專利名稱：冶煉粉塵中金屬的直接回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種冶煉粉塵中金屬的直接回收方法。
背景技術(shù)：
不銹鋼冶煉產(chǎn)生大量的粉塵，包括電弧爐塵、轉(zhuǎn)爐塵和A0D/V0D塵A0D (Argon Oxygen Decarburization氬氧脫碳精煉法)、VOD (Vacuum Oxygen Decarburization)真空氧 氣脫碳精煉法，煉鋼粉塵的處理成為鋼鐵行業(yè)所面臨的世界性難題之一。粉塵中含有的 多種重金屬容易被雨水或地下水浸出，相關(guān)浸出試驗(yàn)指出鉛、鎘和鉻等重金屬不能達(dá)到 環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。目前許多冶煉廠對(duì)不銹鋼粉塵的處理只是簡(jiǎn)單將其堆放于環(huán)境之中，易造成污 染。且冶煉粉塵中含大量的鎳、鉻等我國(guó)匱乏的金屬資源。冶煉粉塵的穩(wěn)定化和固定化，是為滿足環(huán)保要求實(shí)現(xiàn)無(wú)害化填埋所開發(fā)的工藝技術(shù)。 穩(wěn)定化通過(guò)改變粉塵中重金屬的化學(xué)形態(tài)，使其可溶性、流動(dòng)性和有毒性化合物穩(wěn)定。固 定化通過(guò)改變粉塵的物理形態(tài)，使其形成一種束縛重金屬污染物的固化結(jié)構(gòu)。S叩er-Detox 工藝將粉塵、鋁硅酸鹽、石灰與其它添加劑混合以實(shí)現(xiàn)塵中重金屬的穩(wěn)定化，D' Souza 將粉塵在1600°C的氣流中加熱15分鐘實(shí)現(xiàn)塵中重金屬的固定化，Enviroscience Process 工藝將電弧爐冶煉粉塵處理成初級(jí)原料，也有將粉塵制成陶瓷材料和玻璃材料等，但固定 化和穩(wěn)定化技術(shù)最明顯的不足是粉塵中有價(jià)金屬如鎳、鉻得不到回收且處理成本較高，僅 適合理無(wú)回收價(jià)值的有毒有害冶煉粉塵。早在20世紀(jì)40年代，德國(guó)開發(fā)了 Scandust Proces AB等離子技術(shù)處理不銹鋼冶煉 粉塵，將粉塵與還原劑混合干燥后直接加入等離子爐，等離子爐局部能達(dá)到10000K高溫， 在此高溫下超過(guò)90%的金屬氧化物能被還原，并且副產(chǎn)品為無(wú)毒的熔融體，該技術(shù)于1954 年在瑞典首次投入工業(yè)應(yīng)用。近期，利用等離子技術(shù)相繼開發(fā)了MEFOS工藝和DavyMckee Hi-Plas工藝，其技術(shù)創(chuàng)新是采用DC爐的空心電極等離子加熱進(jìn)行粉塵的直接還原。等離 子工藝技術(shù)具有流程短、設(shè)備占地面積小和運(yùn)行效率高等優(yōu)點(diǎn)，但存在電能消耗大、噪聲 大、還原劑要求高、電極和耐火材料消耗大等明顯缺陷。日本Kawasaki Steel公司研究開發(fā)了 STAR熔融還原工藝，利用流態(tài)化床技術(shù)處理不銹 鋼冶煉粉塵，并且于1994年5月建成140t/d處理能力試驗(yàn)工廠，利用流態(tài)化床技術(shù)回收處 理不銹鋼冶煉粉塵的還有澳大利亞的FI0R工藝以及IRON CARB工藝，雖流態(tài)化床技術(shù)金屬 回收率很高(鎳、鐵100%，鉻98%)，但生產(chǎn)和輔助設(shè)施過(guò)于龐雜、投資和維護(hù)費(fèi)用昂貴。1997年日本Daido Steel公司將不銹鋼冶煉粉塵直接返回?zé)掍撊鄢?，用鋁作為還原劑 從爐渣中還原回收粉塵中的有價(jià)金屬，并在80噸的電弧爐中進(jìn)行了大規(guī)模實(shí)驗(yàn)。應(yīng)用該 技術(shù)后，鐵和鎳的回收率很高，但鉻的回收率不到60%， Honjo等認(rèn)為還原過(guò)程中由于渣 堿度的降低而使還原出的鉻重新氧化，采用加入石灰將鉻的還原率提高到85-90%。此方法 的最大缺點(diǎn)是塵中含有大量的氧化鐵，故金屬鋁消耗量大，用鋁換鐵不經(jīng)濟(jì)。1998年美國(guó) J&L Specialty Steels公司與Dereco公司合作進(jìn)行550天的直接還原工業(yè)實(shí)驗(yàn)處理不銹 鋼冶煉粉塵和廢渣，將粉塵和廢渣與10%的粘結(jié)劑、10%的硅鐵和粉煤混合后壓團(tuán)，以裝爐 量為7.6%的量比將球團(tuán)返回?zé)掍摖t。