钢铁企业生产过程中产生的含锌‑铁废料的资源回收方法与流程

本发明涉及炼钢废料的处理方法，具体涉及一种钢铁企业生产过程中产生的含锌-铁废料的资源回收方法。

背景技术：

通常钢铁厂炉渣废料分为：以铁矿石为主的高炉熔炼渣，钢铁熔炼过程挥发产生的高炉灰渣，不锈钢冶炼工艺中产生的电炉炉渣，还有以废铁为原料在炼钢时产生的电炉炉渣，以及在以上过程中产生的固体粉尘(炼钢粉尘)。这些废料中有较为可观的氧化铁、氧化锌含量，并伴随有二氧化硅，氧化钙，以及铅、镉等重金属元素的氧化物。

我国每年炼钢工业会产生大量炉渣和粉尘等含锌-铁废料，但一般不对这些含锌-铁废料进行有效回收处理，只是单纯地将其作为道路路基材料，或者直接填埋。从资源有效再利用的观点来看，因为里面还有丰富铁、锌、铅等元素，虽然含量不高，但仍然急需找到合理资源化的方法。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本发明提供一种炼钢过程中含锌-铁的炉渣、粉尘等废料的资源回收方法。

技术方案如下：

一种钢铁企业生产过程中产生的含锌-铁废料的资源回收方法，其关键在于包括以下步骤：

步骤一、将含锌-铁废料和还原剂混匀，投入第一高温炉内进行预还原；

步骤二、控制预还原温度，使含锌-铁废料中的锌气化挥发，收集得到第一高温炉废气；

步骤三、将所述第一高温炉废气过滤得到第一含锌粉尘，收集所述第一高温炉内的炉渣，得到第一含铁炉渣。

作为优选技术方案，还包括步骤四、将所述第一含铁炉渣再次混入还原剂后，送入第二高温炉内进行二次还原，控制二次还原的温度，使第一含铁炉渣内残余的锌气化挥发，收集得到第二高温炉废气，过滤所述第二高温炉废气得到第二含锌粉尘，将该第二含锌粉尘和第一含锌粉尘混合得到粗氧化锌粉尘；

所述第一含铁炉渣内的铁被持续还原，聚集在所述第二高温炉内，所述第二高温炉内形成下层的熔融生铁和上层的熔融炉渣，将所述熔融生铁和熔融炉渣分别引出，冷却后分别得到生铁和炉渣废料。

作为优选技术方案，所述步骤二中，控制所述预还原的温度为1000-1300℃，时间为5-20min；

作为优选技术方案，所述步骤四中，控制所述二次还原的温度为1400-1600℃，时间为30-100min。

作为优选技术方案，所述步骤一和步骤四中，将所述含锌-铁废料和第一含铁炉渣分别粉碎并加入还原剂碳粉、氧化钙和水制成球团后，再进行所述预还原和二次还原；按质量分数计，所述球团中含有8-25％的还原剂碳粉，8-18％的氧化钙和8-14％的水。

作为优选技术方案，二次还原完成后，先将所述第二高温炉内下层的熔融生铁引出，浇铸形成生铁铸锭，再对上层的熔融炉渣进行处理；

所述熔融炉渣的处理方式或为：向所述第二高温炉的炉壁喷洒压力水，使上层的熔融炉渣冷却形成水淬炉渣，使其作为水泥原料。

所述熔融炉渣的处理方式或为：将所述熔融炉渣引出后自然冷却，将其结晶成为石材原料。

作为优选技术方案，所述步骤一中，所述第一高温炉为回转炉；所述步骤四中，所述第二高温炉为电炉。

作为优选技术方案，所述含锌-铁废料粉碎后盛装在含锌-铁废料料斗内，在所述步骤一中，还原剂碳粉盛装在第一还原剂料斗内，氧化钙盛装在第一石灰料斗内；

所述含锌-铁废料料斗、第一还原剂料斗和第一石灰料斗的出料端连接有同一个第一混合器，该第一混合器与所述回转炉之间设有输送带，所述第一混合器的出料通过所述输送带进入所述回转炉；

所述回转炉上部通过气管连接有第一集尘器，所述回转炉内的第一高温炉废气通过气管进入所述第一集尘器，该第一集尘器滤过的废气送至烟囱排放，所述第一集尘器滤得的粉尘即为所述第一含锌粉尘，将该第一含锌粉尘收集至粗氧化锌粉尘斗，所述回转炉下部流体引出固化后得到所述第一含铁炉渣；

