CN110306058B - 一种转底炉高效处理含锌铁冶金尘泥的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种转底炉高效处理含锌铁冶金尘泥的工艺，将含锌铁冶金尘泥或矿物制成的球团料先置于移动床上依次进行干燥处理、预热处理和燃料引燃处理，通过引入由转底炉煤气换热产生的热风对球团料进行预热处理，导入由转底炉煤气二次燃烧产生的热风对球团料进行燃料引燃处理，燃料引燃处理产生的废气用于球团干燥；经过燃料引燃处理后的球团料转入转底炉内直接进入还原阶段，从烟气中捕集凝结回收锌。该工艺克服了传统转底炉工艺因辐射传热导致料层薄、生产效率低的问题，实现了煤气资源的循环利用，降低了能耗，减少二次污染，对转底炉高效、清洁处理含锌铁冶金尘泥有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种含锌铁冶金尘泥或矿物的处理方法，特别涉及一种利用转底炉高效处理含锌铁冶金尘泥或矿物，挥发回收锌并获得炼铁原料的工艺，属于钢铁冶金领域和二次资源综合利用领域。
背景技术
含锌铁冶金尘泥来源广泛，工业生产中产生量也相对较大，作为二次资源其处置和综合利用途径收到越来越多的关注。目前含锌铁冶金尘泥的综合利用工艺主要有：直接还原法、浸出法、用于制备材料等。直接还原法能同时得到高铁产品和高锌产品，但能耗过高，转底炉、竖炉等设备易发生故障；选别、浸出、选浸联合处理冶金尘泥可有效回收有价元素，得到多种产品，但工艺流程复杂、药剂耗量及废水处理量大，处理量也有限；利用含锌铁冶金尘泥制备高附加值产品时所需工艺技术要求高且处理量小。
目前处理含锌铁冶金尘泥应用最广泛的是直接还原法，其中应用较为成功的是采用转底炉处理冶金固体废弃物的工艺，其工艺是将含锌铁冶金尘泥制成球团后，将球团干燥后装入转底炉，在转底炉内高温下进行还原。转底炉的高温和热量主要通过燃料(天然气、煤、油等)的燃烧产生，产生的烟气在炉料的上方逆向流动，在回转过程中通过炉墙和废气的辐射传递能量至焙烧球团，随着转底炉的转动，使球团经过干燥、预热、还原过程。高温下，球团内的氧化锌等物质被还原为单质锌蒸气，随烟气排出后经冷却系统被氧化成氧化锌收集。
转底炉工艺的优点是对冶金含尘尘泥具有优良的适应性、尘泥中的锌回收率高。但传统的转底炉由于干燥、预热、焙烧在同一个炉膛中进行，且球团料层厚度受限，其工艺传热效率低、处理量较小；转底炉煤气热值低，其燃烧利用效率低，会造成能耗高、二次污染严重等问题，这些都严重制约了转底炉处理冶金尘泥技术的应用和发展。
因此，对传统转底炉工艺进行改进，提高转底炉工艺的热效率和生产效率，提高煤气的燃烧利用效率，降低能耗和污染，对含锌铁冶金尘泥的绿色、清洁、高效利用意义重大。
发明内容
针对现有技术中转底炉处理含锌铁冶金尘泥工艺存在的技术问题，本发明的目的是在于提供一种在利用转底炉处理含锌铁冶金尘泥球团料之前增加移动床对含锌铁尘泥球团料进行加热、燃料引燃等预处理的工艺，该工艺通过移动床对球团料的加热和燃料引燃，提高了球团进入转底炉时的温度，提高转底炉工艺过程的加热效率，同时使球团中的碳处于炽热的状态，进入到转底炉中即开始还原球团，加速含锌铁尘泥的还原脱锌过程。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种转底炉高效处理含锌铁冶金尘泥的工艺，该工艺是将含锌铁冶金尘泥或矿物制成的球团料先置于移动床上依次进行干燥处理、预热处理和燃料引燃处理，通过引入由转底炉煤气换热产生的热风对球团料进行预热处理，以及导入由转底炉煤气二次燃烧产生的热风对球团料进行燃料引燃处理，燃料引燃处理产生的废气用于对球团料干燥处理；经过燃料引燃处理后的球团料转入转底炉内直接进入还原阶段，从烟气中捕集凝结回收锌。
