一种资源化利用含锌冶金粉尘生产炼铁炉料的方法技术

本发明专利技术公开了一种资源化利用含锌冶金粉尘生产炼铁炉料的方法，该方法是将含锌冶金粉尘与烧结燃料、含镁熔剂及含钙熔剂等原料混合，造球；将含铁原料与燃料及熔剂等原料混合造粒；在布料过程中，先布铺底料，再将球料布在铺底料之上，再在球料上布粒料；布料完成后点火、烧结；烧结过程中，当球料燃烧开始时，向烧结料面喷吹燃气，直至烧结结束，得到烧结矿，同时从烧结烟气中回收锌。该方法利用细粒级燃料及喷吹气体燃料技术，为锌氧化物的还原挥发脱除提供必要的温度和气氛条件，并协同利用Mg和Ca对锌铁尖晶石的破坏作用，促进了烧结过程锌的脱除，在获得合格炼铁炉料的同时，从烟气中回收锌，实现了含锌冶金粉尘的资源化利用。

A Resource-based Method for Production of Iron-making Furnace Charge from Zinc-containing Metallurgical Dust

The invention discloses a resource-based method for producing iron-making burden by utilizing zinc-containing metallurgical dust. The method mixes zinc-containing metallurgical dust with raw materials such as sintering fuel, magnesium-containing flux and calcium-containing flux, and makes pellets; mixes iron-containing raw materials with raw materials such as fuel and flux to make pellets; in the process of distribution, the bottom material is laid first, then the pellets are laid on the bottom material, and then the pellets are laid on the pellets. In the sintering process, when the ball burns, gas is injected into the sintering material surface until the sintering is finished, sinter is obtained, and zinc is recovered from the sintering flue gas. The method utilizes fine-grained fuel and gas injection fuel technology to provide necessary temperature and atmosphere conditions for the reduction and volatilization removal of zinc oxide, and synergistically utilizes the destructive effect of Mg and Ca on zinc-iron spinel, promotes the removal of zinc in sintering process, recovers zinc from flue gas and realizes the resource utilization of zinc-containing metallurgical dust.

