專利名稱：一種含鉻鎳鐵質(zhì)伴生物的回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含鉻鎳鐵質(zhì)伴生物的回收方法。
技術(shù)背景
目前國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)按照國(guó)家規(guī)劃執(zhí)行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，需要改善鋼鐵企業(yè)及周邊地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量，從根本上改變鋼鐵行業(yè)高消耗、高廢棄、高污染的傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，已成為鋼鐵行業(yè)深挖潛力、降低成本的主要方向之一。太鋼在不銹鋼生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的含鉻鎳鐵質(zhì)伴生物，原有解決含鉻鎳鐵質(zhì)伴生物的處理方法簡(jiǎn)單，加工過程中會(huì)再次造成環(huán)境污染，因此迫切需要一種對(duì)含鉻鎳鐵質(zhì)伴生物一次性完全綜合回收利用的工藝方法改變行業(yè)現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)在滿足環(huán)境管理需要的同時(shí)通過含鉻鎳鐵質(zhì)伴生物資源再利用的經(jīng)濟(jì)鏈條，提高含鉻鎳鐵質(zhì)伴生物綜合利用水平，以達(dá)到區(qū)域循環(huán)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)綜合效益最大化，為鋼鐵企業(yè)的快速發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。發(fā)明內(nèi)容
本方法旨在滿足國(guó)家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策要求，以改善環(huán)境、節(jié)能減排為目的，提出一種針對(duì)含鉻鎳鐵質(zhì)伴生物的綜合回收利用的工藝方法，實(shí)現(xiàn)含鉻鎳鐵質(zhì)伴生物資源化，同時(shí)副產(chǎn)品全部回收利用。
本發(fā)明涉及一種含鉻鎳鐵質(zhì)伴生物回收方法，其特征在于，包括下列步驟
(1)制磚將濕料與干料分別裝料，加水?dāng)嚢瑁靹?，制磚；
(2)裝料將步驟(1)獲得的不銹鋼磚塊，與廢鋼、焦炭和輔料，裝入冶煉爐；
(3)冶煉將步驟(2)完成裝料的混合物，在富氧環(huán)境下，于1400°C以上高溫冶煉， 得到含鉻鎳鐵水、爐渣以及煤氣；
(4)脫硫?qū)⒉襟E( 所得含鉻鎳鐵水在氮?dú)猸h(huán)境下進(jìn)行脫硫操作，得到脫硫含鉻鎳鐵水。
優(yōu)選地，該回收方法還包括對(duì)步驟(3)所得爐渣進(jìn)行?；僮鳎玫搅；?br> 優(yōu)選地，該回收方法還包括步驟( 煤氣凈化步驟將所述步驟(；3)得到的煤氣進(jìn)行除塵、洗滌、凈化處理。
優(yōu)選地，所述步驟⑴的磚塊的強(qiáng)度大于等于5牛/mm2。
優(yōu)選地，所述步驟(1)的濕料包括不銹鋼鐵磷，以及可選的包括瓦斯泥、煉鋼紅泥；干料包括含鉻鎳除塵灰，焦粉和水泥，其中，在步驟1)中裝料制磚時(shí)，用作濕料的不銹鋼鐵磷和用作干料的含鉻鎳除塵灰，可選擇含有其中一種，也可同時(shí)含有二者。
