一种采用烧结法实现含铬废渣复合球团资源化利用的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用烧结法实现含铬废渣复合球团资源化利用的方法，该方法是将包括含铬废渣及还原剂在内的原料混合造球，得到球团料；同时，将包括铁矿、熔剂及焦粉在内的原料混匀制粒，得到颗粒料；再将球团料和颗粒料混合后分层布料到烧结机上进行烧结，即得含铬烧结矿，充分利用球团料的结构优势以及料层的自动蓄热作用和颗粒料的热场加热球团料，使球团料中的高价铬化合物在高温条件下快速还原为金属铬或碳化铬，实现含铬废渣的彻底解毒，且同时得到性能优异的含铬烧结矿，可用作含铬铁水或铬铁合金冶炼优质炉料，该方法实现含铬废渣的资源化利用，易于实现工业化，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种采用烧结法实现含铬废渣复合球团资源化利用的方法
本专利技术涉及一种含铬废渣资源化利用的方法，具体涉及一种利用铁矿烧结过程中协同利用含铬废渣一步实现含铬废渣的彻底解毒以及获得高品质含铬复合烧结矿的方法，属于冶金环保

技术介绍
我国是世界上最大的铬资源消费国，铬消费量超过世界含铬原料产量的三分之一，但我国含铬原料年产量却不足世界年产量的1％，巨大的需求量使得铬已成为我国对外依存度最高的金属之一，供求矛盾十分突出。此外，随着铬矿资源的不断开发，优质的块矿资源不断减少。目前，世界铬矿年开采量中约80％都是粉矿，然而，过多的粉矿直接入炉冶炼会导致炉料透气性变差、炉况恶化、翻渣，严重影响各项技术经济指标。所以，含铬原料的造块处理日渐成为铬铁生产不可或缺的环节。铬矿的造块处理方法主要有压块法、球团法和烧结法。在含铬原料造块过程中，与压块法和球团法相比，采用烧结法生产，电炉产量可以提高10％～17％；其次，烧结矿气孔率高、粒度均匀，可改善电炉透气性，有利于提高还原反应的速度，降低冶炼电耗。但由于铬尖晶石熔点很高，难以生成低熔点液相，其烧结性也主要取决于脉石的性能和所添加的熔剂，因此，用烧结法生产含铬原料还存在产量低、燃耗高及烧结矿强度差等缺点，烧结法需要进一步改进和完善。另一方面，我国含铬废渣的年产生量近百万吨，铬渣中铬含量较高(3％～7％)，目前我国铬渣主要用于烧结配料、玻璃着色剂、建材辅料等，其利用率不足10％，铬渣累计堆存量已超过700万吨。铬渣中含有剧毒的六价铬，为危险固废，其堆存带来巨大的环境问题。而铬渣中的铬未被有效利用，造成巨大的资源浪费。为此，提高铬渣的资源化利用水平，对于铬工业的绿色健康可持续发展具有重要意义。综上，如能将含铬废渣与烧结相结合，并改善传统烧结工艺，对于铬渣资源化利用及烧结工艺具有重要意义。
技术实现思路
针对现有含铬废渣资源化利用方法存在的不足，本专利技术的目的旨在提供一种采用烧结法实现含铬废渣复合球团资源化利用的方法，通过一步烧结在实现含铬废渣的彻底解毒的同时，为铬铁冶炼提供优质炉料，为含铬废渣的清洁、高效和大规模处置利用提供新途径，具有广阔的应用前景。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种采用烧结法实现含铬废渣复合球团资源化利用的方法，该方法是将包括含铬废渣及还原剂在内的原料混合造球，得到球团料；同时，将包括铁矿、熔剂及焦粉在内的原料混匀制粒，得到颗粒料；再将球团料和颗粒料混合后分层布料到烧结机上进行烧结，即得含铬烧结矿。本专利技术的技术方案关键是在于将含铬废渣与铁矿分别造球和制粒，并混合搭配进行布料，可以充分利用料层的自动蓄热作用和颗粒料的热场来加热球团料，为含铬废渣中高价铬的还原提供所需适宜温度，并实现球团料与颗粒料间的良好粘结；同时利用球团内配碳的强还原作用，使得含铬废渣中的高价铬化合物在高温条件下被直接还原为金属铬或碳化铬，从而获得较高品质的含铬铁烧结矿。作为一个优选的方案，所述造球包括以下下步骤：1)将无烟煤、粘结剂和水混合，得混合物料A；2)将含铬废渣、焦粉、粘结剂和水混合，得混合物料B；3)将无烟煤、粘结剂和水混合，形成混合物料C；4)先将混合物料A制成球核，再加入混合物料B对球核进行包裹，形成包覆球核的中间层，再加入混合物料C进行外层包裹，得到具有多层包覆球体结构的球团料。制备的球团料以无烟煤制备球核和外层包裹层，保证在焙烧过程中，中间层处于较强的还原气氛下，同时中间层采用固定碳含量更高的焦粉，保证铬渣的碳热还原。通过双重强化，三层球团结构保证了含铬废渣的充分还原。球团料制备过程中采用的粘结剂为膨润土、腐殖酸、淀粉等球团常用粘结剂中的至少一种。水和粘结剂等添加量为造球过程中常规添加量。作为一个优选的方案，所述混合物料B中，焦粉中碳元素与含铬废渣中氧元素的质量比为(0.4～0.6):1。作为进一步优选，焦粉中碳元素与含铬废渣中氧元素的质量比为(0.5～0.6):1，能够保证高价铬的充分还原。作为一个优选的方案，球核的直径为1～3mm，球核包覆中间层后直径为4～9mm，最终球团料的直径控制在5～12mm。作为进一步优选，球核的直径为2～3mm，球核包覆中间层后直径为6～8mm，最终球团料的直径控制在8～12mm。作为一个优选的方案，所述球团料的抗压强度不低于10N/个，落下强度不少于5次/(0.5m·个)，爆裂温度不低于400℃。作为一个优选的方案，所述含铬废渣为铬盐渣、铬铁渣、不锈钢酸洗泥、电炉粉尘、含铬电镀污泥中的至少一种。这个含铬废渣都是现有技术中常见的含铬废渣都适合用于本专利技术制备含铬烧结矿。作为一个优选的方案，所述颗粒料中铁矿、熔剂及燃料的质量百分比组成为(82％～95％)：(2％～8％)：(3％～10％)。作为进一步优选，所述颗粒料中铁矿、熔剂及燃料的质量百分比组成为(85％～93％)：(3％～7％)：(4％～8％)。作为一个优选的方案，所述颗粒料的粒径组成为：粒径小于3mm，质量占比为25％～45％，粒径在3～5mm范围内，质量占比为30％～40％，粒径大于5mm，质量占比为15％～45％。作为一个优选的方案，所述铁矿为铬铁矿、红土镍矿、磁铁矿、赤铁矿中的至少一种。作为一个优选的方案，所述球团料和颗粒料的质量百分比组成为(20％～50％)：(80％～50％)。作为进一步优选，球团料和颗粒料的质量百分比组成为(30％～40％)：(70％～60％)。作为一个优选的方案，所述分层布料为分三层布料，且控制球团料在料层的上、中、下三层中的分配质量比例为(50％～60％)：(20％～30％)：(10％～20％)。中上层含碳球团比例高，燃烧产生更多热量，强化自动蓄热作用，有助于降低固体燃耗。作为进一步优选，球团料在料层的上、中、下三层中的分配质量比例为55％：25％：20％。相对现有技术，本专利技术技术方案带来的有益技术效果：本专利技术提出在铁矿烧结过程中协同处置含铬废渣和含碳废料的新思路，将含铬废渣与还原剂制成球团料与铁矿原料制成的颗粒料进行合理搭配和混合布料到烧结机中进行烧结，在烧结过程中能够充分利用烧结料层的自动蓄热和颗粒料的热场来加热球形料，可显著提高整个球体的焙烧温度，同时利用球团料中内配还原剂高比例固定碳的强还原作用，能保证球形料内部为强还原气氛，使得含铬废渣中的高价铬在高温条件下被直接还原为金属铬或碳化铬，从而在完成铁矿烧结过程中，实现含铬废渣的彻底解毒，并获得高品质的含铬烧结矿，为高炉冶炼含铬铁水提供优质炉料。本专利技术优选的方案对含铬废渣复合球团料的结构进行优化，并严格控制分层布料时控制球团料在烧结机上、中、下三层的比例，能够带来更好的优化效果。在烧结过程中，一方面，球团料内部氧气含量低，无烟煤挥发分含量高，不完全燃烧，生成一氧化碳，使得含铬废渣还原焙烧过程存在气固间接还原过程，极大地提高了还原速度，同时，球团内层反应产生的一氧化碳在往球团外层扩散的过程中，提高了含铬废渣与一氧化碳接触的机率，从而提高了一氧化碳的利用率。另一方面，烧结时，中间球层中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用烧结法实现含铬废渣复合球团资源化利用的方法，其特征在于：将包括含铬废渣及还原剂在内的原料混合造球，得到球团料；同时，将包括铁矿、熔剂及焦粉在内的原料混匀制粒，得到颗粒料；再将球团料和颗粒料混合后分层布料到烧结机上进行烧结，即得含铬烧结矿。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用烧结法实现含铬废渣复合球团资源化利用的方法，其特征在于：将包括含铬废渣及还原剂在内的原料混合造球，得到球团料；同时，将包括铁矿、熔剂及焦粉在内的原料混匀制粒，得到颗粒料；再将球团料和颗粒料混合后分层布料到烧结机上进行烧结，即得含铬烧结矿。


