一种高炉除尘灰的资源化利用方法
【专利摘要】本发明公开了一种高炉除尘灰的资源化利用方法，包括以下步骤：1)筛分出粒径为200～400目的高炉除尘灰；2)将高炉除尘灰与铵盐按质量比6～10：1混合，然后加入水和焦油渣造粒，颗粒粒径为1.5～3.0mm；3)将颗粒在60～80℃下干燥25～40min后转入马弗炉中，以10～15℃/min的速度升温至400～700℃后焙烧30min～1h，制得铁碳微电解颗粒；4)将铁碳微电解颗粒投入焦化生化外排水中，调节PH值至3～5充分降解有机物，然后调节pH值至6～9后去除沉淀，完成深度处理；或将铁碳微电解颗粒放入三维电极反应器中作为粒子电极处理焦化生化外排水。本发明不但解决了高炉除尘灰的环境污染与占地问题，也实现了焦化生化外排水的深度处理，大幅降低了处理成本。
【专利说明】一种高炉除尘灰的资源化利用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及固体废弃物资源化技术，具体地指一种高炉除尘灰的资源化利用方 法。
【背景技术】
[0002] 高炉除尘灰是指炼铁过程中随高炉煤气一起排出的粉尘，一般，每生产一吨铁会 相应产生20?60kg高炉除尘灰，该高炉除尘灰中含碳25%?45%，含铁15%?30%，因 高炉除尘灰量大，而且其中含有较多环境污染物质，会带来占地面积大及环境污染问题，因 此，需要对高炉除尘灰进行合理利用。目前，高炉除尘灰的主要利用方法是将其混入烧结矿 和球团矿的配料中作为烧结原料，但由于除尘灰粒度较小，而且含有Zn和Na等碱金属有害 元素及杂质，容易导致烧结矿质量下降；也有文献中提到对除尘灰中铁和碳分别进行磁选 和浮选富集，以生产铁精粉和炭精粉，但这种利用方法会产生大量尾泥及含油废水等污染 物，危害周边坏境。
[0003] 焦化废水是钢铁企业最难处理的冶金废水之一，其来源于炼焦，煤气净化及化工 产品的精制等过程，焦化废水大都采用生物法进行处理，经生化处理后的焦化废水称为尾 水，也叫焦化生化外排水，其挥发酚含量一般在2mg/L以内，COD含量在85?180mg/L，因该 焦化生化外排水中仍然含有一定量的酚类有机物，杂环化合物和多环芳香族化合物等有机 污染物，直接外排的话会对环境和人类健康造成危害，而传统的深度处理工艺不但普遍存 在药剂成本和运行成本高额的问题，使得企业难以承受，而且引入的化学药剂容易造成二 次污染。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是要提供一种高炉除尘灰的资源化利用方法，该方法不但解决了 高炉除尘灰的环境污染与占地问题，也实现了焦化生化外排水的深度处理，减少了焦化废 水处理成本。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高炉除尘灰的资源化利用方法， 包括以下步骤：
[0006] 1)对高炉除尘灰进行筛分，筛分出粒径为200?400目的高炉除尘灰；
[0007] 2)将筛分后的高炉除尘灰与铵盐按质量比为6?10 :1的比例进行混合，然后加 入水和焦油渣，搅拌混匀后进行造粒，所得颗粒粒径为1. 5?3. Omm ;
[0008] 3)将步骤2)所得颗粒在60?80°C温度下干燥25?40min后转入马弗炉中，在 惰性气体氛围中以10?15°c /min的升温速度升温至400?700°C后焙烧30min?60min， 烧结制得铁碳微电解颗粒，冷却至室温后取出待用；
[0009] 4)将步骤3)所得铁碳微电解颗粒投入焦化生化外排水中，调节PH值至3?5并 搅拌混合均匀，充分降解焦化生化外排水中的有机物，然后调节PH值至6?9后，去除沉 淀，完成对焦化生化外排水的深度处理；或将步骤3)所得铁碳微电解颗粒放入三维电极反 应器中，作为粒子电极处理焦化生化外排水。
[0010] 进一步地，所述步骤2)中，所述水按质量分数为8?15%加入；所述焦油渣按质 量分数为10?25 %加入。
[0011] 进一步地，所述步骤2)中，将筛分后的高炉除尘灰与铵盐按质量比为6?8:1的 比例进行混合。
