CN102628646A - 一种氧化还原炉及处理钢铁企业的除尘废弃物的方法 - Google Patents

一种氧化还原炉及处理钢铁企业的除尘废弃物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氧化还原炉及处理钢铁企业的除尘废弃物的方法，氧化还原炉由入料斗、炉内壁、炉外壁、烟道、炉腔、燃烧室、煤气嘴、煤气通道、煤气电磁加热器、下料斗、下料器和气体出口构成；一种处理钢铁企业的除尘废弃物的方法为将除尘废弃物造球投入氧化还原炉内，加温至1100-1250℃通煤气还原一步完成还原氧化两个过程。本发明的优越性：1、氧化还原反应在一个炉内完成；2、废弃物在高温处接触煤气，解决了低温分化的问题；3、使用煤气电磁加热器把煤气加热到一定温度，能保证炉内温度的平衡；4、使用下料器，可以保证均匀下料；5、提高了燃烧室的高度，增加了还原区间的温度，还原更加充分。

Description

一种氧化还原炉及处理钢铁企业的除尘废弃物的方法
(一)技术领域：
本发明涉及冶金设备领域，特别是一种利用钢铁企业的除尘废弃物的资源生产铁精粉、氧化锌、氧化铅、氧化银等有色金属氧化物和氯化钾、氯化镁、氯化钠的氧化还原炉及其工作方法。
(二)背景技术：
钢铁企业的除尘废弃物具有品位低、氧化物高的特性，所以一般窑炉在生产过程中解决不了成球强度低、烧结过程结块、低温粉化的问题，一直以来处于大企业不用的小企业用，小企业用不了的造假使用的状况，一律直接进入烧结回收其中的少量铁，这样既对环境造成长期、反复的污染又浪费资源和能源。
目前现有的回收钢铁企业的除尘废弃物的方法有以下三种：
1、回转窑生产氧化物属于氧化气氛，冷却***太长，热损失过大，耗能高，剩余炉渣中锌的含量为2％-4％，固定碳的含量为25％-30％，亚铁的含量将近30％，并且存在结块和堵炉的缺陷，所使用的原料有很大的局限性。
2、平炉生产氧化物属于氧化气氛，冷却***太长，热损失过大，耗能高，剩余炉渣中的氧化物含量2％-4％，固定碳的含量为10％左右，亚铁的含量将近50％，基本无法再利用，都被废弃。
3、有些提取碱金属的方法，虽然可提取一部分碱金属，但是该方法工艺长、能耗高，提取后的固体物中同样含有碱金属，金属氧化物根本没提取出来，这样返回烧结同样造成污染、增加能耗，是无止境的循环污染。
(三)发明内容：
本发明的目的在于提供一种氧化还原炉及处理钢铁企业的除尘废弃物的方法，本方法是用钢铁企业的除尘灰进行混配造球加温后氧化还原一步完成，然后分步得到铁精粉、氧化锌、氧化铅、氧化银、氯化钾、氯化钠的方法。不仅缓解我国资源短缺的现状，又减少了对环境的污染，降低了冶炼成本。
一种氧化还原炉，其特征在于它由入料斗、炉内壁、炉外壁、烟道、炉腔、燃烧室、煤气嘴、煤气通道、煤气电磁加热器、下料斗、下料器和气体出口构成；所说的入料斗位于氧化还原炉的顶端；所说的烟道为炉内壁以内的空间；所说的炉腔为炉内壁与炉外壁之间的整体空间，根据工作时温度的不同自上而下分为预热氧化区间、还原区间、煤气带、冷却区间和出料区间；所说的燃烧室位于氧化还原炉的侧部，与炉外壁固定连接；所说的煤气嘴固定于燃烧室上；所说的煤气电磁加热器依煤气通道与炉腔中的煤气带连通；所说的下料斗位于炉腔底部，向外延伸；所说的下料器固定于炉外壁下部，与下料斗相接，它由叶轮、减速机和电机构成，所说的叶轮、减速机和电机由内向外依传动装置连接；所说的气体出口位于氧化还原炉底部；其中，所说的燃烧室的高度为0.8-1.5米，所说的叶轮为6槽或8槽。
上述所说的入料斗由固定的短边和可移动的长边构成。
上述所说的传动装置为连接轴和连接轴套。
上述所说的预热氧化区间的高度为1.2-1.8米，所说的还原区间的高度为2-3米，所说的煤气带的高度为0.2-0.3米，所说的冷却区间的高度为2-3米，所说的出料区间的高度为1.5-2米。