優(yōu)選地，所述步驟O)的固體不銹鋼廢料為不銹渣鋼以及可選的碳素廢鋼。
優(yōu)選地，所述步驟O)的輔料包括石灰石、硅石。
優(yōu)選地，所述步驟O)的輔料添加保證冶煉原料體系的CaO/SiA的質(zhì)量比= 0. 8 1。
優(yōu)選地，按重量份數(shù)計(jì)，所述步驟O)的裝料按照如下配比廢鋼10 40 焦炭8 40 輔料5 40 不銹磚塊10 40，優(yōu)選的配比是廢鋼18，焦炭9. 9，輔料5. 63，不銹磚塊2. 7。實(shí)施本發(fā)明的含鉻鎳鐵質(zhì)伴生物回收方法的專用設(shè)備，包括以下系統(tǒng)制磚系統(tǒng)； 裝料系統(tǒng)；冶煉系統(tǒng)；脫硫系統(tǒng)；煤氣凈化系統(tǒng)。優(yōu)選地，所述含鉻鎳鐵質(zhì)伴生物回收方法和其專用設(shè)備的冶煉裝置可選富氧豎爐，優(yōu)選配備兩座一備一用。本發(fā)明還涉及所述回收方法的步驟(4)得到的脫硫含鉻鎳鐵水，用做不銹鋼冶煉的原料的應(yīng)用。本發(fā)明還涉及所述回收方法的步驟(4)得到的?；鳛榱；郀t礦渣粉的原料的應(yīng)用。本發(fā)明還涉及所述回收方法的步驟( 得到的煤氣，作為工業(yè)煤氣的應(yīng)用。本發(fā)明的方法具有下述優(yōu)點(diǎn)1、減少環(huán)境污染和含鉻鎳鐵質(zhì)伴生物堆放，實(shí)現(xiàn)零排放。2、每年可從不銹除塵灰(泥)中提取16萬噸含鉻鎳不銹鐵水其中提取金屬Ni約 4432 噸、Cr 約 9600 噸。3、富氧豎爐產(chǎn)生的爐渣可以進(jìn)行?；幚?，作為水泥的添加劑。4、富氧豎爐產(chǎn)生的煤氣經(jīng)過凈化冷卻，回收到工業(yè)煤氣總管網(wǎng)利用。


圖1為本發(fā)明工藝的流程圖。
具體實(shí)施例方式下述通過詳細(xì)的實(shí)例詳述本發(fā)明，然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，下述敘述不應(yīng)當(dāng)作為本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。具體的，本發(fā)明的含鉻鎳鐵質(zhì)伴生物回收方法包括五部分制磚系統(tǒng)；裝料系統(tǒng)； 冶煉系統(tǒng)；脫硫系統(tǒng)；煤氣凈化系統(tǒng)等五部分。主要過程是收集煉鋼廠、軋鋼廠等單位產(chǎn)生的不銹鋼除塵灰、不銹鋼鐵磷等含鉻鎳鐵質(zhì)伴生物，與焦粉、水泥配料混勻后，壓制成不銹磚塊，與焦炭、不銹渣鋼等一同裝入富氧豎爐中，經(jīng)冶煉還原成含鉻鎳鐵水，運(yùn)往不銹煉鋼車間使用；同時(shí)冶煉爐爐渣經(jīng)?；僧a(chǎn)生?；鳛榻ㄖ牧现械某?xì)粉使用，富氧豎爐產(chǎn)生的煤氣凈化后輸入工業(yè)煤氣總網(wǎng)利用。結(jié)合流程1，具體包括如下步驟1、制磚系統(tǒng)瓦斯泥是高爐冶煉過程中隨著高爐煤氣攜帶出的原料粉塵及高溫區(qū)激烈反應(yīng)而產(chǎn)生的微粒經(jīng)濕式或干式除塵而得到的產(chǎn)物，其主要成分是氧化鐵和炭。煉鋼紅泥主要指轉(zhuǎn)爐冶煉過程中水除塵工序產(chǎn)生的除塵灰，主要成分是IFe (全鐵)、氧化鐵。不銹鋼鐵磷主要指軋鋼廠產(chǎn)生的軋鋼氧化皮，主要成分是TFe、氧化鐵、Cr203、Ni0。焦粉是將煤煉成焦炭過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，主要成分為碳，多用作燒結(jié)燃料。在本發(fā)明中的作用是后面冶煉步驟的燃料。
