专利名称：：用于钢铁工业的含铁副产品的工艺，以及由该工艺获得的球团及其应用的制作方法用于4赠失工业的舍铁副产品的工艺，以及由该工艺^^寻的球团;^其应用本发明涉及一种回收4赠失工业的^4失副产品的工艺，其中舍铁副产品的形M用于i^f到^^直接i5^炉中，本发明还涉及由该工艺获得的球团及其应用。工业废弃物的处理是4^"tt界所面临的"fil问题。由于国内和国际上的环境保护部门的严M求，处m些有害或是无害的工业废弃物的花费^M^多。逸M求工业生产中减少废物的生成，或者通过有效的工艺重新利用这些废弃物o如今，世界范围内铜艮关心钢4仏如何装卸、储存以及"^^处理似门的废弃物。其中一些废弃物以非常便宜的^N^i:^H口水泥产业。这些废弃物包括无害的含《A^料，例如来自于集成车间的氧化铁细#專^#1鳞皮。电弧炉的集尘灰(B鹏被环^:保护部门列为有害物质(K061)，在^f皮送去:^i里之前进行的热处舰稳定4^^t^花费约200$。然而，许多这些^y^埋的废弃^f皮i彭里并面临环保部门^M^多的审核。由于需要对^y^i^弃物密封，世界范围内的轧钢厂已经就地储M料多年，有些甚至十多年。钢铁工业还要支付大约50-150$的费用通过乂/^的Waeltz回转窑工艺来处理集尘灰用来回收Zn。许多4喊失公司^MJ直接ii^工艺例如MIDREf&HyL直^cii^工艺来生产直接ii^、铁(DRI),接下来iM)电孤炉(EAF)步骤来生产钢材。目前，大量的含铁副产品是在以下过程中产生的，即钢4失制造公司的直接aS^、4失产品的生产、电瓜炉的^#1、洗4^轧制M的过程。这些副产品在生产和工艺中通常有以下的影响-在生产的不同阶W^^r属产量-增力^辦失制造的总M-引发环嫂问题-长期储藏带来的问题事实上，要消絲些在4m失工业中^NK的^M^多的废弃物M林限的3一些方案。这些方案中的大多数花费昂贵而且需M殊的场地。以下简要列举了^t可^^W方案a.l勤鍵^J勤彭IA花费昂贵的方案，狄由于集尘灰御D)在掩埋之前需^f吏其稳定化，通常，在世界范围内钢铁工业为每吨需要填埋的集尘灰花费大约50-250$。b.将废物出售给水^^，工业有时，可以将少量的氧化铁细#寿1^冈鳞皮以^>屯大约15-30$的定价出售给水泥工业。当然，处a些副产品需要消耗大量的资本因此结果会导致更高的,费用。c.在井式炉中直接ii^^4失细粉细铁粉或者像FI臓户和CIRCORED⑧这样的ii^工艺只倉狄^r石和球团碎粉。上述工艺都是驢的并JLK能^^氧化铁细粉为原材料，^i废弃物不能^Cit些工艺^^1。FASBffi"和FASTMELf可以利用大多lt^料，但是这些工艺都;l^的并且不容易建立，也不适合^的地区。由于具有高的硫舍量，直接ii^4失产品的品位也不高。由于ii^t要以;sjt长了下游的钢材制造工艺流程，直接^^、铁工艺的^^M目对较高。进一步，环保部门的要求^^^格。FASTMET/FASTMELT^^iJL艺，因此^^皮认为对环境^>敏感。因此，由于上述原因，需要添加与、J^工艺配的环嫂保护附加装置。d.回收Zn通常来讲，Waeltz回转窑^^仅,iUIijU^集尘灰中回收锌，在该技术中并不能利用其它的副产品。除》b^卜，由于4赠失制造公司通常产生的集尘灰数量很少，并JLil些集尘灰中只含有少量的Zn，因》bJi述才jt^是不经济的。因此，锌的回M不现实的，并JLjt该方案中，也不能利用其^^料。e.麟将氧化铁块矿通it^结制成的:^块矿只能应用于炼铁的高炉工艺。通常将氧化铁细粉和粘结剂、焦炭;^^后在高于1200r下制^i^块。所得的原料在^Hp^:t^到高炉中，经过还原、熔^f沐i^:来生产生铁。烧结工艺是高炉:fe^失^f呈中不可或缺的""^分，因此，该工艺可以回W"了细4^广^f的其4余所有舍铁副产品如渣浆、專L4冈鳞皮和集尘灰。