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一种新的利用钢厂高温熔融钢渣的半高炉协同处理

钢铁厂大量含锌转炉袋气灰、烧结机头灰和冶炼污泥以及含硫、含铁褐煤需要妥善处理。矿山半转炉协同处理粉尘污泥、冶金渣等固体废物和危险废物。也是一种不用方解石碱性釉即可将褐煤变成水渣的不转炉炼钢新工艺。可在冶炼区附近加工。

01钢铁工业粉尘污泥及冶金渣处理现状

钢厂每晚都会形成大量易循环富集的富含钾、钠、锌等有害元素的转炉袋气灰、烧结头灰和冶炼污泥。炉渣中含有丰富的有害元素磷,在焙烧生产过程中也不便于吸收。天元二手料转炉储铁型主沟电石渣铁、转炉熔体尾矿等低温熔合协同处理钢厂和有色化工粉尘污泥、冶金渣固废和危废分离回收铁和有色金属。获得专利技术,发表《含锌气灰、粉尘灰、污泥、冶金渣等固体废物协同处置整体解决方案》、《利用钢厂低温熔尾矿协同处置》钢铁及有色化工粉尘污泥、冶金渣等"两篇关于固体废物和矿渣等危险废物新技术的文章引起了业内同行的关注。其中,熔融尾矿以液态在低温处理炉中进行处理。如何实施是您关心的问题。本文结合现有大型钢厂的拆除,将拆除和废弃的转炉改造为熔体尾矿和钢厂的处理。与有色化工固体废物和危险废物类似的半转炉冶炼炉,是一种新的、更便捷的含铁和有色金属等固体废物和危险废物协同处置的整治装置。铁和有色金属的分离和回收。固废环保工艺路线。

对于含铁、含锌粉尘污泥和固体废物的处理,国外主要有化学分选法、回转窑和转底炉法(固态直接还原),马钢竖井从国外引进的炉法(液态),武钢Corex、山东钢铁股份有限公司、墨龙熔体还原法(熔融态)也可以处理部分粉尘污泥固废。天元二手料利用闲置的小型转炉和小型焙烧炉,减少各种转炉中的含锌气灰、转炉除尘灰、轧钢薄板。而对电池等固体废物进行处理,相当于过去韶钢小型转炉对含锌废渣的处理。但含有有害硫元素的高炉渣处理不便大量回收利用,多采用热溅、热闷等冷处理方法,没有新的经济、方便的褐煤固废处理方法。

1.熔体还原工艺

熔体还原法是英国力拓公司开发的熔体还原非转炉炼钢工艺,致力于只使用褐煤和矿渣,不焙烧、不球团、不炼铁,完全替代现有的冶炼工艺工艺。这个过程将 1200°C 的高温热空气从底部喷射到焊缝,类似于高炉中的顶部吹二氧化碳。 SRV炉也可以考虑注入少量块状固体废物。国外改进的工艺流程如图1所示。

▲图一

1.2熔融态尾矿处理研究现状

目前高炉渣多采用冷溅或热闷处理。冷却后很难分离出铁,制成稳定性较差的褐煤水泥。近年来,尾矿热态熔体的处理备受业界关注,产生了不同的处理思路和工艺路线。

天元二手料:采用炼钢原理,高炉减热,加硅提高渣黏度,加碳还原回收铁,连续处理液态尾矿。已在大型模拟炉中进行测试,并申请了专利。 采用停炉转炉改造为无炉体的熔体尾矿和固体危废减量挥发冶炼炉,是专门用于环保处理的最方便可行的方法之一。

首钢技术研究院:做了更多的实验室测试,听说最初的计划是用爆破,加硅还原碱,加碳还原铁,炉形类似带嘴的茶杯。在线处理。

西南大学:电炉试验,通过加减料、调温调碱、加减碳剂处理褐煤熔液、回收铁、富磷相、调质提高渣质量靠近水泥熟料。按炉处理间歇性操作。

武钢BSR法:将含碳结核预先加入渣盘,高炉渣混入褐煤后,用滚筒法将褐煤造粒,再进行选矿分选。该方法现场扬尘量大,加球渣冷却膏体后,降低了赤泥造粒处理的难度。

上海科学技术研究院:高炉渣生产过程中,加入硅质河砂,将R2从3.0高碱提高到1.6,降低渣熔点,提高炉渣质量。经过改质处理后,采用冷态选矿铁粉处理方法。

中冶集团建设研究院第三研究所:在电极炉中进行除铁杂质的减焦灭焦试验。以水泥建材为基础,生产无铁的优质水泥。

某研究所:云南某钢厂拟用铁水罐将炉下渣捡起,出炉并在渣跨中加入铁矿石等物料,还原铁利用褐煤的余热和镍,然后将其倾倒并放渣板,出站,倒出并分选。在此过程中,铁水罐频繁进出高炉,处理炉采用非固定方式,难以实现项目产业化和组织生产。

