一种综合利用钢铁厂含锌粉尘的方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种综合利用钢铁厂含锌粉尘的方法。

背景技术

钢铁生产过程中会产生大量的粉尘和污泥，由于这些粉尘含有大量的有用元素，需要回收利用，如果随意丢弃不仅污染了环境，也浪费了资源。传统的烧结工艺可以较好的回收铁，但是粉尘中的锌、铅等元素，却会影响烧结矿的质量，甚至影响高炉的正常生产。为了回收有用成分，脱除对高炉生产有害的锌、铅等元素，很多研究都采用了直接还原焙烧，生产金属化球团，用于高炉或电炉，并收集烟气中的氧化锌，达到废物不出厂，资源综合利用的目的。

针对国内钢厂生产中产生的粉尘，很多钢铁企业和科研院所也进行大量的研究，大多采用造块火法还原焙烧回收铁和锌。如申请号为CN202211160796的专利，公开了一种协同处置粉煤灰和高炉布袋除尘灰的方法，该方法将粉煤灰、高炉布袋除尘灰、铁矿粉、煤粉、粘结剂进行压块，预还原后的冷压块进入电炉熔分，最终得到铁水和超细陶瓷纤维两种产品，可以有效消纳高炉和电力行业产生的固体废弃物，但此工艺处理对象是粉煤灰和高炉布袋灰。如申请号为CN202211082027.0的专利，公开了一种基于回转窑的提铁减锌工艺、系统及其方法，该方法通过对钢铁厂含锌粉尘进行制粒，回转窑焙烧回收金属铁和氧化锌，其制得的颗粒很小，在1～10mm范围内，最终得到渣铁和氧化锌，但工艺比较复杂，控制难度大。申请号为CN202220928384.3的专利，公开了一种基于转底炉法处理钢铁冶金尘泥的生产线，压制成球在转底炉中进行还原，得到金属化球团和含锌粉尘，此方法粘结剂成分相对复杂，最终金属化球团的金属化率均在90％以下。

为了使金属化球团满足高炉生产，并生产氧化锌的目的，需对收集到的含铁灰和尘进行预先造块。由于利用这些块状含铁物料的工艺对块体的含铁量、强度以及杂质含量有一定的要求，需要对块体的配料、粘结剂制度进行合理设计，以满足高炉生产的要求。

许多文献中也对钢铁厂的部分粉尘进行研究，大多是针对其中的一部分粉尘，而且最终金属化团块的强度比较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同时采用多种钢铁厂粉尘合理搭配，借助烟尘中自身含有的碳，还原生产金属化团块用于高炉生产，同时回收氧化锌的方法。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

本发明的一种综合利用钢铁厂含锌粉尘的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、原料准备

粉尘包括转炉尘泥、高炉原料灰(料场灰)、高炉干法灰(布袋尘)、高炉瓦斯灰(高炉重力灰)、炼钢二次尘共计5种含铁粉尘；同时还用到了糊化淀粉、膨润土、生石灰和褐铁矿。将褐铁矿细磨，使其比表面积≥1200cm

步骤二、配料成球

将步骤一准备的5种含钢铁厂粉尘以及糊化淀粉、膨润土、生石灰和褐铁矿按干料重量比例进行配料。转炉泥20％～25％，高炉原料灰12％～15％，高炉干法灰10％～12％，高炉瓦斯灰3％～7％，炼钢二次尘2％～3％，褐铁矿40％～45％，糊化淀粉0.8％～1.5％，膨润土0.7％～1.0％，生石灰1.0～1.4％。保证生压团的铁品位≥53.0％，生压团的C含量为3.5％～4.0％。采用压团工艺成型，压团外形尺寸为：直径为30mm，高为20mm。压团时的外加压强为90MPa～100MPa。

步骤三、高温焙烧

将步骤二获得的压团烘干后在竖式式管炉中进行焙烧，在焙烧温度为1000℃～1100℃，时间为10～25min；在焙烧过程中一直通入氮气，并收集产生的烟尘。压团在焙烧结束后取出，并在氮气中冷却，得到金属化团块。

在步骤二中，所述的生压团具有如下强度参数：落下强度≥5.0次/0.5m，抗压强度≥200N/个球。

在步骤三中，所述的金属化团块具有抗压强度≥2250N/个球，2.0m落下强度≥6次/个球，TFe≥63.0％，金属化率≥92.58％，脱锌率≥92.0％。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1.本发明所用粉尘种类多，几乎涵盖了钢铁厂的所有类型粉尘；