本发明通过对进入转底炉处理之前的含锌铁冶金尘泥球团料进行加热和燃料引燃处理，在移动床上完成干燥、预热、燃料引燃三个过程，提高球团进入转底炉时的温度，使球团中的燃料处于初始燃烧的状态，可使球团在转底炉中快速升温、还原，从而克服传统转底炉工艺因辐射传热导致料层薄、生产效率低的问题。通过控制移动床下料到转底炉时球团的温度和燃料的燃烧状态，可实现移动床和转底炉的有机衔接，从而在快速升温的基础上实现含锌矿物的高效还原。由于提前脱除球团的水分，结合转底炉中焙烧球的快速还原，提高了转底炉煤气的CO含量和热值，从而可将煤气通过二次燃烧用于球团的加热，实现了煤气资源的循环利用。此外，本发明还可降低能耗、减少二次污染，且克服了传统转底炉不能脱硫的缺陷，提高了原料的适应性，对转底炉高效、清洁处理含锌铁冶金尘泥有重要意义。
本发明对现有的转底炉做出简单的改进，在转底炉前增设对流传热的移动床，移动床和转底炉之间通过密封溜槽衔接，密封溜槽在转底炉一端设有布料器。移动床上的球团料依次经过干燥、预热和燃料引燃处理后，通过密封溜槽和布料器，布料在转底炉内上部。
优选的方案，转底炉煤气换热产生的600～800℃热风引入移动床对球团料进行预热处理。对转底炉煤气的余热进行二次利用，将其换热回收得到的热空气导入到移动床对球团料进行预热。
优选的方案，转底炉煤气二次燃烧产生的热风分为两部分，一部分引入移动床对球团料进行燃料引燃处理，另一部分用于转底炉球团加热还原。
较优选的方案，转底炉煤气进行二次燃烧产生温度为950～1100℃、氧含量6％～10％的热风引入移动床对球团料进行燃料引燃处理，燃料引燃处理产生的废气兑入部分冷空气使其温度至300～450℃，用于对球团料的干燥处理。
较优选的方案，转底炉煤气进行二次燃烧产生温度为1200～1300℃、氧含量3％～5％的热风引入转底炉对球团料进行加热还原。
优选的方案，球团料转入转底炉时的温度为900～1050℃。
优选的方案，所述球团料在移动床上的布料厚度为150～300mm，球团料干燥处理时间为3～6min，预热处理时间为5～8min，燃料引燃处理时间为3～5min。
优选的方案，燃料引燃处理后的球团料通过密封溜槽和布料器布到转底炉上，在转底炉内完成还原阶段，还原阶段的温度为1150～1300℃，时间为25～60min。通过密封溜槽将移动床和转底炉衔接，保证了燃料引燃处理能够快速布料至转底炉内。
优选的方案，所述移动床包括链篦机或带有箅床的装置(如带式机等)。
优选的方案，干燥处理和预热处理产生的废气合并，通过脱硫后排放。
本发明的含锌铁矿物包括普通铁矿石、难处理铁矿石、含铁尘泥、工业固体废弃物等。
与现有技术相比，本发明的技术方案优点在于：
(1)本发明通过在转底炉前增设对流传热的移动床，将球团水分脱除，并对球团进行预热，且使球团中的燃料处于初始燃烧的状态，可使球团在转底炉中快速升温、还原，从而克服传统转底炉工艺因辐射传热导致料层薄、生产效率低、设备规模庞大等系列问题。
(2)本发明通过控制移动床下料到转底炉时球团料的温度和燃料的燃烧状态，实现移动床和转底炉的有机衔接，从而在快速升温的基础上实现含锌矿物的高效还原。
