一种钢铁企业含锌固体废料的综合处置装置及方法与流程

本发明涉及一种处理钢铁企业含锌固体废料或其它有利用价值的固体废料的装置及方法，属于冶金固体废料处理设备及方法技术领域。

背景技术：

国外处理含锌固体废料的主要方法有两种，一种是是采用高炉或竖炉进行处置，用烧结造块或压块，高炉或竖炉除尘系统回收氧化锌；另一种是将转底炉技术应用在含锌固体废料回收领域，国内已有引进，但实施效果并不理想。

基于含锌固体废料对钢铁生产过程的不利影响，借助国外对含锌固体废料的处置的先期研究成果，以及资源综合利用和环保的发展，国内在上世纪九十年代陆续开展含锌固废、尘泥、污泥等资源利用的基础研究。多所院校、研究院所、科研企业对固体碳直接还原机理、转底炉还原工艺的机理和模型、还原生成的高含锌烟尘沉积规律、湿法提锌、转炉利用的造渣机理等都进行了研究，在国内形成了以转底炉为主的多套处置工程。国内回转窑脱锌主要集中在锌的回收领域，目的是提取氧化锌或锌，而对铁素的回收，采取简单分选而不是全面利用的方式，极易造成固废二次污染。

近几年，随着原料条件的变化和废钢比提高，炼铁、炼钢过程产生的固体废料中普遍存在zno含量增加的问题，已经无法在系统中自主消化，必须进行合理合规处置，以保证回收利用和避免污染环境。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种钢铁企业含锌固体废料的综合处置装置及方法，采用这种装置和方法可以对钢铁企业产生的含锌固体废料进行有效处理，并可以将产生的含铁二次资源在系统内再利用，锌富集的次氧化锌作为产品外售，从而实现钢铁企业固体废料的零排放，达到资源的回收利用和避免对环境造成污染的目的。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种钢铁企业含锌固体废料的综合处置装置，它包括干料储料筒仓、湿料仓、干湿混合机、添加剂仓、综合混合机、造粒机、回转窑、沉降室、余热锅炉、脱硫脱硝塔、布袋除尘器、烟囱、二次含铁资源水冷槽、一次和二次筛机、破碎机，一部分干料储料筒仓和湿料仓的出料口通过皮带输送机与干湿混合机的进料口相连接，干料储料筒仓、干湿混合机通过皮带机和添加剂仓的出料口分别与综合混合机的进料口相连接，综合混合机的出料口与造粒机相连接，造粒机的出料口通过皮带输送机与回转窑窑尾的进料口相连接，回转窑窑头的固体物料出口通过输送装置与二次含铁资源水冷槽相连接，二次含铁资源水冷槽通过抓斗与一次筛机相连接，一次筛机的筛上和破碎机相连，筛下出料口和二次筛机相连，二次筛机筛下和筛上物分别通过皮带输送机与烧结料槽、高炉或炼钢料槽相连接，回转窑窑尾有烟气管道与沉降室的烟气进口相连接，沉降室的烟气出口与余热锅炉相连接，余热锅炉的烟气出口与脱硫脱硝塔的烟气进口相连接，脱硫脱硝塔的烟气出口与布袋除尘器相连接，布袋除尘器的烟气出口与烟囱相连接，沉降室、脱硫脱硝塔的固体物料出口分别与次氧化锌收集袋连接。

上述钢铁企业含锌固体废料的综合处置装置，所述干料储料筒仓由多个筒仓组成，多个筒仓平行排列，多个筒仓分别存放高炉布袋灰、转炉lt灰、电炉除尘灰、含锌环境除尘灰、cdq粉、焦粉等干料，每种干料对应一个筒仓，筒仓的容积为100~300m³。

上述钢铁企业含锌固体废料的综合处置装置，所述湿料仓的出料口开口可调，采用螺旋卸料装置，湿料仓内放置可利用的含铁污泥和转炉og泥。

上述钢铁企业含锌固体废料的综合处置装置，所述沉降室安装有水冷壁。

上述钢铁企业含锌固体废料的综合处置装置，所述干料储料筒仓、干湿混合机、添加剂仓、综合混合机、造粒机、回转窑、筛机、脱硫脱硝塔、布袋除尘器、皮带运输装置分别安装有集尘装置和粉尘回收装置。

