本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种钢铁冶炼过程中渣尘的预处理工艺。
背景技术：
钢铁企业的钢铁冶炼中间废料主要是指高炉除尘灰、电炉粉尘、转炉污泥等，产生 量一般为钢产量的 8-12％。美国环保局对电弧炉粉尘进行了毒性浸出试验 (TCLP)，铅、锌、 砷、镉和铬不能通过环保法标准，因此将该粉尘归类为有害废物。从 1988 年开始，该粉尘被 禁止以传统的方式填埋弃置，必须处理成无害废物后方可填埋。
这些粉尘中除含铁外，还含有铅、锌、碳、钙、镁等有效元素。具体化学成分及含量 与钢铁冶炼工艺有关。一般碳钢或低合金钢冶炼过程中产出的粉尘主要含铅和锌，不锈钢 或特种钢冶炼粉尘主要含铬和镍。从降低废弃量、有效利用资源、节能减排等要求出发，这 些资源的回收利用是极其重要的。
为此，各国都极为重视对电炉粉尘的处理和综合利用，开展各种研究，希望开发出 有效回收有价金属资源且无环境污染的实用技术。而国内对冶金粉尘利用的研究较少，传 统方法是简单地将这些粉尘倾倒野外或填埋处理，也有部分返回钢铁厂内循环使用，但锌 等元素在高炉内循环富集会造成高炉炉顶煤气上升管等部位结瘤，影响高炉的顺行。这些 元素向钢水转移还会降低钢材品质，因此返回钢铁厂内循环使用受限，大量粉尘不得不填 埋处理。对于倾倒野外或填埋处理，粉尘中铅、镉、铬等有毒元素会浸出，严重污染水土资 源。
钢铁厂含锌铅粉尘的处理工艺很多，主要有返回处理法、稳固化处理法、湿法处理 法以及火法处理法。其中火法处理工艺应用比较广泛，生产率高，对环境污染小，最适合于 含锌铅粉尘的处理及回收。
火法工艺投资较大、成本较高。它是将氧化锌在高温还原条件下呈金属蒸气随烟 气排出，使得锌与固相分离。在气相中，锌蒸气以氧化物颗粒的形态存在，可与烟尘一起被 收集下来。火法工艺目前主要有回转窑工艺、转底炉工艺、循环流化床工艺和冷固结球团法 等。其中，以转底炉最具代表性。
转底炉工艺，又称 Inmeteo 法。转底炉直接还原技术自 1978 年出现以来，已有多 个国家实现了工业化生产，如美国、日本等。新日铁于 2000 年引进美国技术，对因含锌高而 无法利用导致填埋处理的含铁粉尘，用转底炉进行脱锌处理的同时生产出金属化球团，加 入高炉代替烧结矿使用后，不仅明显降低了高炉燃料比，而且提高了高炉生产效率。
目前，转底炉工艺的缺陷在于 ：转底炉处理后的球团抗压强度普遍较低，该工艺仅 局限于处理锌含量较低和全铁含量较高的尘泥 ；更为关键的是转底炉工艺料层厚度较薄仅 30-50mm，因此转底炉单位焙烧面积的设备产能较低，工艺的大型化受到一定的限制，投资 较大，处理成本较高。
技术实现要素：
发明目的：本发明针对现有技术中的不足，提出一种将传统高炉冶炼工艺不能直接使用的含锌钢铁冶炼中间渣尘加工成炼铁优质原料即半金属化球团，同时综合回收废料中的锌制成可作化学添加剂的 ZnO 粉末，变废为宝的钢铁冶炼过程中渣尘的预处理工艺。
技术方案：本发明所述的一种钢铁冶炼过程中渣尘的预处理工艺，包括如下步骤：
(1) 将含锌钢铁冶炼中间渣按0.5-1.5的碳氧比例配成混合原料，所述混合原料中的锌含量≤ 2.0％，所述混合原料的细度控制在120-200目，然后进入成球盘，制成直径为5-20mm 的含碳球团；
(2) 将烟煤、褐煤、石灰粉、煤泥、煤矸石和锯末粉中的一种或几种混合，制成160-200 目的细粉，得到包壳粉，所述包壳粉中固定碳含量的质量百分比为 20-60％、挥发成份含量 的质量百分比为 20-40％；
