本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种钢铁冶炼造渣的处理方法。
背景技术：
钢渣是转炉(电炉)炼钢产生的固体废弃物，经破碎、筛分、磁选后，含铁料作为渣铁用于炼钢，剩余尾渣可用作烧结料，也可用作建筑材料，其中，利用钢渣尾渣生产钢渣微粉是一种可行的利用方式，国内很多企业将钢渣微粉与矿渣微粉混合制备成钢铁渣复合微粉，用于水泥和混凝土中。但由于高钛型高炉渣制备的矿渣微粉几乎不含有具有活性的矿物成分，即使与钢渣微粉混合后也完全不能改善钢渣的活性。
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。
转炉炼钢方法是通过将高炉铁水兑入转炉后向炉内吹氧完成的。通过吹氧将铁水中的碳、硅、锰、磷、硫等调整到冶炼工艺要求的范围内。要达到上述目标必须通过造具有适当碱度、氧化性和流动性好的渣来实现。在现有转炉炼钢过程中，造渣工艺是在铁水兑入转炉后，再将造渣材料加入炉内，也有个别厂家为保护炉衬冲击区而将部分石灰在铁水兑入转炉前加入炉内，这种传统工艺存在造渣滞后问题。造渣材料一般包括石灰、轻烧白云石等。由于造渣材料熔点较高，且往往为较大块物料（粉状或小颗粒造渣材料会被转炉除尘系统吸走），短时间内不能熔化（一般需要2min~5min），只能依赖大量氧化铁进入炉渣之后才能与其生成低熔点的化合物，待炉渣熔化后熔池温度已升高，错过了最佳低温脱磷时机。为加速化渣，有些钢厂向转炉投入铁酸钙、污泥球、铁锰矿等促进化渣材料，但仍然没有从根本上解决问题。这是因为铁酸钙等添加物都需要升温熔化，仍需要较长的时间，同样错过了低温脱磷的最佳时机。另外，铁酸钙成本较高，制约了其使用量。转炉炼钢造渣过程中，由于加入渣料的块度比较大，化渣时各种成分相互融合较难，彼此接触比表面积较小，相互浸润时间较长，往往进入脱碳期造渣仍然不理想，会出现喷溅现象，不仅浪费大量原材料，也易给冶炼操作带来安全事故，同时加剧了设备的损坏。目前，各钢铁公司高炉出铁温度一般在1480℃左右，而兑入转炉内的铁水温度在1300℃左右，为减少铁水热量散失，通常采用碳化稻壳、电厂灰等作为保温剂。这些材料均为低碱度物质，会加大后期转炉造高碱度渣的负担，增加石灰消耗，同时消耗大量热量。很多电炉炼钢生产企业，为缩短冶炼时间、降低能耗，也采用铁水代替部分废钢或生铁，因此也面临上述问题。
技术实现要素：
发明目的：本发明针对现有技术中的不足，提出一种经济、适用、物料损失少、效果好、有利环保、耗能少、生产成本低的钢铁冶炼造渣的处理方法。
技术方案：本发明所述的一种钢铁冶炼造渣的处理方法，包括以下步骤：
a）在将铁水兑入炼钢炉前，在铁水转移到盛铁水容器时，利用所述铁水使用造渣材料进行造渣，所述造渣材料为包含cao和含铁物料的混合物，其成分为：cao62%，al2o325%，sio2≤4%，fe2o3≤2%，mgo≤1.5%，p≤0.05%，s≤0.03%，caf2≤3.5%，水分≤15%，余量为其它组成成分和不可避免的杂质，且cao与含铁物料中铁的质量比为1:（1.5-2.8）；
b）采用造渣材料按重量比研磨成粉状，制球，粒度控制在150-250目，然后进入成球盘，制成直径为10-18mm的含碳球团；
c）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200-300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30-70％、挥发成份含量的质量百分比为30-45％；
d）将所述步骤b）中的含碳球团和所述步骤c）中的包壳粉按110：(15-60)的质量比放入另一个成球盘中，加上粘接剂后继续成球，当含碳球团表面覆盖的包壳粉厚度达到0.8-3.5mm时，得到复合含碳球团；
e）将复合含碳球团进入链带式焙烧机内进行高温还原焙烧，在链带式焙烧机内在7-15分钟内升高至1450℃-1650℃的温度下，经2.5小时烧制而成。
进一步的，所述含铁物料主要为fe2o3、feo、fe3o4、cao·fe2o3、2cao·fe2o3中的一种或几种。
进一步的，所述其它组成成分包括mgo、k2o、na2o、caf2中的一种或几种，其中k2o、na2o是以各自碳酸盐的形式加入。
进一步的，造渣所利用的所述铁水的温度范围为1340℃-1620℃。
进一步的，所述复合含碳球团的含水率≤4％。
有益效果：本发明制得复合含碳球团，变废为宝，通过选用性能可靠的链带式焙烧机焙烧并采用复合含碳球团还原焙烧工艺，彻底避免由于设备原因给生产造成的影响，设备正常运行率可达99％以上，使钢铁冶炼中间渣资源化利用的规模化成为了可能。采用本发明其产品金属化率为65-90％，区间内可控，产品能耗成本高。本发明的方法适用于钢铁冶炼中间渣的处理，也适合于目前仍无法有效利用的含铅、锌较高的铁矿资源化利用。本发明能够造低熔点流动性好的渣，造渣材料利用率高，减少了造渣石灰的消耗。
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
一种钢铁冶炼造渣的处理方法，包括以下步骤：