存在的問(wèn)題是鉻回收率低于70%，為提高回收率必須 增加硅鐵的使用量，這又回到了以硅換鐵的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。美國(guó)Inmetco公司開發(fā)了 Inmetco Process技術(shù)處理不銹鋼冶煉粉塵，并于1978年建 成環(huán)形轉(zhuǎn)底爐開始海綿鐵生產(chǎn)的工業(yè)實(shí)驗(yàn)。該工藝將粉塵與還原劑混合造球后加入轉(zhuǎn)底 爐，在不銹鋼冶煉粉塵處理工業(yè)應(yīng)用中取得Ni為98%、 Cr為86%、 Fe為96%和Mn為60% 的較高金屬回收率，但I(xiàn)nmetco Process技術(shù)僅獲得中間合金、能源利用率低、產(chǎn)品中脈石成分和硫含量較高。繼Inmetco公司之后，美國(guó)Midrex公司與日本Kobe Steel公司合 作開發(fā)了 Fasmet/Fastmelt工藝，仍然是采用轉(zhuǎn)底爐，利用不銹鋼冶煉粉塵生產(chǎn)直接還原 鐵，與Inmetco Process相比，消除了廢水和廢氣等造成的二次污染，但鉻的回收率僅70%， 操作條件和對(duì)還原劑質(zhì)量要求較高。雖Fasmet/Fastmelt工藝已于2001年在日本投入工 業(yè)應(yīng)用，但仍未解決能耗過(guò)髙和中間產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是為解決不銹鋼冶煉粉塵所帶來(lái)的環(huán)境和資源問(wèn)題，克服 現(xiàn)有粉塵處理方法的不足并在實(shí)現(xiàn)環(huán)保的同時(shí)綜合回收有價(jià)金屬資源，提出一種冶煉粉塵 中金屬的直接回收方法。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為一種不銹鋼冶煉粉塵中金屬的直接回收方法，包括以下步驟1、 一種冶煉粉塵中金屬的直接回收方法，其特征在于，包括以下步驟1) 原料取用將不銹鋼粉塵與還原劑碳粉和造渣熔劑混合，各組分的質(zhì)量配比為 冶煉粉塵為75 85%，還原劑碳粉為10 20%，余量為造渣熔劑；2) 制粒將步驟l)所得的混合物配入粘結(jié)劑制成生球團(tuán)，將該生球團(tuán)經(jīng)干燥處理制 成球粒；3) 還原在不銹鋼冶煉過(guò)程的還原期，將經(jīng)過(guò)步驟2)所得到的球粒加入電弧爐內(nèi)，在1550°C 1650°C的溫度下將該球粒加熱8 12分鐘，使得球粒中的金屬氧化物與還原 劑碳粉發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)所生成的還原金屬進(jìn)入熔融不銹鋼母液回收。 在所述步驟2)中，所述的粘結(jié)劑為木質(zhì)磺酸鈣、膨潤(rùn)土或白云石。 在所述步驟2)中，混合物和所述粘結(jié)劑的配比為每千克混合物配入25 500ml粘結(jié)劑。在所述步驟2)中，所述的制粒采用圓盤制粒機(jī)進(jìn)行制配，控制圓盤制粒機(jī)的轉(zhuǎn)速為 10 45rpm，圓盤傾角為45 75度。作為改進(jìn)，在所述步驟3)的電弧爐冶煉過(guò)程中往電弧爐中加入占爐渣質(zhì)量2 10%的 石灰。作為改進(jìn)，在所述步驟3)中，加入球粒后再補(bǔ)充添加占爐渣質(zhì)量2 l(^的Si—Fe、 占爐渣質(zhì)量2 5%的Si—Ca或占爐渣質(zhì)量2 5%的鋁。作為改進(jìn)，所述步驟3)中將球粒加入電弧爐時(shí)補(bǔ)加占爐渣質(zhì)量0.5 5%的爐渣發(fā)泡 劑碳酸鈣或硝酸鈣。所述步驟3)中加入的球粒量為電弧爐容積的8 12%。所述步驟3)中爐渣的堿度范圍為2 8。所述步驟3)中球粒質(zhì)量為不銹鋼母液質(zhì)量的6 12%。在步驟l)中的冶煉粉塵包括不銹鋼冶煉粉塵、電弧爐粉塵或/和A0D/V0D精煉粉塵， 所述的不銹鋼粉塵、電弧爐粉塵或/和A0D/V0D精煉粉塵采用任意配比混合。本發(fā)明的有益效果有采用本發(fā)明提出的冶煉粉塵中金屬的直接回收方法，能充分利用不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn) 有設(shè)備、節(jié)省設(shè)備投資、工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、節(jié)能降耗，而且有價(jià)金屬回收率高，生產(chǎn)成本低， 對(duì)現(xiàn)有不銹鋼冶煉無(wú)不良影響，既回收資源又保護(hù)環(huán)境。