一种高炉处理含锌除尘灰冶炼含钒钢渣的方法与流程

1.本发明涉及一种高炉处理含锌除尘灰冶炼含钒钢渣的方法，属于冶金工艺技术领域。


背景技术：

2.钒钛是国家重要的战略资源，广泛应用于航空航天、军工、钢铁、有色、化工等行业，钒被称为“现代工业的味精”，在钢铁、有色、化工、航空航天、生物等领域应用广泛，在钢中加入钒，可以改善钢的耐磨性、强度、硬度、延展性等性能，加入0.1％的钒，可提高钢强度10％-20％，减轻结构重量15-25％，降低成本8-10％。加强钒钛资源综合开发利用，促进钒钛产业可持续发展，对我国工业发展和国防建设具有重要意义。
3.近年来，随着钢铁工业的发展，转炉炼钢钢渣的排放量逐年增多，据世界钢铁协会发布数据，我国粗钢产量为10亿多吨，年钢渣排放量高达1亿吨，而我国钢渣的综合利用率仅为40％左右，与发达国家(如：美国、日本和德国)的70％有明显差距，造成大量未经处理的钢渣堆积成山，这不仅占用田地，污染环境，给企业带来经济负担，带来环境风险，钢渣堆场粉尘遇风飞扬，对周围居民庄稼和生活质量的负面影响是无法估量的。因此，如何充分利用好废弃的钢渣资源，成为冶金行业全球性问题。解决好转炉炼钢钢渣利用问题，既是改善环境、实现可持续发展的内在需要，也是发展循环经济、建设资源节约型企业的根本所在。
4.钢渣不同于铁渣，含有游离的氧化钙，性质不稳定，因此钢渣的预处理工艺是后期利用的关键，目前钢渣利用率不高，利用难度大，利用途径较多，但量少。常用的处理方式是通过热泼热闷后，使大块粉化，然后破碎、粉磨、选铁，部分处理后的钢渣返回烧结和炼钢作为熔剂使用，部分陈化处理后应用于建材领域。
5.目前，国内外普遍采用的转炉钢渣利用技术主要有：
①
钢渣作为钢铁冶炼熔剂使用：烧结矿中配加钢渣，不仅可以作为增强剂提高烧结矿强度，而且可以充分利用钢渣中cao、mno、mgo、feot等有用成分；
②
转炉钢渣通过热闷工艺处理后，可满足国标筑路用钢渣的要求，可替代碎石使用；
③
转炉钢渣应用于混凝土路面砖产品；
④
转炉钢渣磁选，可回收转炉钢渣中的金属铁，磁选尾渣可用于制作水泥和免烧砖等；
⑤
采用钢渣粒化的技术可回收转炉钢渣中的金属铁元素，处理后的转炉钢渣，还可供水泥厂矿渣微粉生产线或水泥生产线配料使用；
⑥
利用转炉钢渣和废陶瓷粉制备再生陶瓷砖；
⑦
钢渣微粉和钢渣砂制作水泥砂浆；
⑧