(3)本发明由于提前脱除水分，结合转底炉中快速还原，提高了转底炉煤气的CO含量和热值，从而可将煤气通过二次燃烧用于球团的加热，实现了煤气资源的循环利用，大幅降低了工艺过程的能耗。
(4)本发明可以脱除球团中的大部分硫，提高了还原铁产品的品质，克服了传统转底炉不能脱硫的缺陷。
(5)本发明转底炉出来的尾气因含水量少，有利于后续采用布袋将粉尘高效回收，减少糊袋，从而提高生产效率，且提高了工艺对原料的适应性，使得高氯、高碱金属的原料也可通过转底炉工艺进行处理。
综上所述，本发明针对传统转底炉处理冶金尘泥的弊端，开发了一种转底炉高效处理含锌铁冶金尘泥的工艺，通过在转底炉处理之前增设移动床，结合煤气二次燃烧利用的方法，提高转底炉工艺过程的加热效率，加速含锌铁尘泥的还原脱锌，降低了工序能耗和二次污染。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。
对比实施例1
按照现有常规的转底炉处理含锌冶金尘泥球团料。
将含锌冶金尘泥用圆盘造球机造球，然后直接进入转底炉。球团在转底炉内完成干燥、预热、还原焙烧，该工艺脱锌率为82％，球团金属化率76％，产品硫含量0.3％，折算后产量约22万吨/年。
实施例1
一种转底炉高效处理冶金尘泥的方法，是将含锌冶金尘泥用圆盘造球机造球，在转底炉处理之前增加链篦机，将球团布料在链篦机上，料层厚度150mm，链篦机分为干燥段、预热段、燃料引燃段三个阶段。干燥段的热气来源于燃料引燃段，燃料引燃段出来的热废气兑入部分冷空气使其温度为300℃，返回干燥段对球团料进行干燥，干燥时间6min；将转底炉煤气换热得到的600℃热空气，引入到链篦机上预热段对球团进行预热，预热时间5min；将转底炉煤气二次燃烧得到的部分热风，引入到链篦机上燃料引燃段，风温950℃、氧含量10％，停留时间5min。预热后的球团通过密封溜槽和布料器布到转底炉上，入炉温度约为900℃。将部分转底炉煤气燃烧产生1200℃、氧含量5％的热风，将其导入到转底炉对球团进行加热和还原，球团在转底炉内完成还原焙烧，温度约1150℃，还原时间60min，将锌快速挥发到烟气中后，通过捕集凝结的含锌粉尘实现锌的回收。移动床上干燥段、预热段产生的废气合并，通过脱硫后达标后排放。该工艺脱锌率为91％，球团金属化率86％，硫含量0.09％，相对对比实施例1，产量提升30％，能耗下降15％，煤气利用率提高25％。
实施例2
一种转底炉高效处理冶金尘泥的方法，是将含锌冶金尘泥用圆盘造球机造球，在转底炉处理之前增加链篦机，将球团布料在链篦机上，料层厚度300mm，链篦机分为干燥段、预热段、燃料引燃段三个阶段。干燥段的热气来源于燃料引燃段，燃料引燃段出来的热废气兑入部分冷空气使其温度为450℃，返回干燥段对球团料进行干燥，干燥时间3min；将转底炉煤气换热得到的800℃热空气，引入到链篦机上预热段对球团进行预热，预热时间8min；将转底炉煤气二次燃烧得到的部分热风，引入到链篦机上燃料引燃段，风温1100℃、氧含量6％，停留时间3min。预热后的球团通过密封溜槽和布料器布到转底炉上，入炉温度约为1050℃。将部分转底炉煤气燃烧产生1300℃、氧含量3％的热风，将其导入到转底炉对球团进行加热和还原，球团在转底炉内完成还原焙烧，温度约1300℃，还原时间25min，将锌快速挥发到烟气中后，通过捕集凝结的含锌粉尘实现锌的回收。移动床上干燥段、预热段产生的废气合并，通过脱硫后达标后排放。该工艺脱锌率为93％，球团金属化率89％，硫含量0.07％，相对对比实施例1，产量提升36％，能耗下降20％，煤气利用率提高33％。
