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CN107881333A - 一种处理化工铁泥和锌尾渣工艺方法及装备 - Google Patents

一种处理化工铁泥和锌尾渣工艺方法及装备 Download PDF

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赵占忠
赵广鹏
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Abstract

本发明利用化工染料中间体废弃物（化工铁泥）和火法炼锌的尾渣（锌尾渣），对它们进行加工造块，作为还原熔炼炉的原料。生产出合格的高标号再生铸造生铁，由于这些固体废料含碱金属高（Na2O＞0.7%，K2O＞0.2%）和含锌高（Zn＞0.70%），给还原熔炼过程造成很大困难，在生产中采用熔炼炉顶部高于560℃高温炉气流排锌（布袋灰的含锌量达到＞12%的程度），下部采用低炉渣碱度排碱（CaO/SiO2=0.9±0.05）。本发明的目的是使化工铁泥和锌尾渣等废弃物得到合理开发利用，实现资源循环高效综合利用。

Description

一种处理化工铁泥和锌尾渣工艺方法及装备
技术领域
本发明属于废料加工技术领域，具体涉及一种处理化工铁泥和锌尾渣工艺方法及装备。
背景技术
进入新世纪以来，我国钢铁工业进入快速发展的轨道，2016年我国粗钢和生铁年产量分别达到8.00亿吨和7.0亿吨，在钢铁生产流程中，固体废料约占粗钢产量的10％左右，可见钢铁生产每年产生的固体废料接近8000万吨，据统计固体废料中Fe、Zn和Pb等有价值的元素的综合利用率还不足20％，我国是缺少铁矿资源的国家，目前我国每年需要进口10亿吨铁矿粉，而含铁、锌、铅等粉尘的利用率又这么低，因此加大含Fe、Zn和Pb粉尘的资源循环和综合利用，不仅具有重大的经济价值，还有改善环境保护的重大社会效益。
已有的资源循环和综合利用情况：如硫酸渣用于烧结和球团生产的原料，冶炼钼钢的副产品钼尾渣用作球团生产的原料，炼铝的尾渣 (红泥)用于烧结的原料和球团矿生产的粘结剂，再如转底炉提炼布袋灰中的含Zn和Pb等有色金属元素，但转底炉产量低，燃耗高，占地面积和投资大，环境保护差等重大问题有待解决。目前化工染料中间体的固体废料(化工铁泥)和火法提锌水淬的固体废料(锌尾渣) 的高效回收利用，同时解决高锌和高碱金属的问题尚属首例。化工铁泥和锌尾渣的开发综合利用具有重大的经济价值和社会效益。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供，所述工艺方法利用化工铁泥和锌尾渣加工造块，作为还原熔炼炉的原料，由于原料含碱金属和含锌高，因此通过采用熔炼炉顶部中心炉气温度高于560℃高温炉气流排锌，下部采用低炉渣碱度排出碱金属，生产出合格的高标号再生铸造生铁，其中CaO/SiO2＝0.9±0.05，布袋灰的含锌量达到＞12％的程度；
进一步地，所述工艺方法包括：
步骤1)：以化工铁泥和锌尾渣为主要原料，选用生石灰作熔剂、焦粉作燃料，按不同比例混合喷水制粒，加工成高碱度(CaO/SiO2)为 1.85±0.05和低碱度为0.6±0.05两种碱度块状料；
步骤2)：将步骤1)中制备的块状料中，每吨铁配入约40kg的硅石，所述硅石中SiO2≥96％；
步骤3)：按高碱度块75％+低碱度块25％的比例装入还原熔炼炉，进行熔炼，熔炼过程保持炉渣碱度0.95±0.05；
进一步地，所述步骤1)中化工铁泥为化工染料中间体的固体废弃物，锌尾渣为回转窑火法提锌的水淬渣；
进一步地，步骤3)中所述还原熔炼炉容积为110m3；
进一步地，步骤3)中所述还原熔炼炉的炉顶中心炉气温度≥ 560℃；
进一步地，所述工艺方法制备的产品为高标号Z22～Z30的铸造生铁，还原熔炼炉的利用系数可达到2.5t/m3·d以上；