一种使用上述钢铁企业含锌固体废料的综合处置装置的钢铁企业含锌固体废料的综合处置方法，它采取以下步骤进行：

步骤1原料预处理和配料

密闭罐车将干料和湿料分别用运送到干料储料筒仓和湿料仓分类储存，再将干料和湿料分别输送到干湿混合机中进行干湿混合；预混后的混合料添加脱锌要求配加的还原剂进行综合混匀；混匀后的混合料输送到造粒机中进行造粒；

步骤2回转窑脱锌

各种原料混合造粒后通过皮带运送到回转窑窑尾的过渡仓，进入回转窑进行还原、脱锌；

步骤3含铁二次资源处理和再利用

将还原脱锌后固体从回转窑窑头排出，排出的固体中富含铁资源，排出的固体进入二次含铁资源水冷槽进行冷却，抓斗不定期地从二次含铁资源水冷槽中将含铁固体挖出，通过筛分、筛上破碎、二次筛分等过程，筛下小于8mm的料运送到烧结料槽参与烧结配料，筛上物粒度小于25mm的直接去高炉或炼钢料槽参与高炉配矿；

步骤4余热回收和次氧化锌收集

回转窑窑尾排出富含锌的烟气和粉尘，首先进入有水冷壁的沉降室，进行锌的再氧化和初步降温，温度下降到500℃以下，然后进入余热锅炉进行余热回收，接着通过脱硫脱硝塔进行脱硫脱硝，再进入布袋除尘器进行除尘，在余热锅炉下部和布袋除尘器下部，富含锌的次氧化锌被回收，按照不同品质进行分类、外售；

步骤5进行环境除尘

在可能产生粉尘或烟尘的混合配料装置、回转窑排出装置、筛分装置、脱硫脱硝装置、布袋除尘器区域安装集尘装置，吸收粉尘或烟囱。

上述钢铁企业含锌固体废料的综合处置方法，所述步骤1中的干料储料筒仓为容积100~300m3的筒仓，根据来料条件，预先设计每种料对应一个筒仓，湿料仓的开口可调，采用螺旋卸料装置，干料包括为高炉布袋灰、转炉lt灰、含锌环境除尘灰、cdq粉、焦粉等，湿料包括可利用的含铁污泥，要求tfe≥30%，经过脱水后的水分大约30%左右，部分干灰与含铁污泥进行预混，混合料的水分到20%以下，可以采用双轴干湿混合机进行；然后干灰、干湿混合灰，以及根据脱锌要求配加的cdq粉、焦粉等还原剂进行配料和综合混匀；混匀后采用圆筒或圆盘造粒，造粒后的混合料颗粒含碳12%-15%、粒径3-8mm、含水16%左右、氧化锌含量小于6%。

上述钢铁企业含锌固体废料的综合处置方法，所述步骤2中的回转窑窑头采用转炉煤气进行补热，经过预热、升温、还原等过程，控制好回转窑高温区温度和高温保持时间，控制在1150±50℃的范围，高温段保持时间在15~30min，最高温度1150℃，1050℃以上时间保持在25min以上，还原脱锌率90%，脱锌后的固体从回转窑窑头排出。

上述钢铁企业含锌固体废料的综合处置方法，所述步骤3经过筛分、筛上破碎、二次筛分，筛下小于8mm的料运送到烧结料槽参与烧结配料，要求tfe含量不小于55%，zn0含量小于1.0%。

上述钢铁企业含锌固体废料的综合处置方法，所述步骤4的烟气温度下降到500℃以下，进入余热锅炉的入口温度450℃左右，出口温度130-180℃，在余热锅炉下部和布袋除尘器下部，富含锌的次氧化锌含氧化锌品位35%-65%不等，按照不同品质进行分类。

上述钢铁企业含锌固体废料的综合处置方法，所述步骤5中，对干料储料筒仓下料口至皮带装置、干湿混合机、综合混合机、造粒机、窑尾装料和烟气排出口进行密封，其中窑尾装料和烟气排出口的含尘烟气去往主除尘系统，其它按照现场实际情况设置专门的环境除尘装置，除尘设施选用专门的布袋除尘器，回收的粉尘回到配料系统的专门料槽，计量后进入综合混料系统，窑头热态含铁二次资源水冷过程容易产生烟雾，设置封闭式冷却罩，确保环境无可见烟雾。