一种处理钢铁企业的除尘废弃物的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)由煤气嘴通入煤气和空气的混合气体，点火燃烧，燃烧室的温度为900-1250℃，烟道内的负压压力为400-800帕；
(2)将混配造球后的除尘废弃物投入入料斗；
(3)由于重力作用，除尘废弃物落入炉腔的预热氧化区间，温度由100-300℃加热至900-1250℃，生成的混合气体依次通过炉腔、烟道、气体出口排出，除尘废弃物继续下落；
(4)除尘废弃物进入还原区间，温度由900-1250℃降至400-1100℃，生成的气体混合气体依次通过炉腔、烟道、气体出口排出，除尘废弃物继续下落；
(5)将纯煤气通过煤气电磁加热器加热至400-1100℃后通入煤气带送入炉腔，除尘废弃物进入煤气带，温度保持不变，它的温度决定金属化率，温度越高则金属化率越高，生成的还原球继续下落，生成的混合气体依次通过炉腔、烟道、气体出口排出；
(6)还原球进入冷却区间，温度由400-1100℃降至200-400℃
(7)还原球继续下落进入出料区间，温度降至150-300℃；
(8)还原球落入下料斗，依靠重力作用进入叶轮，所说的叶轮为6槽或8槽，每槽中的还原球的重量为0.5-1kg。
(9)将从叶轮排出的还原球和从气体出口排出的混合气体收集备用。
上述所说的冷却区间依靠冷却水冷却降温。
上述所说的还原球中铁精粉的含量比在除尘废弃物中的含量提高30-45％。
上述所说的还原球中每种氧化物的含量均小于0.01％。
上述所说的混合气体中氯化钾的含量为30-50％，氯化钠的含量为5-9％，氧化锌的含量为13-45％，氧化铅的含量为15-23％，氧化银的含量为0.02-0.04％，其余为氧化钙、二氧化硅等不可用物质。
本发明的优越性：1、氧化还原反应在一个炉内完成；2、废弃物在高温处(1100-1250℃)接触煤气，解决了低温分化的问题；3、使用煤气电磁加热器把煤气加热到一定温度，能保证炉内温度的平衡；4、使用由叶轮、减速机、电机、连接轴和连接轴套构成的下料器，可以保证均匀下料，减少炉内球的碰撞和摩擦，避免破损和结块；5、提高了燃烧室的高度，增加了还原区间的温度，还原更加充分。
(四)附图说明：
图1为本发明所涉一种氧化还原炉的内部结构示意图。
图2为本发明所涉一种氧化还原炉中的下料器的结构示意图。
其中，1为入料斗，2为炉腔，3为煤气嘴，4为燃烧室，5为煤气通道，6为煤气电磁加热气，7为下料斗，8为下料器，9为烟道，10为气体出口，11为炉内壁，12为炉外壁，2-1为预热氧化区间，2-2为还原区间，2-3为煤气带，2-4为冷却区间，2-5为出料区间，8-1为连接轴套，8-2为连接轴，8-3为叶轮，8-4减速机，8-5为电机。
(五)具体实施方式
实施例1：一种氧化还原炉(见图1-2)，其特征在于它由入料斗1、炉内壁11、炉外壁12、烟道9、炉腔2、燃烧室4、煤气嘴3、煤气通道5、煤气电磁加热器6、下料斗7、下料器8和气体出口10构成；所说的入料斗1位于氧化还原炉的顶端；所说的烟道9为炉内壁11以内的空间；所说的炉腔2为炉内壁11与炉外壁12之间的整体空间，根据工作时温度的不同自上而下分为预热氧化区间2-1、还原区间2-2、煤气带2-3、冷却区间2-4和出料区间2-5；所说的燃烧室4位于氧化还原炉的侧部，与炉外壁12固定连接；所说的煤气嘴3固定于燃烧室4上；所说的煤气电磁加热器6依煤气通道5与炉腔2中的煤气带2-3连通；所说的下料斗7位于炉腔2底部，向外延伸；所说的下料器8固定于炉外壁12下部，与下料斗7相接，它由叶轮8-3、减速机8-4和电机8-5构成，所说的叶轮8-3、减速机8-4和电机8-5由内向外依连接轴8-2和连接轴套8-1连接；所说的气体出口10位于氧化还原炉底部；其中，所说的燃烧室4的高度为0.8米，所说的叶轮8-3为6槽。
上述所说的入料斗1由固定的短边和可移动的长边构成。
上述所说的预热氧化区间2-1的高度为1.2米，所说的还原区间2-2的高度为2米，所说的煤气带2-3的高度为0.2米，所说的冷却区间2-4的高度为2米，所说的出料区间2-5的高度为1.5米。
