利用不锈钢除尘灰复合喷吹脱磷回收铬的冶炼工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及不锈钢冶炼【技术领域】，公开了一种利用不锈钢除尘灰复合喷吹脱磷回收铬的冶炼工艺。其主要工艺过程为：将收集到的不锈钢除尘灰进行粗筛，对其中吸潮结块的颗粒用球磨机中密封研磨、干燥、钝化，钝化后的不镑钢除尘灰与钝化后的石灰粉分别上料至两个粉剂喷吹系统料仓中，由冶炼炉的喷吹管路喷吹加入钢水包内的钢水中，用于钢水预处理复合喷吹脱磷，可以节省或替代氧化铁皮等固体料的使用用量，有效的解决了不锈钢除尘灰无害化处理的问题，将不锈钢除尘灰中的金属元素铬回收进入钢水当中，用于不锈钢冶炼，实现了不锈钢含铬废弃物循环利用，降低生产成本；通过本发明的使用，降低了环境污染，达到了节能减排的目的。
【专利说明】利用不锈钢除尘灰复合喷吹脱磷回收铬的冶炼工艺
【技术领域】
[0001] 本发明涉及冶炼【技术领域】，具体的说是一种钢水预处理工艺中脱磷处理、有效回 收不锈钢除尘灰中金属铬的利用不锈钢除尘灰复合喷吹脱磷回收铬的冶炼工艺。
【背景技术】
[0002] 钢铁企业在生产过程中，会产生大量烟尘，这些烟尘通过除尘装置捕捉收集后，就 形成了除尘灰。目前，大部分的除尘灰回收利用率低，尤其是不锈钢厂排除的除尘灰，由于 其含有铬、镍等物质，如果处置不当，会对环境造成很大的危害。国外对不锈钢含镍废弃物 处理主要有In-metco工艺、STAR熔融还原工艺和直接回收工艺。我国对不锈钢除尘灰的 处理工艺主要有： (一）填埋法 传统采用填埋方式处理，由于除尘灰填埋后经过雨水和地下水的浸泡，其中含有的重 金属容易被浸出，美国环保局毒性浸出试验指出：铅、镉和铬等重金属不能达到环保标准， 会造成环境的污染。另外，该类技术最明显的不足就是粉尘中有回收价值的重金属镍、铬等 不能得到回收。因此，从节约资源和保护环境的角度出发，该方法已基本废止。
[0003] (二）直接销往社会处置企业 此方法对于企业来讲比较简单易操作，但由于不锈钢含镍废弃物是一类有害物质，在 国内还没有大型的专业处置单位，在接受、运输和处理过程中会造成二次污染。小型处置单 位在运输、加工和处理方面也有存在局限性：①运输费用较高，且运输过程需特殊的密闭的 槽车；②一般合金厂生产规模和加工量较小，无专用的存储设备和场地；③导致二次污染， 缺少可操作性。
[0004] (三)、炼钢厂循环利用 广泛采用的方法即对粉尘、污泥状易引起二次污染的形态进行造球固结，然后送炼钢 厂直接使用或再进行冶炼合金等深加工，对企业来说既回收了资源，又对社会环境保护承 担了应有责任。
[0005] 目前国外对不锈钢含镍废弃物处理采取的主要工艺有： (一）、In-metco 工艺 Inmetco工艺是国际镍业公司（INC0)在20世纪70年代针对镍、铬和铁的冶金废料 回收利用开发的，并于1978年在美国宾夕法尼亚的Ell-wood市建成了年处理8万t废弃 物的工厂。利用高温火法技术（简称HTMR)回收并处理不锈钢厂的粉尘，修磨屑，轧制氧 化铁皮，含镍和铬的液体，镍镉、镍氢废旧电池以及水处理后的残渣等。从1978年投产至 今，已经处理了 100万t的废弃物，取得Ni为96%、Cr为75%、Fe为93%的较高金属回收 率。但该技术能源利用率低、设备故障率高，特别是布料装置复杂，故障频繁。
[0006](二)、STAR熔融还原工艺 川崎制铁的Z-STAR法是川崎制铁公司开发的一种利用焦炭填充床对炼钢炉尘进行熔 融还原的方法。相对于其他方法，该过程的特点是：①直接利用细的原料，不必造块；② 回收了几乎所有的Zn和Pb;③没有二次废弃物的排放。此技术起初是应用在转炉进行熔 融还原铬矿时，富含铬、镍的转炉炉尘的利用上。金属回收率较高，但生产和辅助设施过 于庞杂，设备维护费用高，只能使用微粉原料，操作管理比较困难。
