[發明專利]一種利用煤氣化渣回收鋼渣中鐵的方法

在審

• 申請號: 202210112862.8
• 申請日: 2022-01-29
• 公開（公告）號: CN114480745A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 王亞麗;魏宇辰;王忻毓;李伯霖鋒;周家寧;柳清揚;姚羽涵;胡禧礴
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C21B3/04
• 分類號: C21B3/04;C21B3/08
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李夢楠

本發明涉及工業固體廢棄物綜合利用技術領域，尤其涉及一種利用煤氣化渣回收鋼渣中鐵的方法。本發明首次采用鍋爐廢棄物煤氣化渣作為鋼渣中鐵回收工藝的還原劑，并基于鋼渣及煤氣化渣的成分特點，通過采取預處理方式、優化還原反應條件及冷卻方式，既實現鍋爐廢棄物煤氣化渣的再利用，減少其排放帶來的環境污染及資源浪費，又能夠在保持較高回收率的前提下顯著降低還原溫度，從現有的最高溫1500℃降低至1400℃，節約了能耗；同時僅使用單一還原劑，無需添加調質劑，降低了鐵回收成本，并實現風冷替代水冷，簡化冷卻程序。

技術領域

本發明涉及工業固體廢棄物綜合利用技術領域，尤其涉及一種利用煤氣化渣回收鋼渣中鐵的方法。

背景技術

轉爐鋼渣屬于大宗工業固體廢棄物，排放量約為鋼產量的15-20％，每年都以近億噸的速度排放。轉爐鋼渣經破碎、磁選后，仍含有約10-30％左右的鐵，具有較高的回收價值。

CN113621749A公開了一種利用稻殼灰提高鋼渣中鐵的還原效率方法，該方法不僅提高了鐵回收率達到80％以上，而且實現農業廢棄物稻的回收再利用，取得雙重效果。然而，該方法所需還原溫度較高(達到1500℃)，存在能耗較大的問題，且為了保證鐵回收效率，還原過程中還須添加調質劑氧化鋁和氧化硅，存在成本較高的問題；同時其冷卻方式只能選擇水淬冷卻，鐵分離時需要磁選鐵等處理過程，操作繁瑣。基于其存在的上述問題，該方法仍也有待于進一步改進。

煤氣化渣屬于工業固體廢物的一種，是煤與氧氣或富氧空氣發生不完全燃燒生成CO與H₂的過程中，煤中無機礦物質經過不同的物理化學轉變伴隨著煤中殘留的碳顆粒形成的固態殘渣。隨國家綠色生態文明建設的快速廣泛推進，煤氣化渣的綜合利用在現代煤化工領域成為當前環保高質量發展要求中需要迫切解決的課題難點之一。然而，煤氣化渣綜合利用率低下，大量煤氣化渣仍以露天填埋堆放等舍棄方式進行處理，長期堆放積累將會對水體、大氣造成極大的污染。所以如何使煤氣化渣高價值化回收二次利用減少資源浪費與經濟損失，需要各領域進行大量推廣研究。

因此，特提出本發明。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提出一種利用煤氣化渣回收鋼渣中鐵的方法，其兼具成本低、能耗小、操作更簡便、鐵回收率較高的優點。

本發明所述的鋼渣中鐵的回收方法，是以煤氣化渣為還原劑，進行還原重構；其中，所述鋼渣中FeO_x的含量為30-40％，FeO_x表示FeO和Fe₂O₃。

本發明通過對現有還原劑的深入研究后發現，煤氣化渣中活性炭質組分充足，滿足作為高溫還原劑的條件，且含有充足且均衡的鈣硅鋁質組分，可在無需添加調質劑、節約成本的情況下仍獲得較高的鐵回收率，并顯著降低還原溫度，大大降低還原工藝的生產能耗，同時還可以實現風冷冷卻方式，簡化操作程序，從而取得多重預料不到的技術效果。

具體來講，煤氣化渣中同時含有充足的炭質和鈣硅鋁質組分。利用其中的炭質組分可實現鋼渣熔體中鐵相的還原，利用鈣硅鋁質組分可以有效降低物料的高溫熔點，使物料更易達到鐵沉降時所需粘度，提高熔體流動性，增大高溫時物料之間融合程度及接觸面積，促使鐵還原反應更充分進行，從而在較低溫度條件下實現較高的回收率，基于煤氣化渣與鋼渣的混合熔體的特殊成分構成，所得熔體在高溫下粘度較低，還原所得鐵液更易發生沉降，隨著反應的充分進行，鐵逐漸沉降至下層，當反應完成后出爐冷卻，可采用更簡單的風冷方式達到冷卻效果，冷卻后物料呈現為分層狀態，上層為提鐵后鋼渣，下層為塊狀鐵，可直接進行鐵分離回收，大大提高了回收效率。

本發明中，所述煤氣化渣的添加量按鋼渣中鐵相及還原反應方程式計算，具體計算公式如式Ⅰ：

M_{(煤氣化渣)}＝[41.65G₁+56.25G₂]÷W_炭I；

其中：