进一步地，一种处理化工铁泥和锌尾渣工艺装备，所述装备包括化工铁泥、锌尾渣、燃料和熔剂的贮料仓、配料室、高碱度造块机、低碱度造块机、块焦炭贮料仓、还原熔炼炉和炉气发电机组，所述贮料仓为两组，每组分别连接两组配料室，两组所述配料室分别连接高碱度造块机和低碱度造块机；
进一步地，所述低碱度造块机连接还原熔炼炉，并通过块焦炭贮料仓提供热源，所述还原熔炼炉上连有炉气冷却除尘、炉气脱硫，炉气布袋除尘和含锌布袋灰，所述还原熔炼炉下端通过热风炉连接鼓风机室，所述还原熔炼炉下端还连有铸铁场和水渣池；
进一步地，高、低碱度造块机均通过烟气电除尘和烟气净化塔连接烟囱；
进一步地，所述炉气发电机组连接热风炉和炉气脱硫；
本发明的有益效果如下：
1)：含铁和锌的粉状固体废料加工造块，钢铁工业有成熟的工艺技术，可以使加工出来的块状料质量得到优化、为在熔炼炉内还原过程顺利进行提供条件；
2)：在还原熔炼炉内，可以利用熔炼炉炉顶中心炉气温度≥560℃炉气排放锌蒸汽，排出炉后冷却除尘，收集含锌量高的布袋灰，作为回转窑火法提锌的原料；块状料含的碱金属(Na2O+K2O)可以通过熔炼炉的低碱度渣(CaO/SiO2＝0.9±0.05)排出炉外，炉渣可以冲成水渣作为水泥生产的原料；
3)：还原熔炼炉的主要产品为高标号(Z22～Z30)的铸造生铁、预计相当长的时间内市场供不应求；
4):大量处理化工染料的化工铁泥和回转窑火法提锌的固体废料的生产可具有一定的规模，一条生产线年处理量可以达数十万吨，为废弃物回收利用，保护环境多做贡献；
5)：该处理固体废料的工艺方法具有重大的经济价值和社会效益，目前化工铁泥和锌尾渣的价格低于每吨300元，生产出来的高标号铸造生铁市场价每吨2800～2900元，这一工艺方法的副产品布袋灰和炉渣又可以作为火法提锌和水泥的原料，一举多得利国利民；
6)：这种处理固体废料的工艺方法的烟气可以采用脱硫脱氮氧化物一体化达到国家环保法的规定要求。
附图说明
图1为本发明所述装备进行工艺操作的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。下面为本发明的举出最佳实施例：
本发明所述工艺方法利用化工染料中间体废弃物(化工铁泥)和火法炼锌的尾渣(锌尾渣)，对它们进行加工造块，作为还原熔炼炉的原料。生产出合格的高标号再生铸造生铁，由于这些固体废料含碱金属高(Na2O＞0.7％，K2O＞0.2％)和含锌高(Zn＞0.70％)，给还原熔炼过程造成很大困难，在生产中采用熔炼炉顶部中心炉气温度高于 560℃高温炉气流排锌(布袋灰的含锌量达到＞12％的程度)，下部采用低炉渣碱度排出碱金属(CaO/SiO2＝0.9±0.05)。本发明的目的是使化工铁泥和锌尾渣等废弃物得到合理开发利用，实现资源循环高效综合利用。
(2)本发明的技术方案构成：化工铁泥和锌尾渣的主要化学成本列于表1.
表1化工铁泥和锌尾渣的化学成分
。
以上两种原料通过优化配料烧成高、低两种碱度(CaO/SiO2)块料，高碱度为1.85±0.05，低碱度为0.6±0.05，高低碱度块料合理搭配，在还原熔炼炉顶部高于560℃高温炉气流排锌，下部低于1.0的低炉渣碱度(CaO/SiO2)排碱金属，生产出合格的高标号(Z22～Z30)再生铸造生铁，还原熔炼炉的利用系数可达到2.5t/m3·d以上，使化工铁泥和锌尾渣的资源循环综合利用得到高效实现。
本发明所述的装备和工艺流程如图1所示，在图1中，1、2、3、 4分别为化工铁泥、锌尾渣、燃料和熔剂的贮料仓，5为配料室，6、 7分别为高低碱度造块机，8为块焦炭贮料仓，9为鼓风机室，10为热风炉，11为还原熔炼炉，12为铸铁场，13为水渣池，14为烟气电除尘，15为烟气净化塔，16为烟囱，17为炉气冷却除尘，18为炉气脱硫，19为炉气布袋除尘，20为含锌布袋灰，21为炉气发电机组。