(3) 将所述步骤 (1) 中的含碳球团和所述步骤 (2) 中的包壳粉按 100 ：(10-50)的质量 比放入另一个成球盘或成球筒中，加上粘接剂后继续成球；当所述含碳球团表面覆盖的所述包壳粉厚度达到 0.5-3.0mm 时，得到复合含碳球团，所述粘接剂包括如下质量份数的原料：三聚丙烯25-30份，耐热聚乙烯15-30份，过氧化二异丙苯0.02-0.08份，粘度调节剂20-60份，增粘树脂5-10份，马来酸酐0.5-2份；
(4) 所述步骤 (3) 中的复合含碳球团经干燥后，进入链带式焙烧机内进行高温还原焙烧，焙烧温度为 1100-1250℃，所述复合含碳球团的料层厚度 100mm-500mm，焙烧时间为 25-50分钟 ；本步骤中，所述复合含碳球团经梭式布料机和筛分机进入所述链带式焙烧机内，所述复合含碳球团在所述链带式焙烧机内呈顺流式还原焙烧，所述复合含碳球团在所述链带式焙烧机内的顺流还原焙烧过程中反应床层从下到上依次经过生球团层、干燥层、 挥发份燃烧层和直接还原焙烧层，并随着链带往前运行，逐步完成床层内的全部还原焙烧 ；
(5) 将所述链带式焙烧机内由 ZnO 还原得到的锌蒸汽引入氧化室，在氧化室内与空气 发生氧化反应，生成 ZnO 蒸气，ZnO 蒸气经表冷管冷却到低于 250℃后经布袋收尘器收集并 形成 ZnO 粉末；
(6) 将经过所述步骤 (4) 处理后的复合含碳球团进行水淬处理，并经脱壳、磁选、分级 处理后，获得半金属化球团。
进一步的，所述步骤 (1) 中，所述含锌钢铁冶炼中间渣包括高炉重力除尘灰、布袋除尘灰、转炉污泥和电炉粉尘中的一种或几种。
进一步的，所述步骤 (4) 中，助燃空气从所述链带式焙烧机下部的分区送风室中进入复合含碳球团床层， 所述助燃空气的风量通过调整所述链带式焙烧机下部的分区送风室内送风量的大小进行 调节，所述送风量的大小以满足复合含碳球团床层的垂直还原焙烧的速度需要为准 ；送风 方式为脉冲式送风或变频式送风。
进一步的，所述步骤 (4) 中，所述链带式焙烧机内的复合含碳球团焙烧温度在 5-10 分钟内升高到 1100-1250℃直接还原焙烧激烈进行的温度。
进一步的，所述步骤 (4) 中，对所述复合含碳球团进行干燥处理过程中的烘干温度为 150-250℃，干燥后的 所述复合含碳球团的含水率≤ 3％。
有益效果：采用本发明将传统高炉冶炼工艺不能直接使用的含锌钢铁冶炼中间渣尘加工成炼铁优质原料即半金属化球团，同时综合回收废料中的锌制成可作化学添加剂的 ZnO 粉末，变废为宝。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
一种钢铁冶炼过程中渣尘的预处理工艺，包括如下步骤：
(1) 将含锌钢铁冶炼中间渣按0.5的碳氧比例配成混合原料，所述混合原料中的锌含量≤ 2.0％，所述混合原料的细度控制在120目，然后进入成球盘，制成直径为5mm 的含碳球团，所述含锌钢铁冶炼中间渣包括高炉重力除尘灰、布袋除尘灰、转炉污泥和电炉粉尘中的一种或几种。
(2) 将烟煤、褐煤、石灰粉、煤泥、煤矸石和锯末粉中的一种或几种混合，制成160目的细粉，得到包壳粉，所述包壳粉中固定碳含量的质量百分比为 20％、挥发成份含量的质量百分比为 20％；
