加入收藏
客服熱線：0311-85395669
首頁(yè)
一種軋鋼含油污泥和高爐瓦斯灰的自還原利用工藝
瀏覽：次|評(píng)論：0條 [收藏] [評(píng)論]
一種軋鋼含油污泥和高爐瓦斯灰的自還原利用工藝 本發(fā)明涉及一種軋鋼含油污泥和高爐瓦斯灰的自還原利用工藝，利用軋鋼含油油泥與高爐瓦斯灰生產(chǎn)合成的自還原性球團(tuán)，加入到盛裝轉(zhuǎn)爐液態(tài)鋼…
一種軋鋼含油污泥和高爐瓦斯灰的自還原利用工藝
本發(fā)明涉及一種軋鋼含油污泥和高爐瓦斯灰的自還原利用工藝，利用軋鋼含油油泥與高爐瓦斯灰生產(chǎn)合成的自還原性球團(tuán)，加入到盛裝轉(zhuǎn)爐液態(tài)鋼渣的渣罐內(nèi)，利用鋼渣的余熱進(jìn)行改質(zhì)。含油污泥是軋鋼含油廢水處理過(guò)程的必然產(chǎn)物，其體積約占處理污水體積的0.3％～1％，而污泥的處理費(fèi)用約占整個(gè)水處理費(fèi)用的8％～25％。隨著企業(yè)生產(chǎn)能力的提高，用水量增大，污泥的排放量也相應(yīng)增加。含油污泥的特點(diǎn)是含水率較高、體積大、易產(chǎn)生惡臭、因含氧化鐵粉粒而比重較大，且呈顆粒狀，硬度高、磨損大、含油量高達(dá)10％～20％、粘度高、易形成“油泥團(tuán)”，是一種鋼鐵企業(yè)難以有效處理的含鐵固廢。
高爐瓦斯泥是高爐冶煉過(guò)程中隨著高爐煤氣攜帶出的原料粉塵及高溫區(qū)激烈反應(yīng)而產(chǎn)生的微粒經(jīng)濕式除塵而得到的產(chǎn)物。高爐瓦斯泥作為鋼鐵工業(yè)的副產(chǎn)品，其主要成分是鐵的氧化物和碳，即從爐頂吹出的鐵礦粉和焦粉，全鐵鐵含量大概在30％左右，碳含量在20％左右。同時(shí)由于部分高爐使用的鐵礦石中含有一定量的有色金屬，一些低沸點(diǎn)的有色金屬在高爐內(nèi)揮發(fā)后進(jìn)入高爐煤氣，最終以氧化物的形式在瓦斯泥中富集。目前還沒(méi)有一種有效的低成本工藝方法能夠有效處理高爐瓦斯灰。
查閱文獻(xiàn)：（1）姬振興在2005年“第二屆全國(guó)冶金節(jié)水、污水處理技術(shù)研討會(huì)”上公布的題為“軋鋼含油濁循環(huán)水綜合處理技術(shù)的研究”的論文中間有“某軋鋼廠的泥漿濃度40％，含油量高達(dá)11～13，由泵送入三相臥螺機(jī)脫水，連續(xù)進(jìn)料，固、油、水三相連續(xù)分離，經(jīng)脫水后水相中僅含有0.05%～0.1%的油及0.3%～0.4%的固體物質(zhì)，可送入沉淀池返回濁循環(huán)水系統(tǒng)。油相中油含量達(dá)97％，回收利用。泥餅的含水率僅為14％～16％及很少量的油(～3.0％)主要是氧化鐵粉，作為高品位的鐵精粉回收利用。”的內(nèi)容表述；（2）廖洪強(qiáng)，錢(qián)凱，趙民革等人在2006年“第二屆全國(guó)寶鋼學(xué)術(shù)年會(huì)”上公布的題為“首鋼發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)實(shí)踐與戰(zhàn)略思考”一文中有“首鋼自主開(kāi)發(fā)的軋鋼油泥處理技術(shù)，將軋鋼油泥固體廢棄物加工分離為水分、油分和氧化鐵粉三種產(chǎn)物，并實(shí)現(xiàn)其無(wú)害化處理和資源化利用。”的內(nèi)容表述。（3）王衛(wèi)平、張海濱在“第十三屆全國(guó)大高爐煉鐵學(xué)術(shù)年會(huì)論文集”中間公布的題為“首鋼遷鋼高爐燒結(jié)配加固廢實(shí)踐總結(jié)”的論文中間有“（高爐瓦斯灰等）固廢使用量增加后，燒結(jié)礦冶金性能惡化嚴(yán)重，進(jìn)而影響到高爐，高爐表現(xiàn)為整體料柱透氣性變差，全風(fēng)水平降低”的內(nèi)容表述。（4）許海川，周和敏等人在2012年第三期的《鋼鐵》雜志上發(fā)表的題為“轉(zhuǎn)底爐處理鋼廠固廢工藝的工程化及其生產(chǎn)實(shí)踐”的論文中間有“鋼廠含鋅粉塵由于在高爐煉鐵工藝中無(wú)法有效回收，造成了巨大的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。美國(guó)和日本等國(guó)家采用轉(zhuǎn)底爐工藝處理鋼廠固體廢棄物尤其是含鋅鉛的含鐵粉塵，目前已經(jīng)證明是成功的工藝。”的內(nèi)容表述。
