[发明专利]一种钢铁冶金粉尘高效处理并联产直接还原铁粉的方法

说明书

本发明属于冶金技术领域，具体公开了一种钢铁冶金粉尘高效处理并联产直接还原铁粉的方法，包括以下步骤：将高炉粉尘和电炉粉尘经造球、干燥，制成核壳结构高炉粉尘/电炉粉尘复合球团；将烘干后的核壳结构高炉粉尘/电炉粉尘复合球团装入微波炉内，经高温还原焙烧实现有害元素脱除并制成金属化球团；将金属化球团经常规磁选后得到直接还原铁粉。本发明实现了钢铁冶金废弃物的二次资源利用，工艺简单，生产成本低，环境友好，具有良好的产业前景。

技术领域

本发明属于钢铁冶金有害固废处理领域，具体涉及一种利用钢铁冶金粉尘高效处理并联产直接还原铁粉的方法。

背景技术

随着钢铁工业的快速发展，全球资源、环境、能源压力日趋迫切。2018年全球粗钢产量达到16.912亿吨，同比2017年增长4.6％。庞大的粗钢产量伴随着大量的废水、粉尘、废气等污染物的产生和排放，给环境带来沉重的压力，冶金粉尘产生量约为钢铁产量的10％左右，仅2015年世界钢铁冶金粉尘产生量达1.623亿吨。其中，高炉粉尘属于一类主要的钢铁行业固体废弃物，是高炉炼铁过程中的主要副产物。电炉粉尘仅次于高炉粉尘，主要产生于电弧炉炼钢过程中。2015年世界高炉粉尘产生量约为1.464亿吨，2014年全球电炉粉尘产量多达876.4万t。高炉粉尘中含有Fe、Zn、C、CaO以及一些有害重金属成分，电炉粉尘中含有Fe、Zn、CaO以及一些有害重金属成分。两者均是重要的富含Fe的二次资源，同时也还含有Pb、Cr等重金属元素，被美国环保局(EPA)归类为有害废物(K061)。高炉粉尘及电炉粉尘如果肆意堆放，在雨水的作用下Pb、Cr等重金属元素将渗入地下水，危害动植物以及人类生存环境，同时，高炉粉尘中的有价元素(例如，Fe)不能有效回收，造成有价资源的严重浪费。目前，针对高炉粉尘及电炉粉尘的处理已发展出多种处理方法，可分为三类：火法工艺、湿法工艺、物理法，其中以火法工艺为主。

传统火法工艺包括回转窑法(如威尔兹回转窑法)、直接还原法(转底炉直接还原工艺)、熔融还原法，烧结法等；湿法工艺主要分为酸浸法、碱浸法，如：ZINCEX工艺、EZINEX工艺等；物理法主要分为磁性分离、机械分离及固化或玻化法，如浮选-磁选联合工艺、水力旋流脱锌工艺、Oregon工艺等。研究表明，以上方法都有其局限性。火法工艺相对技术较为成熟，但依然存在不足。例如，威尔兹回转窑中，产品的金属化率较低，产品质量较差，生产率较低；转底炉直接还原工艺使用煤和焦粉作为还原剂，易污染环境，能耗较高。湿法工艺工序复杂，仅对高锌和中锌含量的粉尘有较好的浸出效果，浸出剂消耗量大，浸出废液难以处理。物理法从钢铁冶金粉尘中回收有价金属效率较低，造成巨大资源浪费。

因此，目前高炉粉尘及电炉粉尘的高效综合处理仍需克服诸多技术瓶颈，发展针对高炉粉尘及电炉粉尘高效处理工艺对资源循环利用，生态环境保护及能源节约利用都具有重大意义。

发明内容

针对钢铁冶金粉尘有害固废处理效果不理想的技术问题，本发明目的在于，提供一种钢铁冶金粉尘高效处理并联产直接还原铁粉的方法，旨在实现钢铁冶金粉尘有害固废的处理以及资源化利用。

本发明旨在提供一种高效处理钢铁冶金粉尘有害固废，且实现其中的有价元素的高效回收的方法。为实现其中的有害元素高效脱除以及有价元素的高价值转化，本发明提供了以下技术方案：

一种钢铁冶金粉尘高效处理并联产直接还原铁粉的方法，包括以下步骤：

步骤(1)：核壳结构复合球团的制备：

将高炉粉尘在圆盘造球机中经造球制得球核，随后加入电炉粉尘继续造球，在该球核表面形成电炉粉尘的球壳，制得所述的核壳结构复合球团；

步骤(2)：微波焙烧：

将步骤(1)所述的核壳结构复合球团在微波辐照下实现自还原，实现有害元素脱除并制得金属化球团；

步骤(3)：磁选分离：

将步骤(2)所述金属化球团经磁选制得直接还原铁粉。