一种电炉粉尘的处理方法与流程

本发明涉及固体废弃物处理领域，尤其涉及一种电炉粉尘的处理方法。

背景技术：

我国电炉炼钢的钢铁年产量占全国18％左右。并且，每生产一吨钢，相应地会产生约2％的电炉粉尘，其中含有Fe、Zn等有价金属元素。近年来，我国每年的钢铁产量约为8亿吨，随之产生了大量的电炉粉尘，对环境造成了严重的污染。因此，电炉粉尘亟需处理。然而，目前的处理技术中，有的仅仅进行了单一元素的回收，有的虽然能进行多种元素的综合回收，但回收效率较低。

电炉粉尘的处理方法有多种，其中，固化、填埋占地面积较大，且粉尘中的有价元素未得到利用而浪费；湿法处理过程使用的酸碱溶液对设备腐蚀严重；火法处理较为普遍，基本实现了电炉粉尘中Fe、Zn元素的回收利用，但是回收后会产生二次废弃物待处理。

目前，一些钢铁企业采用将电炉粉尘进行返回烧结的处理方法。通过配加一定比例的该电炉粉尘，进行高炉炼铁，从而回收电炉粉尘中的Fe。但是，由于电炉粉尘颗粒细小，容易堵塞烧结料层的空隙，导致料层的透气性降低，烧结矿质量恶化，烧结机产能减少。此外，电炉粉尘中的Zn会影响高炉的运行。

现有技术一公开了一种从电炉粉尘中回收金属的方法和装置。所述方法是将氯成分和锌成分的总计质量百分比为12％以上的电炉粉尘主要利用电能进行熔融还原，回收其中的铁液和氧化锌，所用装置为熔融还原炉。但是，该技术采用的是电能熔融还原的方法，温度高，能耗大；并且会产生废渣，形成二次污染。

现有技术二公开了一种含锌电炉粉尘的处理方法。所述方法是将含锌电炉粉尘进行配碳、造球、干燥，放入转底炉中，在1100～1200℃温度条件下还原焙烧60～90min。还原产生的Zn蒸汽引入1100～1250℃氧化室氧化成ZnO，然后再引入冷却室收集ZnO粉末。还原后的球团冷却得到半金属化球团，金属化率60％左右，TFe含量大于50％，Zn含量小于2％。但是，该技术还原时间较长，半金属化球团金属化率低，Zn含量较高，未实现进一步的利用。