实施例3
一种转底炉高效处理冶金尘泥的方法，是将含锌冶金尘泥用圆盘造球机造球，在转底炉处理之前增加链篦机，将球团布料在链篦机上，料层厚度200mm，链篦机分为干燥段、预热段、燃料引燃段三个阶段。干燥段的热气来源于燃料引燃段，燃料引燃段出来的热废气兑入部分冷空气使其温度为400℃，返回干燥段对球团料进行干燥，干燥时间4.5min；将转底炉煤气换热得到的700℃热空气，引入到链篦机上预热段对球团进行预热，预热时间6.5min；将转底炉煤气二次燃烧得到的部分热风，引入到链篦机上燃料引燃段，风温1050℃、氧含量8％，停留时间4min。预热后的球团通过密封溜槽和布料器布到转底炉上，入炉温度约为1000℃。将部分转底炉煤气燃烧产生1250℃、氧含量4％的热风，将其导入到转底炉对球团进行加热和还原，球团在转底炉内完成还原焙烧，温度1230℃左右，还原时间40min，将锌快速挥发到烟气中后，通过捕集凝结的含锌粉尘实现锌的回收。移动床上干燥段、预热段产生的废气合并，通过脱硫后达标后排放。该工艺脱锌率为90％，球团金属化率87％，硫含量0.08％，相对对比实施例1，产量提升28％，能耗下降19％，煤气利用率提高30％。
Claims (5)
1.一种转底炉高效处理含锌铁冶金尘泥的工艺，其特征在于：将含锌铁冶金尘泥或矿物制成的球团料先置于移动床上依次进行干燥处理、预热处理和燃料引燃处理，通过引入由转底炉煤气换热产生的热风对球团料进行预热处理，以及导入由转底炉煤气二次燃烧产生的热风对球团料进行燃料引燃处理，燃料引燃处理产生的废气用于球团料干燥；经过燃料引燃处理后的球团料转入转底炉内直接进入还原阶段，从烟气中捕集凝结回收锌；
转底炉煤气二次燃烧产生的热风分为两部分，一部分引入移动床对球团料进行燃料引燃处理，另一部分用于转底炉球团加热还原；转底炉煤气进行二次燃烧产生温度为950～1100℃、氧含量6％～10％的热风引入移动床对球团料进行燃料引燃处理，燃料引燃处理产生的废气兑入部分冷空气使其温度降至300～450℃，用于对球团料的干燥处理；转底炉煤气进行二次燃烧产生温度为1200～1300℃、氧含量3％～5％的热风引入转底炉对球团料进行加热还原；
所述球团料在移动床上的布料厚度为150～300mm，球团料干燥处理时间为3～6min，预热处理时间为5～8min，燃料引燃处理时间为3～5min；
燃料引燃处理后的球团料通过密封溜槽和布料器布到转底炉上，在转底炉内完成还原阶段，还原阶段的温度为1150～1300℃，时间为25～60min。
2.根据权利要求1所述的一种转底炉高效处理含锌铁冶金尘泥的工艺，其特征在于：转底炉煤气换热产生的600～800℃热风引入移动床对球团料进行预热处理。
3.根据权利要求1所述的一种转底炉高效处理含锌铁冶金尘泥的工艺，其特征在于：球团料转入转底炉时的温度为900～1050℃。
4.根据权利要求1所述的一种转底炉高效处理含锌铁冶金尘泥的工艺，其特征在于：所述移动床包括链篦机或带有箅床的装置。
5.根据权利要求1所述的一种转底炉高效处理含锌铁冶金尘泥的工艺，其特征在于：干燥处理和预热处理产生的废气合并，通过脱硫后排放。
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