[0007] (三)、直接回收工艺。
[0008] 据报道，国内某大学提出不锈钢冶炼粉尘直接回收工艺方案，将粉尘与还原剂 碳粉和造渣熔剂混合后，添加适当的黏结剂制粒，将球团在炼钢过程中返回炼钢炉，利 用炉中热源直接还原回收尘中铁、镍和铬等有价金属，并在还原过程末期通过炉渣成分的 适当调整、添加少量硅铁、硅钙合金或铝提高还原回收率，最终使粉尘中的有价金属以合 金元素的形式回收于钢液中。该方案在加拿大SammiAtlas Inc.公司Atlass Stainless Steels投入运行，取得铬、镍、铁回收率分别为82%、99%、96%的较理想效果。目前，国内多 数的大型不锈钢企业，如宝钢、太钢、张浦、酒钢多采用此类方法。主要方式为造球烧结，然 后返回电炉、转炉进行冶炼。主要优点是加工工艺简单，使用比较方便，使用量较大，收得率 高。但此种方法同样存在自身的缺点：①需要建设专门的存储场地和生产设备进行加工生 产；②加工过程为保证球团的强度，需要使用水玻璃、焦粉等粘合剂和造渣熔剂，增加了辅 料成本；③由于除尘灰的加入需要吸收大量的热量，在AOD炉中加入受热量的限制，在电炉 中加入受料篮空间限制，加入量不能太高。：$:在AOD炉中使用，会造成渣量增加，降低顶吹 氧的利用率，造成冶炼周期增加，按酒钢现场实际统计情况看，每炉使用1?3吨，冶炼周期 延长3分钟左右。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的是提供一种利用不锈钢除尘灰复合喷吹脱磷回收铬的冶炼工艺，以 解决不锈钢冶炼中产生的除尘灰由于处理不当，而造成环境污染，对其中所含的金属铬无 法进行有效回收的问题。
[0010] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为： 一种利用不锈钢除尘灰复合喷吹脱磷回收铬的冶炼工艺，它包括以下步骤： 步骤一、不锈钢除尘灰的钝化：将收集到的不锈钢除尘灰进行粗筛，对其中吸潮结块的 颗粒用球磨机中密封研磨，在研磨过程中加入有机硅油，使不锈钢除尘灰颗粒表面形成油 膜，研磨后的不锈钢除尘灰粒度小于100 μ m ; 步骤二、上料：将步骤一制备的钝化不锈钢除尘灰上料至脱磷站的粉剂喷吹系统料仓 中，脱磷站的另一粉剂喷吹系统料仓中备好钝化石灰粉，钝化石灰粉与钝化的不锈钢除尘 灰的重量比为2?2. 5:1 ; 步骤三、对融化的钢水进行复合脱磷喷吹：在喷吹起始的0?3分钟，喷吹钝化石灰粉 和氧气；在喷吹起始4?15分钟时，保持钝化石灰粉和氧气的喷吹，开始喷吹钝化不锈钢除 尘灰，并由顶加料系统向钢水包内加入固态氧化剂原料，将所需加入的钝化不锈钢除尘灰 全部喷吹完毕；在喷吹开始的16?22分钟时，保持钝化石灰粉和氧气的喷吹，将需要加入 的固态氧化剂原料全部加入完毕，复合脱磷喷吹结束； 步骤四、搅拌混合：用钝化石灰粉搅拌钢水2?4分钟，调节冶炼渣碱度的同时，充分搅 拌包内钢水，保证钢水反应充分。 toon] 作为本发明的进一步改进，所述步骤一中球磨机研磨不锈钢除尘灰时球磨机内的 温度为80?KKTC。
[0012] 作为本发明的更进一步改进，所述步骤一中有机硅油的加入量为需要钝化不锈钢 除尘灰重量的1%?15%。
[0013] 作为本发明的更进一步改进，所述步骤三中钝化石灰粉和钝化不锈钢除尘灰由冶 炼炉的喷吹管路及插入钢水包内的喷枪加入钢水包的钢水下部。
[0014] 作为本发明的更进一步改进，所述步骤三中复合喷吹的钢水温度为1250°c? 1320°C。
[0015] 作为本发明的更进一步改进，所述步骤三中钝化不锈钢除尘灰加入量为700? IOOOkg/炉。
[0016] 作为本发明的更进一步改进，所述步骤三中钝化不锈钢除尘灰喷吹速度为30? 40kg/分钟，钝化石灰粉喷吹速度为35?45kg/分钟。