一种处理钢铁企业的除尘废弃物的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)由煤气嘴3通入煤气和空气的混合气体，点火燃烧，燃烧室4的温度为900℃，烟道9内的负压压力为400帕；
(2)将混配造球后的除尘废弃物投入入料斗1；
(3)由于重力作用，除尘废弃物落入炉腔的预热氧化区间2-1，温度由100℃加热至900℃，生成的混合气体依次通过炉腔2、烟道9、气体出口10排出，除尘废弃物继续下落；
(4)除尘废弃物进入还原区间2-2，温度由900℃降至400℃，生成的气体混合气体依次通过炉腔2、烟道9、气体出口10排出，除尘废弃物继续下落；
(5)将纯煤气通过煤气电磁加热器6加热至400℃后通入煤气带2-3送入炉腔2，除尘废弃物进入煤气带2-3，温度保持不变，它的温度决定金属化率，温度越高则金属化率越高，生成的还原球继续下落，生成的混合气体依次通过炉腔2、烟道9、气体出口10排出；
(6)还原球进入冷却区间2-4，温度由400℃降至200℃
(7)还原球继续下落进入出料区间2-5，温度降至150℃；
(8)还原球落入下料斗7，依靠重力作用进入叶轮8-3，所说的叶轮8-3为6槽，每槽中的还原球的重量为0.5kg。
(9)将从叶轮8-3排出的还原球和从气体出口10排出的混合气体收集备用。
上述所说的冷却区间2-4依靠冷却水冷却降温。
上述所说的除尘废弃物中全铁的含量为34.91％，氧化锌的含量为1.47％，氧化铅的含量为1.33％，氧化银的含量为0.00437％，氧化钾的含量为4.56％，氧化钠的含量为0.85％，氧化镁的含量为1.78％，其余为氧化钙、二氧化硅等不可用物质。
上述所说的还原球中铁精粉的含量为51.05％，氧化铅的含量为0.004％，氧化锌的含量为0.004％，氧化钾的含量为0.004％，氧化钠的含量为0.01％，氧化银的含量为0.0021％，其余为氧化钙、二氧化硅等不可用物质。
上述所说的混合气体中氯化钾的含量为30％，氯化钠的含量为5％，氧化锌的含量为13％，氧化铅的含量为15％，氧化银的含量为0.02％，其余为氧化钙、二氧化硅等不可用物质。
实施例2：一种氧化还原炉，其特征在于它由入料斗1、炉内壁11、炉外壁12、烟道9、炉腔2、燃烧室4、煤气嘴3、煤气通道5、煤气电磁加热器6、下料斗7、下料器8和气体出口10构成；所说的入料斗1位于氧化还原炉的顶端；所说的烟道9为炉内壁11以内的空间；所说的炉腔2为炉内壁11与炉外壁12之间的整体空间，根据工作时温度的不同自上而下分为预热氧化区间2-1、还原区间2-2、煤气带2-3、冷却区间2-4和出料区间2-5；所说的燃烧室4位于氧化还原炉的侧部，与炉外壁12固定连接；所说的煤气嘴3固定于燃烧室4上；所说的煤气电磁加热器6依煤气通道5与炉腔2中的煤气带2-3连通；所说的下料斗7位于炉腔2底部，向外延伸；所说的下料器8固定于炉外壁12下部，与下料斗7相接，它由叶轮8-3、减速机8-4和电机8-5构成，所说的叶轮8-3、减速机8-4和电机8-5由内向外依连接轴8-2和连接轴套8-1连接；所说的气体出口10位于氧化还原炉底部；其中，所说的燃烧室4的高度为1.5米，所说的叶轮8-3为8槽。
上述所说的入料斗1由固定的短边和可移动的长边构成。
上述所说的预热氧化区间2-1的高度为1.8米，所说的还原区间2-2的高度为3米，所说的煤气带2-3的高度为0.3米，所说的冷却区间2-4的高度为3米，所说的出料区间2-5的高度为2米。
一种处理钢铁企业的除尘废弃物的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)由煤气嘴3通入煤气和空气的混合气体，点火燃烧，燃烧室4的温度为1250℃，烟道9内的负压压力为800帕；
(2)将混配造球后的除尘废弃物投入入料斗1；
(3)由于重力作用，除尘废弃物落入炉腔的预热氧化区间2-1，温度由300℃加热至1250℃，生成的混合气体依次通过炉腔2、烟道9、气体出口10排出，除尘废弃物继续下落；
