一种利用高炉除尘灰生产的低硫金属化球团及其制备方法

文档序号:9519493阅读:785来源:国知局
一种利用高炉除尘灰生产的低硫金属化球团及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于钢铁二次资源综合利用领域,具体涉及一种利用高炉除尘灰生产的低 硫金属化球团及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 钢铁生产过程中不可避免的会有大量二次粉尘的排放,其中吨铁高炉除尘灰产生 量为10~20kg,如果无法有效回收利用,将造成极大的污染和浪费。国内外现有高炉除 尘灰处理工艺分为:烧结处理,球团处理,直接还原处理和炼钢处理4种方法,其中烧结处 理和球团处理最终均作为高炉原料,高炉除尘灰中的有害元素锌、铅、钾和钠循环富集,对 高炉生产带来危害;炼钢处理主要以充分利用粉尘中的FeO和CaO,代替部分造渣剂和冷 却剂,但低品位粉尘,高碳、高碱金属粉尘等难以用炼钢方法处理,因此不能全面处理钢铁 企业中产生的粉尘,同时加入过程中二次粉尘产生量大,作业环境恶劣;目前处理高锌高炉 除尘灰较好的方法为直接还原处理,该法能有效利用粉尘中的碳,脱除粉尘中锌、铅、钾和 钠等有害元素,同时锌等元素可以回收利用,降低整个钢铁联合企业的锌及碱金属负荷,改 善高炉炉料结构,但同时直接还原工艺因工艺自身原因问题不能脱出原料及还原剂带入的 硫,导致后续应用限定在一定范围之内。
[0003] 钢渣是在钢铁生产过程中由造渣材料、冶炼反应物、侵蚀脱落的炉体和补炉材料、 金属炉料带入的杂质和为调整钢渣性质而特意加入的造渣材料所组成的固体渣体,是生产 钢铁过程的副产品。在生产中,每生产It钢铁,就有15%~20%的钢渣产生。这些钢渣 若不综合利用,会占用越来越多的土地,污染环境,造成资源的浪费。目前国内外钢渣处 理方法有:(1)用作冶金原料,磁选回收钢渣中约10%的金属铁,利用钢渣高碱度优势用作 烧结或高炉熔剂,返回转炉作熔剂;(2)用于建筑材料,钢渣生产水泥及混凝土掺合料,代 替碎石和细骨料;(3)作为碱性渣可以用于酸性土壤中,其中的Ca0、Mg0可改良土壤土质, 含磷高的钢渣也可用于缺磷碱性土壤中并增强农作物的抗病虫害能力。上述钢渣处理方法 或利用高碱度、或利用其中含有金属铁,但未能够全面利用钢渣高碱度、含金属铁、含铁氧 化物的化学组成特性。
[0004] 目前金属化球团主要用作转炉炼钢或者电炉炼钢的原料,转炉炼钢或者电炉炼钢 对原料中的硫含量有较高要求。然而目前高炉除尘灰在直接还原工艺和不改变原料条件的 情况下不能够将硫从金属化球团中脱除,只能采取将原料中的硫份固定在渣相中,因此需 要改变原料组分将硫份固定在渣相中。
[0005] 专利申请号为200710148672. 7的发明专利提出了一种金属化球团及其制备方 法,其特征在于利用TFe大于62%的高品位铁精矿配加一定量的煤粉、粘结剂和生石灰经 干混、湿混后采用压球机制球,并利用转底炉废烟气对压球机压制出的生球进行干燥。该专 利利用的原料为高品位铁精矿,添加剂为生石灰,并且无后部处理工艺。
[0006] 本发明欲提供一种全新的利用高炉除尘灰生产的低硫金属化球团及其制备方法

【发明内容】

[0007] 针对现有高炉除尘灰生产的金属化球团含硫量高的问题,提出在高炉除尘灰中添 加一定量的高碱度钢渣将高炉除尘灰中的硫固定在渣相中,采用直接还原工艺制备低硫金 属化球团,同时回收其中的氧化锌粉。
[0008] 本发明的关键在于以高炉除尘灰为主要原料,以钢渣为添加剂,利用钢渣高碱度 的化学组成特点固定高炉除尘灰中的硫份,经过配混料、制球,为后步直接还原工艺提供原 料,以生产出低硫金属化球团。
[0009] 本发明低硫金属化球团的制备方法如下:
[0010] A、取原料:高炉除尘灰、钢渣、碳粉或煤粉;
[0011] B、混料、压制成球团;
[0012] C、步骤B所得球团采用直接还原工艺,在温度1250_1400°C的条件下,制得低硫金 属化球团。
[0013] 上述技术方案中,所述高炉除尘灰粒度小于0. 15mm、水份小于2%。其化学组成见 表1 :
[0014] 表1高炉除尘灰化学组成/ %
[0015]
[0016] 上述技术方案中,所述钢渣是在钢铁生产过程中由造渣材料、冶炼反应物、侵蚀脱 落的炉体和补炉材料、金属炉料带入的杂质和为调整钢渣性质而特意加入的造渣材料所组 成的固体渣体;粒度0.5~1.2_,水份小于2%,CaO含量大于30%,二元碱度大于3。其 化学组成见表2 :
[0017] 表2钢渣化学组成/ %
[0018]
[0019] 上述技术方案中,所述碳粉或煤粉粒度〈0. 5mm,水份小于2%。其化学组成见表3 :
[0020] 表3碳粉或煤粉组成/ %
[0021]
[0022] 上述技术方案中,按照控制所有原料的二元碱度为计,1. 0~2. 5添加钢渣。
[0023] 上述技术方案中,碳粉或煤粉的添加量以根据高炉除尘灰和钢渣中铁、锌氧化物 (Fe0、Fe203、Zn0)还原所需碳量确定,其中,C/0摩尔比0.8~1.2。
[0024] 上述技术方案中,步骤B压制成球团采用高压压球机压球。
[0025] 上述技术方案中,步骤C直接还原工艺采用转底炉直接还原。
[0026] 本发明制备低硫金属化球团时,在步骤C采用直接还原工艺,在温度1250_1400°C 的条件下,直接还原法是将高炉除尘灰与还原剂在高温下还原焙烧使锌还原成金属锌,因 锌的沸点低通过挥发进入烟气,在烟气冷却时固化并以氧化物的形式进入粉尘,最终得到 含氧化锌较高的烟尘和主要含金属铁的金属化球团,从而实现铁锌分离,高炉除尘灰中的 碳还能充当部分还原剂。直接还原法处理含锌高炉除尘灰具有反应快、处理量大、脱锌率高 等优点。
[0027] 本发明的关键点在于制备低硫金属化球团所用原料为尚炉除尘灰,添加剂为钢 渣,钢渣中CaO含量大于30%,二元碱度大于3,钢渣添加比例按照高炉除尘灰和钢渣混合 料的二元碱度为1. 0~2. 5为基准添加;由于高炉除尘灰含有一定量的碳,在高温直接还原 过程中碳将铁、锌氧化物还原为金属铁和金属锌,如直接还原所需碳量不足则由混合料中 添加碳粉或煤粉补充所需碳量,具体补充量按照铁、锌氧化物还原C/0摩尔比0. 8~1. 2具 体确定。通过添加高碱度钢渣,在高温直接还原条件下可将存在于高炉除尘灰中的硫化物 通过反应(CaO) + (FeS)
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