水泥即指用于建材中的普通粉狀水硬性無機(jī)膠凝材料。在本發(fā)明中的作用是制磚的必要原料。一般采用P. 042. 5水泥，SiO2含量26.。含鉻鎳除塵灰是在煉鋼過程中產(chǎn)生的大量粉塵，需經(jīng)過除塵裝置處理并收集起來。其主要含有鐵、鉻、鎳等物質(zhì)，如果直接填埋會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的危害，而將這些物質(zhì)回收利用，不僅可回收有價(jià)元素、創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，而且可保護(hù)環(huán)境。制磚用濕料(主要為瓦斯泥、煉鋼紅泥、不銹鋼鐵磷等)與干料(焦粉、水泥和含鉻鎳除塵灰等)分別裝入料斗，根據(jù)產(chǎn)品需要以及干、濕料的產(chǎn)出，通過料倉(cāng)工藝稱進(jìn)行稱量，進(jìn)入強(qiáng)力攪拌器中加水?dāng)嚢瑁瞥删鶆虻幕旌衔锪?。運(yùn)輸機(jī)運(yùn)送混合物料至壓磚機(jī)，將其添加到模具中振動(dòng)擠壓，壓成不銹磚塊，將其運(yùn)送至儲(chǔ)藏室中養(yǎng)護(hù)。焦粉作為冶煉燃料必須添加，水泥作為制磚必要原料也不能缺少，而濕料中的不銹鋼鐵磷以及干料中的含鉻鎳除塵灰提供鉻鎳元素，必選其一，其它均為可選原料。由于含鉻鎳除塵灰為粉狀，有利于制磚，優(yōu)選添加，所述濕料的加入是為了促進(jìn)干料和濕料的混合，優(yōu)選添加。制得的磚塊需要保證一定的強(qiáng)度，優(yōu)選大于等于5牛/mm2。才能保證進(jìn)入冶煉爐中盡量保持形狀，起到支撐物料的作用。所述磚塊可制成各種形狀，只要配合后面的裝料線的形狀即可。本發(fā)明為了獲得較好的抗壓強(qiáng)度，優(yōu)選的不銹磚塊外形為外觀為六棱柱體； 上下表面為正六邊形，其外切圓直徑110mm，柱體高110mm。2、裝料系統(tǒng)廢鋼按照性質(zhì)可分為碳素廢鋼和合金廢鋼，此裝料步驟中均可加入，合金廢鋼可分為不銹廢鋼和不銹渣鋼，不銹廢鋼主要用于冶煉不銹鋼，不銹渣鋼為不銹鋼冶煉過程中的電爐渣、AOD渣等。碳素廢鋼為不含有鉻鎳元素的廢鋼種類。裝料步驟的主要組分是制磚步驟得到的不銹磚塊，用于冶煉的焦炭，以及廢鋼。而固體不銹鋼廢料主要選用不銹渣鋼和可選的碳素廢鋼，輔料主要包括石灰石(主要成分 CaO，一般含量彡55.4% )、硅石(主要成分SiO2，一般含量彡94% )，所述硅石用來造渣， 石灰石用來調(diào)堿度。不銹渣鋼以及不銹磚塊提供鉻鎳等可回收元素，所述焦炭作為冶煉燃料必須加入。而碳素廢鋼的加入是為了便于開爐和關(guān)爐的操作，在開爐或關(guān)爐時(shí)通過加入 1000 2000Kg碳素廢鋼利用熔池的形成和冶煉爐的冷卻。不銹渣鋼、可選的碳素廢鋼、焦炭和輔料，與制磚步驟得到的不銹磚塊，計(jì)量后混合裝入料籃。不銹磚塊作為裝料混合物中的重要組分。料倉(cāng)中的焦炭和輔料精確計(jì)量后進(jìn)入到行走稱量料倉(cāng)中。其中，各用料的加料量通過下述方式來控制由不銹渣鋼中的Cr，Ni 含量預(yù)估得到的含鉻鎳鐵水的Cr，Ni含量，以初步判斷是否達(dá)到終端客戶要求，如果未達(dá)到客戶要求，再補(bǔ)入需要的各裝料。