02利用钢厂尾矿协同处理钢铁等固体和危险废物的新思路

天元二手材料有色冶金、炼钢、焦化技术人员联合攻关,借助钢中高炉低温熔体尾矿,创新性提出一种类似半转炉的新型含碳型球(或球团)一种用于熔体尾矿处理的还原挥发熔炼炉新工艺(已申请发明专利。1)。还原挥发熔炼炉处理新工艺是基于炼钢转炉和工艺技术,结合技术集成,新的半转炉处理工艺采用半转炉式冶炼炉体,从处理炉侧面加入液态熔尾矿;同时加入碳- 含铁自还原型煤(或球团)从底部进入炉内,含铁带材(如渣钢、废钢、岩石含矿石等),以及焦炭、块煤、熔剂,冶炼转炉下半炉缸上部用于出钢、排渣、爆破、转鼓。向含褐煤的铁粉或废油中注入氧气进行燃烧,为渣处理炉提供热量;烟气系统采用有色行业有色行业有色金属渣鼓风冶炼烟气挥发法注入三次风低温气体二次燃烧加热低温气体直接预热预还原含铁物料如含碳型煤,利用余热窑回收低温烟气热量;通过利用高价的固体废渣、煤渣、高碱度贫煤和半焦、废铝获得较低的综合生产成本。利用高温、大量低温熔褐瓦斯的优势,利用难还原、难处理的特殊复杂矿石(如铁路铜矿等),进一步协同有色化学工业的处理。铁富含有色金属除尘灰泥、冶金渣、废油(及油泥)等危险废物、城市垃圾焚烧飞灰等固体废物和危险废物,以获得更好的经济效益和实现钢铁、有色化工、煤矿等大量固废、渣等危废可整体解决。由于熔融尾矿的高酸度和各种固体废渣煤渣等物料的脉石多为高碱性,两者酸碱相辅相成。因此,借助高碱熔尾矿协同处理钢铁与有色化工固体废物和危险废物,实际上是一种不需要石灰、白云石、钙和镁,或不使用方解石的酸釉。和其他硅铝碱性釉料和含铁尾矿制成铁水渣。一种新的非转炉炼钢工艺。

2.1 含铁固体废物和危险废物与熔融尾矿协同处理的原理

作为高炉炼铁形成的大量低温熔融含铁尾矿,对于焦化行业来说是冶炼废渣,从焦化尾矿中回收铁是炼钢行业。因此,由于铁的还原作用,高炉渣的热处理研究存在空白。一般从高炉排出的低温含铁尾矿经渣池抽走冷却后,由钢厂所属单位进行破碎处理。要真正对含铁尾矿进行科学有效的深度研究和加工,就需要在炼钢和炼钢中采用C还原金属氧化物的方法,降低尾矿的碱度,将其转化为普通褐煤。在尾矿熔化之前,处于低温液态,从源头上解决钢厂尾矿处理问题其实是最合理的。

高炉尾矿熔体具有低温、高钙、高镁、高氧化铁夹带铁的特点。是低温液态在线处理的最佳时机。氧化物碳热还原的原理与转炉炼钢类似。处理后可降低尾矿的粘度,降低氧化铁,使铁和磷分离回收,使难磨的高粘度含铁尾矿易磨,有利于加工成水泥细粉。普通褐煤的粘度。尾矿粘度在2.8~3.2以上,尾矿中夹带铁珠非常严重。高炉出钢时,渣中金属铁的夹带量通常在7~10%以上。这部分金属铁,只要加入含铁废渣和含硅等基本成分的高硅锰矿,包括焦炭、块煤、硅铝含量高的煤渣,以及各种钢厂除尘粉尘和转炉污泥的种类。含碳含铁含锌型球,或直接加入方解石,会增加炉渣的粘度,炉渣的熔点和粘度会急剧增加,金属铁可以从炉渣中分离出来。另一方面,尾矿也富含20%以上的氧化亚铁和三氧化二铁大型废钢破碎机,当渣的粘度增加,流动性急剧增加时,只要有足够的碳还原剂(也含有氢还原剂)加入后,可将铁等金属氧化物还原,从而得到铁水和尾矿中的金属铁回收,高粘度尾矿在碱中提质还原,形成转炉状褐煤,被洗成水渣,成为易于加工的水泥原料。转炉未使用的高硅、高铝、低铁废料、难处理铁矿石、劣质燃料是高粘度尾矿碱还原处理所需的中和碱性材料。