【技术实现步骤摘要】
一种资源化利用含锌冶金粉尘生产炼铁炉料的方法
本专利技术涉及一种含锌冶金粉尘再利用的方法，特别涉及一种资源化利用含锌冶金粉尘生产炼铁炉料的方法，属于钢铁冶金领域和二次资源综合利用领域。
技术介绍
钢铁企业在炼铁、炼钢以及轧钢等各工序会产生大量粉尘，约占到总钢铁产量的10％左右。随着除尘设施不断升级，各工序的粉尘产量也持续增加。这些粉尘往往含有大量铁、碳及有价金属，因而具有很高的利用价值。近年来，近年来含锌的铁精矿、含锌废铁皮、含锌粉尘、污泥等铁资源由于用途有限或存在二次污染难以处置，其大量堆存对生态环境产生严重危害，因此其综合利用受到越来越多的关注。钢铁行业产生的含锌冶金粉尘中，铁主要以Fe2O3、Fe3O4及CaFe2O4形式存在，锌主要以ZnFe2O4和ZnO形态存在。目前含锌冶金粉尘综合利用工艺主要有：直接还原法、浸出法、用于制备材料、直接返回烧结配料等。直接还原法能同时得到高铁产品和高锌产品，但能耗过高，转底炉及竖炉易发生故障，且存在二次污染；选别、浸出、选浸联合处理含铁粉尘可有效回收有价元素，得到多种产品，但工艺流程复杂、药剂耗量及废水处理量大，处理量也有限；利用含锌冶金粉尘制备高附加值产品时所需工艺技术要求高且处理量小。直接返回烧结配料的处理方法对含锌冶金粉尘适应性广，且操作较简便，预先造球、喷浆等工艺可减少粉尘对烧结生产的工况的影响，但由于ZnO还原需要强还原气氛及较高的温度，且在烧结过程中易与铁氧化物结合为锌铁尖晶石，目前一般的烧结工序难以满足ZnO还原的条件，因而锌的脱除率较低。而炼铁原料中含锌量增大会给高炉冶炼带来巨大的影响，锌负荷量过高会导致高炉主要技术经济指标下降，高炉寿命变短等诸多问题。为了减轻锌对高炉生产带来的不利影响，应最大可能地减少入炉原料中锌的含量。
技术实现思路
针对现有技术中含锌冶金粉尘作为烧结配料使用过程中存在的技术问题，本专利技术的目的是在于提供一种资源化利用含锌冶金粉尘生产炼铁炉料的方法，该方法可以在不影响烧结产量、质量指标的前提下，提高烧结过程含锌冶金粉尘配加量，生产合格的炼铁炉料，且同时从烟气中回收锌，实现含锌冶金粉尘的资源化利用。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了资源化利用含锌冶金粉尘生产炼铁炉料的方法，其包括以下步骤：1)将包括含锌冶金粉尘与烧结燃料、含镁熔剂及含钙熔剂在内的原料混合，造球，得到球料；2)将包括含铁原料与燃料及熔剂在内的原料混合造粒，得到粒料；3)在布料过程中，先布铺底料，再将球料布在铺底料之上，再在球料上布粒料；4)布料完成后点火、烧结；烧结过程中，当球料燃烧开始时，向烧结料面喷吹燃气，直至烧结结束，得到烧结矿，同时从烧结烟气中回收锌。本专利技术在利用含锌冶金粉尘生产炼铁炉料过程中，关键是实现锌的高效挥发脱除，一方面，通过同时添加含镁及钙熔剂来实现含锌冶金粉尘中晶型稳定的锌铁尖晶石结构破坏，抑制Zn与Fe的固相反应，促进锌铁尖晶石中锌的顺利挥发，提高了烧结过程中锌的脱除率，另一方面，通过采用固体燃料及喷吹燃气手段协同作用，能够很好地控制还原气氛及燃烧带状态，为含锌冶金粉尘中的锌的脱除提供有利条件，通过采用固体燃料为锌的还原提供了还原剂及还原气氛，在底部含锌小球开始进入燃烧带时喷吹气体燃料，可使料层温度迅速升高，且受热分解出的CH基团可进一步增强局部还原气氛，从而快速达到ZnO还原所需的温度及气氛，促进ZnO的还原挥发。因此，在烧结过程中含锌冶金粉尘的锌能够顺利脱除，可以获得合格的炼铁炉料，同时脱除的锌的资源化回收。因此，本专利技术技术方案可以大幅度提高含锌冶金粉尘在铁矿烧结料中的配加量，对钢铁行业绿色生产有重要意义。优选的方案，所述含锌冶金粉尘为高炉重力除尘灰、旋风除尘灰、布袋除尘灰以及烧结电场灰中的至少一种。这些含锌冶金粉尘中，铁主要以Fe2O3、Fe3O4及CaFe2O4形式存在，锌主要以ZnFe2O4和ZnO形态存在，锌含量一般在0.2％～10％。优选的方案，所述烧结燃料为焦粉、无烟煤、生物质炭中至少一种。较优选的方案，所述烧结燃料为细粒级燃料，其粒度为-0.5mm的质量百分比含量占80％以上。采用适当粒径的细粒级燃料可快速燃烧以提供还原性气氛。优选的方案，所述含钙熔剂包括生石灰。较优选的方案，所述含钙熔剂的粒度为-0.5mm的质量百分比含量占80％以上。优选的方案，所述含镁熔剂包括白云石、轻烧白云石、菱镁石中至少一种。较优选的方案，所述含镁熔剂的粒度为-0.5mm的质量百分比含量占80％以上。采用优选粒径范围的含钙熔剂和含镁熔剂可以提高熔剂的反应活性，更有利于促进锌挥发。较优选的方案，含镁熔剂和含钙熔剂总量为含锌冶金粉尘质量的26％～48％。本专利技术在含锌冶金粉尘制备的球料中引入了适量的含钙熔剂和含镁熔剂，这些Mg、Ca元素在高温烧结过程中可有效破坏锌铁尖晶石的晶体结构，Mg及Ca相对锌更容易跟铁氧化物结合，从而破坏锌铁尖晶石的结构，置换出锌铁尖晶石中的锌，从而抑制了Zn与Fe生成固相的反应，促进了Zn的挥发，提高了烧结过程Zn的脱除率。较优选的方案，含镁熔剂和含钙熔剂中钙与镁元素质量比例为3:1～5:1。镁和钙可协同破坏锌铁尖晶石结构，而少量的镁可提高烧结矿软熔特性，但过量的镁会影响烧结矿强度，因此在优选的比例范围内不但可以提高锌挥发率，同时保证烧结矿强度，以获得合格的烧结矿产品。较优选的方案，烧结燃料质量为含锌冶金粉尘质量的18％～30％。优选的方案，所述含铁原料中锌质量百分比含量低于0.05％。锌在上部料层中难以被脱除，因此其余含铁原料锌含量高于0.05％会导致烧结矿中锌含量过高，影响高炉顺行。优选的方案，所述燃气的成分包含天然气、焦炉煤气、生物质热解气中至少一种。较优选的方案，所述燃气中天然气、焦炉煤气、生物质热解气中至少一种的体积浓度为0.3～0.5％。本专利技术充分利用燃烧带的高温和还原气氛，为含锌冶金粉尘中的锌的脱除提供有利条件。通过选择细粒级燃料可以为锌还原提供了还原剂及还原气氛，而在底部含锌球料开始进入燃烧带时，采用喷吹气体燃料的手段，可使料层温度迅速升高，且受热分解出的CH等可进一步增强局部还原气氛，从而快速达到ZnO还原所需的温度及气氛，促进ZnO的还原挥发。本专利技术将含锌冶金粉尘、烧结燃料、含镁熔剂、含钙熔剂等，预先混匀制成粒级8～10mm的球料。制备球料过程中加入水来提高成球性能，水的加入质量为含钙熔剂质量的25％～48％。本专利技术将含铁原料与燃料及熔剂在内的原料混合造粒，得到粒料。制备粒料采用的配方组成及组分含量均是现有技术中常见。例如全铁含量一般50％以上，燃料配比3％～6％，碱度1.6～2.3。本专利技术利用含锌冶金粉尘生产炼铁炉料的方法包括以下具体步骤：1)先将含锌冶金粉尘与细粒级烧结燃料、含镁熔剂、含钙熔剂加水混合，制成8～10mm小球，然后将小球低温烘干；细粒级烧结燃料为粒度为-0.5mm粒级质量占80％以上的焦粉、无烟煤、生物质炭中至少一种；含钙熔剂为生石灰，含镁熔剂为白云石、轻烧白云石、菱镁石中的一种或多种的混合物，其粒度为-0.5mm粒级质量占80％以上；含镁熔剂和含钙熔剂配加量为含锌冶金粉尘质量的26～48％，配加熔剂中钙、镁元素质量比例为3:1～5:1，细粒级烧结燃料质量为含锌冶金粉尘质量的18％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种资源化利用含锌冶金粉尘生产炼铁炉料的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将包括含锌冶金粉尘与烧结燃料、含镁熔剂及含钙熔剂在内的原料混合，造球，得到球料；2)将包括含铁原料与燃料及熔剂在内的原料混合造粒，得到粒料；3)在布料过程中，先布铺底料，再将球料布在铺底料之上，再在球料上布粒料；4)布料完成后点火、烧结；烧结过程中，当球料燃烧开始时，向烧结料面喷吹燃气，直至烧结结束，得到烧结矿，同时从烧结烟气中回收锌。

