属化块料中镍的还原率可以达到95%以上，在电炉熔分即可得到含镍生铁，有效降低了电炉的还原剂消耗和电能消耗。

（4）从煤基氢冶金回转窑还原排出的高温还原物料，由于物料中含有一定比例的残炭，在物料筛分和输送过程中，残碳与空气中的氧气优先结合生成CO，CO可对高温还原物料中的金属铁进行保护，实现高温还原物料在高温筛分和输送过程中不会产生二次氧化。

附图说明

图1为不锈钢除尘灰的煤基氢冶金还原固结工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种不锈钢除尘灰煤基氢冶金还原固结工艺，包括以下步骤：

（1）将不锈钢除尘灰加入到消解仓进行消化，不锈钢除尘灰中的300系列和400系列除尘灰在不同的消解仓内分开消化，将消化充分300系列除尘灰和400系列除尘灰送入强力混合机中，再加入不锈钢酸泥、氧化铁皮、粘结剂进行混匀。

不锈钢除尘灰：不锈钢酸泥：氧化铁皮的质量百分比为71%:16%:13%，不锈钢除尘灰中300系列除尘灰和400系列除尘灰按照1:4的质量比进行混匀；粘结剂的加入量为不锈钢除尘灰、不锈钢酸泥、氧化铁皮总质量的4%；粘结剂为膨润土和玉米淀粉，膨润土和玉米淀粉的质量比为1:1。

不锈钢除尘灰通过受料仓进入消解仓中，受料仓中的不锈钢除尘灰经由刮板机或螺旋输送机、斗提机输送，经过加湿、搅拌后进入消解仓；完成消化后的除尘灰由胶带机或刮板机转运进入强力混合机中；

消解仓采用筒仓卸料器防止消解仓堵料，消解仓仓面设仓顶除尘器，可释放消解仓内消解反应产生的蒸汽压力；消解仓设置伴热及保温设施，确保冬季正常生产；为保证受料仓和消解仓顺利下料，每个受料仓和消解仓配备有效的除尘灰疏导装置（仓壁震打器、筒仓卸料器等），防止发生下料困难的现象。

（2）向强力混合机中添加水，将混匀物料加水搅拌混匀后进入压球机进行压球；加水量为混匀物料质量的15-20%。

（3）经压球机压出的冷压球输送至干燥预热间进行干燥预热，燥预热后的冷压球水分低于8%即可入回转窑还原固结。

（4）干燥预热后的冷压球与褐煤、兰炭、残碳混合后从煤基氢冶金回转窑窑尾加入，在混合料进入到回转窑高温区后，窑头喷煤枪开始喷煤，确保高温区料温达到1200℃；在煤基氢冶金回转窑内随着窑的转动，冷压球经过低温还原有了一定的强度，经过窑头喷煤落点形成的氢冶金高温反应区，在1200℃高温作用下，冷压块经过120-150min还原后得到高金属化率、高强度金属化块料，金属化率为98.87%，平均抗压强度为3301N/个。

冷压球：褐煤：兰炭：残碳按照100：10：10：5的质量比例加入窑尾；褐煤、兰炭、残碳的粒度5-20mm的占80%以上；喷枪的喷煤为褐煤，窑头喷煤枪每小时的喷煤量为每小时投入冷压球质量的10%。

（5）将得到的高金属化率、高强度的金属化块料，经过隔氧冷却机冷却，可使金属化块料与残炭混合物的温度降低到120℃以下。

（6）从隔氧冷却机排出的低温混合料，经干式磁选机将金属化块料和残碳分离，金属化块料送电炉厂冶炼，残碳则循环使用。