實(shí)驗(yàn)表明，采用該冶煉粉塵中金 屬的直接回收方法的技術(shù)效果為Ni回收率>98%、 Fe回收率>95%、 Cr回收率>80%，不銹 鋼生產(chǎn)成本可相比于現(xiàn)有不銹鋼冶煉降低約15-30%。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。 實(shí)施例1:不銹鋼冶煉粉塵是冶煉過(guò)程高溫下產(chǎn)生的煙塵經(jīng)除塵器收集的粉塵，粉塵的顆粒粒徑在0.1-5 nm之間，為細(xì)小顆粒的聚合物，其化學(xué)成分為Fe 30-40%、 Cr 8.5-10.5%、 Ni3.5-4.5%、以及少量的Si、 Mn、 Ni、 Ca、 Cu、 Na、 Zn、 Pb、 Mg等，其中Fe以FeA和Fe.A的形式存在，鉻以CrO、 FeCrA、 CrA的形式存在，Ni的主要存在形式為Ni0，并同時(shí)與Mn形成復(fù)雜氧化物NiMnA和MnNiA， Cu與Fe和Mn形成復(fù)雜氧化物CuMn必、CuFeA和CuFeMn04， Zn以Zn0和ZnCrA的形式存在。本發(fā)明不銹鋼冶煉粉塵直接回收工藝是在大量理論和實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上提出的，目的是回收利用粉塵中的有價(jià)金屬且保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是直接回收，其具體步驟包括 1)原料取用以不銹鋼粉塵為原料，與還原劑碳粉和造渣熔劑混合，其質(zhì)量配比為還原劑碳粉15%, 造渣熔劑白云石5%，不銹鋼冶煉粉塵80%。 2 )制粒使用圓盤制粒機(jī)將步驟1)所得的混合物配入粘結(jié)劑制成生球團(tuán)，將該生球團(tuán)干燥處 理制成球粒；所述的粘結(jié)劑為木質(zhì)磺酸鈣，混合物和粘結(jié)劑的配比為每千克混合物配入 25 500ml粘結(jié)劑。制粒裝置為圓盤制粒機(jī)，為現(xiàn)有設(shè)備，其具體結(jié)構(gòu)為在圓盤鋼板上安裝兩個(gè)圓環(huán)， 內(nèi)環(huán)采用金屬鋁合金制作，外環(huán)采用橡膠制作。制粒時(shí)將粉塵、碳粉、造渣熔劑和粘結(jié)劑 分別裝入制粒機(jī)頂部的容器內(nèi)，根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整圓盤制粒機(jī)的轉(zhuǎn)速為10 45rpm，圓盤 傾角為45 75度。制粒的成球分為三個(gè)階段，即(1)成核階段、(2)過(guò)渡階段和(3) 長(zhǎng)大階段。在成核階段，由液體(粘結(jié)劑溶液)表面張力的作用使顆粒凝聚，但這時(shí)凝聚體 中仍存有大量空氣。在過(guò)渡階段，由制粒機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)使凝聚體猛烈碰撞，孔隙逐歩減少，液 體由蜂窩狀毛細(xì)水過(guò)渡至飽和狀毛細(xì)水。在長(zhǎng)大階段，母球(凝聚體)以聚結(jié)和成層方式完 成長(zhǎng)大過(guò)程。球團(tuán)在內(nèi)環(huán)成型后落入外環(huán)，在外環(huán)滾動(dòng)中逐步結(jié)實(shí)致密后落入制粒機(jī)下部 的容器內(nèi)，整個(gè)過(guò)程連續(xù)自動(dòng)地進(jìn)行，產(chǎn)出直徑1 2厘米的生球團(tuán)。制得的生球團(tuán)可采用自然干燥或人工干燥得到球粒，自然干燥為在室溫下分層放置3 天，人工干燥的溫度不得高于180°C，并在該溫度下放置2-3小時(shí)。干燥后球粒的含水不 能超過(guò)3%，球粒的抗壓強(qiáng)度大于260N。 3)還原在不銹鋼冶煉過(guò)程的還原期，將冶煉粉塵球粒加入電弧爐，利用電弧爐內(nèi)的高溫冶煉 條件通過(guò)鋼液和爐渣的直接熱傳導(dǎo)使球團(tuán)加熱至1550°C，保溫時(shí)間為IO分鐘，粉塵中的 鎳、鉻、鐵等氧化物與碳粉發(fā)生還原反應(yīng)，還原金屬進(jìn)入熔融不銹鋼母液以合金元素回收。 