[0012] 进一步地，所述步骤3)中，将干燥后的颗粒转入马弗炉后，在N2氛围中以12? 15°C /min的升温速度升温至600?700°C。
[0013] 进一步地，所述步骤4)中，所述铁碳微电解颗粒在三维电极反应器中作为粒子电 极处理焦化生化外排水时，所述铁碳微电解颗粒的投加量为10?20g/L焦化生化外排水， 焦化生化外排水的pH值为3. 5?5. 0,电解时间为60?90min。
[0014] 进一步地，所述步骤4)中，将步骤3)所得铁碳微电解颗粒直接投入焦化生化外排 水中时，所述铁碳微电解颗粒的投加量为100?150g/L，搅拌反应时间为1. 5?2h。
[0015] 进一步地，所述步骤2)中，所述铵盐为（NH4) HCO3, (NH4) 2C03,（NH4) 2S04或NH4Cl中 一种或多种的组合。
[0016] 进一步地，所述步骤1)中，所述高炉除尘灰的主要成分包括碳粒，铁，铁氧化物， 铝氧化物及硅氧化物；所述高炉除尘灰中含碳25?45%，含铁15?35%。
[0017] 进一步地，所述步骤1)中，筛分出粒径为200?300目的高炉除尘灰。
[0018] 更进一步地，所述步骤4)中，所述焦化生化外排水的COD为85?180mg/L。
[0019] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0020] 其一，本发明以高炉除尘灰为原料，采用焦油渣作为粘合剂，并利用铵盐在高温下 易分解这一特性，制得结构疏松且比表面积大的铁碳微电解颗粒，而且该铁碳微电解颗粒 中大量的碳经高温活化后形成多孔物质，进而使得混合除尘灰颗粒具有很强的吸附能力。
[0021] 其二，高炉除尘灰中主要含铁、未燃尽的炭粒、二氧化硅及氧化铝等固体物质，将 本发明中制得的铁碳微电解颗粒直接与焦化生化外排水混合时，可形成Fe/c原电池，发生 微电解反应，该微电解反应以铁为阳极，以含炭物质为阴极，以焦化生化外排水中的离子为 电解质，形成无数微小的原电池，发生电极反应并由此还引发氧化还原、电富集、物理吸附 及混凝沉淀等一系列物化反应，从而实现焦化生化外排水中有机物的分离；另外，由于微电 解反应过程中产生氧化性很强的羟基自由基，羟基自由基可氧化分解焦化生化外排水中难 降解的有机物；而且，微电解反应生成的三价铁离子可形成无机混凝剂，这些无机混凝剂与 焦化生化外排水混合后可发生絮凝及吸附等协同作用，去除焦化生化外排水中的部分污染 物质，进一步降低有机物浓度，最终实现焦化生化外排水的深度处理，达标排放。
[0022] 其三，将本发明中制得的铁碳微电解颗粒作为粒子电极投入三维电极反应器中处 理焦化生化外排水时，避免了采用传统铁碳微电解材料容易出现的铁屑板结，填料层发生 沟流的问题，从而提高了废水处理效率；而且无需再定期补充铁屑，降低了水处理成本。
[0023] 其四，本发明提出了一种利用钢铁厂低价值高炉除尘灰对焦化生化外排水进行深 度处理的方法，该方法提高了高炉除尘灰和焦油渣的利用率和利用价值，以废治废，实现了 高炉除尘灰的资源化利用，不但解决了高炉除尘灰的环境污染与占地问题，也实现了焦化 生化外排水的深度处理，大幅降低了焦化废水的处理成本，避免了添加其它药剂可能带来 的二次污染问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1为实施例1中投加粒子电极前后的处理效果对比图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明， 但它们不对本发明构成限定。
[0026] 实施例1 :
[0027] 1)对高炉除尘灰进行筛分，筛分出粒径为200目的高炉除尘灰；
[0028] 2)将筛分后的高炉除尘灰与（NH4)HCO3按质量比为6 :1的比例进行混合，然后加 入质量分数为8%的水和质量分数为10%的焦油渣作为粘合剂，搅拌混匀，挤压造粒制成 球状颗粒，颗粒粒径为3. Omm :
[0029] 3)将步骤2)所得颗粒置于80°C的烘箱中干燥30min后转入马弗炉中，在N2中以 15°C /min的升温速度升温至450°C后焙烧30min，烧结制得铁碳微电解颗粒，然后在N2氛 围下冷却至室温，待用；