转炉钢渣返回转炉炼钢，替代造渣料使用，回收单质铁，节约石灰用量，缩短炼钢成渣时间，改善炉渣流动性；
⑨
在转炉钢渣中加入添加剂合成新型农业肥料用于农业生产可以使其含有的有益元素得到充分利用，不会对农产品及土壤环境造成危害。
6.虽然转炉钢渣的有效利用途径较多，但转炉钢渣的有效利用率仍然很低，在40％左右，虽然开展了大量的应用途径研究，但真正实现产业化的途径不多。例如生产钢渣微粉、钢渣水泥工艺都已经制定了相应的国家标准，但在后期推广应用过程中效果不理想。目前应用上规模，持续应用的途径有两条，一是通过简单处理后返回烧结和炼钢工序作为熔剂使用，替代部分生石灰，二是生产墙体砌块、市政工程材料等。宁波太极公司采用钢渣作
为烟气净化原料，在包钢上了一条生产线，处理有一定效果，处理后的钢渣用于改造盐碱地，种植牧草、苜蓿等，实现以废治废和综合利用。北京建筑研究总院研发熔态钢渣粒化以及加压热闷显热回收工艺，已经在部分钢铁企业实际应用。
7.冶金行业除尘灰量约为钢产量的1％～3％，年约产出1000余万吨；对于除尘灰资源的利用，目前，冶金行业粉尘综合利用方式，基本是重新造块，如重新烧结、造球、压块等，有的甚至直接当做废料外卖，火法处理工艺未见报道。国外，日本新日铁处理冶金粉尘是：77％送烧结、造块，23％堆放；国内，宝钢约48％送烧结、造块，42％外卖，10％深加工或提纯。高炉除尘灰中含有丰富的fe化合物和碳，还有部分碱土金属(如：zn、k、na)等，以及少量的贵重金属，综合回收利用价值可观。高炉除尘灰中铁主要是以fe3o4、fe2o3形式存在，经高温再生形成磁铁矿和赤铁矿，元素碳虽结晶极其复杂，但对回收利用的影响不大。高炉除尘灰中的有害元素zn、k、na和s、p、cl等对冶炼的影响近年来愈见突出，特别是多种有害元素在高炉中的综合作用，其中，zn、k、na容易在高炉中累积并侵蚀炉衬的耐火材料，而s、p则严重影响铁水质量。高炉除尘灰中有害元素的嵌布粒度极细，存在形式多为絮状结晶，且以zn形核长大为主，主要以氧化锌晶体形式存在，k和cl形成kcl粘附于絮状晶体上，s也几乎全部集中在絮状晶体中，这些有害元素都不易除去。目前所有钢铁企业均是返回烧结配料使用，但由于部分除尘灰中含锌，将造成高炉锌负荷的增加，造成高炉冶炼不顺。为此，大多数企业采取的方式是将锌含量较高的除尘灰外卖给锌生产企业作为生产金属锌的原料，将锌含量较低的除尘灰返回烧结配料使用。