(3) 将所述步骤 (1) 中的含碳球团和所述步骤 (2) 中的包壳粉按 100 ：10的质量 比放入另一个成球盘或成球筒中，加上粘接剂后继续成球；当所述含碳球团表面覆盖的所述包壳粉厚度达到 0.5mm 时，得到复合含碳球团，所述粘接剂包括如下质量份数的原料：三聚丙烯25份，耐热聚乙烯15份，过氧化二异丙苯0.02份，粘度调节剂20份，增粘树脂5份，马来酸酐0.5份；
(4) 所述步骤 (3) 中的复合含碳球团经干燥后，进入链带式焙烧机内进行高温还原焙烧，焙烧温度为 1100℃，所述复合含碳球团的料层厚度 100mm，焙烧时间为 25-分钟 ；本步骤中，所述复合含碳球团经梭式布料机和筛分机进入所述链带式焙烧机内，所述复合含碳球团在所述链带式焙烧机内呈顺流式还原焙烧，所述复合含碳球团在所述链带式焙烧机内的顺流还原焙烧过程中反应床层从下到上依次经过生球团层、干燥层、 挥发份燃烧层和直接还原焙烧层，并随着链带往前运行，逐步完成床层内的全部还原焙烧，助燃空气从所述链带式焙烧机下部的分区送风室中进入复合含碳球团床层， 所述助燃空气的风量通过调整所述链带式焙烧机下部的分区送风室内送风量的大小进行 调节，所述送风量的大小以满足复合含碳球团床层的垂直还原焙烧的速度需要为准 ；送风 方式为脉冲式送风或变频式送风。所述链带式焙烧机内的复合含碳球团焙烧温度在 5分钟内升高到 1100℃直接还原焙烧激烈进行的温度。对所述复合含碳球团进行干燥处理过程中的烘干温度为150℃，干燥后的 所述复合含碳球团的含水率≤ 3％。
(5) 将所述链带式焙烧机内由 ZnO 还原得到的锌蒸汽引入氧化室，在氧化室内与空气 发生氧化反应，生成 ZnO 蒸气，ZnO 蒸气经表冷管冷却到低于 250℃后经布袋收尘器收集并 形成 ZnO 粉末；
(6) 将经过所述步骤 (4) 处理后的复合含碳球团进行水淬处理，并经脱壳、磁选、分级 处理后，获得半金属化球团。
实施例2
一种钢铁冶炼过程中渣尘的预处理工艺，包括如下步骤：
(1) 将含锌钢铁冶炼中间渣按1.5的碳氧比例配成混合原料，所述混合原料中的锌含量≤ 2.0％，所述混合原料的细度控制在200目，然后进入成球盘，制成直径为20mm 的含碳球团，所述含锌钢铁冶炼中间渣包括高炉重力除尘灰、布袋除尘灰、转炉污泥和电炉粉尘中的一种或几种。
(2) 将烟煤、褐煤、石灰粉、煤泥、煤矸石和锯末粉中的一种或几种混合，制成200 目的细粉，得到包壳粉，所述包壳粉中固定碳含量的质量百分比为60％、挥发成份含量 的质量百分比为40％；
(3) 将所述步骤 (1) 中的含碳球团和所述步骤 (2) 中的包壳粉按 100 ：50的质量 比放入另一个成球盘或成球筒中，加上粘接剂后继续成球；当所述含碳球团表面覆盖的所述包壳粉厚度达到3.0mm 时，得到复合含碳球团，所述粘接剂包括如下质量份数的原料：三聚丙烯30份，耐热聚乙烯30份，过氧化二异丙苯0.08份，粘度调节剂60份，增粘树脂10份，马来酸酐2份；
(4) 所述步骤 (3) 中的复合含碳球团经干燥后，进入链带式焙烧机内进行高温还原焙烧，焙烧温度为1250℃，所述复合含碳球团的料层厚度500mm，焙烧时间为50分钟 ；本步骤中，所述复合含碳球团经梭式布料机和筛分机进入所述链带式焙烧机内，所述复合含碳球团在所述链带式焙烧机内呈顺流式还原焙烧，所述复合含碳球团在所述链带式焙烧机内的顺流还原焙烧过程中反应床层从下到上依次经过生球团层、干燥层、 挥发份燃烧层和直接还原焙烧层，并随着链带往前运行，逐步完成床层内的全部还原焙烧，助燃空气从所述链带式焙烧机下部的分区送风室中进入复合含碳球团床层， 所述助燃空气的风量通过调整所述链带式焙烧机下部的分区送风室内送风量的大小进行 调节，所述送风量的大小以满足复合含碳球团床层的垂直还原焙烧的速度需要为准 ；送风 方式为脉冲式送风或变频式送风。所述链带式焙烧机内的复合含碳球团焙烧温度在 10 分钟内升高到1250℃直接还原焙烧激烈进行的温度。对所述复合含碳球团进行干燥处理过程中的烘干温度为250℃，干燥后的 所述复合含碳球团的含水率≤ 3％。