2.本发明中与粉尘搭配使用的粘结剂及褐铁矿，相对比较便宜，容易获得；

3.本发明的生压团强度较高，降低了生产的难度；

4.本发明的焙烧温度相对较低，节约了能耗；

5.本发明的最终金属化团块强度和成分满足高炉使用。

附图说明

下面参照图1和实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施例详述本发明，但不限制本发明的保护范围。如无特殊说明，本发明所采用的实验方法均为常规方法，所用实验器材、材料、试剂等均可从商业途径获得。

实施例1

步骤一、原料准备

实施例1原料的主要化学成分如表1所示：

表1实施例1采用原料的主要化学成分

将褐铁矿细磨，使其比表面积≥1200cm

步骤二、配料成球

转炉泥22％，高炉原料灰15％，高炉干法灰10％，高炉瓦斯灰7％，炼钢二次尘2％，褐铁矿42.0％，糊化淀粉1.0％，膨润土0.5％，生石灰0.5％。加水8.0％，混匀压团；0.5m落下强度5.6次/个球，抗压强度220N/个球。

步骤三、高温焙烧

将步骤二获得的压团烘干后在竖式管炉中进行焙烧，在预热温度为1000℃，时间为25min；在焙烧过程中一直通入氮气，并收集产生的烟尘。压团在焙烧结束后取出，并在氮气中冷却，得到金属化团块。金属化团块具有抗压强度2350N/个球，2.0m落下强度8次/个球，TFe63.6％，金属化率93.6％，脱锌率92.3％。

实施例2

步骤一、原料准备

实施例2原料的主要化学成分如表1所示：

将褐铁矿细磨，使其比表面积≥1200cm

步骤二、配料成球

转炉泥20％，高炉原料灰12％，高炉干法灰12％，高炉瓦斯灰5％，炼钢二次尘3％，褐铁矿45.0％，糊化淀粉1.0％，膨润土1.0％，生石灰1.0％。加水8.0％，混匀压团；0.5m落下强度6.2次/个球，抗压强度264N/个球。

步骤三、高温焙烧

将步骤二获得的压团烘干后在竖式管炉中进行焙烧，在预热温度为1000℃，时间为25min；在焙烧过程中一直通入氮气，并收集产生的烟尘。压团在焙烧结束后取出，并在氮气中冷却，得到金属化团块。金属化团块具有抗压强度2420N/个球，2.0m落下强度8次/个球，TFe64.2％，金属化率93.5％，脱锌率92.1％。

实施例3

步骤一、原料准备

实施例3原料的主要化学成分如表1所示：

将褐铁矿细磨，使其比表面积≥1200cm

步骤二、配料成球

转炉泥24％，高炉原料灰12％，高炉干法灰12％，高炉瓦斯灰3％，炼钢二次尘3％，褐铁矿44.0％，糊化淀粉1.0％，膨润土0.5％，生石灰0.5％。加水8.0％，混匀压团；0.5m落下强度5.3次/个球，抗压强度221N/个球。

步骤三、高温焙烧

将步骤二获得的压团烘干后在竖式管炉中进行焙烧，在预热温度为1100℃，时间为20min；在焙烧过程中一直通入氮气，并收集产生的烟尘。压团在焙烧结束后取出，并在氮气中冷却，得到金属化团块。金属化团块具有抗压强度2880N/个球，2.0m落下强度6次/个球，TFe63.9％，金属化率93.2％，脱锌率92.2％。

实施例4

步骤一、原料准备

实施例4原料的主要化学成分如表1所示：

将褐铁矿细磨，使其比表面积≥1200cm

步骤二、配料成球

转炉泥20％，高炉原料灰12％，高炉干法灰12％，高炉瓦斯灰5％，炼钢二次尘3％，褐铁矿45.0％，糊化淀粉1.0％，膨润土1.0％，生石灰1.0％。加水8.0％，混匀压团；0.5m落下强度6.2次/个球，抗压强度264N/个球。

步骤三、高温焙烧

将步骤二获得的压团烘干后在竖式管炉中进行焙烧，在预热温度为1100℃，时间为20min；在焙烧过程中一直通入氮气，并收集产生的烟尘。压团在焙烧结束后取出，并在氮气中冷却，得到金属化团块。金属化团块具有抗压强度2350N/个球，2.0m落下强度5.5次/个球，TFe65.1％，金属化率93.4％，脱锌率92.5％。

以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的全部实施例。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。