然而，由于焦炭的存在和大量的粘结剂以a结块的形^40fe性能，决定了该工艺不能用于基于废料的配料生产，其中该酉&#用于直接还原炉，例如MIDREX和HYL,该直接还原炉通过直接ii^^f呈生产了接近世界70-80%的铁。直到5(L4i^殳有这样的一种工艺，该工艺可以回收由直接ii^、铁工厂产生的工厂。这些工艺只能iMl满;U^4^W^^要求的球团珊。至少94%的球团的爭到圣必须在8-18咖之间；至多6%的球团的粒径可以更小。12mm球团的抗压强度，也叫耐压强度必须最少要280kg(2.8kN)。在直径lm的转鼓中翻转M^L的时间后的转鼓指数必须达到最少92°/。的球团仍然大于6.3mm。当暴露到更高温度时，必须限制球团的分解(^f、为爆絲胀勤。IS011257-1998(E)要求当暴露在760。C温度下时至多形成4y。的粒径小于3.15咖的颗粒。进一步，铁含量必须最少64%。纟i^广石球团满足了作为DRI工厂J^^的要求，从而是商业可行的，例如来自于CompanhiaValedoRioDoce(CVRD球团)和瑞典LKAB集团的球团。与jH^目比，回收的^^^彬'J成的球团却是不可行的。烧结工艺可以通过以下方法回收^Hit^料，即^Hit^料转化为大小合适的材料，该材料用于供给更为常见的高炉。而这些皿好的材料不能满足前迷限定的球团，因此不适树为用于所述类型直接^f、铁工厂的糾。胃003/002775//^了一种^1:理电炉的烟道尘和车14几的^^^皮的工艺。将这些粉尘同氧化铁粉尘和含碳的物质^^Ht^麟。上^^N皮iii^fM焦炭的井式炉中，在i^f、和熔炼之后制it^铁。该文献并没有^^皿的信息，该产品也不适合加入^JjL接ii^炉中。WO03/050639公开了一种只回^尘和矿泥从而通过;)^￡原和熔炼炉(C0REX)来生产生铁的方法。因此，该产品同样不适合加A^驢直接iaS^炉中。GB-A-2043613^Hf了一种制造团聚物的方法，该方法通过将氧化铁细粉、i^f、铁细粉(DRI)与7jC》'^^W来形成团聚物。在低温下由于铁细粉的氧化作用使团聚物硬化，这些团聚^N她料到DR^4錄置中。这些团聚物的品质不能满足标准IS011257和IS04698的要求，不能添加到像在MIDREX和HyL工厂中的类似的U直接:i^f、炉中。US4597790>5=Hf了一种通过^H占结(制即来制造專l^鳞皮^l失粉(DRI)团聚物的工艺。这些团聚物计划用于连续炼钢阶段而不AJl接ii^铁的制造阶段。该方法也不适合由M^4A^料的混^^M^I^格的团聚物从而可以加料到像MIDREX和HyL工厂的直接ii^、炉中。本发明的一个目的是提^"种由4赠失工业的含铁副产品来制itit合加料到MIDREX和HyL的直接还原工艺工厂中的球团的方法。特别是提^"种M更有效并可以JLI艮由J膽的工艺引发的环嫂问题的工艺。该目的由以下工艺iiS'J，一种用于《辩失工业中的含铁副产品回收的工艺，其中该^4失副产品为适合;H1"到直接i^f、炉的球团，包括以下步骤i.将50-99wt。/。的矿石和球团柳与l-50wt。/。的渣浆、專W冈鳞皮和/或集尘灰';^4f研磨，ii.将^^絲，iii.将获得的球团在1100至1350。C温度下加热5至60分钟，使^5更化。结果表明，依据本发明的工艺获得的球团满足(a.o.标准IS011257和IS04698)要求，可以作为給^F加料到像在MIDREX和HyL工厂中的^4直接还原炉中。M地，该副产品包括48-97wt。/。的矿石和球团碎盼，l-50wt。/。的渣浆，l-50wt。/o的專lii冈鳞皮和l-50wty。的集尘灰，所有组分的总和为100wt%。