一种含铁物料提铁减锌的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种含铁物料提铁减锌的方法及系统，本发明专利技术的方法利用热解管将有机固废在提铁减锌回转窑中进行热解，并将热解产生的热解气排入高温区参与含铁物料的高温还原处理，产生的热解渣排入冷却区覆盖在含铁还原渣上，能够提高含铁还原渣冷却效果及金属化率的同时，还能够大量消耗有机固废，实现了有机固废与含铁物料的资源化利用

【技术实现步骤摘要】
一种含铁物料提铁减锌的方法及系统


[0001]本专利技术涉及固废及含铁物料协同处理技术，具体涉及一种含铁物料提铁减锌的方法及系统，属于固废及含铁物料处理

。

技术介绍

[0002]钢铁厂含锌粉尘中的含锌量通常在2～
10
％，铁元素含量在
20
～
40
％，不论是锌资源还是铁资源都具有很高的回收价值
。
含锌粉尘直接混入烧结会导致锌元素进入炼铁流程富集，最终导致高炉结瘤，影响高炉顺行
。
含锌粉尘的常规处置方法是采用还原法进行提铁减锌，即提高粉尘中的铁含量，而降低锌含量
。
回转窑是目前广泛应用的一种提铁减锌还原设备
。
[0003]现有的提铁减锌回转窑生产一般采用逆流的方式进行，即物料和气流流动方向相反，气流从回转窑的一端一次性全部进入回转窑，气流的入口正好是物料的出口，高温物料一方面受到大量冷空气的冷却，另一方面也会被空气中含量很高的氧气再次氧化，这样导致了含锌尘泥还原的含铁还原渣金属化率降低，而且窑渣的余热也没有很好的利用
。
[0004]现阶段，有机固废的处理一般有填埋法
、
焚烧法以及生物降解法等，其中填埋法虽然能够大量处理有机固废，但是容易造成二次污染，并且有机固废得不到二次利用，也造成的资源的浪费；而焚烧法存在投资较大，焚烧过程排烟造成环境二次污染，设备锈蚀现象严重等缺陷；生物降解法虽然能够实现有机固废的资源化利用，但是耗费周期长，场地占用大，投资成本高
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中含铁物料
(
例如含锌粉尘
)
提铁减锌存在冷却效果差
、
脱锌渣金属化率低以及有机固废处理存在投资成本高
、
二次污染严重以及资源利用率低等不足，本专利技术提供了一种含铁物料提铁减锌的方法及系统，本专利技术利用热解管将有机固废在提铁减锌回转窑中进行热解，并将热解产生的热解气排入高温区参与含铁物料的高温还原处理，同时产生的热解渣排入冷却区覆盖在含铁还原渣上，利用热解渣进一步还原金属氧化物，同时隔绝空气防止含铁还原渣中已还原的金属被再次氧化，并能够进一步降低含铁还原渣的温度
。
本专利技术的系统能够提高含铁还原渣冷却效果及金属化率的同时，还能够大量消耗有机固废，降低含铁物料还原能耗，实现了有机固废与含锌粉尘的资源化利用，取得了
1+1
大于2的显著技术效果
。
[0006]为实现上述技术目的，本专利技术所采用的技术方案具体如下所述：
[0007]根据本专利技术的第一种实施方案，提供一种含铁物料提铁减锌的方法：
[0008]一种含铁物料提铁减锌的方法，该方法包括以下步骤：
[0009]1)
根据物料的走向，将含铁物料与燃料组成的混合料投入至回转窑内，并依次流经预热区
、
高温区以及冷却区进行还原处理后从窑尾排出，获得含铁还原渣
。
[0010]2)
将有机固废投入至回转窑内进行热解处理，将产生的热解气输送至高温区，将
产生的热解渣输送至冷却区
。
在有机固废的热解过程中，有机固废与混合料不接触
。
[0011]3)
根据有机固废的热值和挥发分含量的变化，调节混合料中燃料的配比使得回转窑高温区的温度保持稳定
。
[0012]2、
根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤
2)
具体为：采用热解管将有机固废在回转窑内进行热解，其中，热解管为依次贯穿回转窑窑头
、
预热区
、
高温区
、
冷却区以及回转窑窑尾的管状结构，并且在位于高温区和冷却区的管壁上分别开设有通气孔和通料孔
。
[0013]作为优选，所述热解管在回转窑内沿回转窑的圆周方向进行单向转程不超过有机固废在热解管内的堆积角
(
例如不超过
37
°
，更优选不超过
30
°
，进一步优选不超过
25
°
)
的往复自回转运动
。
所述通气孔开设在热解管的上侧管壁上，所述通料孔开设在热解管的下侧管壁上，所述通气孔的孔径小于通料孔的孔径
。
[0014]作为优选，步骤
3)
具体为：单位时间内，有机固废的投加量为
m
，％
(
基于含铁物料的总质量
)。
设定当前批次有机固废的热值为
q
，
KJ/kg。
设定当前批次有机固废的挥发分含量为
V
，％
(
基于有机固废的总质量
)。
混合料中燃料的实际配入量记为
M
，％
(
基于含铁物料的总质量
)。
则有：
[0015][0016]在式
(I)
中，
M0为回转窑标准工况下混合料中燃料的配入量，％
(
基于含铁物料的总质量
)
，一般情况下，
M
为8‑
25
％，优选为
10
‑
20
％，更优选为
12
‑
18
％
。Q
为燃料的热值，
KJ/kg。
需要说明的是：回转窑标准工况指的是传统工艺中在无有机固废参与的情况下，仅用燃料
(
如炭粉
)
作为还原剂还原含铁物料时的工况
(
高温区温度达到
1100
‑
1500℃)。
[0017]在本专利技术中，有机固废的添加量不易过大，一般为0‑
30
％
(
基于含铁物料的总质量
)
，若超过
30
％，容易导致有机固废在热解反应管内填充率过大，可能造成物料流动不畅及堵塞
。
反而不利于系统的正常运行
。
此外，由于有机固废的添加量具有上限，因此对所处置的有机固废的热值下限具有要求，若热值过低，在本方案中不具备再次利用的价值，因此，在本专利技术中，一般要求有机固废的热值不低于
5MJ/kg
，其含碳量不低于
40wt
％，其挥发分含量不低于
5wt
％为宜
。
此外还需要说明的是，在本专利技术中，有机固废热解产生的热解气进入高温区后主要作用是燃烧提供热量，含铁物料的还原所需还原剂主要来源其内配炭粉，也就是说，理论上来说，有机固废热解产生的热解气替代的是含铁物料内配碳中仅充当燃料的配碳，而不是所有的内配碳
。
[0018]作为优选，该方法还包括有步骤
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种含铁物料提铁减锌的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1)
根据物料的走向，将含铁物料与燃料组成的混合料投入至回转窑内，并依次流经预热区
、
高温区以及冷却区进行还原处理后从窑尾排出，获得含铁还原渣；
2)
将有机固废投入至回转窑内进行热解处理，将产生的热解气输送至高温区，将产生的热解渣输送至冷却区；在有机固废的热解过程中，有机固废与混合料不接触；
3)
根据有机固废的热值和挥发分含量的变化，调节混合料中燃料的配比使得回转窑高温区的温度保持稳定
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤
2)
具体为：采用热解管将有机固废在回转窑内进行热解，其中，热解管为依次贯穿回转窑窑头
、
预热区
、
高温区
、
冷却区以及回转窑窑尾的管状结构，并且在位于高温区和冷却区的管壁上分别开设有通气孔和通料孔；作为优选，所述热解管在回转窑内沿回转窑的圆周方向进行单向转程不超过有机固废在热解管内的堆积角的往复自回转运动；所述通气孔开设在热解管的上侧管壁上，所述通料孔开设在热解管的下侧管壁上，所述通气孔的孔径小于通料孔的孔径
