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CN111961841A - 一种不锈钢含金属固废球团工艺 - Google Patents

一种不锈钢含金属固废球团工艺 Download PDF

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CN111961841A CN202010878058.1A CN202010878058A CN111961841A CN 111961841 A CN111961841 A CN 111961841A CN 202010878058 A CN202010878058 A CN 202010878058A CN 111961841 A CN111961841 A CN 111961841A
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李秦灿
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Abstract

本发明属于冶金原料处理和资源回收利用领域，涉及一种不锈钢含金属固废球团工艺，包括：(1)将铬铁矿与不锈钢含金属固废按比例混合，磨矿处理后得到混合料；(2)按照混合料：膨润土：水的质量比为(86‑90)：(1‑2.5)：(7‑16)的比例在混合料中加入膨润土和水，混匀后造球得生球；(3)将生球于850℃‑1100℃下预热6‑16min得到预热球团，然后将预热球团在1200℃‑1350℃下焙烧12‑18min，得到高质量球团。本发明的不锈钢含金属固废球团工艺，通过合理控制混合料与膨润土、水的比例，同时将预热及焙烧过程的温度及时间控制在特定范围内，最终得到的球团抗压强度高，具有良好的转鼓强度和耐磨指数，可满足后续运输及入炉冶炼要求。

Description

一种不锈钢含金属固废球团工艺
技术领域
本发明属于冶金原料处理和资源回收利用领域，特别涉及一种不锈钢含金属固废球团工艺。
背景技术
随着经济的高速发展，我国不锈钢产量逐年增加，除产生大量的酸洗污泥外，还积累了相当多的除尘灰、退酸氧化铁粉、热轧氧化锈皮、连铸研磨屑。这些固废含有不少的铁、铬、镍等有价金属，目前国内外对不锈钢金属固体废弃物的处理方法主要分为无害化处理、固化稳定化处理以及资源化利用3个层次。无害化处理主要是降低其中高价铬(尤其是Cr6+)的含量。无害化处理的主要方法是还原法，此法可操作性较强，但是不能将Cr6+的含量降的很低，且能耗过大，处理量比较小。固化后填埋是处理固体废弃物一条最主要的途径。此法简单快捷，成本低廉，是大多数不锈钢企业处理固废的首选。但此法会造成大量土地资源被占用，同时也对环境产生潜在的危害。资源化利用主要是制作建材和生产水泥，这是一种行之有效的方法，如果能工业化生产将会大量的消耗积存的固废，可大大减轻环境的负荷。但是生产过程中，固废中的Cr3+很可能被氧化为Cr6+长期存在于建筑构件中成为潜在隐患，没有从根本上消除固废中重金属离子对环境的危害。因此，提高不锈钢固体废弃物资源化高附加值利用是必须解决的重大问题。
矿热炉具有操作简单、流程短、电热效率高、对原料适应性广等特点，可用来处理含金属固废，回收Fe、Cr、Ni等有价金属。但是由于含金属固废的粒径大小不一，需对其进行矿磨处理后进行相应的球团工艺处理。此外，由于矿粉物料中加入了组成繁多、成分复杂的含金属固废，面对如此复杂的原料，没有可以借鉴的球团方法，需要探索、寻找一种合适的球团工艺制度来满足含金属固废球团对抗压强度、转鼓强度和耐磨指数的要求。
发明内容
本发明的目的是针对铬铁矿特点以及不锈钢含金属固废种类多、成分杂的特性，提供了一套可靠、经济、实用的造球、预热及焙烧工艺制度，为后续矿热炉冶炼创造条件。
具体的，本发明的不锈钢含金属固废球团工艺，包括：