這里采用的電弧爐為不銹鋼冶煉工藝的現(xiàn)有設(shè)備，并非為了實(shí)施本發(fā)明的冶煉粉塵中金屬 的回收而另外采用的設(shè)備，因此本發(fā)明的實(shí)施能充分利用現(xiàn)有的設(shè)備，易于實(shí)施。球粒的加入量為電弧爐的裝爐量(電弧爐容積)的8-12%，球粒的加入位置要求避開 電弧放電區(qū)。球粒加入后將存在于鋼渣界面， 一般約90%存在于爐渣之中、其余的約10% 存在于鋼液之中。不銹鋼冶煉粉塵球粒加入電弧爐熔池后，在1550°C下發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng) 3Fe203 + C = 2Fe304 + CO (1)Fe304 + C = 3Fe0 + CO(2)FeO + C = Fe +C0(3)NiO + C = Ni + CO(4)CrO + C = [Cr] + CO(5)PbO + C = Pb + CO(6)ZnO + C = Zn + CO(7)l/2Mn02 + C = l/2Mn + CO(8)1/5P205 + C = 2/5P + CO(9)3Fe203 + CO = 2Fe304 + C02(10)FeA + CO = 3FeO + C02(11)FeO + CO = Fe + C02(12)NiO + CO = Ni + C02(13)CrO + CO = [Cr] + C02(14)PbO + CO = Pb + C02(15)ZnO + CO = Zn + C02(16)l/2Mn02 + CO = l/2Mn + C02(17)1/5P205 + CO = 2/5P + C02(18)C + C02 = 2C0(19)l/2Si02+ C = l/2Si + CO咖l/2Si02 + CO = l/2Si + C02(21)1/3A1203 + C = 2/3A1 + CO(22)1/3A1A + CO = 2/3A1 + C02(23).在不銹鋼冶煉粉塵球粒剛加入熔池并在達(dá)到布多反應(yīng)溫度前，發(fā)生如下化^6Fe203 + C = 4Fe304 + C02(24)2FeA+ C = 6FeO + C02(25)2FeO + C = 2Fe +C02(26)2NiO + C = 2Ni + C02(27)2PbO + C = 2Pb + C02(28)2ZnO + C = 2Zn + C02(29)Mn02 + C = Mn + C02(30)2/5P205 + C = 4/5P + C02(31)高溫爐渣物理化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的調(diào)整為保證球粒的直接還原順利進(jìn)行，加入球粒后再補(bǔ)充添加少量的金屬還原劑和爐渣調(diào)整劑，所述的金屬還原劑和爐渣調(diào)整劑為占爐渣質(zhì)量2-10%的Si-Fe或占爐渣質(zhì)量2-5%的 Si-Ca，用以調(diào)整還原過(guò)程中熔渣的表面張力和密度，以及熔渣與鋼液、熔渣與球粒之間 的界面張力，并控制高溫熔渣的流變行為和本構(gòu)特征，防止還原金屬進(jìn)入熔渣網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)相圖和爐渣分子與離子理論，CaO-MgO-FeO-Fe203-Si02爐渣結(jié)構(gòu)單元為Ca2+、 Mg2+、 Fe2+、 02—、 S2-簡(jiǎn)單離子和Si02、 Fe203、 Fe304、 CaSi03、 MgSiO:,、 CaFe204、 MgFeA、 Ca2Si04、 Mg2Si04、 Fe2Si04、 CaMgSi04、 Ca2Fe205、 Ca3Si05、 CaOMg0.2Si02、 2CaO.Mg0.2Si02、 3CaO.Mg0.2Si02 分子，存在如下化學(xué)平衡(Ca2+ + 02— ) + ( Si02) = ( CaSi02)△G°= -100554 (J/mol)， 、 = 760.8268(Mg2+ + O2— ) + Si02 = MgSi03△G0 = -33371.5 (J/mol)， k2 = 9.041312(Ca2+ + 02— ) + Fe203 = CaFeA△G0 = -20948. 3 (J/mol), k3 = 3. 