技术实现要素：

鉴于现有技术存在的问题，本发明提供了一种电炉粉尘综合处理方法，可以对电炉粉尘进行回收，环境友好，不会产生二次污染。

本发明公开了一种电炉粉尘的处理方法，所述方法包括以下步骤：

步骤A、将电炉粉尘、钢渣、还原剂分别进行研磨，研磨后进行混合、造球，制得球团；

步骤B、所述球团进行还原焙烧，得到挥发物和还原后球团；

步骤C、在隔绝空气的条件下，对所述挥发物进行冷却收集，得到锌粉；所述还原后球团经水淬、磨矿、磁选分离，得到铁粉和尾矿；

步骤D、所述铁粉压块得到铁块，所述尾矿与生石灰及铝矾土进行混合并预熔得到预熔尾矿。

上述电炉粉尘的处理方法中，所述球团中的电炉粉尘、钢渣、还原剂的质量配比为：1:0.5～0.8:0.25～0.5。

上述电炉粉尘的处理方法中，所述还原焙烧的温度设为1200～1300℃，时间设为≥30min。

上述电炉粉尘的处理方法中，所述电炉粉尘、钢渣、还原剂分别进行研磨后得到粉末，且目数≥200目的粉末占所述粉末的百分比为≥70wt％。

上述电炉粉尘的处理方法中，所述电炉粉尘中的Fe₂O₃含量占所述电炉粉尘的百分比≥40wt％，ZnO含量占所述电炉粉尘的百分比≤10wt％。

上述电炉粉尘的处理方法中，所述还原剂中的C含量占所述还原剂的百分比≥75wt％。

上述电炉粉尘的处理方法中，所述还原剂选用非焦煤。

上述电炉粉尘的处理方法中，所述生石灰和所述铝矾土的粒径为5～8㎜。

上述电炉粉尘的处理方法中，所述钢渣中的CaO含量占所述钢渣的百分比≥45wt％；所述生石灰中的CaO含量占所述生石灰的百分比≥90wt％。

上述电炉粉尘的处理方法中，所述尾矿、生石灰、铝矾土的质量配比为1:0.2～0.4:0.5～0.7；所述预熔温度设为1300～1500℃。

本发明在对电炉粉尘进行处理的过程中，采用价格低廉的钢渣作为还原添加剂，降低了处理成本。并且，本发明的方法可综合回收电炉粉尘和钢渣中的Fe、Zn金属元素，并利用磁选尾矿制备炼钢精炼剂。处理过程全程零废弃，环境友好，成本低廉。

附图说明

图1是本发明实施例中电炉粉尘的处理方法流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

本发明实施例提供了一种电炉粉尘的处理方法，由图1所示，该方法包括四个步骤。

步骤A、制备球团：将电炉粉尘、钢渣、还原剂分别进行研磨得到粉末，将该三种物质的粉末进行混合，然后向混合后的粉末中加入淀粉溶液，得到球团。

其中，本发明所选用的电炉粉尘中的Fe₂O₃占电炉粉尘的百分比为≥40wt％(wt％为质量百分比)，ZnO占电炉粉尘的百分比为≤10wt％。钢渣中的CaO占钢渣的百分比为≥45wt％。

本发明选用的还原剂为具有还原作用的含碳物质，其中C含量≥75wt％，并且价格比较低廉。在工业应用中，焦煤的价格较高，因此本发明实施例中选用的是价格比较便宜的非焦煤，在其他实施例中也可以选用兰炭。

上述步骤中电炉粉尘、钢渣、非焦煤分别进行研磨得到的粉末中，目数≥200目的粉末占各自粉末的量为70wt％及以上。

将电炉粉尘、钢渣、非焦煤的粉末进行混合时的质量配比为：1:0.5～0.8:0.25～0.5，由该配比可以看出，在该球团中，电炉粉尘的含量是最多的。

其中，钢渣中还含有部分Fe的氧化物。本发明中通过加入钢渣作为还原添加剂，可回收其中的Fe，并且其中含有的CaO能粗精还原，且为后续预熔步骤的进行提供钙源。

向混合后的粉末中加入淀粉溶液制备球团，加入的淀粉溶液占总的粉末的量为1wt％～5wt％。在其他实施例中，淀粉溶液可以用糖蜜代替，或用糖蜜与淀粉溶液的混合液代替。

步骤B、还原焙烧：将步骤A得到的球团干燥至含水率≤1.5wt％，然后送入还原炉中铺设1～3层，在其中的还原气氛中对球团进行焙烧。球团经焙烧后得到挥发物和还原后球团。

上述对球团进行干燥的步骤，可以防止湿度较大的球团直接进入还原炉后发生爆裂现象。还原炉中进行还原焙烧的温度为1200～1300℃，焙烧时间≥30min。还原焙烧过程保证还原炉中的还原性气氛。

步骤C、收集锌粉和铁粉：将步骤B还原焙烧得到的挥发物抽出至外壁水冷管道中进行冷却收集。该挥发物中包含有Zn蒸汽，在隔绝空气的还原性气氛中冷却收集后，可获得Zn品位＞50wt％的金属锌粉。