[0030] 4)将IOg步骤3)所得铁碳微电解颗粒投入IOOml焦化生化外排水中，调节pH值 至3?5,优选4,先手动搅拌使之混合，再利用搅拌机以150r/min转速下搅拌给定时间，充 分降解焦化生化外排水中的有机物，然后加碱调节PH值至6?9,优选7,去除沉淀，静置 45min后，取上清液测处理不同时间的COD去除率，结果见下表1。
[0031] 或将步骤3)所得铁碳微电解颗粒放入三维电极反应器中，作为粒子电极处理焦 化生化外排水，铁碳微电解颗粒的投加量为l〇g/L，焦化生化外排水pH值为3. 5,其处理效 果与相同二维电极条件下处理焦化生化外排水（即投加铁碳微电解颗粒前）的处理效果对 比结果见图1。
[0032] 表 1
[0033]
【权利要求】
1. 一种高炉除尘灰的资源化利用方法，包括以下步骤： 1) 对高炉除尘灰进行筛分，筛分出粒径为200?400目的高炉除尘灰； 2) 将筛分后的高炉除尘灰与铵盐按质量比为6?10 :1的比例进行混合，然后加入水 和焦油渣，搅拌混匀后进行造粒，所得颗粒粒径为1. 5?3. 0mm ; 3) 将步骤2)所得颗粒在60?80°C温度下干燥25?40min后转入马弗炉中，在惰性 气体氛围中以10?15°C /min的升温速度升温至400?700°C后焙烧30min?60min，烧结 制得铁碳微电解颗粒，冷却至室温后取出待用； 4) 将步骤3)所得铁碳微电解颗粒投入焦化生化外排水中，调节PH值至3?5并搅拌 混合均匀，充分降解焦化生化外排水中的有机物，然后调节PH值至6?9后，去除沉淀，完 成对焦化生化外排水的深度处理；或将步骤3)所得铁碳微电解颗粒放入三维电极反应器 中，作为粒子电极处理焦化生化外排水。
2. 根据权利要求1所述的高炉除尘灰的资源化利用方法，其特征在于：所述步骤2) 中,所述水按质量分数为8?15%加入；所述焦油渣按质量分数为10?25%加入。
3. 根据权利要求1所述的高炉除尘灰的资源化利用方法，其特征在于：所述步骤2) 中，将筛分后的高炉除尘灰与铵盐按质量比为6?8 :1的比例进行混合。
4. 根据权利要求1或2所述的高炉除尘灰的资源化利用方法，其特征在于：所述步骤 3) 中，将干燥后的颗粒转入马弗炉后，在队氛围中以12?15°C /min的升温速度升温至 600 ?700。。。
5. 根据权利要求1或2所述的高炉除尘灰的资源化利用方法，其特征在于：所述步骤 4) 中，所述铁碳微电解颗粒在三维电极反应器中作为粒子电极处理焦化生化外排水时，所 述铁碳微电解颗粒的投加量为10?20g/L焦化生化外排水，焦化生化外排水的pH值为 3. 5?5. 0,电解时间为60?90min。
6. 根据权利要求1或2所述的高炉除尘灰的资源化利用方法，其特征在于：所述步骤 4)中，将步骤3)所得铁碳微电解颗粒直接投入焦化生化外排水中时，所述铁碳微电解颗粒 的投加量为100?150g/L，搅拌反应时间为1. 5?2h。
7. 根据权利要求1或2所述的高炉除尘灰的资源化利用方法，其特征在于：所述步骤 2)中，所述铵盐为（NH4)HC03,（NH4)2C0 3,（NH4)2S04或NH4C1中一种或多种的组合。
8. 根据权利要求1或2所述的高炉除尘灰的资源化利用方法，其特征在于：所述步骤 1)中，所述高炉除尘灰的主要成分包括碳粒，铁，铁氧化物，铝氧化物及硅氧化物；所述高 炉除尘灰中含碳25?45%，含铁15?35%。
9. 根据权利要求1或2所述的高炉除尘灰的资源化利用方法，其特征在于：所述步骤 1)中，筛分出粒径为200?300目的高炉除尘灰。
10. 根据权利要求1或2所述的高炉除尘灰的资源化利用方法，其特征在于：所述步骤 4)中，所述焦化生化外排水的COD为85?180mg/L。
【文档编号】C02F1/461GK104402097SQ201410609184
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】张垒, 王丽娜, 付本全, 刘璞, 刘尚超, 薛改凤, 余刚强, 王凯军, 刘霞 申请人:武汉钢铁(集团)公司