983406(Mg2+ + 02_ ) + Fe203 = MgFeAAG0= -23075.3 (J/mol) ， k4 = 4.583554(Fe2+ + O2— ) + Fe20:1 = Fe304AG0 = -26459. 7 (J/mol) ， k5 = 5. 7303472( Ca2+ + 0" + ( Si02) = ( Ca2Si04)AG°= -152946 (J/raol) ， kfi = 24129.372( Mg2+ + 02—) + Si02 = Mg2Si04AG0= -59785.5 (J/mol) ， k7 = 51.653782(Fe2+ + 0" + ( Si02) = ( Fe2Si04)△G。= -22490.8 (J/mol) ， k8 = 4.410158(Ca2++ 02—) + ( Mg2++ O2—) + Si02= CaMgSi04△G°= -117898 (J/mol) ， k9 = 2389.212( Ca2、 02—) + Fe203= Ca2Fe205AG°= -57751.4 (J/mol) ， k1() = 45.166553( Ca2++ 02—) + ( Si02 ) = ( Ca3Si05)AG0 = (Ca: △G0 = 2(Ca2+ AG。=3( Ca:(CaO.Mg0.2Si02 )-135344 (J/mol)， k = 7553.956 + 02—) + ( Mg2++02-) +2( Si02): -175030 (J/mol) ， k12 = 103593.7 + 02_) + ( Mg2++ 0" + 2( Si02 ) = 2Ca0.Mg0.2Si02 -189702 (J/mol) ， k13 = 272739. 3+ 02-) + ( Mg2+ + O2)+ 2( Si02 ) =55560152 + S2—) +
=3CaO.Mg0.2Si02(32)(33)(34)(35)(36)(37)(38)(39)(40)(41)(42)(43)(44)(45)(46)(47)(48)AG0 = -270284 (J/mol) ， k, (Mg2++ 02-) + [S] = ( Mg△G0= 123059 (J/mol), kMgS= 0.000298(Fe2+ +0" + [S] = (Fe2+ + S2-) +
△G0 = 57677 (J/mol) ， kFeS = 0. 02225(Ca2+ + 02—) + [S] = ( Ca2+ + S2—) +
△G0= 40948 (J/mol) ， kFeS = 0.0671通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究利用不銹鋼冶煉粉塵還原爐渣和鋼液分析數(shù)據(jù)，建立了 CaO-MgO-FeO-FeA-Si02-S渣系計(jì)算模型并得出如下結(jié)論①熔渣的氧化能力取決于其組 成和溫度，它對(duì)鋼水中元素的氧化、還原、脫磷和脫硫等反應(yīng)影響很大。②計(jì)算結(jié)果顯 示爐渣脫硫能力Lsc隨渣中CaO含量增高而增大，其關(guān)系為L(zhǎng)sc = 0.0553Cca02 -1.3456Ccao + 10.036。因此，電弧爐冶煉過(guò)程中適當(dāng)加入石灰有利于脫硫以提高鋼產(chǎn)品 質(zhì)量。所加入石灰的量占爐渣質(zhì)量的2 10%。③爐渣的脫硫能力隨其氧化能力增加而降 低，兩者的關(guān)系為L(zhǎng)sc = 0.57Fet0—'°722 。因此，添加還原劑(如硅鐵、硅鈣合金或鋁)可降 低鋼液含硫。 爐渣堿度B可綜合反映爐渣的性質(zhì)，爐渣脫硫能力隨爐渣堿度的升高而 升高，其關(guān)系為L(zhǎng)sc: 17.941Ln(B) - 3.5344。因此，提高爐渣中Ca0和Mg0的含量并降 低Si02的含量有利于降低鋼產(chǎn)品含硫。不銹鋼冶煉粉塵直接回收工藝過(guò)程中鉻的還原是關(guān)鍵，根據(jù)FeO-FeA-Si02-CrA相圖， 爐渣中有FeCrA生成。因此，爐渣體系的結(jié)構(gòu)單元為Fe2+、 Cr3+、 Mg2+、 02—簡(jiǎn)單離子和Si02、 Fe2Si04、 FeCr204、 MgSi03和Mg2Si04分子，存在如下化學(xué)平衡2( Fe2+ + 02—) + ( Si02 ) = ( Fe2Si04)AG°= 26940 G/mol)， = 0.1694(49)(2Cr:'+ + 302—) + ( Fe2+ + 02_ ) = ( FeCr204 )△G0 = -1025 (J/mol)， k2= 1.07(50)(Mg2++ 02—) + ( SiOj = ( MgSiO:,)(s)AG0= -33371.5 (J/mol) ， k4 = 7.112(51)2( Mg2++ 0" + ( Si02) = ( Mg2Si04)(s)△G0 = -59785. 