自動(dòng)程序根據(jù)裝入的輔料石灰石和硅石的用量進(jìn)行計(jì)算預(yù)期的爐渣堿度，控制CaO/SiA重量比=0. 8 1，SiO2來自硅酸鹽水泥和硅石，CaO主要來自石灰石。爐渣堿度的控制是為了控制渣的粘度，堿度太大，渣和鐵水流動(dòng)性不好，容易堵塞，堿度太小，腐蝕爐內(nèi)襯材料。優(yōu)選地，為了使冶煉爐中的反應(yīng)效果更好，按重量份數(shù)計(jì)，裝料可選用如下配比 廢鋼10 40 焦炭8 40 輔料5 40 不銹磚塊10 40，優(yōu)選的配比是廢鋼18，焦炭9. 9，輔料5. 63，不銹磚塊2. 7。物料通過料籃裝入富氧豎爐頂部的入口中。料籃的裝料是通過一次裝料和二次糾偏補(bǔ)料進(jìn)行，自動(dòng)程序會(huì)糾正稱量偏差以保證工藝條件。給料的過程是分批次進(jìn)行的，在生產(chǎn)過程中要在適當(dāng)時(shí)候繼續(xù)按照設(shè)定比例、依據(jù)上述方法加料，以維持冶煉的進(jìn)行。一般容量為45t的冶煉爐，加料速度為8次/h。
3、冶煉系統(tǒng)
冶煉是在富氧豎爐中進(jìn)行，利用焦炭燃燒達(dá)到預(yù)定的溫度，使廢鋼、不銹磚塊、輔料等在特定的溫度，氧氣環(huán)境中進(jìn)行冶煉，還原鐵以及使金屬熔融。冶煉爐內(nèi)設(shè)置焦床，用于放置冶煉原料，噴氧裝置設(shè)置在冶煉爐的底部，以超音速吹入純氧，該噴氧裝置能夠輸入 200m3/h和3000m3/h之間的一個(gè)氧氣流量速率，由于氧氣流速較快，可自下而上穿過焦炭層，使冶煉原料處于純氧的環(huán)境中，達(dá)到深層滲透焦床的效果，提高焦炭燃燒率。熱風(fēng)生成設(shè)備與冶煉爐連接，該設(shè)備在冶煉同時(shí)通過燃燒工業(yè)煤氣加熱空氣，出風(fēng)口設(shè)置在冶煉爐的底部，該熱空氣形成熱風(fēng)導(dǎo)入冶煉爐底部，溫度控制在750°C以上，自下而上加熱物料，起到保證爐內(nèi)溫度并攪拌下降爐料的作用，促使燃燒室盡快達(dá)到要求的溫度。運(yùn)行過程中，噴氧流量氧化鐵等金屬氧化物在1000°C時(shí)開始被CO還原成海綿鐵，在1400°C時(shí)還原后的鐵和渣開始熔化，因此冶煉溫度設(shè)定為1400°C以上，優(yōu)選1450°C。冶煉爐得到含鉻鎳鐵水，爐渣和煤氣。足量的含鉻鎳鐵水中漂浮著爐渣，進(jìn)行爐渣分離操作?？捎煤缥借F渣分離器進(jìn)行爐渣分離操作，該分離器包含?；瘡U渣水槽、虹吸管、出鐵口、蔽渣器、等裝置構(gòu)成。具體分離過程可為鐵水流入虹吸管中，通過出鐵口流出富氧豎爐，通過蔽渣器連續(xù)將含鉻鎳鐵水和爐渣分離開來，爐渣留在粒化廢渣水槽中。含鉻鎳鐵水可用于煉鋼廠冶煉不銹鋼時(shí)使用。
優(yōu)選可對(duì)爐渣進(jìn)行?；幚?，用于作超細(xì)粉，也叫做?；郀t礦渣粉，作為混凝土等建筑材料的原料使用，可用水進(jìn)行?；僮?，具體處理過程可為通過將水注入?；┒分?，熔融廢渣轉(zhuǎn)化成熱的顆粒狀物質(zhì)。顆粒狀物質(zhì)和水流經(jīng)流水槽進(jìn)入到收集池中，在這里廢渣進(jìn)行冷卻并沉淀，然后用抓斗取出放置到地面上用于中間存放。
優(yōu)選的，本發(fā)明的冶煉系統(tǒng)可配備兩座富氧豎爐，為一用一備，每座年工作時(shí)間 8000h/年。
4、脫硫系統(tǒng)