本发明的有益效果是：

本发明包括物料混合处理部分、回转窑还原脱锌脱铅部分、固体收集部分、气体处理及余热回收部分。物料混合处理部分对干粉、湿料和添加剂进行干湿料预混合、综合混合、造粒，为还原脱锌脱铅提供原料；回转窑对原料进行还原、脱锌脱铅；固体收集部分将回转窑排出的固体物料进行冷却、破碎、筛分，将不同直径的物料分别用于烧结配料和高炉配料或炼钢用料；气体回收部分对回转窑排出的烟气进行沉降降温、余热回收、脱硫或脱硝、除尘，净化后的气体进行排放。

本发明是综合处理钢铁企业含锌固体废料设备及方法的首创，结构科学合理、运行稳定可靠，可以解决现有各种含锌固体废料处置中在不同程度上存在的投资成本高、运营成本高、产生二次污染、生产现场环境较差、片面强调铁的金属化率导致生产过程顺行不畅等一系列问题，并可以将产生的含铁二次资源在钢铁主流程内再利用，锌富集的次氧化锌作为产品外售，从而实现钢铁企业固体废料的零排放，达到资源的回收利用和避免对环境造成污染的目的。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中标记如下：干料储料筒仓1、湿料仓2、干湿混合机3、添加剂仓4、综合混合机5、造粒机6、回转窑7、沉降室8、余热锅炉9、脱硫脱硝塔10、布袋除尘器11、烟囱12、二次含铁资源水冷槽13、一次筛机14、烧结料槽15、高炉或炼钢料槽16、皮带输送机17、破碎机18、二次筛机19。

具体实施方式

本发明的钢铁企业含锌固体废料的综合处置装置包括物料混合处理部分、回转窑还原脱锌脱铅部分、固体收集部分、气体处理及余热回收部分。

物料混合处理部分包括干料储料筒仓1、湿料仓2、皮带输送机17、干湿混合机3、添加剂仓4、综合混合机5、造粒机6。

回转窑还原脱锌脱铅部分由回转窑7完成。

固体收集部分包括二次含铁资源水冷槽13、一次筛机14、烧结料槽15、高炉或炼钢料槽16、破碎机18、二次筛机19。

气体处理及余热回收部分包括沉降室8、余热锅炉9、脱硫脱硝塔10、布袋除尘器11、烟囱12。

图中显示，干料储料筒仓1由多个筒仓组成，多个筒仓平行排列，多个筒仓分别存放高炉布袋灰、转炉lt灰、电炉除尘灰、含锌环境除尘灰、cdq粉、焦粉等干料，每种干料对应一个筒仓，筒仓的容积为100~300m³。湿料仓2的出料口开口可调，采用螺旋卸料装置，湿料仓2内放置可利用的含铁污泥和转炉og泥。

图中显示，一部分干料储料筒仓1和湿料仓2的出料口通过皮带输送机17与干湿混合机3的进料口相连接。干料储料筒仓1、干湿混合机3通过皮带机17和添加剂仓4出料口分别与综合混合机5的进料口相连接，干料储料筒仓1、干湿混合机3和添加剂仓4分别将干料（包括脱锌要求补加的还原剂）、干湿混合后的物料、粘结剂等输送到综合混合机5中，加水进行综合混匀，混匀后的混合料输送到造粒机6中进行造粒。

图中显示，综合混合机5的出料口与造粒机6相连接，物料在造粒机6中进行造粒。造粒机6的出料口通过皮带输送机与回转窑窑尾的进料口相连接，将造粒混合料输送到回转窑7中进行还原，脱锌和脱铅。

图中显示，回转窑窑头的固体物料出口通过输送装置与二次含铁资源水冷槽13相连接，还原脱锌后的固体从回转窑窑头排出，排出的固体中富含铁资源，排出的固体进入二次含铁资源水冷槽13中进行冷却，抓斗将二次含铁资源水冷槽13中的物料捞起放置到一次筛机14中。

图中显示，一次筛机14的筛上物进入破碎机18，然后回到一次筛机14，一次筛机14筛下出料口与二次筛机19相连，二次筛机19的筛下和筛上分别通过皮带输送机与烧结料槽15、高炉或炼钢料槽16相连接。即通过筛分、筛上破碎、二次筛分等过程，筛下小于8mm的料运送到烧结料槽15参与烧结配料，筛上物粒度小于25mm的直接去高炉或炼钢料槽16，参与高炉配矿或用于炼钢炉料。

