鋼鐵廠粉塵回收利用工藝以及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼鐵企業(yè)的粉塵回收，尤其涉及一種鋼鐵廠粉塵回收利用工藝以及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)鋼鐵行業(yè)快速發(fā)展，鋼鐵產(chǎn)量已連續(xù)多年穩(wěn)居世界第一，但是，產(chǎn)量增加的同時(shí)，鋼鐵生產(chǎn)中產(chǎn)生的粉塵量也在不斷增加，主要固廢有:燒結(jié)塵泥、高爐瓦斯灰、除塵灰、轉(zhuǎn)爐塵泥、電爐粉塵、連鑄及乳鋼氧化鐵皮等，這些粉塵中含有大量的金屬元素，如鐵、鉛、鋅、鉀、鈉等，同時(shí)也含有碳等可燃物，由于鋼鐵廠粉塵呈現(xiàn)成分復(fù)雜、元素品位波動(dòng)大等特點(diǎn)，導(dǎo)致綜合回收利用難度大，成為困擾鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的一大難題。以上固廢由于產(chǎn)生量大，如將其采取填埋、廢棄等簡(jiǎn)單處理方式，對(duì)土壤、河流等環(huán)境污染極大;如在鋼鐵廠內(nèi)部循環(huán)利用，僅能使鐵、碳等元素得到有價(jià)值回收，而鉛、鋅、鉀、鈉等元素是高爐冶煉的有害元素，在高爐內(nèi)循環(huán)富集后導(dǎo)致高爐結(jié)瘤、風(fēng)口燒損、煤氣管道堵塞等，嚴(yán)重影響高爐壽命及正常生產(chǎn)。
[0003]鋼鐵廠粉塵綜合利用技術(shù)主要分為火法和濕法兩大類，基于規(guī)?；铜h(huán)保等多方面考慮，大多數(shù)鋼鐵廠采用火法冶煉，目前，粉塵回收的火法技術(shù)主要有回轉(zhuǎn)窯、轉(zhuǎn)底爐等?；剞D(zhuǎn)窯處理鋼鐵廠粉塵工藝將高爐瓦斯灰及重力除塵灰等配料造球，通過回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行直接還原，還原產(chǎn)物直接打水冷卻后磁選得到直接還原鐵，高溫?zé)煔馔ㄟ^多級(jí)彎管冷卻后進(jìn)入布袋除塵，分離后得到氧化鋅粉，為了得到高附加值的氧化鋅粉，該工藝對(duì)原料Zn的品位要求高，原料中高爐布袋灰及重力灰配比高，另外，由于高溫?zé)煔馔ㄟ^自然冷卻，熱量不能有效利用，造成工序能耗高，同時(shí)，回轉(zhuǎn)窯直接還原過程中易結(jié)圈，設(shè)備作業(yè)率低，總之，該工藝存在能耗高、還原產(chǎn)品金屬化率低、僅適合處理含Zn高的粉塵、作業(yè)率低、環(huán)保效果差等缺點(diǎn);轉(zhuǎn)底爐工藝是將各自鋼鐵廠粉塵及煤粉等配比造球，通過轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行煤基直接還原，得到海綿鐵產(chǎn)品，送入轉(zhuǎn)爐煉鋼或高爐煉鐵，同時(shí)，高溫?zé)煔獠捎糜酂徨仩t發(fā)電進(jìn)行余熱回收，得到的低溫?zé)煔獠捎貌即龎m收集氧化鋅粉塵，該工藝對(duì)粉塵原料Fe品位要求高，因此，氧化鐵皮及各種Fe品位高的除塵灰配比高，另外，轉(zhuǎn)底爐爐內(nèi)氣氛控制難度大，得到海綿鐵金屬化率不高，產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵泻琙n等堿金屬易堵塞管道，需要經(jīng)常清理，總之，該工藝存在對(duì)粉塵Fe品位要求高、還原產(chǎn)品金屬化率低、能耗高、煙氣系統(tǒng)故障率高、設(shè)備作業(yè)率低等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種鋼鐵廠粉塵回收利用工藝，旨在用于解決現(xiàn)有的鋼鐵廠對(duì)粉塵的回收綜合利用率較低的問題。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明實(shí)施例提供一種鋼鐵廠粉塵回收利用工藝，包括以下工藝步驟:
[0007]收集鋼鐵廠的各種粉塵混勻后制粒，或粉塵與還原劑粉料混合后制粒，形成的粒狀物料再與還原劑粉料混合后裝入還原室內(nèi)，封閉所述還原室；
[0008]采用燃燒室加熱裝料后的所述還原室，所述還原室內(nèi)鐵氧化物與鋅氧化物各自發(fā)生還原反應(yīng)，所述還原室與所述燃燒室之間采用爐墻隔開；
[0009]所述還原室內(nèi)還原產(chǎn)生的海綿鐵由所述還原室下端部排出，產(chǎn)生的鋅蒸汽隨其內(nèi)產(chǎn)生的爐頂煤氣由所述還原室的上端部排出；
[0010]將由所述還原室排出的所述鋅蒸汽與所述爐頂煤氣的混合氣體進(jìn)行冷卻，獲取液態(tài)金屬鋅并收集。
[0011]進(jìn)一步地，將冷卻后的所述爐頂煤氣導(dǎo)入所述燃燒室內(nèi)作為燃?xì)馊紵?br>[0012]進(jìn)一步地，將所述燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的高溫?zé)煔庖該Q熱的方式預(yù)熱用于所述燃燒室內(nèi)的可燃?xì)馀c助燃?xì)狻?br>[0013]具體地，所述高溫?zé)煔鈸Q熱后成為300_400°C的低溫?zé)煔猓龅蜏責(zé)煔庥糜诜蹓m干燥，且經(jīng)除塵后排出。
[OOM]進(jìn)一步地，將所述鋅蒸汽與所述爐頂煤氣的混合氣體冷卻至500_800°C，所述鋅蒸汽由氣態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)。
[0015]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種鋼鐵廠粉塵回收利用系統(tǒng)，包括至少一個(gè)燃燒室以及至少一個(gè)還原室，每一所述還原室均與所述燃燒室緊鄰，且所述還原室與緊鄰的所述燃燒室之間采用爐墻分隔，還包括有冷凝裝置，每一所述還原室的上端部均設(shè)置有導(dǎo)至所述冷凝裝置的排氣口，且于每一所述還原室的下端部均設(shè)置有卸料口。
[0016]進(jìn)一步地，還包括換熱裝置，所述換熱裝置包括用于分別向各所述燃燒室導(dǎo)入可燃?xì)馀c助燃?xì)獾膬筛M(jìn)氣管以及可與兩根所述進(jìn)氣管換熱的出氣管，所述出氣管導(dǎo)通至每一所述燃燒室的煙氣出口。
[0017]進(jìn)一步地，兩根所述進(jìn)氣管均連通設(shè)置于每一所述燃燒室底部的燃?xì)膺M(jìn)口。
[0018]進(jìn)一步地，所述冷凝裝置上設(shè)置有與其中至少一所述燃燒室連通的導(dǎo)氣管，所述導(dǎo)氣管還分別與各所述還原室的排氣口連通。
[0019]進(jìn)一步地，每一所述還原室的頂部均開設(shè)有加料口，且于每一所述加料口處均設(shè)置有布料器。
[0020]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0021]本發(fā)明的工藝中，先將收集的各種粉塵(或添加還原劑粉料)混勻制粒，且將其與還原劑粉料混合裝入還原室內(nèi)，采用燃燒室加熱還原室，粉塵中含有的鐵氧化物與鋅氧化物分別還原生成海綿鐵與鋅蒸汽，收集海綿鐵，鋅蒸汽則在冷卻為液態(tài)后進(jìn)行收集。在上述工藝步驟中，采用隔焰加熱的方式將粉塵中的鐵氧化物制備為高質(zhì)量的海綿鐵，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)還原后金屬鐵與金屬鋅的有效分離，粉塵中金屬回收率非常高，另外相比傳統(tǒng)在粉塵中獲取氧化鋅，收集的液態(tài)鋅的質(zhì)量更高，經(jīng)濟(jì)效益更好。而在本發(fā)明提供的系統(tǒng)中，粉塵與還原劑粉料在密閉的還原室內(nèi)發(fā)生還原反應(yīng)，可控性非常高，利于生成的鐵鋅分離。