。3.
根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤
3)
具体为：单位时间内，有机固废的投加量为
m
，％；设定当前批次有机固废的热值为
q
，
KJ/kg
；设定当前批次有机固废的挥发分含量为
V
，％；混合料中燃料的实际配入量记为
M
，％；则有：在式
(I)
中，
M0为回转窑标准工况下混合料中燃料的配入量，％；
Q
为燃料的热值，
KJ/kg。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于：该方法还包括有步骤
4)
：向回转窑的冷却区添加石灰石降低含铁还原渣的出窑温度；优选，将石灰石与有机固废混合后再投入至回转窑内；作为优选，含铁还原渣的出窑温度低于
900℃
，优选低于
850℃
，更优选低于
800℃。5.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于：在步骤
4)
中，石灰石的实际添加量记为
K
，％，则有：在式
(II)
中，
K0为回转窑标准工况下石灰石的添加量，％
。6.
根据权利要求1‑5中任一项所述的方法，其特征在于：该方法还包括有步骤
5)
：根据气流的走向，助燃空气从窑尾的空气入口进入，在高温区参与物料的还原，产生的烟气从窑头的烟气出口排出，排出的烟气经过烟气净化除尘后外排并回收获得氧化锌粉尘；优选，采用进气管跨过冷却区后将助燃空气直接输送至高温区参与物料的还原
。7.
根据权利要求1‑6中任一项所述的方法，其特征在于：所述含铁物料为含有铁氧化物的铁矿物料，优选为钢铁厂含锌粉尘；和
/
或所述燃料为煤粉或炭粉，优选为炭粉；和
/
或所述有机固废为含有有机碳的物料，优选为有机污泥
、
生物质
、
橡胶
、
织物
。8.
根据权利要求1‑7中任一项所述的方法，其特征在于：回转窑高温区的温度为
1100
～
1500℃
，优选为
1150
‑
1400℃
；和
/
或
所述热解气为含有
CH4、H2、CO
的气体；和
/
或所述热解渣为有机固废通过热解除去挥发分后的含碳物料
。9.
一种用于权利要求1‑8中任一项所述方法的系统，其特征在于：该系统包括倾斜设置的卧式回转窑以及热解管；所述回转窑包括窑头
(1)、
窑身
(2)
以及窑尾
(3)
；所述窑身
(2)
的内腔沿窑头
(1)
至窑尾
(3)
的方向包括依次串通的预热区
(201)、
高温区
(202)
以及冷却区
(203)
；窑头
(1)
上开设有与预热区
(201)
相连通的物料入口
(101)
和烟气出口
(102)
；窑尾
(3)
上开设有与冷却区
(203)
相连通的物料出口
(301)
和助燃气入口
(302)
；所述热解管为从窑头
(1)
中心处穿入并依次贯穿窑身
(2)
后从窑尾
(3)
的中心处穿出的管状结构；在窑头
(1)
至窑尾
(3)
的方向上，所述热解管包括依次串通的加料段
(4)、
预热段
(5)、
热解段
(6)、
出料段
(7)
以及推料塞
(8)
；所述加料段
(4)
位于窑头
(1)
的前端，所述预热段
(5)
位于窑头
(1)
和预热区
(201)
内，所述热解段
(6)
位于高温区
(202)
内并在其管壁上开设有通气孔，所述出料段
(7)
位于冷却区
(203)
和窑尾
(3)
内并在其管壁上开设有通料孔；推料塞
(8)
设置在热解管的管腔内，并可在加料段
(4)、
预热段
(5)、
热解段<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李谦，叶恒棣，魏进超，周浩宇，刘前，沈维民，戴波，赵婷，
申请(专利权)人：湖南中冶长天节能环保技术有限公司，
类型：发明
国别省市：