根據(jù)以上的內(nèi)容表述可知：（1）目前處理軋鋼油泥的主要工藝是采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行脫水脫油處理。但是沒(méi)有表述后續(xù)油泥的利用方式。（2）高爐瓦斯灰目前最有效的工藝是采用轉(zhuǎn)底爐工藝處理，但是轉(zhuǎn)底爐的工藝裝備投資較高，處理高爐瓦斯灰此類含鋅粉塵成本較高。
本發(fā)明的目的在于提供一種軋鋼含油污泥和高爐瓦斯灰的自還原利用工藝，能夠?qū)⑼咚够液蛙堜撚湍鄡?nèi)的油價(jià)值最大化的利用，回收有害元素，不再對(duì)環(huán)境造成危害。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種軋鋼含油污泥和高爐瓦斯灰的自還原利用工藝，采購(gòu)粒度小于2mm的石灰石粉末拉運(yùn)到造球生產(chǎn)線待用，造球生產(chǎn)線采用對(duì)輥冷壓球機(jī)生產(chǎn)線；同時(shí)將軋鋼油泥和高爐瓦斯灰拉運(yùn)到造球生產(chǎn)線待用；石灰石粉末，高爐瓦斯灰與軋鋼油泥，按照三者的質(zhì)量百分比為10:75:15的比例加入普通的立式攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌混勻；攪拌均勻后，將其在對(duì)輥冷壓球機(jī)上壓制成直徑為30～50mm的球團(tuán)，拉運(yùn)到轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)線待用；轉(zhuǎn)爐出渣過(guò)程中，將所述的球團(tuán)隨著鋼渣一起加入渣罐，或者向裝有液態(tài)鋼渣的渣罐內(nèi)從上部加入所述的球團(tuán)，加入的球團(tuán)與鋼渣的質(zhì)量比例為1:10；球團(tuán)加入后，渣罐靜置60±20min，然后鋼渣按照正常的熱悶渣工藝進(jìn)行處理即可；熱悶渣處理后，鋼渣進(jìn)行選鐵后的含鐵原料可以直接供球團(tuán)廠、燒結(jié)廠使用，尾渣推薦給路橋建設(shè)領(lǐng)域或者水泥行業(yè)使用。
本發(fā)明工藝是利用軋鋼含油污泥和高爐瓦斯灰這兩種固廢，添加部分功能材料，合成生產(chǎn)自還原性球團(tuán)，加入到裝有液態(tài)轉(zhuǎn)爐氧化性鋼渣的渣罐內(nèi)，利用鋼渣的高溫和含有的氧化物較多的特點(diǎn)，使二者發(fā)生反應(yīng)，然后鋼渣采用熱悶渣工藝進(jìn)行處理，處理后的鋼渣經(jīng)過(guò)磁選，回收其中的含鐵原料，應(yīng)用于煉鐵或者煉鋼，尾渣應(yīng)用于修路或者水泥生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)瓦斯灰與油泥內(nèi)的有價(jià)值元素的合理回收，尾渣能夠無(wú)害化而加以利用。其中某廠液態(tài)轉(zhuǎn)爐氧化渣的成分見(jiàn)下表：
| CaO | SiO2 | P2O5 | FeO | S | Al2O3 | MgO | MnO |
| 47.0 | 13.1 | 2.4 | 22.0 | 0.0 | 0.2 | 12.8 | 2.4 |
（1） 高爐瓦斯灰為粉末狀廢物，粉末狀的瓦斯灰很難加入到盛裝轉(zhuǎn)爐液態(tài)鋼渣的渣罐中間的，將其造球或者造塊，加入到轉(zhuǎn)爐渣罐內(nèi)，瓦斯灰中間的C是熱的不良導(dǎo)體，影響瓦斯灰與鋼渣的反應(yīng)，以及鋼渣的后續(xù)處理。
（2） 軋鋼油泥內(nèi)的油也是一種熱的不良導(dǎo)體，將油泥加入到轉(zhuǎn)爐液態(tài)鋼渣內(nèi)，或者造球后加入到轉(zhuǎn)爐液態(tài)鋼渣內(nèi)，軋鋼的油泥均不能夠在短時(shí)間內(nèi)參與反應(yīng)，這同樣影響軋鋼油泥的利用和鋼渣的后續(xù)處理。