【附圖說(shuō)明】
[0022]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0023]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的鋼鐵廠粉塵回收利用工藝的流程圖；
[0024]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的鋼鐵廠粉塵回收利用系統(tǒng)的俯視圖；
[0025]圖3為圖2中A-A向剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027]參見圖1以及圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供一種鋼鐵廠粉塵回收利用工藝，主要用于回收利用鋼鐵廠粉塵中的金屬，具體包括以下工藝步驟:
[0028]收集鋼鐵廠的各種粉塵，將這些粉塵混勻后進(jìn)行制粒，或者粉塵與還原劑物料混勻后制粒，一般在制粒后還需要對(duì)其進(jìn)行干燥處理，降低其含水量，形成的粒狀物料再與還原劑粉料進(jìn)行混合，對(duì)于還原劑粉料通常選用煤粉，將兩者的混合物裝入還原室1內(nèi)且封閉還原室1;
[0029]采用燃燒室2加熱裝料后的還原室1，燃燒室2與還原室1之間采用爐墻3分隔，通過燃燒室2向還原室1內(nèi)提供必要的反應(yīng)溫度，進(jìn)而使得還原室1內(nèi)的粒狀物料與還原劑粉料發(fā)生還原反應(yīng)，燃燒室2與還原室1緊鄰，其燃燒產(chǎn)生的高溫通過爐墻3可傳遞至還原室1內(nèi)，對(duì)此爐墻3采用耐火材料制成；
[0030]經(jīng)過上述還原反應(yīng)后，還原劑粉料將粉塵內(nèi)的鐵氧化物與鋅氧化物分別還原為金屬鐵與金屬鋅，且金屬鐵為海綿鐵，其堆積于還原室1內(nèi)，可將其由還原室1的下端部卸出，而由于還原室1內(nèi)環(huán)境溫度較高，生成的金屬鋅為氣態(tài)，即為鋅蒸汽，其與還原劑粉料生成的爐頂煤氣混合，且該混合氣體由還原室1的上端部排出；
[0031]將上述由還原室1內(nèi)排出的鋅蒸汽與爐頂煤氣的混合氣體進(jìn)行冷卻，使得鋅蒸汽降溫，由氣態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)，而爐頂煤氣在冷卻后還是為氣態(tài)，從而形成了金屬鋅與爐頂煤氣的分離，將獲取的液態(tài)金屬鋅收集。通常在還原室1內(nèi)的反應(yīng)溫度可到1000°C以上，使得生成的金屬鋅為氣態(tài)，不便于金屬鋅與爐頂煤氣的分離，對(duì)此在將還原室1導(dǎo)出的混合氣體進(jìn)行冷卻，使得混合氣體的溫度為500-800°C，在該溫度范圍內(nèi)金屬鋅液化為液態(tài)，而爐頂煤氣繼續(xù)保持為氣態(tài)，實(shí)現(xiàn)兩者之間的氣液分離。
[0032]本發(fā)明中，金屬鋅與金屬鐵的生成主要是在還原室1內(nèi)完成，而還原室1采用燃燒室2提供熱量以維持其內(nèi)還原反應(yīng)的溫度，具體為向燃燒室2內(nèi)持續(xù)提供可燃?xì)庖约爸細(xì)猓跓熳饔孟氯紵⒂蔂t墻3以熱傳導(dǎo)以及熱輻射的方式加