[發(fā)明專利]一種鋼鐵廠含鋅塵泥高效轉底爐直接還原處理工藝

有效

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• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113528806B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設計）人: 王汝芳;王秋影;馮魯興
• 申請（專利權）人: 賽能杰高新技術股份有限公司
• 主分類號: C22B1/02
• 分類號: C22B1/02;C22B1/243;C22B5/12;C22B5/16;C22B7/02;C22B19/20;C22B19/30;C22B19/38;C21B13/08
• 代理公司: 北京欣鼎專利代理事務所(普通合伙) 11834
• 代理人: 盧萍

本發(fā)明公開一種鋼鐵廠含鋅塵泥高效轉底爐直接還原處理工藝，包括原料處理、配料、混合、成型、物料烘干、焙燒還原、煙氣處理和成品冷卻的步驟。本工藝以CO和H2作為還原劑，H2來源于低階煤熱解。本發(fā)明有益效果包括：采用碳氫聯(lián)合還原將鐵氧化物還原為金屬鐵、氧化鋅還原成金屬鋅后揮發(fā)再氧化收集，產品金屬化率可達到90％以上，比現有產品金屬化率提高了30％，脫鋅率大于95％。采用碳氫聯(lián)合還原技術，還原溫度低，能耗低。傳統(tǒng)轉底爐還原溫度在1250～1350℃，而本工藝還原溫度在800～1230℃，適用范圍更廣。本工藝還原煤分別在配料和深度還原階段加入，強化了后期氫還原的還原性氣氛，提高了還原效率及金屬化率，同時本工藝中的還原煤采用低階煤，代替無煙煤，成本低。

技術領域

本發(fā)明涉及冶金和礦物工程技術領域，尤其涉及一種鋼鐵廠含鋅塵泥高效轉底爐直接還原處理工藝。

背景技術

鋼鐵廠粉塵量一般為鋼產量的8％～12％，含鋅粉塵占總粉塵量的20％～30％。目前，國內處理含鋅粉塵的方法大概有四種：(1)燒結法。將粉塵返回燒結存在的問題是隨著含鋅粉塵的不斷循環(huán)利用，粉塵中鋅含量會越來越高，鋅的循環(huán)富集影響高爐順行和壽命。(2)選礦法。相對工藝簡單、運行成本低、易于實施，但脫鋅率不高，從提鋅考慮一般作為濕法或火法工藝的預處理工藝。(3)濕法工藝。濕法技術一般用于較高鋅含量(15％)的粉塵處理，相對能耗小、設備投資少，但工藝繁瑣，污染大。(4)火法工藝是目前鋼廠普遍采用的提鋅處理方法，典型工業(yè)化代表是回轉窯、轉底爐技術，基本原理都是利用鋅沸點較低、高溫易揮發(fā)的性質，通過還原使粉塵中的鋅揮發(fā)再富集回收?；剞D窯工藝是國內多數鋼鐵廠處理含鋅塵泥的成熟工藝技術，該方法具有工藝簡潔、項目投資小等優(yōu)點。轉底爐工藝是目前國內少數鋼鐵廠處理含鋅塵泥的成熟工藝技術，優(yōu)點是對冶金含鋅塵泥具有良好的適應性。回轉窯和轉底爐工藝還原機理都是碳還原，利用CO作還原劑去除金屬氧化物中的氧，由于CO的分子較大，難以滲透到物料內部，存在還原溫度高、還原速度慢、金屬化率低等問題。

根據CO與H2還原鐵氧化物的熱力學特性，在溫度低于810℃時，CO的還原能力高于H2，在溫度高于810℃時，H2的還原能力高于CO，因此在還原前期采用碳還原，還原后期采用氫還原，碳氫聯(lián)合還原可有效提高還原效率，大大提高還原產品的產量和金屬化率。與傳統(tǒng)碳還原工藝相比，碳氫聯(lián)合還原過程需要消耗大量的H2，目前大規(guī)模制氫的方法主要有：電解水制氫、天然氣裂解制氫、石油氣化和裂化制氫、煤氣化制氫、焦爐煤氣制氫等，以上各種制氫工藝因為生產成本較高，都沒有大規(guī)模的推廣應用，因此能夠規(guī)模經濟地供給氫氣是碳氫聯(lián)合還原工藝發(fā)展的前提和基礎。

發(fā)明內容

本發(fā)明專利提出一種鋼鐵廠含鋅塵泥高效轉底爐直接還原處理工藝，目的在于提供一種高效、節(jié)能、環(huán)保的處理鋼鐵廠含鋅塵泥的工藝方法。

一種鋼鐵廠含鋅塵泥高效轉底爐直接還原處理工藝，包括：

一、原料處理，將污泥送至烘干機烘干至含水量約10％左右，烘干后的污泥與含鋅粉塵混合后送至配料室料倉中消解、陳化，并將高揮發(fā)分煤一磨至粒度100～200目，將高揮發(fā)分煤二破碎至粒度5～25mm；

二、配料、混合，將步驟一中所述混合料、高揮發(fā)分煤一、膨潤土按比例配料后混勻；

三、成型，將步驟二中混勻后物料制備成含水8％～12％、粒度為6～25mm的濕物料；

四、物料烘干，將步驟三中所述濕物料干燥脫水，干燥后物料水份需滿足5％；

五、焙燒還原，將物料由轉底爐的第一布料口均勻布在轉底爐環(huán)形爐床上，料層厚度為10～80mm，轉底爐爐體轉動過程中，物料先后需經歷以碳為主還原反應、以氫為主還原反應的過程；

六、煙氣處理，500～1000℃高溫煙氣由轉底爐排出經空氣換熱器、余熱鍋爐多級回收余熱后，溫度降至～200℃，進入轉底爐煙氣除塵器，凈化后的煙氣尾氣送至煙氣爐與熱煙氣混合后用于物料烘干，烘干后的煙氣(～120℃)經除塵、脫硫脫硝達標后排放；