将所述第一含铁炉渣送至粉碎机，该粉碎机的出料送至二次炉渣料斗，与该二次炉渣料斗集中设有第二还原剂料斗、第二石灰料斗和含铁粉尘料斗，在所述步骤四中，还原剂碳粉盛装在所述第二还原剂料斗内，氧化钙盛装在第二石灰料斗中，所述含铁粉尘料斗内盛装有含铁粉尘，所述二次炉渣料斗、第二还原剂料斗、第二石灰料斗和含铁粉尘料斗的出料端连接有同一个第二混合器，该第二混合器的出料端连接有团矿机，该团矿机出料端连接到所述电炉；

所述电炉上部通过气管连接有第二集尘器，所述电炉内的第二高温炉废气通过气管进入所述第二集尘器，该第二集尘器滤过的废气送至所述烟囱排放，所述第二集尘器滤得的粉尘即为所述第二含锌粉尘，将该第二含锌粉尘收集至所述粗氧化锌粉尘斗，所述电炉内形成下层的熔融生铁和上层的熔融炉渣，熔融生铁进入钢水包，再进入浇铸机。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种钢铁企业生产过程中产生的含锌-铁废料的资源回收方法，按以下步骤进行：

步骤一、将含锌-铁废料粉碎至粒径为0.1mm以下，加入还原剂碳粉、氧化钙和水制成预还原球团，按质量分数计，所述预还原球团中含有8-25％的还原剂碳粉，8-18％的氧化钙和8-14％的水，将预还原球团投入第一高温炉内进行预还原，所述第一高温炉选用回转炉；

步骤二、控制预还原温度为1000-1300℃，预还原时间为5-20min，使含锌-铁废料中的锌气化挥发，收集得到第一高温炉废气；

步骤三、将所述第一高温炉废气过滤得到第一含锌粉尘，收集所述第一高温炉内的炉渣，得到第一含铁炉渣；

步骤四、将所述第一含铁炉渣粉碎至粒径为0.1mm以下，加入还原剂碳粉、氧化钙和水制成二次还原球团，按质量分数计，所述二次还原球团中含有8-25％的还原剂碳粉，8-18％的氧化钙和8-14％的水，将二次还原球团送入第二高温炉内进行二次还原，所述第二高温炉选用电炉，控制二次还原的温度为1400-1600℃，二次还原的时间为30-100min，使第一含铁炉渣内残余的锌气化挥发，收集得到第二高温炉废气，过滤所述第二高温炉废气得到第二含锌粉尘，将该第二含锌粉尘和第一含锌粉尘混合得到粗氧化锌粉尘；

所述第一含铁炉渣内的铁被持续还原，聚集在所述第二高温炉内，所述第二高温炉内形成下层的熔融生铁和上层的熔融炉渣，将所述熔融生铁和熔融炉渣分别引出，冷却后分别得到生铁和炉渣废料。

二次还原完成后，先将所述第二高温炉内下层的熔融生铁引出，浇铸形成生铁铸锭，再对上层的熔融炉渣进行处理；

所述熔融炉渣的处理方式或为：向所述第二高温炉的炉壁喷洒压力水，使上层的熔融炉渣冷却形成水淬炉渣，使其作为水泥原料；

所述熔融炉渣的处理方式或为：将所述熔融炉渣引出后自然冷却，将其结晶成为石材原料。

如图2所示，所述含锌-铁废料粉碎后盛装在含锌-铁废料料斗1内，在所述步骤一中，还原剂碳粉盛装在第一还原剂料斗3内，氧化钙盛装在第一石灰料斗5内；

所述含锌-铁废料料斗1、第一还原剂料斗3和第一石灰料斗5的出料端连接有同一个第一混合器7，该第一混合器7与所述回转炉9之间设有输送带8，所述第一混合器7的出料通过所述输送带8进入所述回转炉9；

所述回转炉9上部通过气管连接有第一集尘器13，所述回转炉9内的第一高温炉废气通过气管进入所述第一集尘器13，该第一集尘器13滤过的废气送至烟囱16排放，所述第一集尘器13滤得的粉尘即为所述第一含锌粉尘，将该第一含锌粉尘收集至粗氧化锌粉尘斗15，所述回转炉9下部流体引出固化后得到所述第一含铁炉渣；