to^，炉子为直^^i^、井式炉。该工艺可以^i4含有附加的步骤(v),即在直接i^^炉中ii^球团从而获得直接i^f、铁。得到的4^I于进一步的工艺。更M地，该工艺包^附加步骤(vi)，即收集经ii^和进一步的工艺中产生的副产品并在步骤(i)中供料。本发明的另一目的是提供一种^^发明的工艺中获得的球团和直接还原铁，以及将上i^团作为M用于直接^f、炉的应用。题。^a有利的是，该工艺提供了直接ii^工厂原材料的第4来源，同时"I可以利用所有的含4A^料。；^发明的工艺可以回收4失单元，同时斷^jL接i^^铁和钢材制品的鉢。进一步，该工艺通调废料斷氐了^4岡的絲。在一个更M的实施例中，工艺中所回收的集尘灰(BagHouseDust)中的锌tl:由于以下原因可能会增加。>^￡^瓦应中，已i^的接近一半量的ZnO被ii^为锌，这些锌元素蒸^同废气""^为渣浆。其余的仍然留在直接还原铁(DRI)中，并Jli斤有的锌在电弧炉炼钢过程中蒸发，结果使集尘灰中富含ZnO。这些集尘灰将,iL^发明的工艺回收，絲絲团，然后作为^Hi^到直接i^f、炉中。依据此回^艺，集尘灰中的Zn^J:^^增加。一旦集尘灰中的Zn^J:超过30。/。，^#^提高副产品集尘灰的价值。这些产品然后净紛离出来并卖M厂作为回收锌的原材料。因此，本发明的工艺包括回收^^l^料在制成高质量的球团后加Af'j直接还原炉中。这包括将各种不同类型的含铁材料以不同比例濕^^研磨，通过硬^^加热将这些材^HW,作为附加的步口入到炉子中。混^^中也可添加少量的例如少于3wt。/。的粘结剂。结U明甚至1.5wt。/。或更少的粘结剂的加入可以获得非常好的球团。不同形#尺寸的废械常都是可行的。结絲明，研磨这些废料直至获得至少80%的粒子粒径小于100微米，怖&小于75微米的研磨〉'^^Mf^得到最M的球团。用于铁和^5,石精矿#的方法^^贞域内是/^的，如，基于圆盘造J^几或者圆筒造^^L的it^方法在本发明的工艺中均适用于ii^。然而，与钢铁工业中#力下造块相比，^^4失副产品例如氧化铁细粉、集尘灰、專b4冈鳞皮和渣浆的iWil今为i^^殳有^iiit。据otL^得的这些球团具有非常高的质量，符合ISO标准中有关像MIDREf和HyLil才羊的直^ii^工艺的M^。本发明的其余的优点和特性将由下图絲述，其中图1图示了4^发明的工艺所^骤的流-呈图2a表示含有集尘灰的样品1-10和不含集尘灰的样品11-17的球团硬化状况；图2b表示样品21-27的球团硬^4^况；图3表示样品11-13的还原性；图4表示了CVRD的还原性与样品21-24的还原性的tb^;和图5表示了CVRD的还原性与样品25-27的还原性的t嫩。JiiL已经telit,本发明的工艺开始于将将包括矿石和球团氧^^矿(M小于6mra)的树不同的4Rl4失工业^4失副产品，与渣浆、專一鳞皮和/或集尘灰按7照要求的比例混合。该混^通过干磨法或S^法进行研磨，其中80%的材#^立径小于ioo孩MUi优选小于75掷来。接下来将';^^按照前面所描述的方^it球/#，在滚筒或运转的炉子或钢带类型的炉子中,^H吏^^化，从而获得球团，如图i所示。麟甚至可以含有少量的粘结剂，可以舍有所有类型的废料，研究表明，制造出的球团具有很高的a强度，超錄少需要的2.8kN，甚JJ1过3.0，最甚至3.5kN。至少部分烧结工艺的,温;^超过1000匸，M在1100。C以上至少5分钟，更优选1200。C以上，最高1350匸。^i^所i^显度^^最少10,魏至少15^4中的MX时间。,超过60或者甚至45或者30^4中通常不会出,外的好处。任意的，经过硬化的球团可以传i^J^材料树场，但是也可以直接iiiA^MIDREX/HyL炉it才羊的直^^ii^炉。