專利名稱：一種含鉻鎳鐵質伴生物的回收方法
技術領域：
本發明涉及一種含鉻鎳鐵質伴生物的回收方法。
技術背景
目前國內鋼鐵企業按照國家規劃執行可持續發展戰略，需要改善鋼鐵企業及周邊地區的環境質量，從根本上改變鋼鐵行業高消耗、高廢棄、高污染的傳統經濟增長方式，已成為鋼鐵行業深挖潛力、降低成本的主要方向之一。太鋼在不銹鋼生產過程中產生大量的含鉻鎳鐵質伴生物，原有解決含鉻鎳鐵質伴生物的處理方法簡單，加工過程中會再次造成環境污染，因此迫切需要一種對含鉻鎳鐵質伴生物一次性完全綜合回收利用的工藝方法改變行業現狀，實現在滿足環境管理需要的同時通過含鉻鎳鐵質伴生物資源再利用的經濟鏈條，提高含鉻鎳鐵質伴生物綜合利用水平，以達到區域循環經濟可持續發展目標，實現綜合效益最大化，為鋼鐵企業的快速發展奠定良好的基礎。發明內容
本方法旨在滿足國家相關產業政策要求，以改善環境、節能減排為目的，提出一種針對含鉻鎳鐵質伴生物的綜合回收利用的工藝方法，實現含鉻鎳鐵質伴生物資源化，同時副產品全部回收利用。
本發明涉及一種含鉻鎳鐵質伴生物回收方法，其特征在于，包括下列步驟
(1)制磚將濕料與干料分別裝料，加水攪拌，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(2)完成裝料的混合物，在富氧環境下，于1400°C以上高溫冶煉， 得到含鉻鎳鐵水、爐渣以及煤氣；
(4)脫硫將步驟( 所得含鉻鎳鐵水在氮氣環境下進行脫硫操作，得到脫硫含鉻鎳鐵水。
優選地，該回收方法還包括對步驟(3)所得爐渣進行粒化操作，得到粒化渣。
優選地，該回收方法還包括步驟( 煤氣凈化步驟將所述步驟(；3)得到的煤氣進行除塵、洗滌、凈化處理。
優選地，所述步驟⑴的磚塊的強度大于等于5牛/mm2。
優選地，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，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，也可同時含有二者。
優選地，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。
優選地，所述步驟O)的輔料包括石灰石、硅石。
優選地，所述步驟O)的輔料添加保證冶煉原料體系的CaO/SiA的質量比= 0. 8 1。
優選地，按重量份數計，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，優選的配比是廢鋼18，焦炭9. 9，輔料5. 63，不銹磚塊2. 7。實施本發明的含鉻鎳鐵質伴生物回收方法的專用設備，包括以下系統制磚系統； 裝料系統；冶煉系統；脫硫系統；煤氣凈化系統。優選地，所述含鉻鎳鐵質伴生物回收方法和其專用設備的冶煉裝置可選富氧豎爐，優選配備兩座一備一用。本發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用。本發明還涉及所述回收方法的步驟(4)得到的粒化水渣，作為粒化高爐礦渣粉的原料的應用。本發明還涉及所述回收方法的步驟( 得到的煤氣，作為工業煤氣的應用。本發明的方法具有下述優點1、減少環境污染和含鉻鎳鐵質伴生物堆放，實現零排放。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、富氧豎爐產生的爐渣可以進行粒化處理，作為水泥的添加劑。4、富氧豎爐產生的煤氣經過凈化冷卻，回收到工業煤氣總管網利用。
圖1為本發明工藝的流程圖。
具體實施例方式下述通過詳細的實例詳述本發明，然而，應當理解的是，下述敘述不應當作為本發明保護范圍的限制。具體的，本發明的含鉻鎳鐵質伴生物回收方法包括五部分制磚系統；裝料系統； 冶煉系統；脫硫系統；煤氣凈化系統等五部分。主要過程是收集煉鋼廠、軋鋼廠等單位產生的不銹鋼除塵灰、不銹鋼鐵磷等含鉻鎳鐵質伴生物，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，經冶煉還原成含鉻鎳鐵水，運往不銹煉鋼車間使用；同時冶煉爐爐渣經粒化可產生粒化水渣作為建筑材料中的超細粉使用，富氧豎爐產生的煤氣凈化后輸入工業煤氣總網利用。結合流程1，具體包括如下步驟1、制磚系統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激烈反應而產生的微粒經濕式或干式除塵而得到的產物，其主要成分是氧化鐵和炭。煉鋼紅泥主要指轉爐冶煉過程中水除塵工序產生的除塵灰，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生的副產品，主要成分為碳，多用作燒結燃料。