(4)除尘废弃物进入还原区间2-2，温度由1250℃降至1100℃，生成的气体混合气体依次通过炉腔2、烟道9、气体出口10排出，除尘废弃物继续下落；
(5)将纯煤气通过煤气电磁加热器6加热至1100℃后通入煤气2-3带送入炉腔2，除尘废弃物进入煤气带2-3，温度保持不变，它的温度决定金属化率，温度越高则金属化率越高，生成的还原球继续下落，生成的混合气体依次通过炉腔2、烟道9、气体出口10排出；
(6)还原球进入冷却区间2-4，温度由1100℃降至400℃
(7)还原球继续下落进入出料区间2-5，温度降至300℃；
(8)还原球落入下料斗7，依靠重力作用进入叶轮8-3，所说的叶轮8-3为8槽，每槽中的还原球的重量为1kg。
(9)将从叶轮8-3排出的还原球和从气体出口10排出的混合气体收集备用。
上述所说的冷却区间2-4依靠冷却水冷却降温。
上述所说的除尘废弃物中全铁的含量为45.36％，氧化锌的含量为1.34％，氧化铅的含量为1.25％，氧化银的含量为0.0041％，氧化钾的含量为3.28％，氧化钠的含量为0.92％，氧化镁的含量为2.05％，其余为氧化钙、二氧化硅等不可用物质。
上述所说的还原球中铁精粉的含量为59.23％，氧化铅的含量为0.002％，氧化锌的含量为0.002％，氧化钾的含量为0.002％，氧化钠的含量为0.005％，氧化银的含量为0.0018％，其余为氧化钙、二氧化硅等不可用物质。
上述所说的混合气体中氯化钾的含量为50％，氯化钠的含量为9％，氧化锌的含量为25％，氧化铅的含量为15％，氧化银的含量为0.04％，其余为氧化钙、二氧化硅等不可用物质。
实施例3：
一种氧化还原炉，其特征在于它由入料斗1、炉内壁11、炉外壁12、烟道9、炉腔2、燃烧室4、煤气嘴3、煤气通道5、煤气电磁加热器6、下料斗7、下料器8和气体出口10构成；所说的入料斗1位于氧化还原炉的顶端；所说的烟道9为炉内壁11以内的空间；所说的炉腔2为炉内壁11与炉外壁12之间的整体空间，根据工作时温度的不同自上而下分为预热氧化区间2-1、还原区间2-2、煤气带2-3、冷却区间2-4和出料区间2-5；所说的燃烧室4位于氧化还原炉的侧部，与炉外壁12固定连接；所说的煤气嘴3固定于燃烧室4上；所说的煤气电磁加热器6依煤气通道5与炉腔中2的煤气带2-3连通；所说的下料斗7位于炉腔2底部，向外延伸；所说的下料器8固定于炉外壁12下部，与下料斗7相接，它由叶轮8-3、减速机8-4和电机8-5构成，所说的叶轮8-3、减速机8-4和电机8-5由内向外依连接轴8-2和连接轴套8-1连接；所说的气体出口10位于氧化还原炉底部；其中，所说的燃烧室4的高度为0.8-1.5米，所说的叶轮8-3为6槽。
上述所说的入料斗1由固定的短边和可移动的长边构成。
上述所说的预热氧化区2-1间的高度为1.6米，所说的还原区间2-2的高度为2.5米，所说的煤气带2-3的高度为0.25米，所说的冷却区间2-4的高度为2.5米，所说的出料区间2-5的高度为1.8米。
一种处理钢铁企业的除尘废弃物的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)由煤气嘴3通入煤气和空气的混合气体，点火燃烧，燃烧室4的温度为1000℃，烟道9内的负压压力为600帕；
(2)将混配造球后的除尘废弃物投入入料斗1；
(3)由于重力作用，除尘废弃物落入炉腔2的预热氧化区间2-1，温度由200℃加热至1000℃，生成的混合气体依次通过炉腔2、烟道9、气体出口10排出，除尘废弃物继续下落；
(4)除尘废弃物进入还原区间2-2，温度由1000℃降至800℃，生成的气体混合气体依次通过炉腔2、烟道9、气体出口10排出，除尘废弃物继续下落；
(5)将纯煤气通过煤气电磁加热器6加热至800℃后通入煤气带2-3送入炉腔2，除尘废弃物进入煤气带2-3，温度保持不变，它的温度决定金属化率，温度越高则金属化率越高，生成的还原球继续下落，生成的混合气体依次通过炉腔2、烟道9、气体出口10排出；