将所述第一含铁炉渣送至粉碎机11，该粉碎机11的出料送至二次炉渣料斗17，与该二次炉渣料斗17集中设有第二还原剂料斗19、第二石灰料斗21和含铁粉尘料斗23，在所述步骤四中，还原剂碳粉盛装在所述第二还原剂料斗19内，氧化钙盛装在第二石灰料斗21中，所述含铁粉尘料斗23内盛装有含铁粉尘，所述二次炉渣料斗17、第二还原剂料斗19、第二石灰料斗21和含铁粉尘料斗23的出料端连接有同一个第二混合器25，该第二混合器25的出料端连接有团矿机26，该团矿机26出料端连接到所述电炉27；

所述电炉27上部通过气管连接有第二集尘器31，所述电炉27内的第二高温炉废气通过气管进入所述第二集尘器31，该第二集尘器31滤过的废气送至所述烟囱16排放，所述第二集尘器31滤得的粉尘即为所述第二含锌粉尘，将该第二含锌粉尘收集至所述粗氧化锌粉尘斗15，所述电炉27内形成下层的熔融生铁和上层的熔融炉渣，熔融生铁进入钢水包36，再进入浇铸机37。

下面结合试验例对本发明做进一步说明：

试验例一：

以100kg电炉炼钢粉尘的副产物炉渣为原料，分别测定其中的fe、zn、cao、sio2、c含量，将其粉碎至粒径为0.1mm以下，混入粉状的焦炭作为还原剂，并混入氧化钙，加水制成预还原球团，预还原球团中焦炭含量为10wt％，总的氧化钙含量为10.5wt％，水含量为12wt％，将预还原球团投入回转炉，控制回转炉温度1200℃，预还原10min，收集回转炉的废气，过滤得到第一含锌粉尘，将回转炉内的炉渣引出后冷却，再粉碎至粒径为0.1mm以下，并参照预还原球团的配方、比例及方法制备二次还原球团，二次还原球团中焦炭含量为10wt％，总的氧化钙含量为10.5wt％，水含量为12wt％，将二次还原球团送入电炉进行二次还原，控制电炉温度为1500℃，二次还原的时间为100min，收集电炉的废气，过滤得到第二含锌粉尘，将第一含锌粉尘和第二含锌粉尘混合得到粗氧化锌粉尘，测定粗氧化锌粉尘重量；电炉内形成下层的熔融生铁和上层的熔融炉渣，将所述熔融生铁和熔融炉渣分别引出，冷却后分别得到生铁和炉渣废料，分别测定生铁和炉渣废料中fe、zn、cao、sio2、c含量，结果如表1所示。

试验例二：

以与试验例一同批次的电炉炼钢粉尘的副产物炉渣为原料，将其粉碎至粒径为0.1mm以下，混入粉状的焦炭作为还原剂，加水制成还原球团，还原球团中焦炭含量为20wt％，水含量为12wt％，将还原球团投入回转炉，控制回转炉温度1200℃，保持10min；再升温至1500℃，保持110min，收集回转炉的废气，过滤得到粗氧化锌粉尘，在回转炉内形成下层的熔融生铁和上层的熔融炉渣，将所述熔融生铁和熔融炉渣分别引出，冷却后分别得到生铁和炉渣废料，分别测定生铁和炉渣废料中fe、zn、cao、sio2、c含量，结果如表1所示。

表1、各材料中fe、zn、cao、sio2、c的百分含量

从表1可以看出，试验例一中的fe、zn基本被完全回收，fe、zn的回收率均在98％以上，试验例二中fe回收率约为75％，zn回收率不足65％。由此可知，采用试验例一的方法对电炉炼钢粉尘的副产物炉渣中的fe、zn的回收率更高。

由以上试验例可知，采用本发明的有益效果是：对炼钢过程产生的含锌-铁的炉渣、粉尘等废料进行高效的资源回收，含锌-铁废料最终达到各自分离，高回收率，充分实现资源的充分再利用的效果。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本发明不但适应于钢铁厂粉尘废料，同时适用于电镀厂，机械厂，矿物加工厂等工业废料，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。