在本發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膠凝材料。在本發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生的大量粉塵，需經過除塵裝置處理并收集起來。其主要含有鐵、鉻、鎳等物質，如果直接填埋會對環境造成很大的危害，而將這些物質回收利用，不僅可回收有價元素、創造經濟效益，而且可保護環境。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，根據產品需要以及干、濕料的產出，通過料倉工藝稱進行稱量，進入強力攪拌器中加水攪拌，制成均勻的混合物料。運輸機運送混合物料至壓磚機，將其添加到模具中振動擠壓，壓成不銹磚塊，將其運送至儲藏室中養護。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，優選添加，所述濕料的加入是為了促進干料和濕料的混合，優選添加。制得的磚塊需要保證一定的強度，優選大于等于5牛/mm2。才能保證進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。本發明為了獲得較好的抗壓強度，優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、裝料系統廢鋼按照性質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爐的操作，在開爐或關爐時通過加入 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。料倉中的焦炭和輔料精確計量后進入到行走稱量料倉中。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 含量預估得到的含鉻鎳鐵水的Cr，Ni含量，以初步判斷是否達到終端客戶要求，如果未達到客戶要求，再補入需要的各裝料。自動程序根據裝入的輔料石灰石和硅石的用量進行計算預期的爐渣堿度，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，渣和鐵水流動性不好，容易堵塞，堿度太小，腐蝕爐內襯材料。優選地，為了使冶煉爐中的反應效果更好，按重量份數計，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料進行，自動程序會糾正稱量偏差以保證工藝條件。給料的過程是分批次進行的，在生產過程中要在適當時候繼續按照設定比例、依據上述方法加料，以維持冶煉的進行。一般容量為45t的冶煉爐，加料速度為8次/h。
3、冶煉系統
冶煉是在富氧豎爐中進行，利用焦炭燃燒達到預定的溫度，使廢鋼、不銹磚塊、輔料等在特定的溫度，氧氣環境中進行冶煉，還原鐵以及使金屬熔融。冶煉爐內設置焦床，用于放置冶煉原料，噴氧裝置設置在冶煉爐的底部，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境中，達到深層滲透焦床的效果，提高焦炭燃燒率。熱風生成設備與冶煉爐連接，該設備在冶煉同時通過燃燒工業煤氣加熱空氣，出風口設置在冶煉爐的底部，該熱空氣形成熱風導入冶煉爐底部，溫度控制在750°C以上，自下而上加熱物料，起到保證爐內溫度并攪拌下降爐料的作用，促使燃燒室盡快達到要求的溫度。運行過程中，噴氧流量氧化鐵等金屬氧化物在1000°C時開始被CO還原成海綿鐵，在1400°C時還原后的鐵和渣開始熔化，因此冶煉溫度設定為1400°C以上，優選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，進行爐渣分離操作。可用虹吸式鐵渣分離器進行爐渣分離操作，該分離器包含粒化廢渣水槽、虹吸管、出鐵口、蔽渣器、等裝置構成。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使用。
優選可對爐渣進行粒化處理，用于作超細粉，也叫做粒化高爐礦渣粉，作為混凝土等建筑材料的原料使用，可用水進行粒化操作，具體處理過程可為通過將水注入粒化漏斗中，熔融廢渣轉化成熱的顆粒狀物質。顆粒狀物質和水流經流水槽進入到收集池中，在這里廢渣進行冷卻并沉淀，然后用抓斗取出放置到地面上用于中間存放。
優選的，本發明的冶煉系統可配備兩座富氧豎爐，為一用一備，每座年工作時間 8000h/年。
4、脫硫系統
含鉻鎳鐵水自冶煉爐連續流出，經蔽渣器脫除爐渣后，進入脫硫工序。所述脫硫操作為在脫硫罐中加入石灰石或碳化鈣，由多孔風嘴鼓入氮氣保護下進行脫硫。處理后的含鉻鎳鐵水流入中間罐，運輸到煉鋼車間用做不銹鋼冶煉的原料。