除了钢厂内部的固体废物外,有色化工行业也有大量含有铁、锌、铅、铜、锡等金属元素难以处理的固体废物,甚至危险废物,如硝酸渣、铅渣、铜渣和锌浸出渣,各种含重金属的镀镍和酸洗污泥,垃圾焚烧飞灰等,如块状、泥状、黄褐色固体废物和危险废物,如可从高炉倒出的低温熔体尾矿的载体,协同处置,除了回收其中的含铁元素外,还能顺利回收挥发性或非挥发性非——固体危险废物中的铜、锡、金、银等黑色金属,有效缓解了难处理的有色化工固体废物和危险废物。高价值有色金属的回收具有明显的环保和经济效益。除此之外,在煤炭和焦炭行业,还有大量的含碳煤渣废料,是低价值烟煤,可以替代部分烟煤。这种浮选成本高、不适合转炉炼钢的高硅、高铝原燃料正是降低煤泥处理炉粘度所需的基础原燃料。废料找到了出路。除碳外,煤渣主要由 SiO2 和 Al2O3 碱性成分组成,它们既是燃料还原剂,又是硅铝碱性釉料。上去,开展“三固废、危废”协同处置,将增加处置成本,取得更大的协同效应,实现技术上可行和经济效益并重,以实现节能降耗、经济、环保, 污染治理有利于社会, 具有更好、更全面的综合疗效。

借助大量1600℃低温熔体尾矿从高炉中倾泻而出,在一个非常设计的类似于半冶炼转炉的低温冶炼处理炉中,将固废和危废的熔体钢厂和有色化工行业开展。还原挥发处理是一个很好的方法,它具有将少量有色金属固体废物和危险废物与大量低温熔体尾矿“有大有小”协同处置的效果。协同处置的综合疗效远远超过钢铁行业“冷尾矿处理”和有色化工行业“有色固废分布式委托处理”的单独处理的疗效。与国家鼓励和推广的固废与危废水泥回转窑协同处置工艺相比,其处理温度更高,可彻底裂解有毒物质和二恶英。尾矿的高粘度 CaO 可以完全吸收硫和其他有害元素。同时,可有效分离回收铁、有色金属等有用物质,杜绝建筑水泥中可能存在的重金属超标和水泥等工业窑炉协同处置二次资源的浪费。回转窑,具有良好的社会和经济价值。 ,是首创的利用液态高炉低温熔体尾矿协同处置粉尘、污泥和冶金渣固废和危废,不仅解决了钢厂尾矿处理的难题,而且解决了大同样难以处理的固体废物和危险废物的数量。一种新的非转炉铁资源回收工艺。

2.2高炉熔体尾矿“三废”还原挥发协同处理工艺

(熔尾矿MSS碳c金属氧化物o硅s固废协同处理工艺-工艺)

2.2.1个主进程

压块或压块:各种含铁粉尘污泥或有色化工固体废物和危险废物、煤粉煤渣等含碳燃料或材料、添加剂和涂料等调味料→混合加工成制煤或制块→“三固废”协同:低温熔尾矿+含铁铅、锌、铜、锡等预处理材料型煤(球团)+煤渣、木柴等+碱性釉料→还原挥发冶炼炉处理:低温还原挥发炉共处理→得到的产品:铁水或石料、有色金属富集、铅、锌、铟等有色金属烟灰、低温渣(低温渣制成水渣磨成超细粉,或回收到高炉,或制成矿棉板和微晶玻璃材料)四大产品→再加工、分离、精炼和后续产业化,主要工艺流程图如图2所示。