【技术特征摘要】
1.一种资源化利用含锌冶金粉尘生产炼铁炉料的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将包括含锌冶金粉尘与烧结燃料、含镁熔剂及含钙熔剂在内的原料混合，造球，得到球料；2)将包括含铁原料与燃料及熔剂在内的原料混合造粒，得到粒料；3)在布料过程中，先布铺底料，再将球料布在铺底料之上，再在球料上布粒料；4)布料完成后点火、烧结；烧结过程中，当球料燃烧开始时，向烧结料面喷吹燃气，直至烧结结束，得到烧结矿，同时从烧结烟气中回收锌。2.根据权利要求1所述的资源化利用含锌冶金粉尘生产炼铁炉料的方法，其特征在于：所述含锌冶金粉尘为高炉重力除尘灰、旋风除尘灰、布袋除尘灰以及烧结电场灰中的至少一种。3.根据权利要求1所述的资源化利用含锌冶金粉尘生产炼铁炉料的方法，其特征在于：所述烧结燃料为焦粉、无烟煤、生物质炭中至少一种。4.根据权利要求3所述的资源化利用含锌冶金粉尘生产炼铁炉料的方法，其特征在于：所述烧结燃料为细粒级燃料，其粒度为-0.5mm的质量百分比含量占80％以上。5.根据权利要求1所述的资源化利用含锌冶金粉尘生产炼铁炉料的方法，其特征在于：所述含钙...

【专利技术属性】
技术研发人员：范晓慧，吕薇，甘敏，胡兵，周志安，季志云，陈许玲，王兆才，姜涛，李光辉，袁礼顺，汪国靖，姚佳文，黄柱成，杨永斌，郭宇峰，
申请(专利权)人：中南大学，中冶长天国际工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43