(1)将铬铁矿与不锈钢含金属固废按比例混合，磨矿处理后得到混合料；
(2)按照混合料：膨润土：水的质量比为(86-90)：(1-2.5)：(7-16)的比例在混合料中加入膨润土和水，混匀后造球得生球；
(3)将生球于850℃-1100℃下预热6-16min得到预热球团，然后将预热球团在1200℃-1350℃下焙烧12-18min，得到高质量球团。
上述的不锈钢含金属固废球团工艺，所述混合料中铬铁矿的质量分数不小于30％。
上述的不锈钢含金属固废球团工艺，所述混合料中铬铁矿的质量分数不小于50％。
上述的不锈钢含金属固废球团工艺，所述不锈钢含金属固废包括：EAF集尘灰、AOD集尘灰、VOD集尘灰、酸洗污泥、退酸氧化铁粉、热轧氧化锈皮。
上述的不锈钢含金属固废球团工艺，所述铬铁矿为南非矿、津巴布韦矿、土耳其矿、哈萨克斯坦矿、印度矿任意一种或多种矿任意比例的混合。
上述的不锈钢含金属固废球团工艺，所述混合料中粒径在-200目以下的含量在70％以上。
上述的不锈钢含金属固废球团工艺，所述造球的时长为12-16min。
上述的不锈钢含金属固废球团工艺，所述生球的落下强度大于5次/0.5m、抗压强度>10N/个，爆裂温度＞240℃。
上述的不锈钢含金属固废球团工艺，所述预热球团的抗压强度>560N/个。
上述的不锈钢含金属固废球团工艺，所述焙烧球团的抗压强度>1200N/个，转鼓强度>90％，耐磨指数>5％。
本发明的技术方案具有如下的有益效果：
(1)本发明的不锈钢含金属固废球团工艺，通过合理控制混合料与膨润土、水的比例，同时将预热及焙烧过程的温度及时间控制在特定范围内，最终得到的球团抗压强度高，具有良好的转鼓强度和耐磨指数，可满足后续运输及入炉冶炼要求；
(2)本发明的不锈钢含金属固废球团工艺，通过特定的造球工艺将不锈钢含金属固废与铬铁矿的混合物制备成高质量的球团，不仅实现了不锈钢固废中Fe、Cr、Ni等有价金属资源的回收利用，还降低了环境污染隐患。
具体实施方式
为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。
本文使用的术语“第一”、“第二”等不表示任何顺序或重要性，而是用于区别一个要素与另一要素，术语“该”“所述”“一个”和“一种”不表示数量的限制，而是表示存在至少一个所提及的对象。另外，本文公开的所有范围包括端点而且可独立地组合。
具体的，本发明的一种不锈钢含金属固废球团工艺，包括：
(1)将铬铁矿与不锈钢含金属固废按比例混合，磨矿处理后得到混合料；
(2)按照混合料：膨润土：水的质量比为(86-90)：(1-2.5)：(7-16)比例在混合料中加入膨润土和水，混匀后造球得生球；
(3)将生球于850℃-1100℃下预热6-16min得到预热球团，然后将预热球团在1200℃-1350℃下焙烧12-18min，得到高质量球团。
本发明的不锈钢含金属固废球团工艺，通过合理控制混合料与膨润土、水的比例，同时将预热及焙烧过程的温度及时间控制在上述范围内，最终得到的球团抗压强度高，具有良好的转鼓强度和耐磨指数，可满足后续运输及入炉冶炼要求。
在一些优选的实施方式中，本发明的一种不锈钢含金属固废球团工艺，包括：
(1)将铬铁矿与不锈钢含金属固废按比例混合，磨矿处理后得到混合料。
其中，所述铬铁矿为南非矿、津巴布韦矿、土耳其矿、哈萨克斯坦矿、印度矿任意一种或多种矿任意比例的组合。
不锈钢含金属固废的种类繁多，主要包括EAF集尘灰、AOD集尘灰、VOD集尘灰、酸洗污泥、退酸氧化铁粉、热轧氧化锈皮、连铸研磨屑等。为了节省生产成本，可以先将粒度较大的不锈钢含金属固废与铬铁矿混合后进行磨矿处理，而粒度较小的不锈钢含金属固废直接与混合料进行混合后送去造球。
其中，所述粒度较大的不锈钢含金属固废包括但不限于退酸氧化铁粉和热轧氧化锈皮。所述粒度较小的不锈钢含金属固废包括但不限于EAF集尘灰、AOD集尘灰、VOD集尘灰、酸洗污泥。