▲图2

2.2.2“三固”协同处置的固废和危废

2.2.2.1 含铁、锌铅、铜锡:钢厂固体废物:尾矿、炼钢污泥、炼钢焦化粉尘和粉尘、脱硫脱磷渣、氧化铁皮、铁粉;有色化工固体和危险废物:铅渣、锌渣、高速铁(大部分含铁高达40%)铜渣、锡渣、氰化金提银尾矿等有色金属冶金渣、铅水矿渣、锌干浸渣、有色炼钢粉尘、电镀酸洗污泥、赤泥、后处理废渣、硝酸渣、化工污泥沉淀物、垃圾焚烧飞灰;高硅铜矿、高速铁矿、含钴铬铜矿粉的铜矿、红土铜矿等难熔及难熔复合矿,按类别集中处理。

2.2.2.2 含碳还原剂、燃料:焦炭、块煤、煤渣、含碳粉尘和污泥、废油和油泥、含废物碳易燃有机物和各种可燃物被处理(油等物质中也富含大量的氢还原剂)。

2.2.2.3碱性釉料:方解石、河砂、废玻璃及高硅、高铝材料降低粘度。

2.2.3“三废”协同处置产品

2.2.3.1铁水→→中低磷铁水,或高磷速溶石(磷铁合金)铸成石,镍铬速溶石,含铜石等制品;或脱磷冶炼,或直接冶炼含硫、镍铬、铜等元素的防腐耐候钢。

2.2.3.2副产品如有色金属富集→→混合金属富集如金、银、铜、锡等,富集如作为有色金属粗铅,精炼分离;

2.2.3.3 含铅、锌、铟等有色金属元素的有色烟灰→→含铅、锌、铟等非铁金属元素的粉状烟灰黑色金属元素经收集、分选、分离、提质后转入下道工序加工→→出口有色炼钢厂,通过干浸等方法分离出有用金属(根据不同废渣分类,分离并集中处理,得到不同类型的产品)。

2.2.3.4 低温熔渣→→①直接洗成水渣,研磨成超细粉,用作水泥混凝土外加剂; ②控制吹炼工艺,调整渣成分,控制尾矿脱磷,低温渣直接返回高炉,作为低温渣替代部分石灰等釉料,其余为风冷成褐煤后加工成水泥细粉,或直接冲入水渣中加工成超细水泥粉; ③ 将矿渣的盐度系数调整到合适的矿棉板成分,高速吹入矿棉板保温材料,或回火后倒入微晶玻璃中。

2.2.4年处理36万吨熔融尾矿,协同处理9万吨固废和危废(4:1)效益分析

渣钢冷却破碎后,订购尾矿块和尾矿粉一般在50元/斤左右。铁存在,在低温液态下,铁珠不需要熔化还原消耗碳,氧化铁只需还原消耗热量。煤渣等废渣可获得价值2500元以上的铁水(高磷可作为磷铁合金)和100元以上的水渣(磨成超细粉的价格为300元)。经济效益明显。含铁丰富的有色金属固体废物危废、废油、废油泥等协同处置,价格较低,甚至不缴纳或缴纳废品生产企业危废处置费(部分危废垃圾处理费高达1000-3000元),计算年收益可达1亿左右。

03高炉尾矿协同处理及固废与危废实施方法

天元二手材料技术人员已经在钢厂的生产线上。高炉出渣时,加入含碳尘球等材料(加入C还原剂、燃料和加入SiO2碱性釉的原理验证试验)对铁的降粘和回收,以及加入的模拟试验在1个风口、1个出渣铁孔的大型模拟试验炉中进行熔尾矿和添加含碳尘球等材料的试验。通过现场分析研究,该技术在钢厂生产线上进行了拓展和产业化,没有限制环节。该专利技术类似于转炉炼钢和炼钢。原理和技术路线清晰。有望与有意愿合作的钢厂、设计院及企业共同开发,彻底解决钢厂海量含锌粉尘污泥和褐煤治理两大环境难题。 ,可以通过以下两种形式实现。

3.1冶炼生产区建中试炉,然后使用

冶炼区域内(一般布置两座高炉)(见图3)高炉出钢跨的一端或炉后渣跨的合适区域(当出现高炉时要特别规划)新建钢厂),可以提前设计和建造熔炼炉处理设施)。以适量尾矿和还原挥发熔炼炉为主体的中试生产线(类似于转炉下半部分炉缸和炉缸的方形炉型,也可以是方形或椭圆形,如方炉2.5×3×5,容积37.5m³左右)及相应配套设施,对项目进行半工业化,验证生产数据后进行工艺改进,优化工艺参数,成功主体试验,第二步视情况而定。配备鼓风预热、喷煤(也叫废油喷油)、余热炉、窑炉蒸汽能量回收等节能减排降成本辅助设施。新政,寻求分配有色金属固体废物和含铁、锌、铅、铜、锡的危险废物,对产生废物的企业产生的固体废物和危险废物进行共处分,扩大利润来源。这项技术的好处是最大化的。工艺建成后,可根据熔体尾矿处理能力的需要进行炉容扩容(圆形炉可横向扩容),提升尾矿处理能力,满足相应高炉的要求。褐煤处理的需求。也可将钢厂废弃拆除的转炉的旧炉壳、冷却壁等设备使用或投标,在冶炼区建设类似于半段转炉的中试炉,进行回收改造.

