[发明专利]一种冶金固废综合利用方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金固废处理技术领域，具体涉及一种利用冶炼渣及冶金尘泥的固废综合利用方法。

背景技术

冶金尘泥是钢铁工业生产过程排放的主要烟尘类废弃物，排放量约为粗钢产量的10％左右。以2016年我国粗钢产量8.08亿吨计算，尘泥的产生量约为8080万吨，加上历年堆存的数量，冶金尘泥数量巨大。尘泥中含铁约30-40％，含锌约2-3％，部分尘泥含碳约15～30％。若全部实现资源化利用，每年可回收铁约2000-3000万吨，回收锌约200万吨，回收碳480万吨碳，可替代大量的矿产资源，经济效益显著。目前冶金尘泥通常采用返回烧结处理的方法，但带来锌循环富集，影响高炉生产顺行的问题，火法处理含锌尘泥是较好的办法，但火法工艺投资高、工艺、设备复杂、能耗高，不利于大规模推广使用。

冶金熔渣是钢铁企业生产过程中排放的高温熔融废弃物，主要是高炉熔渣及转炉熔渣，吨铁高炉渣排放量约300～400kg，吨钢转炉渣排放量约100kg。目前高炉渣主要采用水淬处理后用作水泥掺和料，转炉渣多采用热焖处理，使游离氧化钙、氧化镁消解后用于水泥、制砖、铺路等生产，但钢渣成分复杂，易磨性和活性差，相较于高炉水淬渣，产品附加值低。

目前，已有专利、文献就转炉渣改质或喷吹碳粉还原、改质进行报道，其缺点在于消耗大量的煤粉、石英砂或石灰，通过喷吹方式加入煤粉，增加了设备了复杂性和投资，此外，未就提铁后的熔渣做进一步研究和处理，整个工艺经济性不佳，难以工业化。

发明内容

本发明目的是提供一种冶金固废综合利用方法，将含铁碳锌的冶金尘泥加入高温熔渣出渣过程中，利用熔渣显热及冶金尘泥中的碳资源与熔渣及尘泥中铁、锌发生还原反应，实现尘泥及熔渣中铁、锌资源的回收；解决含锌尘泥返回烧结再利用带来的锌循环富集问题，同时有效利用了高温熔渣余热，具有良好的经济和环境效益。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种冶金固废综合利用方法，它包括如下步骤：将钢铁冶炼过程中产生的高温熔渣加入装有冶金尘泥球的冶金炉中，对高温熔渣和冶金尘泥球形成混合料的组成进行调控，反应生成铁水、混合熔渣和锌蒸汽，并控制所得混合熔渣所得MgO、CaO、Al₂O₃、SiO₂四元渣系中各组分及其含量为：MgO<20％，40％<CaO<80％，Al₂O₃<10％，SiO₂<50％；所得铁水经出铁装置排出回收铁水，锌蒸汽经捕集回收得锌粉；混合熔渣进行缓冷或速冷处理，分别得建筑材料或水泥熟料。

上述方案中，所述高温熔渣的温度为1400℃以上；高温熔渣注入冶金炉的速度为1t/s以下，以促进混合料中各组分充分混合还原。

优选的，所述高温熔渣为熔融转炉渣。

上述方案中，所述冶金尘泥为烧结尘泥、高炉瓦斯灰、高炉瓦斯泥、电炉尘泥等中的一种或几种。

上述方案中，所述冶金尘泥球的粒径为3～20mm。

上述方案中，所述冶金尘泥球由冶金尘泥和添加剂进行混料、造球、干燥而成。

上述方案中，所述添加剂包括煤粉、石英砂、石灰石等可调节所得MgO、CaO、Al₂O₃、SiO₂四元渣系组成物质中的一种或几种；所述添加剂用于调节所得混合料中的碳元素、CaO、Al₂O₃、SiO₂、MgO等体系含量，使所得混合熔渣中主要组分及其含量控制在MgO<20％，40％<CaO<80％，Al₂O₃<10％，SiO₂<50％。

在生产上述混合熔渣时，根据混合熔渣的组成要求、高炉熔渣和冶金尘泥的组成信息，在原料中进一步引入添加剂，使所得混合熔渣中CaO、Al₂O₃、SiO₂、MgO四元渣系满足上述成分要求。

优选的，控制尘泥中铁氧化物、锌氧化物、冶金熔渣中铁氧化物中氧原子含量之和与所得混合料中碳原子含量的摩尔比为1:(0.8～2.0)。

上述方案中，所述尘泥球的投入量为冶金熔渣质量的50％以下。

优选的，所述尘泥球的投入量为冶金熔渣质量的10～30％。