含鉻鎳鐵水自冶煉爐連續(xù)流出，經(jīng)蔽渣器脫除爐渣后，進(jìn)入脫硫工序。所述脫硫操作為在脫硫罐中加入石灰石或碳化鈣，由多孔風(fēng)嘴鼓入氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行脫硫。處理后的含鉻鎳鐵水流入中間罐，運(yùn)輸?shù)綗掍撥囬g用做不銹鋼冶煉的原料。
5、煤氣凈化處理系統(tǒng)
冶煉爐排出的煤氣，經(jīng)由煤氣凈化系統(tǒng)處理。豎爐環(huán)型抽氣室出來的煤氣，首先進(jìn)入旋風(fēng)除塵器初步除塵，然后通過離心式洗滌機(jī)除塵降溫到35 38°C溫度范圍，再經(jīng)水霧分離器將含有灰塵的臟水滴與氣體分開，凈化后的煤氣通過一次加壓機(jī)分三路，一路到冶煉爐的熱風(fēng)生成設(shè)備，用作燃料；第二路到溢流閥至火炬，放散火炬排放，放散火炬負(fù)責(zé)豎爐煤氣總管的壓力調(diào)節(jié)，維持其壓力在域內(nèi)安全的壓力范圍內(nèi)(凈煤氣管網(wǎng)工作壓力控制在10 12kPa)工作；第三路進(jìn)入止回閥，止回閥出來后經(jīng)二次加壓風(fēng)機(jī)送入煤氣總管網(wǎng)， 作為工業(yè)煤氣使用。
6、本方法生產(chǎn)出的產(chǎn)品和副產(chǎn)品
(1)富氧豎爐冶煉生產(chǎn)出的含鉻鎳鐵水，其中的Cr、Ni、P、S含量成分穩(wěn)定，便于控制利用，可直接供應(yīng)鋼廠冶煉使用。含鉻鎳鐵水的各有用成分的含量保持在Cr含量為1 12.03% (平均值 6. 25% )，Ni含量為1 3. 86% (平均值1. 99% )，P含量為0. 040 0. 100% (平均值 0. 070% ), S 含量為 0. 080 0. 320 % (平均值 0. 200 %), Si 0. 82 4. 45 % (平均值 2. 18% ), Mn 0. 16 1. 06% (平均值 0. 59% )，Cl. 11 5. 25% (平均值 4. 37% )。(2)富氧豎爐冶煉生產(chǎn)出爐渣，?；a(chǎn)生的?；?，可以作為?；郀t礦渣粉 (超細(xì)粉，建筑材料，水泥添加料)的原料進(jìn)行利用。(3)富氧豎爐冶煉過程中產(chǎn)生煤氣，通過凈化后進(jìn)入煤氣總管網(wǎng)回收，作為工業(yè)煤氣使用。所述實(shí)施例除下述所列設(shè)備外，其余設(shè)備均為市場(chǎng)上可購(gòu)買到常規(guī)設(shè)備。以下實(shí)施例所用儀器和設(shè)備的來源如下表1所示
權(quán)利要求
1.一種含鉻鎳鐵質(zhì)伴生物回收方法，其特征在于，包括下列步驟(1)制磚將濕料與干料分別裝料，加水?dāng)嚢?，混勻，制磚；(2)裝料將步驟(1)獲得的不銹鋼磚塊，與廢鋼、焦炭和輔料，裝入冶煉爐；(3)冶煉將步驟( 完成裝料的混合物，在富氧環(huán)境下，于1400°C以上高溫冶煉，得到含鉻鎳鐵水、爐渣以及煤氣；(4)脫硫?qū)⒉襟E( 所得含鉻鎳鐵水在氮?dú)猸h(huán)境下進(jìn)行脫硫操作，得到脫硫含鉻鎳鐵水。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括對(duì)步驟(3)所得爐渣進(jìn)行?；僮鳎?得到?；?br> 3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括步驟( 煤氣凈化步驟將所述步驟 (3)得到的煤氣進(jìn)行除塵、洗滌、凈化處理。