由于连铸研磨屑粒度较粗，直接用于造球成球性能差，需要磨矿，然而本身可磨性极差，研磨至合适粒度需要消耗极大的功耗，相当不经济。因此，在本发明的不锈钢含金属固废磨矿方法中，连铸研磨屑既不参与磨矿，也不参与后续的造球。
其中，所述混合料中铬铁矿的质量分数不小于30％，优选的，不小于50％。当铬铁矿的质量分数小于30％时，则后续制成的球团热稳定性很差，预热、焙烧时表面易产生裂纹，带来很多的粉末，影响生产顺行，经济指标差。
进一步的，所述混合料中粒径在-200目以下的含量在70％以上，比表面积高达1500cm2/g。借此，使混合料的粒度细且均匀，比表面积高，进而满足后续造球要求。
(2)按照混合料：膨润土：水的质量比为(86-90)：(1-2.5)：(7-16)的比例在混合料中加入膨润土和水，混匀后造球得生球。
其中，所述造球的时长为12-16min。
通过本发明的方法制备的生球落下强度大于5次/0.5m、抗压强度>10N/个，爆裂温度＞240℃。
(3)将生球于850℃-1100℃下预热6-16min得到预热球团，然后将预热球团在1200℃-1350℃下焙烧12-18min，得到高质量球团。
本发明通过将所述生球在于850℃-1100℃下预热6-16min，将球团的抗压强度由>10N/个提高至>560N/个。
通过将所述预热球团在1200℃-1350℃下焙烧12-18min，使球团的抗压强度进一步提高至>1200N/个，转鼓强度>90％，耐磨指数>5％。
进一步的，为了验证本发明的高质量球团的冶炼性能，将其在密闭矿热炉内于1650℃-1700℃下进行冶炼，定时渣铁混出，铁水经扒渣后进行浇铸、破碎、精整后得到铬镍合金。按重量百分比计，所述铬镍合金包括：C 9％-9.5％，Si 0.3％-0.5％，Cr 51.35％-65.26％，Fe 24.31％-38.64％，Ni 0.08％-0.25％。
本发明的不锈钢含金属固废球团工艺，通过特定的造球工艺将不锈钢含金属固废与铬铁矿的混合物制备成高质量的球团，不仅实现了不锈钢固废中Fe、Cr、Ni等有价金属资源的回收利用，还降低了环境污染隐患。
实施例
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件。下列实施例中使用的原料均为常规市购获得。
实施例1
以南非铬铁矿：不锈钢含金属固废(不含连铸研磨屑)＝68:32的质量配比称量、磨矿后形成的混合料，与膨润土和水分以88.7:1.4:9.9的质量配比混匀、造球12min，所得生球落下强度为30.0次/0.5m、抗压强度为22.16N/个，爆裂温度为350℃。接着在850℃下预热12min，此时抗压强度为608N/个。随后在1300℃下预热16min，此时抗压强度为1522N/个，转鼓强度为92.1％，耐磨指数为7.1％。
实施例2
以土耳其铬铁矿：不锈钢含金属固废(不含连铸研磨屑)＝40:60的质量配比称量、磨矿后形成的混合料，与膨润土和水分以89.25:2.25:8.5的质量配比混匀、造球14min，所得生球落下强度为21.6次/0.5m、抗压强度为28.97N/个，爆裂温度为245℃。接着在1000℃下预热12min，此时抗压强度为653N/个。随后在1350℃下预热14min，此时抗压强度为1460N/个，转鼓强度为91.3％，耐磨指数为8.1％。
实施例3
以南非铬铁矿：土耳其铬铁矿：不锈钢含金属固废(不含连铸研磨屑)＝25:25:50的质量配比称量、磨矿后形成的混合料，与膨润土和水分以86.75:1.25:12的质量配比混匀、造球14min，所得生球落下强度为18.1次/0.5m、抗压强度为30.43N/个，爆裂温度为263℃。接着在1050℃下预热14min，此时抗压强度为855N/个。随后在1325℃下预热18min，此时抗压强度为1630N/个，转鼓强度为93.2％，耐磨指数为6.5％。