对基于不同混合比例含《失副产品的本发明工艺进行了多种测试，这些测试包括生坯强度，硬4姊团的冷压强度；包絲态ii^，动态^^的冶金1"生能测试，以及将球团以硬的和軟的筐次ii^到直接ii^炉的i^^^f匕性能。M究包括实验室，台种测试和直接还原井式炉中球团的在线筐测试。氧化细粉，集尘灰，卑L4冈鳞皮和渣浆》^^物的制粒It能的优化以;SJl些球团的还原性由不同的温度状;脉期也工艺凑^t确定。图2屑^示了为不同球团;s更^ia供的典型加热模式。直接ii^、铁品级的球团已经可以成功的制造出来。对不同混合比例的工艺参数进行了优化以便由这些^^来制得高质量的球团。对由矿石球团>，集尘灰，專b4冈鳞皮和漆浆构贿25种';^^勿进行了测定。制备的不同样品的"給比例由下面的表1所示，球团的才A^性能如硬^^团的落下强度和抗压强度如表2所示。落下强度通ii^球从40cm的高度落下直至破裂的落下次W^iE。由本发明工艺获得的球团落下强錄少为5，>^少10,更M最少15。抗压强度通过对12咖球团施压直至其石iC^测量。经过优化，样品I-IO，18，21-27(脉1)4^具有缺的才A^性能。扭些样品中，样品5，6，9和21-27(依据表1公开的混合比例)在物理，积械和冶金性負LL^^J(L出非常好的絲。样品11的《試与样品21相似，却没有4^见出与样品21同样^的性能，itA因为二者的加热/硬化方式不相同。样品n采用的加热方式如图2a所示，而样品21^to后的加热方式如图2b所示。图3-5显示的是^^#^样品(不含集尘A)与工业上可^^l的^^户石CVRD球团以时间为变量的02还原质量百分比之间的卩嫩。结U明，依据本发明的球团^L出的iaS^、性甚至优于纯4^广石球团的i^^、性。#r。13M出最慢的ii^、性，其^A样品27。样品11和25在LKAB球团^i^f、的最快。包含集尘灰的所有样品均做了测试，样品9中的混^7(包含65wt。/。的氧^)t矿，15wt。/。的法浆，15wt。/。的集尘灰和5wty。的專URI鳞^)^出最好的g。表2中样口口o^jU了工业上可行的粘结剂"Bentonite"，然而，也可i^工业上^M^T可用的粘结剂。在前i^斤描述的说明书，权利要求以及附图中所么Vf的特征，无论是单独使用或者组^<吏用，均是从不同形式来实现本发明的材料。表l不同样品的典型》V給比例<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表2最优化粘结剂测试结果:落下#生球烧结后球团抗压强度，样品样品组成粘结刑%湿度%平均STDEV最小最大平均STDEV最小最大11.0OF70%SI20%-MS10%01050,7463,61.11.74.811.1OF70%~St20%-MS10%0.251051.43S.21.23.77.311.2OF70%~SI20%-MS10%0.51052.03^4.21.03.26.211.4OF70%~SI20%-MS10%11051.064.10.82,35.112.4OF85%-SM0。/。-MS5%11050.746《30.63.75.511.4OF70%^Sf20%-MS10%10171邻1419S.93.81.53,2".5OF70%-SI20%-MS10%1.2510162.3913.195.83.81.27.7",6OF70%-Sf20%-MS10%1.510822.4179854.32.80.96.211,8OF70%"SI20%-MS10%10792,6577864.32.21.26.112,4OF85%-SI10%-MS5%11012"810146.44.B1.08.013.6OF20%-MS5%1.510171.6714184