2.根据权利要求1所述的一种采用烧结法实现含铬废渣复合球团资源化利用的方法，其特征在于：所述造球包括以下步骤：
1)将无烟煤、粘结剂和水混合，得混合物料A；
2)将含铬废渣、焦粉、粘结剂和水混合，得混合物料B；
3)将无烟煤、粘结剂和水混合，形成混合物料C；
4)先将混合物料A制成球核，再加入混合物料B对球核进行包裹，形成包覆球核的中间层，再加入混合物料C进行外层包裹，得到具有多层包覆球体结构的球团料。


3.根据权利要求2所述的一种采用烧结法实现含铬废渣复合球团资源化利用的方法，其特征在于：所述混合物料B中，焦粉中碳元素与含铬废渣中氧元素的质量比为(0.4～0.6):1。


4.根据权利要求2所述的一种采用烧结法实现含铬废渣复合球团资源化利用的方法，其特征在于：球核的直径为1～3mm，球核包覆中间层后直径为4～9mm，最终球团料的直径控制在5～12mm。


5.根据权利要求2所述的一种采用烧结法实现含铬废渣复合球团资源化利用的方法，其特征在于：所述球团料的抗压强度不低于10N...

【专利技术属性】
技术研发人员：张元波，苏子键，涂义康，姜涛，李光辉，范晓慧，彭志伟，饶明军，朱应贤，刘硕，刘继成，王嘉，侯炜，赵雪娟，刘康，林坤，王琰，成相霖，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43