[0017] 作为本发明的更进一步改进，所述步骤三中所述固态氧化剂原料为氧化铁皮。
[0018] 不锈钢冶炼过程中收集到的除尘灰主要来源于电炉沉降室、电炉水冷烟道、电炉 灰仓、AOD炉烟道始端、AOD炉机力风冷器、AOD炉灰仓等除尘设备。由于各设备所收集到的 除尘灰的量不同，且成分也有差别。本发明所采用的不锈钢除尘灰为AOD炉冶炼400系列 不锈钢所产生的除尘灰。
[0019] 400系列不锈钢除尘灰脱磷并回收Cr的可行性分析： 我单位400系列不锈钢除尘灰成分见表1。可以看出，AOD炉不锈钢除尘灰在成分上和 三脱除尘灰比较类似，参与脱磷反应最重要的FeCKFe2O3含量虽略少于三脱除尘灰中的含 量，但如果辅以顶加氧化铁皮，对于脱磷理论计算来讲，是没有问题的。
[0020] 三脱除尘灰是指钢水脱磷站在钢水喷吹脱磷过程中产生的由干式布袋除尘器收 集除尘灰，其主要成分为氧化铁和氧化钙，具体成分见表1 表1 (单位：％)
【权利要求】
1. 一种利用不锈钢除尘灰复合喷吹脱磷回收铬的冶炼工艺，其特征在于：它包括以下 步骤： 步骤一、不锈钢除尘灰的钝化：将收集到的不锈钢除尘灰进行粗筛，对其中吸潮结块的 颗粒用球磨机中密封研磨，在研磨过程中加入有机硅油，使不锈钢除尘灰颗粒表面形成油 膜，研磨后的不锈钢除尘灰粒度小于100 μ m ; 步骤二、上料：将步骤一制备的钝化不锈钢除尘灰上料至脱磷站的粉剂喷吹系统料仓 中，脱磷站的另一粉剂喷吹系统料仓中备好钝化石灰粉，钝化石灰粉与钝化的不锈钢除尘 灰的重量比为2?2. 5:1 ; 步骤三、对融化的钢水进行复合脱磷喷吹：在喷吹起始的0?3分钟，喷吹钝化石灰粉 和氧气；在喷吹起始4?15分钟时，保持钝化石灰粉和氧气的喷吹，开始喷吹钝化不锈钢除 尘灰，并由顶加料系统向钢水包内加入固态氧化剂原料，将所需加入的钝化不锈钢除尘灰 全部喷吹完毕；在喷吹开始的16?22分钟时，保持钝化石灰粉和氧气的喷吹，将需要加入 的固态氧化剂原料全部加入完毕，复合脱磷喷吹结束； 步骤四、搅拌混合：用钝化石灰粉搅拌钢水2?4分钟，调节冶炼渣碱度的同时，充分搅 拌包内钢水，保证钢水反应充分。
2. 根据权利要求1所述的利用不锈钢除尘灰复合喷吹脱磷回收铬的冶炼工艺，其特征 在于：所述步骤一中球磨机研磨不锈钢除尘灰时球磨机内的温度为80?KKTC。
3. 根据权利要求1所述的利用不锈钢除尘灰复合喷吹脱磷回收铬的冶炼工艺，其特征 在于：所述步骤一中有机硅油的加入量为需要钝化不锈钢除尘灰重量的1%?15%。
4. 根据权利要求1所述的利用不锈钢除尘灰复合喷吹脱磷回收铬的冶炼工艺，其特征 在于：所述步骤三中钝化石灰粉和钝化不锈钢除尘灰由冶炼炉的喷吹管路及插入钢水包内 的喷枪加入钢水包的钢水下部。
5. 根据权利要求1所述的利用不锈钢除尘灰复合喷吹脱磷回收铬的冶炼工艺，其特征 在于：所述步骤三中复合喷吹的钢水温度为1250°C?1320°C。
6. 根据权利要求1所述的利用不锈钢除尘灰复合喷吹脱磷回收铬的冶炼工艺，其特征 在于：所述步骤三中钝化不锈钢除尘灰加入量为700?IOOOkg/炉。
7. 根据权利要求1所述的利用不锈钢除尘灰复合喷吹脱磷回收铬的冶炼工艺，其特征 在于：所述步骤三中钝化不锈钢除尘灰喷吹速度为30?40kg/分钟，钝化石灰粉喷吹速度 为35?45kg/分钟。
8. 根据权利要求1所述的利用不锈钢除尘灰复合喷吹脱磷回收铬的冶炼工艺，其特征 在于：所述步骤三中所述固态氧化剂原料为氧化铁皮。
【文档编号】C22B7/02GK104212975SQ201410413904
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月21日 优先权日:2014年8月21日
【发明者】秦俊山 申请人:甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司