▲图3

3.2在停产废弃转炉的帮助下改造成半转炉新处理炉

对比目前转炉炼钢生产体系,不难发现,除了所用原料和核心还原挥发冶炼处理炉外,固废、危废与熔体尾矿协同处置新工艺,其他公辅系统差别不大(布袋除尘前余热回收炉和窑的冷却减少),处理炉本身以冶炼转炉技术为基础,应用于熔融尾矿液态,用于固体和危险废物的协同处理。改造(或异地拆除)大型废钢破碎机,改变炉型引出液态熔尾矿还原挥发处理炉,适用于处理熔尾矿和钢厂固废,只有炉缸和炉缸,没有炉体原停炉转炉全系统资产将全面盘活,使钢厂原受炉渣、蒸汽、粉尘污染严重的冷处理尾矿场变成全高炉低温深度处理在整个钢厂熔化。转炉生产模式鞋厂尾矿集中处理。转炉生产具有封闭炼钢的特点,形成的气体(或烟气)易于除尘,环保清洁。借助停产、废弃转炉改造,除盘活停产转炉资产外,其环保效果优于其他方式。

▲图4

通过对比图4中转炉炼钢工艺和固废协同处理工艺,我们可以发现两者只是使用了不同的材料。后者主要是固体焦炭和矿石,前者主要是液态熔体褐煤和少量含碳球团和烟煤燃料。由于烟气温度高,烟气系统也仅减少了用于余热回收的窑炉。为此,能够在退役的帮助下对转换器进行翻新将是最佳选择。

3.2.转换器类型1的重构

转炉炼钢有上出渣、爆破和下装及抽气(烟气)系统(见图5),转炉的核心是转炉本体,炉型(见图1)< @6),半转炉的熔体褐煤处理炉的型号相当,在现有转炉的基础上,去掉炉体,只保留炉腹和炉膛下部作为低-高温熔体尾矿接收容器和处理碳化物,横向降低熔融褐煤的出渣口,在预热段加入固体废物危废型煤、含铁材料和其他各种燃料或釉料,以去除一半的炉侧。 The of the is shown in 7.

▲ 5

▲ 6

▲ 7

3.2.2 The of the yard in front of the , the water slag and , the hot blast stove, and the air can be used with the help of

The key parts of the body: the belly and the are . In this way, the blast air of the and the such as the and slag , the water slag , and the field have all been . can also be used. the melt are in state, it is only to use small fans for .

3.2.3 flue gas is with waste heat to

After the body is , the and the gas (or flue gas) on the top of the can be and moved down , and the waste heat and kiln and other heat can be the bag dust . The low flue gas is used for heat waste heat .

3.2.4Slag tank and of melt

In the work area, the low- melt by the blast can be put into the , and in the blast work area, often the site and space are . The by each blast of -hand is with the help of a -down or a that is at a from the blast . In this way, the low- by the blast is to the the slag tank, etc., It is very to that the can be put into the . , rapid and rapid slag , and some heat such as heat agent on the slag and the heat loss of the slag tank, the of the melt into the be .

For many years, the from the coke ovens of steel has been in a cold state, which is no for the . The of has even a that the of steel . the long- cold of hot , hot and and then . In the state, a set of , , blast , and when the blast slag is . Iron, steel slag , steel slag into water slag be a route of and . with the and of each steel mill, it can be used in the area. Small steel mills can also, to their own , use the of small and large to them into semi- with only the upper and . Low for , dust , slag and other solid waste and waste to take of . From the of input- ratio and , the be than the hot, hot, , , cold state , dust solid waste waste , kiln ( kiln ) The three forms of have . It is that this can a good for the of solid and such as dust , steel slag, and non- slag from iron and steel and non- . With the help, this kind of iron- and non- metal-rich solid waste waste turns "waste" into "", for the steel mill to build a -style red shoe .

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