[发明专利]利用碳酸化工艺处理含铁粉尘再生利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢铁企业含铁粉尘再生利用以及实现CO₂减排的方法，特别是用于转炉加速化渣、缩短转炉冶炼周期、提高脱磷率的利用碳酸化工艺处理含铁粉尘再生利用方法。

背景技术

随着温室效应引起的全球气候恶化已经开始对人类的生存和发展产生了较为严重的负面影响，因而CO₂等温室气体减排也已经成为世界各国关注的焦点问题，而作为资源密集型产业的钢铁企业，其在钢铁冶金生产过程中不仅存在巨大能源消耗，而且诸如CO₂排放以及各种冶金粉尘等也给大气及企业周边环境等造成了较大的污染。钢铁企业的含铁粉尘种类繁多，其主要集中于烧结、高炉、转炉以及电炉等工序中。这些粉尘的发生量巨大，同时含铁量较高并且含有一定量的CaO、MgO、C等有用成分，是一种十分宝贵的二次含铁原料。目前，含铁粉尘回收利用方法主要有以下几种：（1）作为烧结配料加入到烧结工序并运用到高炉生产中。由于含铁粉尘粒度即为细小，在烧结过程中会造成烧结料层透气性下降，降低烧结有效利用系数，影响烧结矿质量等等，同时对于碱金属含量较高的含铁粉尘通过烧结工艺返回到高炉中，会在高炉内部形成循环富集，严重影响高炉生产顺行，腐蚀高炉炉衬，威胁高炉寿命。（2）利用转底炉工艺生产自还原球团，该工艺虽可较为有效地脱除粉尘Zn、Pb等有害元素，但其设备工艺较为复杂，投资建设运营成本较高。（3）作为转炉炼钢造渣剂返回到转炉生产工序中，以达到转炉粉尘（尘泥）在转炉炼钢环节内部的再生利用。

中国专利CN1070690A公开了一种“炼钢转炉除尘污泥成球的方法”，其主要是将转炉污泥与石灰粉加水混匀，经消化、造球、烘干、筛分后用作转炉炼钢造渣剂。中国专利CN1278012A公开了一种“用炼钢转炉污泥生产炼钢造渣剂的方法”，其主要是把转炉污泥配加燃料以及附加物，经混匀、陈化、压坯、烧结、破碎、筛分等一系列工序制成炼钢复合渣。该法生产的复合造渣剂虽然可改善炼钢复合造渣剂的理化性能，缩短炼钢时间，但其陈化时间较长，使用挤砖机将污泥挤压成型，经较高温度的焙烧后再进行破碎、筛分，增加了复合造渣剂制备过程中的燃料及能量消耗。以上方法虽然都可以较为有效地实现含铁粉尘的再生利用，但其在CO₂减排等方面几乎发挥不到任何作用。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种利用碳酸化工艺处理含铁粉尘再生利用方法。该方法通过将含铁粉尘利用碳酸化球团工艺制备转炉炼钢造渣剂，为钢铁企业提供一条即可充分实现含铁粉尘再资源化利用又可显著降低CO₂等温室气体排放的切实可行道路。克服了现有技术只能较为有效地实现含铁粉尘的再生利用，但CO₂减排等方面几乎不能发挥作用的缺陷。

实现上述发明目的采用以下技术方案：一种利用碳酸化工艺处理含铁粉尘再生利用方法，再生利用方法的原料是含铁粉尘和活性石灰，所述的再生利用方法包括以下步骤：

（1）配比混匀原料：将钢铁企业的含铁粉尘和活性石灰按照重量比例60%～70%:40%～30%充分混和均匀，得到混合料，混合料中的CaO含量为20%～30%；

（2）混合料消化：将配置混匀好的混合料加水润湿，再次将混合料混匀并静置堆闷至少2h，以保证活性石灰能够充分消化；

（3）制备生球：将消化后的混合料在圆盘造球机中滚动成球或采用压球机加压成球，得到生球；

（4）碳酸化固结反应：将生球放入到碳酸化反应罐中进行碳酸化固结反应，得到碳酸化成品球；

（5）转炉冶炼：用碳酸化成品球替代一部分活性石灰，加入到转炉吹炼前期造渣，用以加快成渣，降低转炉熔池温度；

（6）回收烟气：转炉烟气进入回收净化系统，回收净化系统收集的烟气作为碳酸化球团矿反应的气体反应物，实现CO₂气体在转炉环节的内部循环利用。

作为优选方案，所述钢铁企业含铁粉尘主要包括烧结除尘灰、高炉粉尘、转炉粉尘、电炉粉尘。

作为优选方案，混合料消化步骤中，按照重量计，水的加入量是混合料重量的8％～10％。

作为优选方案，所述生球的直径为10～12.5mm。    

作为优选方案，碳酸化固结反应温度为500～600℃，通入体积浓度为50%以上的CO₂气体，气体流速为1.5cm/s，反应时间为15～20min。

作为优选方案，在转炉冶炼初期加入3～5kg/t铁水的碳酸化球团。