（3） 轉(zhuǎn)爐液態(tài)氧化鋼渣的溫度在1400～1750℃，轉(zhuǎn)爐氧化渣的熱，在熱傳遞給高爐瓦斯灰中間含有的碳和軋鋼油泥內(nèi)的油，它們均能夠與瓦斯灰和油泥中間的氧化鐵反應(yīng)，也能夠與轉(zhuǎn)爐氧化渣中間的氧化鐵、氧化錳反應(yīng)，生成物理鐵，沉積在罐底而被回收利用。其中碳與氧化鐵的反應(yīng)條件見(jiàn)下表：
| 反應(yīng) | 標(biāo)準(zhǔn)自由能ΔG/J | 開(kāi)始反應(yīng)溫度/℃ |
| 2Fe2O3（s）+3C(s)=4Fe（s）+3CO2(g) | 435668-512.48T | 577 |
| Fe2O3（s）+3C(s)=2Fe（s）+3CO(g) | 467659-512.74T | 639 |
| 2FeO（s）+C(s)=2Fe（s）+CO2(g) | 123880-125.64T | 713 |
| FeO（s）+C(s)=Fe（s）+CO(g) | 145215-148.32T | 706 |
| FeO（s）+C0(g)=Fe（s）+CO2(g) | -21335+22.68T | <668 |
| 序號(hào) | 反應(yīng) | 標(biāo)準(zhǔn)自由能ΔG0/J | 開(kāi)始反應(yīng)溫度/℃ |
| 1 | 2K2O(s)+C(s)=4K(g)+CO2(g) | 668930-609.24T | 825 |
| 2 | K2O(s) + C(s)=2K(g)+CO(g) | 417740-390.12T | 798 |
| 3 | K2O(s)+CO(g)=2K(g)+CO2(g) | 251190-219.12T | 873 |
| 4 | 2Na2O(s)+C(s)=4Na(g)+CO2(g) | 642250-469.94T | 1094 |
| 5 | Na2O(s)+C(s)=2Na(g)+CO(g) | 404400-320.47T | 989 |
| 6 | Na2O(s)+CO(g)=2Na(g)+CO2(g) | 237850-149.47T | 1318 |
| 7 | 2ZnO(s)+C(S)=2Zn(g)+CO2(g) | 337370-407.6T | 555 |
| 8 | ZnO(s)+C(S)=Zn(g)+CO(g) | 352060-289.3T | 944 |
| 9 | ZnO(s)+CO(g)=Zn(g)+CO2(g) | 185510-118.3T | 1295 |
發(fā)明人依據(jù)以上的工藝特點(diǎn)，使用軋鋼油泥作為粘結(jié)劑，粘結(jié)石灰石粉末和高爐瓦斯灰，在壓球機(jī)上壓制成為30～50mm的球團(tuán)，在轉(zhuǎn)爐倒出液態(tài)鋼渣的同時(shí)，加入到渣罐內(nèi)，也可以向裝有液態(tài)鋼渣的渣罐內(nèi)，從渣罐頂部加入球團(tuán)，加入球團(tuán)以后，球團(tuán)內(nèi)的石灰石首先受熱分解，促使球團(tuán)碎裂成為一個(gè)個(gè)小顆粒，直接與液態(tài)鋼渣反應(yīng)，也可以與小顆粒內(nèi)的氧化鐵反應(yīng)，避免了球團(tuán)因?yàn)楹迹斐蔁釤o(wú)法快速傳遞，促進(jìn)球團(tuán)參與反應(yīng)的短板。本發(fā)明的反應(yīng)方程式和原理如下：
CaCO3+Q熱→CaO+CO2↑（1）
2Fe2O3（s）+3C(s)+Q熱=4Fe（s）+3CO2(g)（2）
FeO+Fe2O3+CnHmOr+Q熱→Fe(s)+CO2(g)↑+H2O(g)↑(3)
FeO+C→Fe+CO2(g)↑（4）
MnO+C→Mn+CO2(g)↑（5）
2ZnO(s)+C(S)=2Zn(g)+CO2(g)↑（6）