实施例一：采用化工染料中间体的固体废弃物(化工铁泥)和回转窑火法提锌的水淬渣(锌尾渣)为主要原料(它们的化学成分见表 1)，选用生石灰作熔剂、焦粉作燃料，按不同比例混合喷水制粒，加工成高碱度(CaO/SiO2)为1.85±0.05和低碱度为0.6±0.05两种碱度块状料，按高碱度块75％+低碱度块25％的比例装入还原熔炼炉，为了炼出高标号(Z22～Z30)的再生铸造生铁，及从炉渣中排出碱金属 (Na2O+K2O)的需求，每吨铁配入约40kg的硅石(SiO2≥96％)，熔炼过程保持炉渣碱度0.95±0.05，还原熔炼炉的容积为110m3，一昼夜熔炼得到近300吨再生铸造生铁和135吨炉渣，消耗130吨化工铁泥和400吨锌尾渣，195吨焦炭和12吨硅石，排放约6.5吨瓦斯灰，瓦斯灰含锌≥12.5％，供火法提炼锌厂作循环资源。
实施例二：除了实施方式一采用化工铁泥和锌尾渣固体废料以外，在固体废料加工造块过程中，还可配入10％～15％的废钢屑为原料，目的在于资源循环、综合利用，同时还可以提高粉料加工成块的含铁品位，并降低成本提高效益。把加工造块后的高、低碱度块状料装入还原熔炼炉的同时也可装入事先经处理的镀锌废钢碎块(比例为 10％左右)，目的也是资源循环综合利用，起到降低成本提高效益和综合利用资源的效果。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种处理化工铁泥和锌尾渣工艺方法，其特征在于，所述工艺方法利用化工铁泥和锌尾渣加工造块，作为还原熔炼炉的原料，由于原料含碱金属和含锌高，因此通过采用熔炼炉顶部中心炉气温度高于560℃高温炉气流排锌，下部采用低炉渣碱度排出碱金属，生产出合格的高标号再生铸造生铁，其中CaO/SiO2=0.9±0.05，布袋灰的含锌量达到＞12%的程度。
2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述工艺方法包括：
步骤1）：以化工铁泥和锌尾渣为主要原料，选用生石灰作熔剂、焦粉作燃料，按不同比例混合喷水制粒，加工成高碱度(CaO/SiO2)为1.85±0.05和低碱度为0.6±0.05两种碱度块状料；
步骤2）：将步骤1）中制备的块状料中，每吨铁配入约40kg的硅石，所述硅石中SiO2≥96%；
步骤3）：按高碱度块75%+低碱度块25%的比例装入还原熔炼炉，进行熔炼，熔炼过程保持炉渣碱度0.95±0.05。
3.根据权利要求2所述的工艺方法，其特征在于，所述步骤1）中化工铁泥为化工染料中间体的固体废弃物，锌尾渣为回转窑火法提锌的水淬渣。
4.根据权利要求2所述的工艺方法，其特征在于，步骤3）中所述还原熔炼炉容积为110m3。
5.根据权利要求2所述的工艺方法，其特征在于，步骤3）中所述还原熔炼炉顶部中心炉气温度≥560℃。
6.根据权利要求2所述的工艺方法，其特征在于，所述工艺方法制备的产品为高标号Z22～Z30的铸造生铁，还原熔炼炉的利用系数可达到2.5t/m3·d以上。
7.一种处理化工铁泥和锌尾渣工艺装备，基于上述权利要求1-6之一所述的工艺方法，其特征在于，所述装备包括化工铁泥、锌尾渣、燃料和熔剂的贮料仓、配料室、高碱度造块机、低碱度造块机、块焦炭贮料仓、还原熔炼炉和炉气发电机组，所述贮料仓为两组，每组分别连接两组配料室，两组所述配料室分别连接高碱度造块机和低碱度造块机。
8.根据权利要求7所述的装备，其特征在于，所述低碱度造块机连接还原熔炼炉，并通过块焦炭贮料仓提供热源，所述还原熔炼炉上连有炉气冷却除尘、炉气脱硫，炉气布袋除尘和含锌布袋灰，所述还原熔炼炉下端通过热风炉连接鼓风机室，所述还原熔炼炉下端还连有铸铁场和水渣池。
9.根据权利要求8所述的装备，其特征在于，高、低碱度造块机均通过烟气电除尘和烟气净化塔连接烟囱。
10.根据权利要求9所述的装备，其特征在于，所述炉气发电机组连接热风炉和炉气脱硫。
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