.83,80.86.4"■5OF80%-SI20%1.2510172.2414206,14,20.97.7".6OF90%—MS腦1.510192.0017225.83,91,17.216.6OFSOW10%1.51022"5172B3.62.60.B5.217,4OF100%11080.4588.77.41.210.917.6OF100%1,510211邻19245.13.4"7,2CVRD(ref)3.S2.10.95,0落下#生球烧结后球团抗压强度，kN样品#样品组成粘结刑％湿度％平均STOEV最小最大平均STDEV最小最大21.6OF70%-SI20%-MS，0%1.5817.82.644.21.80."4.2122.6OF75%~SI20%-MS5%822.43邻5.82.64.20.815.82.623.6OF75%~SM5%-MS10%1.58",64.184.42.43.60.664.42.424.6OF80%-SI15%-MS5%1.58152.7931.22.30.86325.6OF80%-SI10%1.58142.8831,176.4326.6OF85%-SI10%-MS5%8B.81.176.45.6S,80.266.427.6OF60%-Sf25%-MS15%1.5S144.152085.60.28.45.411<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>权利要求1.回收钢铁工业的含铁副产品的工艺，其中该含铁副产品为适合加料到直接还原炉的球团，该工艺包括以下步骤i.将50-99wt％的矿石和球团碎粉与1-50wt％的渣浆、轧钢鳞皮和/或集尘灰混合并研磨，ii.将混合物造球，iii.将获得的球团在1100至1350℃温度下加热5至60分钟，使其硬化。1.将50-99w"/。的矿石和球团柳与l-50wt。/。的渣浆、專U4冈鳞皮和/或集尘iii.将获得的球团在1100至1350。C温度下加热5至60分钟，使^5更化。2.才^t权利要求l所述的工艺，其中4赠失工业的^4失副产品包括48-97wt0/。的矿石和球团>^#，l-50wt。/。的渣浆，l-50wtW的寿L4冈鳞皮和l-50wt。/o的集尘灰。3.才^^5^要求1所述的工艺，其还包树骤(iv)直^^球团作为赠加AiU直"^^^炉中。4.才N^Uf，J要求l-3所述的工艺，其中所述炉子为直接还原井式炉。5.才娥前ii^又利J^求任一项所述的工艺，包括附加的步骤(v),在直接还原炉中ia^球团获得直接i^f、铁，以及铁的进一步的处理工艺。6.才燐权利要求5所述的工艺，还包含附加的步骤(vi)，收集ii^过禾沐进一步工艺过程中产生的副产品并在步骤(i)中加入。7./^^^t^,'J得的球团，^压强M少2.8kN。8.vMc^4A^^'P得的球团，其落下强n少为3kN。9.使用;^f'漆求7或8的球团或射娥^U，漆求l-6中任一项制得的球团作为直"^i^f、炉的iii^H"料。全文摘要本发明涉及一种回收钢铁工业中含铁副产品为合适的球团以进料到气基直接还原炉的工艺，其包括如下步骤将50-99wt％的矿石和球团碎粉与1-50wt％的淤泥、轧钢鳞皮和/或集尘灰混合并研磨，将混合物造球，通过将球团加热到1100至1350℃温度下加热5至60分钟，使其硬化；以及一种从含铁废料制成的球团，其抗压强度最少为2.8kN和/或落下强度最少为3。文档编号C22B1/24GK101466853SQ200780018470公开日2009年6月24日申请日期2007年5月24日优先权日2006年5月24日发明者A·阿尔-哈齐米,F·阿尔-杜莱贾恩,F-U-R·阿万,S·N·阿赫桑申请人:沙特基础工业公司