技术实现要素：

8.为了解决现有技术中含钒钢渣有效利用率低，利用难度大，利用途径较多但量少的问题，本发明提出一种高炉处理含锌除尘灰冶炼含钒钢渣的方法，在熔融还原电炉内采用碳热还原、选择性还原技术将转炉含钒钢渣、含锌除尘灰、碳质还原剂和硅石等物料还原成含钒合金，经浇铸成块后得到含钒合金块，生产工艺简单，技术成熟可靠，操作技术易掌握。
9.本发明所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：
10.一种高炉处理含锌除尘灰冶炼含钒钢渣的方法，包括以下步骤：
11.s1：将热破后含钒钢渣在热链板机上和含锌除尘灰球团、碳质还原剂、熔剂硅石按比例混合好后送到保温料罐，形成合格料批；
12.s2：通过保温料罐提升到炉顶料仓，经料管加入到熔融还原电炉里冶炼，经过电炉高温加热还原冶炼后，含钒钢渣和含锌除尘灰熔化，原料中的feo、v2o5在高温冶炼下还原成含钒合金；
13.s3：按时出铁、出渣，合金铁水经过炉前铸铁机铸成钒合金块；
14.s4：炉渣经高压水进行水淬并形成水渣，水渣进入高炉水渣池。
15.作为优选实例，在步骤s1中，含钒钢渣还混合有改性剂，炉渣达到一定的量就从出渣口排出，然后用高压水冲击液态渣让炉渣改变物理形态，再利用高压水把水渣冲入水渣池。
16.作为优选实例，所述含锌除尘灰球团与溶剂硅石的总质量与含钒钢渣的总质量比例在1.1:6-1.2:6之间。
17.作为优选实例，所述含钒钢渣的密度范围在3.2-3.9g/cm3。
18.本发明的有益效果是：
19.本发明提出一种高炉处理含锌除尘灰冶炼含钒钢渣的方法，在熔融还原电炉内采用碳热还原、选择性还原技术将转炉含钒钢渣、含锌除尘灰、碳质还原剂和硅石等物料还原成含钒合金，经浇铸成块后得到含钒合金块，生产工艺简单，技术成熟可靠，操作技术易掌握，碳热选择性深还原首发技术，工艺较为成熟，且绿色环保、经济性好，无其它固废产生，可高效提取铁、钒、锌等有价元素，提高含钒钢渣的有效利用率。
附图说明
20.图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
21.为了对本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示及实施例，进一步阐述本发明。
22.如图1所示，本发明提供一种高炉处理含锌除尘灰冶炼含钒钢渣的方法，包括以下步骤：
23.s1：将热破后含钒钢渣在热链板机上和含锌除尘灰球团、碳质还原剂、熔剂硅石按比例混合好后送到保温料罐，形成合格料批；
24.s2：通过保温料罐提升到炉顶料仓，经料管加入到熔融还原电炉里冶炼，经过电炉高温加热还原冶炼后，含钒钢渣和含锌除尘灰熔化，原料中的feo、v2o5在高温冶炼下还原成含钒合金；
25.s3：按时出铁、出渣，合金铁水经过炉前铸铁机铸成钒合金块；
26.s4：炉渣经高压水进行水淬并形成水渣，水渣进入高炉水渣池。
27.优选的，在步骤s1中，含钒钢渣还混合有改性剂，炉渣达到一定的量就从出渣口排出，然后用高压水冲击液态渣让炉渣改变物理形态，再利用高压水把水渣冲入水渣池。
28.优选的，所述含锌除尘灰球团与溶剂硅石的总质量与含钒钢渣的总质量比例在1.1:6-1.2:6之间。
29.优选的，所述含钒钢渣的密度范围在3.2-3.9g/cm3。
30.实施例：
31.用敞口型的铸钢渣盆装热钢渣，转炉的冶炼周期25分钟，每次出渣量在6吨，硅石和含锌除尘灰球团按6吨转炉渣的比例1.18吨铺在渣盆里，转炉出来的液态渣倒入渣盆时有冲击和搅拌作用(操作时要做好安全防护，防止爆炸和红渣飞溅伤人)，让转炉渣、硅石、含锌除尘灰球团充分混合，硅石、含锌除尘灰球团迅速将转炉渣的热量吸收，通过从炼钢车间到含钒冶炼车间运输的时间让转炉渣固化。本发明采用河北思莱格的热渣破碎系统，将渣盆直接用行车吊装到热渣破碎系统上，热渣破碎系统进行翻渣盆和破碎，出料口采用热链板输送到保温料罐，同时按比例配入事先准备好的硅石、含铁物料和碳质还原剂，同时加入保温料罐。保温料罐初步选能装10吨料的料罐，钢渣密度取3.2～3.9g/cm3，则料罐容积初选4～5m3，炉顶提升行车初步选25吨的精准定位行车。用碳质还原剂还原含钒钢渣里的铁和钒，还原剂的用量直接影响冶炼的过程。为了降低产品的含磷量，配入一定的含铁物料
来降低磷含量。配入适量的硅石达到冶炼含钒合金的渣型，根据在实验过程中渣型和用碳量对含钒合金冶炼比较重要。合金量达到一定量后从出铁口排出，然后上铸铁机浇铸。得到成品的含钒合金，含钒合金指标v 2.1％、si 1.5％、c 4％、p 0.65％。在冶炼过程中考虑到炉渣的改性，在配料时就要考虑加入改性剂，炉渣达到一定的量就从出渣口排出，然后用高压水冲击液态渣让炉渣改变物理形态，让炉渣的比表面积和活性达到改性水淬渣的要求，然后利用高压水把水渣冲入水渣池，水渣池利用原有的高炉水渣池。经过上述工艺冶炼含钒钢渣得到的主要产品是含钒合金，附属产品有高锌富集灰和改性水淬渣。
32.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。