反應(yīng)（1）受熱分解后分解產(chǎn)生的氣體CO2逸出，起到①：促使球團(tuán)碎裂成為小顆粒，快速的參與還原反應(yīng)；②:CO2在逸出的過(guò)程中，攪動(dòng)液態(tài)鋼渣，增加了球團(tuán)小顆粒與液態(tài)鋼渣的接觸面積，提高了反應(yīng)速度；③：由于此項(xiàng)反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，能夠有效的降低轉(zhuǎn)爐液態(tài)鋼渣的溫度，有利于鋼渣的熱悶渣處理工藝。2Fe2O3（s）+3C(s)+Q熱=4Fe（s）+3CO2(g)（2）
FeO+Fe2O3+CnHmOr+Q熱→Fe(s)+CO2(g)↑+H2O(g)↑(3)
FeO+C→Fe+CO2(g)↑（4）
MnO+C→Mn+CO2(g)↑（5）
2ZnO(s)+C(S)=2Zn(g)+CO2(g)↑（6）
反應(yīng)（2）為瓦斯灰中間的碳與瓦斯灰中間的氧化鐵產(chǎn)生自還原反應(yīng)，同樣產(chǎn)生的氣體有助于擴(kuò)大反應(yīng)界面。
反應(yīng)（3）為油泥中間的油裂解以后與油泥內(nèi)的氧化鐵發(fā)生的自還原反應(yīng)。
反應(yīng)（4）（5）為瓦斯灰和油泥分解出的碳與鋼渣中間的氧化鐵、氧化錳反應(yīng)，有利的利用了碳的潛在價(jià)值，有助于回收鋼渣中間的鐵元素。
反應(yīng)（6）為瓦斯灰中間的ZnO發(fā)生的自還原反應(yīng)，但是采用本工藝，球團(tuán)碎裂后，含碳物質(zhì)與鋼渣組分中間含量最多的氧化鐵和氧化錳反應(yīng)，降低了ZnO發(fā)生的自還原反應(yīng)的幾率，多數(shù)的氧化鋅留在了鋼渣內(nèi)部，少量被還原的Zn氣化后再次被空氣氧化，進(jìn)入熱悶渣的除塵灰里面，被作為水泥的原料加以利用，或者富集以后提鋅處理。
在球團(tuán)加入液態(tài)鋼渣后60±20min，鋼渣按照正常的熱悶渣工藝進(jìn)行處理，處理后磁選其中的鐵元素用于煉鋼或者煉鐵，尾渣應(yīng)用于水泥行業(yè)或者公路行業(yè)，加以利用。
本發(fā)明的有益效果：經(jīng)過(guò)本發(fā)明的工藝處理，軋鋼油泥內(nèi)大部分的油和瓦斯灰中間的碳被作為還原劑使用，成為金屬鐵，沉降在渣罐底部，實(shí)現(xiàn)了這兩種固廢內(nèi)有價(jià)值元素的價(jià)值最大化，并且不影響鋼渣的后續(xù)正常處理和利用。本發(fā)明利用鋼鐵企業(yè)的鋼渣處理設(shè)備，不增加任何的投資均可實(shí)現(xiàn)，成本低，沒(méi)有污染環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。
具體實(shí)施方式
一種軋鋼含油污泥和高爐瓦斯灰的自還原利用工藝，以某廠熱悶渣工藝為例，步驟如下：
1. 造球生產(chǎn)線采用對(duì)輥冷壓球機(jī)生產(chǎn)線。
2. 采購(gòu)粒度小于2mm的石灰石粉末拉運(yùn)到造球生產(chǎn)線待用；同時(shí)將軋鋼油泥和高爐瓦斯灰拉運(yùn)到造球生產(chǎn)線待用。
3. 石灰石粉末，高爐瓦斯灰與油泥，按照三者的質(zhì)量百分比為10:75:15的比例加入普通的立式攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌混勻。
4. 攪拌均勻后， 將其在對(duì)輥壓球機(jī)上壓制成為30～50mm的球團(tuán)，拉運(yùn)到轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)線待用。
5. 轉(zhuǎn)爐出渣過(guò)程中，隨著鋼渣一起加入渣罐，或者向裝有液態(tài)鋼渣的渣罐內(nèi)從上部加入球團(tuán)，球團(tuán)加入比例與鋼渣的比例為1:10。
6. 球團(tuán)加入后，渣罐靜置60±20 min，然后鋼渣按照正常的熱悶渣工藝進(jìn)行處理即可。
7. 熱悶渣處理后，鋼渣進(jìn)行選鐵后的含鐵原料可以直接供球團(tuán)廠、燒結(jié)廠使用，尾渣推薦給路橋建設(shè)領(lǐng)域或者水泥行業(yè)使用。
發(fā)明人：俞海明
手機(jī)：13565418976