5 (J/mol) ， k5 = 54. 37(52)根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究計(jì)算的平衡常數(shù)L和分配系數(shù)"有所波動(dòng)，鉻在還原過(guò)程中行為的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算回歸結(jié)果顯示，隨球粒加入相對(duì)量的增大，渣中鉻的作用濃度升高，這時(shí)鋼中鉻 的含量也隨之升高，鉻在爐渣與鋼液中的分配降低。這說(shuō)明鉻首先存在于渣中，只有當(dāng)渣 中鉻含量達(dá)到一定程度后才有利于還原進(jìn)入鋼液，增大還原劑加入量時(shí)爐渣中含鉻顯著降低，但對(duì)鋼液中的含鉻和渣中FeCrA含量影響不大。步驟1)中的不銹鋼粉塵還可以搭配其它含鎳鉻的爐渣和廢棄物并混合還原劑碳粉和 造渣熔劑，其質(zhì)量配比為不銹鋼粉塵及其它含鎳鉻的爐渣和廢棄物(這3種組分任意配 比)、還原劑碳粉和造渣熔劑的質(zhì)量配比分別為80%、 15%和5%實(shí)施例2:一種冶煉粉塵直接回收方法，其步驟包括(1) 首先將兩步法不銹鋼冶煉電弧爐粉塵(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)80%)與碳粉(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)15%)和白云石(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)5%)混合均勻，以木質(zhì)磺酸鈣為粘結(jié)劑采用圓盤制粒機(jī)制粒 獲得生球團(tuán)，生球團(tuán)在室溫下自然干燥3天，也可控制在120°C以下人工干燥2-3小時(shí)， 獲得抗壓強(qiáng)度大于260N的球粒。(2) 在電弧爐煉鋼的還原期將球粒(干球團(tuán))加入電弧爐中，控制電弧爐溫度為 1550°C，球粒在爐內(nèi)停留約10分鐘，并在此期間向爐內(nèi)添加少量硅鈣合金(占爐渣質(zhì)量為 2 5%)調(diào)整爐渣結(jié)構(gòu)以保證直接回收過(guò)程順利進(jìn)行。(3) 爐渣發(fā)泡性能的提高可以很好的提高電弧爐冶煉性能，冶煉粉塵中金屬的直接 回收工藝中，將球粒直接加入電弧爐時(shí)補(bǔ)加適當(dāng)?shù)臓t渣發(fā)泡劑改善爐渣的發(fā)泡性能。工藝 過(guò)程中以0. 35-0. 45kg/s的速度向電弧爐渣中添加碳酸鈣或硝酸鈣(爐渣發(fā)泡劑碳酸鈣或 硝酸鈣加入量占爐渣質(zhì)量0.5 5%)，利用其加熱分解產(chǎn)生大量的C02氣體，作為爐渣發(fā)泡 的內(nèi)氣源，滿足不銹鋼電爐冶煉爐渣發(fā)泡的需求?？刂茽t渣的堿度為4左右。并在加入球粒時(shí)往電弧爐加入2 10%的Si — Fe、占爐渣質(zhì)量2 5%的Si—Ca或占爐 渣質(zhì)量2 5%的鋁。(4) 作為改進(jìn)，為保證直接回收工藝過(guò)程的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)現(xiàn)有的除塵系統(tǒng)進(jìn)行 改造，采用溫度和流量控制的分級(jí)除塵方式，分離出不同成分的粉塵(爐渣粉塵、鎳鉻粉 塵、鉛鋅粉塵)，為鉛鋅等金屬的回收提供開路而避免其在煉鋼系統(tǒng)中的循環(huán)積累。實(shí)施例3:(1) 首先將A0D或V0D粉塵(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)80%)與碳粉(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)15%)和白云石 (質(zhì)量百分?jǐn)?shù)5%)混合均勻，以木質(zhì)磺酸鈣為粘結(jié)劑采用圓盤制粒機(jī)制粒獲得生球團(tuán)，生球團(tuán)在室溫下自然干燥3天，也可控制在120。