对比例1
以印度铬铁矿:哈萨克斯坦铬铁矿:不锈钢含金属固废(不含连铸研磨屑)＝10:10:80的质量配比称量、磨矿后形成的混合料，与膨润土和水分以87.45:2.35:10.2的质量配比混匀、造球12min，所得生球落下强度为15.7次/0.5m、抗压强度为20.62N/个，爆裂温度为195℃。虽然落下、抗压强度尚可，但热稳定性很差，后续预热及焙烧环节产生相当多的粉末，球团质量不达标，若送入炉内冶炼，影响炉内透气性，金属回收率低，严重者引起炉料喷溅带来事故。
对比例2
以印度铬铁矿：不锈钢含金属固废(不含连铸研磨屑)＝40:60的质量配比称量、磨矿后形成的混合料，与膨润土和水分以79.8:0.2:20的质量配比混匀、造球14min，所得生球落下强度为5.6次/0.5m、抗压强度为11.18N/个，爆裂温度为230℃。落下、抗压强度、热稳定性都不理想，后续预热及焙烧环节产生相当多的粉末，球团质量不达标，若送入炉内冶炼，影响炉内透气性，金属回收率低，严重者引起炉料喷溅带来事故。
对比例3
以津巴布韦铬铁矿：土耳其铬铁矿：不锈钢含金属固废(不含连铸研磨屑)＝25:25:50的质量配比称量、磨矿后形成的混合料，与膨润土和水分以88.7:1.3:10的质量配比混匀、造球12min，所得生球落下强度为22.4次/0.5m、抗压强度为31.55N/个，爆裂温度为265℃。接着在800℃下预热4min，此时抗压强度为540N/个。随后在1075℃下预热10min，此时抗压强度为985N/个，转鼓强度为87.4％，耐磨指数为2％。预热及焙烧球团质量不达标，投入炉内冶炼会产生很多的粉末，阻塞还原炉内气体的逸出，影响炉况顺行，经济指标不理想。
本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应视为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种不锈钢含金属固废球团工艺，其特征在于，包括：
(1)将铬铁矿与不锈钢含金属固废按比例混合，磨矿处理后得到混合料；
(2)按照混合料：膨润土：水的质量比为(86-90)：(1-2.5)：(7-16)的比例在混合料中加入膨润土和水，混匀后造球得生球；
(3)将生球于850℃-1100℃下预热6-16min得到预热球团，然后将预热球团在1200℃-1350℃下焙烧12-18min，得到高质量球团。
2.根据权利要求1所述的不锈钢含金属固废球团工艺，其特征在于，所述混合料中铬铁矿的质量分数不小于30％。
3.根据权利要求2所述的不锈钢含金属固废球团工艺，其特征在于，所述混合料中铬铁矿的质量分数不小于50％。
4.根据权利要求1所述的不锈钢含金属固废球团工艺，其特征在于，所述不锈钢含金属固废包括：EAF集尘灰、AOD集尘灰、VOD集尘灰、酸洗污泥、退酸氧化铁粉、热轧氧化锈皮。
5.根据权利要求1所述的不锈钢含金属固废球团工艺，其特征在于，所述铬铁矿为南非矿、津巴布韦矿、土耳其矿、哈萨克斯坦矿、印度矿任意一种或多种矿任意比例的混合。
6.根据权利要求1所述的不锈钢含金属固废球团工艺，其特征在于，所述混合料中粒径在-200目以下的含量在70％以上。
7.根据权利要求1所述的不锈钢含金属固废球团工艺，其特征在于，所述造球的时长为12-16min。
8.根据权利要求1所述的不锈钢含金属固废球团工艺，其特征在于，所述生球的落下强度大于5次/0.5m、抗压强度>10N/个，爆裂温度＞240℃。
9.根据权利要求1所述的不锈钢含金属固废球团工艺，其特征在于，所述预热球团的抗压强度>560N/个。
10.根据权利要求1所述的不锈钢含金属固废球团工艺，其特征在于，所述焙烧球团的抗压强度>1200N/个，转鼓强度>90％，耐磨指数>5％。
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