图中显示，回转窑窑尾有烟气管道与安装有水冷壁的沉降室8的烟气进口相连接，烟气在沉降室8中进行锌的再氧化和初步降温，温度下降到500℃以下。沉降室8的烟气出口与余热锅炉9相连接，沉降后的烟气进入余热锅炉9进行余热回收。余热锅炉9的烟气出口与脱硫脱硝塔10的烟气进口相连接，烟气进入脱硫脱硝塔10内进行脱硫或脱硝。脱硫脱硝塔10的烟气出口与布袋除尘器11相连接，烟气在布袋除尘器11中进行除尘。布袋除尘器11的烟气出口与烟囱12相连接，净化后的干净烟气从烟囱12排放。在余热锅炉9下部和布袋除尘器11下部，富含锌的次氧化锌被回收，按照不同品质进行分类、外售。

本发明的钢铁企业含锌固体废料的综合处置方法采取以下步骤进行：

步骤1原料预处理和配料

密闭罐车将干料和湿料分别用运送到干料储料筒仓1和湿料仓2分类储存，再将干料和湿料分别输送到干湿混合机3中进行干湿混合；预混后的混合料添加脱锌要求配加的还原剂进行综合混匀；混匀后的混合料输送到造粒机6中进行造粒；

步骤2回转窑脱锌

各种原料混合造粒后通过皮带运送到回转窑窑尾的过渡仓，进入回转窑7进行还原、脱锌；

步骤3含铁二次资源处理和再利用

将还原脱锌后固体从回转窑窑头排出，排出的固体中富含铁资源，排出的固体进入二次含铁资源水冷槽13进行冷却，抓斗不定期地从二次含铁资源水冷槽13中将含铁固体挖出，通过筛分、筛上破碎、二次筛分等过程，筛下小于8mm的料运送到烧结料槽15参与烧结配料，筛上物粒度小于25mm的直接去高炉或炼钢料槽16参与高炉配矿；

步骤4余热回收和次氧化锌收集

回转窑窑尾排出富含锌的烟气和粉尘，首先进入有水冷壁的沉降室8，进行锌的再氧化和初步降温，温度下降到500℃以下，然后进入余热锅炉9进行余热回收，接着通过脱硫脱硝塔10进行脱硫脱硝，再进入布袋除尘器11进行除尘，在余热锅炉9下部和布袋除尘器11下部，富含锌的次氧化锌被回收，按照不同品质进行分类、外售；

步骤5进行环境除尘

在可能产生粉尘或烟尘的混合配料装置、回转窑排出装置、筛分装置、脱硫脱硝装置、布袋除尘器区域安装集尘装置，吸收粉尘或烟囱12。

上述钢铁企业含锌固体废料的综合处置方法，所述步骤1中的干料储料筒仓1为容积100~300m3的筒仓，根据来料条件，预先设计每种料对应一个筒仓，湿料仓2的开口可调，采用螺旋卸料装置，干料包括为高炉布袋灰、转炉lt灰、含锌环境除尘灰、cdq粉、焦粉等，湿料包括可利用的含铁污泥，要求tfe≥30%，经过脱水后的水分大约30%左右，部分干灰与含铁污泥进行预混，混合料的水分到20%以下，可以采用双轴干湿混合机3进行；然后干灰、干湿混合灰，以及根据脱锌要求配加的cdq粉、焦粉等还原剂进行配料和综合混匀；混匀后采用圆筒或圆盘造粒，造粒后的混合料颗粒含碳12%-15%、粒径3-8mm、含水16%左右、氧化锌含量小于6%。

上述钢铁企业含锌固体废料的综合处置方法，所述步骤2中的回转窑窑头采用转炉煤气进行补热，经过预热、升温、还原等过程，控制好回转窑高温区温度和高温保持时间，控制在1150±50℃的范围，高温段保持时间在15~30min，最高温度1150℃，1050℃以上时间保持在25min以上，还原脱锌率90%，脱锌后的固体从回转窑窑头排出。

上述钢铁企业含锌固体废料的综合处置方法，所述步骤3经过筛分、筛上破碎、二次筛分，筛下小于8mm的料运送到烧结料槽15参与烧结配料，要求tfe含量不小于55%，zn0含量小于1.0%。

上述钢铁企业含锌固体废料的综合处置方法，所述步骤4的烟气温度下降到500℃以下，进入余热锅炉9的入口温度450℃左右，出口温度130-180℃，在余热锅炉9下部和布袋除尘器11下部，富含锌的次氧化锌含氧化锌品位35%-65%不等，按照不同品质进行分类。