C以下人工干燥2-3小時(shí)，獲得抗壓強(qiáng)度大 于260N的球粒。(2) 在電弧爐煉鋼的還原期將球粒加入電弧爐中，控制電弧爐溫度為1550°C，球粒在爐內(nèi)停留約10分鐘，并在此期間向爐內(nèi)添加少量硅鈣合金(占爐渣質(zhì)量為2 5%)調(diào)整 爐渣結(jié)構(gòu)以保證直接回收過(guò)程順利進(jìn)行。(3) 爐渣發(fā)泡性能的提高可以很好的提高電弧爐冶煉性能，冶煉粉塵中金屬直接回 收工藝中，將球粒直接加入電弧爐時(shí)補(bǔ)加適當(dāng)?shù)臓t渣發(fā)泡劑改善爐渣的發(fā)泡性能。工藝過(guò) 程中以0. 35-0. 45kg/s的速度向電弧爐渣中添加碳酸鈣或硝酸鈣(爐渣發(fā)泡劑碳酸鈣或礎(chǔ) 酸鈣加入量占爐渣質(zhì)量0.5 5%)，利用其加熱分解產(chǎn)生大量的C02氣體，作為爐渣發(fā)泡的 內(nèi)氣源，滿足不銹鋼電爐冶煉爐渣發(fā)泡的需求。控制爐渣的堿度為4左右。并在加入球粒時(shí)往電弧爐加入2 10%的Si—Fe、占爐渣質(zhì)量2 5%的Si—Ca或占爐 渣質(zhì)量2 5%的鋁。(4) 作為改進(jìn)，為保證直接回收工藝過(guò)程的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)現(xiàn)有的除塵系統(tǒng)進(jìn)行 改造，采用溫度和流量控制的分級(jí)除塵方式，分離出不同成分的粉塵(爐渣粉塵、鎳鉻粉 塵、鉛鋅粉塵)，為鉛鋅等金屬的回收提供開路而避免其在煉鋼系統(tǒng)中的循環(huán)積累。實(shí)施例4:(1) 首先將A0D或V0D粉塵、電弧爐粉塵、以及其它含鎳鉻鋼廠的固體廢物(在配 料中各種粉塵和固體廢物的總計(jì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)80%)與碳粉(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)15%)和白云石(質(zhì) 量百分?jǐn)?shù)5%)混合均勻，以木質(zhì)磺酸鈣為粘結(jié)劑采用圓盤制粒機(jī)制粒獲得生球團(tuán)，生球團(tuán) 在室溫下自然干燥3天，也可控制在120°C以下人工干燥2-3小時(shí)，獲得抗壓強(qiáng)度大于260N 的球粒。(2) 在電弧爐煉鋼的還原期將球粒加入電弧爐中，球粒量為電弧爐容積的8 12%， 控制電弧爐溫度為1550°C，球粒在爐內(nèi)停留約10分鐘，并在此期間向爐內(nèi)添加少量硅鈣 合金(占爐渣質(zhì)量為2 5%)調(diào)整爐渣結(jié)構(gòu)以保證直接回收過(guò)程順利進(jìn)行。(3) 爐渣發(fā)泡性能的提高可以很好的提高電弧爐冶煉性能,冶煉粉塵中金屬直接回 收工藝中，將球粒直接加入電弧爐時(shí)補(bǔ)加適當(dāng)?shù)臓t渣發(fā)泡劑改善爐渣的發(fā)泡性能。工藝過(guò) 程中以0. 35-0. 45kg/s的速度向電弧爐渣中添加碳酸鈣或硝酸鈣(爐渣發(fā)泡劑碳酸l丐或硝 酸鈣加入量占爐渣質(zhì)量0.5 5%)，利用其加熱分解產(chǎn)生大量的C02氣體，作為爐渣發(fā)泡的 內(nèi)氣源，滿足不銹鋼電爐冶煉爐渣發(fā)泡的需求?？刂茽t渣的堿度為4左右。并在加入球粒時(shí)往電弧爐加入2 10%的Si — Fe、占爐渣質(zhì)量2 5%的Si—Ca或占爐 渣質(zhì)量2 5%的鋁。球粒質(zhì)量為不銹鋼母液質(zhì)量的6 12%。(4)作為改進(jìn)，為保證直接回收工藝過(guò)程的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)現(xiàn)有的除塵系統(tǒng)進(jìn)行改 造，采用溫度和流量控制的分級(jí)除塵方式，分離出不同成分的粉塵(爐渣粉塵、鎳鉻粉塵、 鉛鋅粉塵)，為鉛鋅等金屬的回收提供開路而避免其在煉鋼系統(tǒng)中的循環(huán)積累。9
權(quán)利要求