4.如權(quán)利要求1 3所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)的磚塊的強(qiáng)度大于等于5牛/W。
5.如權(quán)利要求1 4所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)的濕料包括不銹鋼鐵磷， 以及可選的包括瓦斯泥、煉鋼紅泥；干料包括含鉻鎳除塵灰，焦粉和水泥，其中，在步驟1) 中裝料制磚時(shí)，用作濕料的不銹鋼鐵磷和用作干料的含鉻鎳除塵灰，可選擇含有其中一種， 也可同時(shí)含有二者。
6.如權(quán)利要求1 4所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)的固體不銹鋼廢料為不銹渣鋼以及可選的碳素廢鋼。
7.如權(quán)利要求1 4所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)的輔料包括石灰石、硅石。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)的輔料添加保證冶煉原料體系的 Ca0/Si02 的質(zhì)量比 CaO/SiA = 0. 8 1。
9.如權(quán)利要求1 4所述的方法，其特征在于，按重量份數(shù)計(jì)，所述步驟O)的裝料按照如下配比廢鋼10 40 焦炭8 40 輔料5 40 不銹磚塊10 40，優(yōu)選的配比是廢鋼18，焦炭9. 9，輔料5. 63，不銹磚塊2. 7。
10.實(shí)施如本權(quán)利要求1 9所述的含鉻鎳鐵質(zhì)伴生物回收方法的專用設(shè)備，包括以下系統(tǒng)制磚系統(tǒng)；裝料系統(tǒng)；冶煉系統(tǒng)；脫硫系統(tǒng)；煤氣凈化系統(tǒng)。
11.如權(quán)利要求1所述的方法或權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述冶煉裝置為富氧豎爐，優(yōu)選配備兩座一備一用。
12.如權(quán)利要求1所述的方法的步驟(4)得到的脫硫含鉻鎳鐵水，用做不銹鋼冶煉的原料的應(yīng)用。
13.如權(quán)利要求2所述的方法的步驟(4)得到的?；?，作為?；郀t礦渣粉的原料的應(yīng)用。
14.如權(quán)利要求3所述的方法的步驟(5)得到的煤氣，作為工業(yè)煤氣的應(yīng)用。
全文摘要
本方法提供了一種含鉻鎳鐵質(zhì)伴生物回收方法，其特征在于，包括下列步驟(1)制磚將濕料與干料分別裝料，加水?dāng)嚢瑁靹?，制磚；(2)裝料將步驟(1)獲得的不銹鋼磚塊，與廢鋼、焦炭和輔料，裝入冶煉爐；(3)冶煉將步驟(2)完成裝料的混合物，在富氧環(huán)境下，于1400℃以上高溫冶煉，得到含鉻鎳鐵水、爐渣以及煤氣；(4)脫硫?qū)⒉襟E(3)所得含鉻鎳鐵水在氮?dú)猸h(huán)境下進(jìn)行脫硫操作，得到脫硫含鉻鎳鐵水。本發(fā)明的方法可處理煉鋼、軋鋼等工序生產(chǎn)過程中產(chǎn)生全部含鉻鎳鐵質(zhì)伴生物，實(shí)現(xiàn)減少環(huán)境污染、節(jié)約能源和不良廢物零排放的目的。
文檔編號(hào)C21B3/04GK102492831SQ20111044967
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者劉復(fù)興, 史永林, 張懋, 梁海全, 樊貴林, 王百東, 羅勝, 趙天祥, 趙鵬偉, 高祥明 申請(qǐng)人:山西太鋼不銹鋼股份有限公司