[发明专利]一种熔融炉处理钢铁厂固体废料工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢铁厂含锌、铅固体废料处理工艺，尤其是涉及一种利用熔融炉处理固体废料，并回收锌、铅等有价元素工艺。

背景技术

钢铁厂含铁固体废料主要为烧结、球团、高炉、转炉、电炉和轧制等各个工序的除尘工艺产生的粉尘和污泥，以及渣钢、废钢等资源，一般含有铁、碳和一定量的Zn、Pb等元素，在传统高炉—转炉的钢铁生产流程中，固体废料的产量约为粗钢产量10%左右，我国2012年粗钢产量约为7亿吨，则年含铁固体废料产生量约为7000万吨，数量非常庞大，因此，对钢铁厂固体废料进行资源化高效回收利用具有非常大的经济和社会效益。

钢铁厂含铁固体废料中富含Fe、CaO、MgO、C等宝贵资源，目前国内外很多企业将含铁尘泥作为原料直接配入烧结、球团，能在一定程度上实现钢铁厂含铁固体废料的资源化利用，但含铁固体废料中K、Na、Zn和Pb等有害元素的存在限制了其在钢铁流程中的大规模的循环利用，故传统的钢铁流程仅能消耗部分有害元素含量低的含铁固废资源。

转底炉工艺是目前比较受关注的用于处理钢铁厂含锌、铅粉尘的工艺（专利号：200810222976.8），该工艺将含锌、铅粉尘通过混合—配料—成型—转底炉直接还原等工序脱除铅、锌等有害元素，得到直接还原铁，该工艺的优势在于处理效率高，处理能力适中，对能源要求不是很高，可以直接用钢铁厂的副产煤气作为热源，但是该工艺仅能处理锌、铅含量较低和全铁含量较高的含铁废料，并且难以处理渣钢等粒度较大的固体废弃物，同时该工艺也存在投资成本大，占地面积大、运行不稳定等缺点，尚待进一步研究。

发明内容

本发明涉及一种利用熔融炉处理钢铁厂含铁固体废料的工艺。该工艺能对钢铁厂不同成分的含锌、铅固体废料进行处理，充分利用废料中Fe、C等资源，回收废料中锌、铅等有价元素。

本发明以含锌、铅的高炉粉尘、转炉污泥、电炉除尘灰、渣钢以及废钢等为主要原料，首先按基础特性对各种原料进行分类和管理，部分原料需进行预处理。将各种原料按照一定的配比进行配料，经搅拌后送入料仓，然后进行冷凝造块或高温造块，经养护或冷却、整粒等操作后得到成品团块。成品团块与焦炭混合后送入熔融炉进行高温熔融，同时含锌废钢等废料也可按一定比例加入熔融炉，最终产生高温混合气体，混合气体在炉顶经过旋风除尘器，可将碳等元素分离出来，含碳粉尘可重新回收利用，剩余混合气体经布袋除尘器进一步分离，得到富锌、铅粉尘，同时可得到高热值煤气，可回收用于高温造块、熔融炉热风预热及后续提纯工序。收集到的富锌、铅粉尘进一步提纯，提纯后可得到较高纯度的锌、铅产品。熔融炉底定期打开排铅口，收集铅液，得到粗铅，同时也可得到铁水和炉渣等产品。具体技术方案如下：

 (1)混料配入50%～70%干燥后的含锌、铅的高炉粉尘、电炉除尘灰等粉尘，0～15%的还原剂(无烟煤、焦粉等)、0～5%的熔剂(石灰石、生石灰、硅石等)，5～10%的粘结剂(水泥)和0%～30%的转炉污泥，根据转炉污泥的量配入5～15%的水，充分混匀后经对辊压球机或振动压球机压制成块，养护3至4天后存放在料场备用。或者采用高温造块，冷却后备用。

(2)含铁废料制成的团块、焦炭和含锌废钢等原料按照一定的配比运至炉顶料仓，由炉顶料钟加料器加入熔融炉进行熔融冶炼。

(3)熔融炉配备热风炉，正常冶炼时，富氧热风由风口吹入炉内，使熔融炉下部的焦炭燃烧，放出热量，同时生成富含CO和CO₂的高温炉气，炉料与炽热的焦炭及高温炉气接触，进行激烈的热交换，完成含锌、铅团块的预热、还原、熔化、渣铁分离等冶金过程，最终生成铁液、炉渣和铅液，还原产物金属锌和部分铅从炉料中挥发出来，进入炉气。

(4)熔融炉的炉顶除尘装置设计为旋风除尘器加布袋除尘器的除尘方式，炉气首先从炉顶进入旋风除尘器，使炉气中C等元素得到分离，得到含碳量较高、含锌和铅量较低的粉尘，这部分粉尘返回料厂，可用于造块，循环利用。经过旋风除尘器后的炉气进入布袋除尘器，可得到含锌、铅量较高的粉尘，这部分粉尘通过高温提纯装置，可最终获得较高纯度的锌、铅产品。

(5)残余烟气经净化除尘后得到高热值煤气和部分含锌、铅污泥，含锌、铅污泥可返回料厂进入造块系统，循环利用，高热值煤气可作为热风炉或高温提纯设备的气体燃料，进一步循环利用。

(6)熔融炉炉缸中生成的铅可定期从炉底排铅孔排出炉外，收集后得到粗铅，通过提纯系统，可进一步获得高纯度的铅产品。同时从熔融炉炉缸中还可到铁液和炉渣，铁液经预处理后熔铸成块，炉渣用水急冷、破碎，可作为水泥等建筑材料的生产原料。