(5) 将所述链带式焙烧机内由 ZnO 还原得到的锌蒸汽引入氧化室，在氧化室内与空气 发生氧化反应，生成 ZnO 蒸气，ZnO 蒸气经表冷管冷却到低于 250℃后经布袋收尘器收集并 形成 ZnO 粉末；
(6) 将经过所述步骤 (4) 处理后的复合含碳球团进行水淬处理，并经脱壳、磁选、分级 处理后，获得半金属化球团。
实施例3
一种钢铁冶炼过程中渣尘的预处理工艺，包括如下步骤：
(1) 将含锌钢铁冶炼中间渣按1.0的碳氧比例配成混合原料，所述混合原料中的锌含量≤ 2.0％，所述混合原料的细度控制在160目，然后进入成球盘，制成直径为15mm 的含碳球团，所述含锌钢铁冶炼中间渣包括高炉重力除尘灰、布袋除尘灰、转炉污泥和电炉粉尘中的一种或几种。
(2) 将烟煤、褐煤、石灰粉、煤泥、煤矸石和锯末粉中的一种或几种混合，制成180目的细粉，得到包壳粉，所述包壳粉中固定碳含量的质量百分比为 40％、挥发成份含量的质量百分比为 30％；
(3) 将所述步骤 (1) 中的含碳球团和所述步骤 (2) 中的包壳粉按 100 ：30的质量 比放入另一个成球盘或成球筒中，加上粘接剂后继续成球；当所述含碳球团表面覆盖的所述包壳粉厚度达到 2mm 时，得到复合含碳球团，所述粘接剂包括如下质量份数的原料：三聚丙烯28份，耐热聚乙烯20份，过氧化二异丙苯0.04份，粘度调节剂40份，增粘树脂8份，马来酸酐1.5份；
(4) 所述步骤 (3) 中的复合含碳球团经干燥后，进入链带式焙烧机内进行高温还原焙烧，焙烧温度为 1170℃，所述复合含碳球团的料层厚度 300mm，焙烧时间为35分钟 ；本步骤中，所述复合含碳球团经梭式布料机和筛分机进入所述链带式焙烧机内，所述复合含碳球团在所述链带式焙烧机内呈顺流式还原焙烧，所述复合含碳球团在所述链带式焙烧机内的顺流还原焙烧过程中反应床层从下到上依次经过生球团层、干燥层、 挥发份燃烧层和直接还原焙烧层，并随着链带往前运行，逐步完成床层内的全部还原焙烧，助燃空气从所述链带式焙烧机下部的分区送风室中进入复合含碳球团床层，所述助燃空气的风量通过调整所述链带式焙烧机下部的分区送风室内送风量的大小进行 调节，所述送风量的大小以满足复合含碳球团床层的垂直还原焙烧的速度需要为准 ；送风 方式为脉冲式送风或变频式送风。所述链带式焙烧机内的复合含碳球团焙烧温度在 8分钟内升高到 1170℃直接还原焙烧激烈进行的温度。对所述复合含碳球团进行干燥处理过程中的烘干温度为200℃，干燥后的 所述复合含碳球团的含水率≤ 3％。
(5) 将所述链带式焙烧机内由 ZnO 还原得到的锌蒸汽引入氧化室，在氧化室内与空气 发生氧化反应，生成 ZnO 蒸气，ZnO 蒸气经表冷管冷却到低于 250℃后经布袋收尘器收集并 形成 ZnO 粉末；
(6) 将经过所述步骤 (4) 处理后的复合含碳球团进行水淬处理，并经脱壳、磁选、分级 处理后，获得半金属化球团。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。