1、一種冶煉粉塵中金屬的直接回收方法，其特征在于，包括以下步驟1)原料取用將不銹鋼粉塵與還原劑碳粉和造渣熔劑混合，各組分的質(zhì)量配比為冶煉粉塵為75～85％，還原劑碳粉為10～20％，余量為造渣熔劑；2)制粒將步驟1)所得的混合物配入粘結(jié)劑制成生球團(tuán)，將該生球團(tuán)經(jīng)干燥處理制成球粒；3)還原在不銹鋼冶煉過(guò)程的還原期，將經(jīng)過(guò)步驟2)所得到的球粒加入電弧爐內(nèi)，在1550℃～1650℃的溫度下將該球粒加熱8～12分鐘，使得球粒中的金屬氧化物與還原劑碳粉發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)所生成的還原金屬進(jìn)入熔融不銹鋼母液回收。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種冶煉粉塵中金屬的直接回收方法，其特征在于在所述歩 驟2)中，所述的粘結(jié)劑為木質(zhì)磺酸鈣、膨潤(rùn)土或白云石。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種冶煉粉塵中金屬的直接回收方法，其特征在于在所述步 驟2)中，混合物和所述粘結(jié)劑的配比為每千克混合物配入25 500ml粘結(jié)劑。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種冶煉粉塵中金屬的直接回收方法，其特征在于在所述 步驟2)中，所述的制粒采用圓盤制粒機(jī)進(jìn)行制配，控制圓盤制粒機(jī)的轉(zhuǎn)速為10 45rpm, 圓盤傾角為45 75度。
5. 如權(quán)利要求1至4之一所述的一種不銹鋼冶煉粉塵直接回收方法，其特征在于在 所述步驟3)的電弧爐冶煉過(guò)程中往電弧爐中加入占爐渣質(zhì)量2 10%的石灰。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種冶煉粉塵中金屬的直接回收方法，其特征在于在所述歩 驟3)中，加入球粒后再補(bǔ)充添加占爐渣質(zhì)量2 10%的Si — Fe、占爐渣質(zhì)量2 5%的Si 一Ca或占爐渣質(zhì)量2 5%的鋁。
7. 如權(quán)利要求6所述的一種冶煉粉塵中金屬的直接回收方法，其特征在于所述步 驟3)中將球粒加入電弧爐時(shí)補(bǔ)加占爐渣質(zhì)量0. 5 5%的爐渣發(fā)泡劑碳酸鈣或硝酸鈣。
8. 如權(quán)利要求7所述的一種冶煉粉塵中金屬的直接回收方法，其特征在于所述歩 驟3)中加入的球粒量為電弧爐容積的8 12%。
9. 如權(quán)利要求8所述的一種冶煉粉塵中金屬的直接回收方法，其特征在于所述歩 驟3)中爐渣的堿度范圍為2 8。
10. 如權(quán)利要求1 4或6 8之一所述的一種冶煉粉塵中金屬的直接回收方法，其特 征在于所述步驟3)中球粒質(zhì)量為不銹鋼母液質(zhì)量的6 12%。
11. 如權(quán)利要求9所述的一種冶煉粉塵中金屬的直接回收方法，其特征在于在步驟 1)中的冶煉粉塵包括不銹鋼冶煉粉塵、電弧爐粉塵或/和A0D/V0D精煉粉塵，所述的不銹 鋼粉塵、電弧爐粉塵或/和A0D/V0D精煉粉塵采用任意配比混合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種冶煉粉塵中金屬的直接回收方法，包括以下步驟1)原料取用將不銹鋼粉塵與還原劑碳粉和造渣熔劑混合，各組分的質(zhì)量配比為不銹鋼粉塵為75～85％，還原劑碳粉為10～20％，余量為造渣熔劑；2)制粒使用圓盤制粒機(jī)將步驟1)所得的混合物配入粘結(jié)劑制成生球團(tuán)，將該生球團(tuán)經(jīng)干燥處理制成球粒；3)還原在不銹鋼冶煉過(guò)程的還原期，將經(jīng)過(guò)步驟2)所得到的球粒加入電弧爐內(nèi)，在1550℃～1650℃的溫度下將該球粒加熱8～12分鐘，球粒與還原劑發(fā)生還原反應(yīng)所生成的還原金屬進(jìn)入熔融不銹鋼母液回收。本發(fā)明能充分利用不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)有設(shè)備，回收成本低，有價(jià)金屬回收率高。
文檔編號(hào)C22B1/24GK101255493SQ200810030800
公開日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2008年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月12日
發(fā)明者何德文, 張傳福, 兵 彭, 及 彭, 柴立元, 王云燕, 米歇爾·玻拉薩, 約納森·羅貝爾, 詹努茲A·柯金斯基, 閔小波 申請(qǐng)人:中南大學(xué)