a）在将铁水兑入炼钢炉前，在铁水转移到盛铁水容器时，利用所述铁水使用造渣材料进行造渣，所述造渣材料为包含cao和含铁物料的混合物，其成分为：cao62%，al2o325%，sio24%，fe2o32%，mgo1.5%，p0.05%，s0.03%，caf23.5%，水分15%，余量为其它组成成分和不可避免的杂质，且cao与含铁物料中铁的质量比为1:1.5；
b）采用造渣材料按重量比研磨成粉状，制球，粒度控制在150目，然后进入成球盘，制成直径为10mm的含碳球团；
c）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，包壳粉中固定碳含量的质量百分比为30％、挥发成份含量的质量百分比为30％；
d）将所述步骤b）中的含碳球团和所述步骤c）中的包壳粉按110：15的质量比放入另一个成球盘中，加上粘接剂后继续成球，当含碳球团表面覆盖的包壳粉厚度达到0.8mm时，得到复合含碳球团；
e）将复合含碳球团进入链带式焙烧机内进行高温还原焙烧，在链带式焙烧机内在7分钟内升高至1450℃的温度下，经2.5小时烧制而成。
作为对本技术方案的进一步优化，所述含铁物料主要为fe2o3。其它组成成分包括k2o、na2o，其中k2o、na2o是以各自碳酸盐的形式加入。造渣所利用的铁水的温度为1340℃。复合含碳球团的含水率为4％。
实施例2
一种钢铁冶炼造渣的处理方法，包括以下步骤：
a）在将铁水兑入炼钢炉前，在铁水转移到盛铁水容器时，利用铁水使用造渣材料进行造渣，造渣材料为包含cao和含铁物料的混合物，其成分为：cao62%，al2o325%，sio23%，fe2o31.5%，mgo1%，p0.03%，s0.02%，caf23%，水分10%，余量为其它组成成分和不可避免的杂质，且cao与含铁物料中铁的质量比为1:2；
b）采用造渣材料按重量比研磨成粉状，制球，粒度控制在200目，然后进入成球盘，制成直径为14mm的含碳球团；
c）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250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50％、挥发成份含量的质量百分比为40％；
d）将所述步骤b）中的含碳球团和所述步骤c）中的包壳粉按110：40的质量比放入另一个成球盘中，加上粘接剂后继续成球，当含碳球团表面覆盖的包壳粉厚度达到2mm时，得到复合含碳球团；
e）将复合含碳球团进入链带式焙烧机内进行高温还原焙烧，在链带式焙烧机内在10分钟内升高至1550℃的温度下，经2.5小时烧制而成。
作为对本技术方案的进一步优化，所述含铁物料主要为cao·fe2o3。其它组成成分包括mgo、k2o，其中k2o是以碳酸盐的形式加入。造渣所利用的铁水的温度范围为148℃。复合含碳球团的含水率为3％。
实施例3
一种钢铁冶炼造渣的处理方法，包括以下步骤：
a）在将铁水兑入炼钢炉前，在铁水转移到盛铁水容器时，利用铁水使用造渣材料进行造渣，造渣材料为包含cao和含铁物料的混合物，其成分为：cao62%，al2o325%，sio22%，fe2o31%，mgo0.5%，p0.02%，s0.01%，caf2≤2.5%，水分5%，余量为其它组成成分和不可避免的杂质，且cao与含铁物料中铁的质量比为1:2.8；
b）采用造渣材料按重量比研磨成粉状，制球，粒度控制在250目，然后进入成球盘，制成直径为18mm的含碳球团；
c）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300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70％、挥发成份含量的质量百分比为45％；
d）将所述步骤b）中的含碳球团和所述步骤c）中的包壳粉按110：60的质量比放入另一个成球盘中，加上粘接剂后继续成球，当含碳球团表面覆盖的包壳粉厚度达到3.5mm时，得到复合含碳球团；
e）将复合含碳球团进入链带式焙烧机内进行高温还原焙烧，在链带式焙烧机内在15分钟内升高至1650℃的温度下，经2.5小时烧制而成。
作为对本技术方案的进一步优化，所述含铁物料主要为cao·fe2o3、2cao·fe2o3。其它组成成分包括na2o、caf2，其中na2o是以碳酸盐的形式加入。造渣所利用的铁水的温度范围为1620℃。复合含碳球团的含水率为2％。
本发明制得复合含碳球团，变废为宝，通过选用性能可靠的链带式焙烧机焙烧并采用复合含碳球团还原焙烧工艺，彻底避免由于设备原因给生产造成的影响，设备正常运行率可达99％以上，使钢铁冶炼中间渣资源化利用的规模化成为了可能。采用本发明其产品金属化率为65-90％，区间内可控，产品能耗成本高。本发明的方法适用于钢铁冶炼中间渣的处理，也适合于目前仍无法有效利用的含铅、锌较高的铁矿资源化利用。本发明能够造低熔点流动性好的渣，造渣材料利用率高，减少了造渣石灰的消耗。
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。