5、煤氣凈化處理系統
冶煉爐排出的煤氣，經由煤氣凈化系統處理。豎爐環型抽氣室出來的煤氣，首先進入旋風除塵器初步除塵，然后通過離心式洗滌機除塵降溫到35 38°C溫度范圍，再經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分三路，一路到冶煉爐的熱風生成設備，用作燃料；第二路到溢流閥至火炬，放散火炬排放，放散火炬負責豎爐煤氣總管的壓力調節，維持其壓力在域內安全的壓力范圍內(凈煤氣管網工作壓力控制在10 12kPa)工作；第三路進入止回閥，止回閥出來后經二次加壓風機送入煤氣總管網， 作為工業煤氣使用。
6、本方法生產出的產品和副產品
(1)富氧豎爐冶煉生產出的含鉻鎳鐵水，其中的Cr、Ni、P、S含量成分穩定，便于控制利用，可直接供應鋼廠冶煉使用。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)富氧豎爐冶煉生產出爐渣，粒化產生的粒化水渣，可以作為粒化高爐礦渣粉 (超細粉，建筑材料，水泥添加料)的原料進行利用。(3)富氧豎爐冶煉過程中產生煤氣，通過凈化后進入煤氣總管網回收，作為工業煤氣使用。所述實施例除下述所列設備外，其余設備均為市場上可購買到常規設備。以下實施例所用儀器和設備的來源如下表1所示
權利要求
1.一種含鉻鎳鐵質伴生物回收方法，其特征在于，包括下列步驟(1)制磚將濕料與干料分別裝料，加水攪拌，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)脫硫將步驟( 所得含鉻鎳鐵水在氮氣環境下進行脫硫操作，得到脫硫含鉻鎳鐵水。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括對步驟(3)所得爐渣進行粒化操作， 得到粒化渣。
3.如權利要求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)得到的煤氣進行除塵、洗滌、凈化處理。
4.如權利要求1 3所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)的磚塊的強度大于等于5牛/W。
5.如權利要求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，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， 也可同時含有二者。
6.如權利要求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 的質量比 CaO/SiA = 0. 8 1。
9.如權利要求1 4所述的方法，其特征在于，按重量份數計，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，優選的配比是廢鋼18，焦炭9. 9，輔料5. 63，不銹磚塊2. 7。
10.實施如本權利要求1 9所述的含鉻鎳鐵質伴生物回收方法的專用設備，包括以下系統制磚系統；裝料系統；冶煉系統；脫硫系統；煤氣凈化系統。
11.如權利要求1所述的方法或權利要求9所述的設備，其特征在于，所述冶煉裝置為富氧豎爐，優選配備兩座一備一用。
12.如權利要求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用。
13.如權利要求2所述的方法的步驟(4)得到的粒化水渣，作為粒化高爐礦渣粉的原料的應用。
14.如權利要求3所述的方法的步驟(5)得到的煤氣，作為工業煤氣的應用。
全文摘要
本方法提供了一種含鉻鎳鐵質伴生物回收方法，其特征在于，包括下列步驟(1)制磚將濕料與干料分別裝料，加水攪拌，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(2)完成裝料的混合物，在富氧環境下，于1400℃以上高溫冶煉，得到含鉻鎳鐵水、爐渣以及煤氣；(4)脫硫將步驟(3)所得含鉻鎳鐵水在氮氣環境下進行脫硫操作，得到脫硫含鉻鎳鐵水。本發明的方法可處理煉鋼、軋鋼等工序生產過程中產生全部含鉻鎳鐵質伴生物，實現減少環境污染、節約能源和不良廢物零排放的目的。
文檔編號C21B3/04GK102492831SQ20111044967
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者劉復興, 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 申請人:山西太鋼不銹鋼股份有限公司