同时，将步骤B中还原焙烧得到的还原后球团进行水淬破碎、磨矿、磁选分离，获得金属铁粉和尾矿。

其中，还原后球团经水淬破碎、磨矿后，得到的粉末中粒度为200目占90wt％以上。磁选分离的强度为1000～1800Oe。

本发明实施例中，所获得金属铁粉的TFe品位＞90wt％，其中TFe为全铁含量。

步骤D、制备铁块及预熔尾矿：将步骤C获得的铁粉进行压块得到铁块。同时，将尾矿、生石灰、铝矾土三种物质进行混合，然后预熔得到预熔尾矿。

其中，制备铁块时的压块规格为Φ(100～150)×(30～60)㎜。本发明中对压块规格没有限制，压块的目的是便于铁粉的贮存、运输以及使用。

预熔过程在熔分炉中进行，预熔温度为1200～1500℃，预熔时间为20～40min。其中，各组分的质量配比为尾矿：生石灰：铝矾土＝1:0.2～0.4:0.5～0.7。并且，生石灰和铝矾土的粒径范围为5～8㎜。

本发明实施例中，生石灰中的CaO占生石灰的百分比为≥90wt％，铝矾土中的Al₂O₃占铝矾土的百分比为≥75wt％。其中CaO和Al₂O₃在该步骤中可形成CaO-Al₂O₃基精炼渣，该精炼渣在工业上已实现成熟应用。

本发明实施例得到的铁块可用作炼钢冷却剂，预熔尾矿可用作炼钢精炼剂。

实施例1

将电炉粉尘(Fe₂O₃：43.81wt％，ZnO：4.23wt％)、钢渣(CaO：48.32wt％)、非焦煤(C：81.51wt％)分别进行研磨，至粒径为200目的粉末占各自粉末量的72wt％，然后将三种粉末按照质量比为1:0.7:0.3的比例混合制备球团。在1230℃下还原焙烧35min，并隔绝空气冷却收集挥发物，获得Zn品位为54.33％的金属锌粉。还原后球团经水淬破碎、磨矿、磁选分离后获得TFe品位为90.3％的金属铁粉，将铁粉压块制成炼钢冷却剂。将尾矿、生石灰、铝矾土按照1:0.3:0.7的质量配比，在1350℃进行预熔制成炼钢精炼剂。

实施例2

将电炉粉尘(Fe₂O₃：51.22wt％，ZnO：8.52wt％)、钢渣(CaO：52.11wt％)、非焦煤(C：80.51wt％)分别进行研磨，至粒径为200目的粉末占各自粉末量的78wt％，然后将三种粉末按照质量比为1:0.6:0.4的比例混合制备球团。在1250℃下还原焙烧40min，并隔绝空气冷却收集挥发物，获得Zn品位为62.24％的金属锌粉。还原后球团经水淬破碎、磨矿、磁选分离后获得TFe品位为89.5％的金属铁粉，将铁粉压块制成炼钢冷却剂。将尾矿、生石灰、铝矾土按照1:0.4:0.6的质量配比，在1380℃进行预熔制成炼钢精炼剂。

实施例3

将电炉粉尘(Fe₂O₃：52.43wt％，ZnO：8.67wt％)、钢渣(CaO：54.28wt％)、兰炭(C：80.92wt％)分别进行研磨，至粒径为200目的粉末占各自粉末量的76wt％，然后将三种粉末按照质量比为1:0.5:0.5的比例混合制备球团。在1300℃下还原焙烧45min，并隔绝空气冷却收集挥发物，获得Zn品位为63.56％的金属锌粉。还原后球团经水淬破碎、磨矿、磁选分离后获得TFe品位为91.02％的金属铁粉，将铁粉压块制成炼钢冷却剂。将尾矿、生石灰、铝矾土按照1:0.4:0.6的质量配比，在1500℃进行预熔制成炼钢精炼剂。

本发明提供的电炉粉尘的处理方法，可实现电炉粉尘中Fe和Zn的回收。并且，采用CaO含量较高的钢渣作为还原添加剂，既可为预熔过程提供钙源，又可在还原焙烧过程中回收其中的Fe。该处理过程，无二次废弃物产生，并实现零废弃。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。