上述钢铁企业含锌固体废料的综合处置方法，所述步骤5中，对干料储料筒仓1下料口至皮带装置、干湿混合机3、综合混合机5、造粒机6、窑尾装料和烟气排出口进行密封，其中窑尾装料和烟气排出口的含尘烟气去往主除尘系统，其它按照现场实际情况设置专门的环境除尘装置，除尘设施选用专门的布袋除尘器11，回收的粉尘回到配料系统的专门料槽，计量后进入综合混料系统，窑头热态含铁二次资源水冷过程容易产生烟雾，设置封闭式冷却罩，确保环境无可见烟雾。

本发明的一个实施例如下：

某钢铁联合企业采用基本模式。

a.干料以高炉布袋灰、转炉lt灰、含锌环境除尘灰、cdq粉、焦粉等干灰为主，干料储料筒仓1为两排，8个，其中6个300m³（直径5m，有效高度15m）两个180m³（直径4m，有效高度15m），干料用密闭罐车运送到干料储料筒仓1分类储存；湿料包括一些可利用的含铁污泥，要求tfe≥30%，湿料设置两套180m³的矩形湿料仓2（规格1063m，用抓斗取料送入中间仓，中间仓直径2m，筒体高度2m，锥度高度1.5m，下部卸料口0.80.8m，插板阀，螺旋挤压给料）。

b.根据湿料量，部分干灰配加一定量的脱水含铁污泥（脱水后的水分波动仍然比较大，大约30%左右，需预先测定含水量），通过干湿混合机3（双轴干湿混合机，处理能力10-15t/h）进行预混，水分下降到20%以下。

c.然后干灰、干湿混合灰，以及根据脱锌要求配加的cdq粉、焦粉等还原剂进入综合混合机5（圆筒直径1.2m，长度5m，处理能力20-30t/h）进行再混合。混匀后的原料输送到造粒机6（圆筒直径2.0m，长度8m，处理能力20-30t/h）中进行造粒，采用圆筒造粒，混合料颗粒含碳12%-15%、粒径3-8mm、含水16%左右、氧化锌含量小于6%。

d.混合料颗粒经皮带输送机运送到回转窑接受仓，按小时产量要求进入回转窑7（回转窑直径3.6m，长度58m），回转窑窑头采用转炉煤气进行补热。经过预热、升温、还原等过程，控制好回转窑高温区温度和高温保持时间，最高温度1150℃，1050℃以上时间保持在25min以上，还原脱锌率90%，脱锌后的固体从回转窑窑头排出。

e.经过回转窑7脱锌后的固体进入二次含铁资源水冷槽13（长度6m，宽度4m，深度3m）进行冷却，用抓斗不定期的从水槽将含铁二次资源挖出，通过筛机14（筛分能力20-30t/h，筛上物大于25mm）的筛分、筛上破碎18（颚式破碎机，进料粒度大于25-300mm，出料粒度15-50mm，处理能力20t/h）、二次筛分19（筛分能力20-30t/h，筛下物小于8mm）等过程。二次筛分筛下小于8mm的料运送到去烧结料槽15，参与烧结配料，要求tfe含量不小于55%，zn0含量不大于0.6%。筛上物的粒度大于8mm、小于25mm，直接到去高炉或炼钢料槽16参与配料。

f.烟气和粉尘从回转窑窑尾排出，首先进入有水冷壁的沉降室8，进行锌的再氧化和初步降温，温度下降到500℃以下，进入余热锅炉9（蒸汽压力1.25mpa，温度250℃，产量16t/h）进行余热回收，入口温度450℃左右，出口温度130-180℃，经过脱硫10（预留推销位置，脱硫塔直径3000mm，高度20m，材质q235-a，内部做防腐处理；脱硫后烟气中so2排放浓度≤20mg/nm³），然后进入布袋除尘器11（处理风量15万nm³/h，入口温度小于180℃，大于130℃，净化后颗粒物浓度小于15mg/nm³）除尘，经过布袋除尘器11除尘净化后的干净烟气从烟囱12排放。

在余热锅炉9下部和布袋除尘器11下部，富含锌的次氧化锌被回收，按照不同品质，含氧化锌品位35%-65%不等，进行分类、外售，次氧化锌是精炼锌企业优质的原料来源。