(6)还原球进入冷却区间2-4，温度由800℃降至300℃
(7)还原球继续下落进入出料区间2-5，温度降至250℃；
(8)还原球落入下料斗7，依靠重力作用进入叶轮8-3，所说的叶轮8-3为6槽，每槽中的还原球的重量为0.8kg。
(9)将从叶轮8-3排出的还原球和从气体出口10排出的混合气体收集备用。
上述所说的冷却区间依靠冷却水冷却降温。
上述所说的除尘废弃物中全铁的含量为40％，氧化锌的含量为1.4％，氧化铅的含量为1.3％，氧化银的含量为0.0042％，氧化钾的含量为4％，氧化钠的含量为0.9％，氧化镁的含量为2％，其余为氧化钙、二氧化硅等不可用物质。
上述所说的还原球中铁精粉的含量为53％，氧化铅的含量为0.003％，氧化锌的含量为0.003％，氧化钾的含量为0.003％，氧化钠的含量为0.008％，氧化银的含量为0.002％。
上述所说的混合气体中氯化钾的含量为30％，氯化钠的含量为6％，氧化锌的含量为40％，氧化铅的含量为23％，氧化银的含量为0.02％，其余为氧化钙、二氧化硅等不可用物质。

Claims (9)

1.一种氧化还原炉，其特征在于它由入料斗、炉内壁、炉外壁、烟道、炉腔、燃烧室、煤气嘴、煤气通道、煤气电磁加热器、下料斗、下料器和气体出口构成；所说的入料斗位于氧化还原炉的顶端；所说的烟道为炉内壁以内的空间；所说的炉腔为炉内壁与炉外壁之间的整体空间，根据工作时温度的不同自上而下分为预热氧化区间、还原区间、煤气带、冷却区间和出料区间；所说的燃烧室位于氧化还原炉的侧部，与炉外壁固定连接；所说的煤气嘴固定于燃烧室上；所说的煤气电磁加热器依煤气通道与炉腔中的煤气带连通；所说的下料斗位于炉腔底部，向外延伸；所说的下料器固定于炉外壁下部，与下料斗相接，它由叶轮、减速机和电机构成，所说的叶轮、减速机和电机由内向外依传动装置连接；所说的气体出口位于氧化还原炉底部；其中，所说的燃烧室的高度为0.8-1.5米，所说的叶轮为6槽或8槽。
2.根据权利要求1所说的一种氧化还原炉，其特征在于所说的入料斗由固定的短边和可移动的长边构成。
3.根据权利要求1所说的一种氧化还原炉，其特征在于所说的传动装置为连接轴和连接轴套。
4.根据权利要求1所说的一种氧化还原炉，其特征在于所说的预热氧化区间的高度为1.2-1.8米，所说的还原区间的高度为2-3米，所说的煤气带的高度为0.2-0.3米，所说的冷却区间的高度为2-3米，所说的出料区间的高度为1.5-2米。
5.一种处理钢铁企业的除尘废弃物的方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)由煤气嘴通入煤气和空气的混合气体，点火燃烧，燃烧室的温度为900-1250℃，烟道内的负压压力为400-800帕；
(2)将混配造球后的除尘废弃物投入入料斗；
(3)由于重力作用，除尘废弃物落入炉腔的预热氧化区间，温度由100-300℃加热至900-1250℃，生成的混合气体依次通过炉腔、烟道、气体出口排出，除尘废弃物继续下落；
(4)除尘废弃物进入还原区间，温度由900-1250℃降至400-1100℃，生成的气体混合气体依次通过炉腔、烟道、气体出口排出，除尘废弃物继续下落；
(5)将纯煤气通过煤气电磁加热器加热至400-1100℃后通入煤气带送入炉腔，除尘废弃物进入煤气带，温度保持不变，它的温度决定金属化率，温度越高则金属化率越高，生成的还原球继续下落，生成的混合气体依次通过炉腔、烟道、气体出口排出；
(6)还原球进入冷却区间，温度由400-1100℃降至200-400℃
(7)还原球继续下落进入出料区间，温度降至150-300℃；
(8)还原球落入下料斗，依靠重力作用进入叶轮，所说的叶轮为6槽或8槽，每槽中的还原球的重量为0.5-1kg。
(9)将从叶轮排出的还原球和从气体出口排出的混合气体收集备用。
6.根据权利要求5所说的一种处理钢铁企业的除尘废弃物的方法，其特征在于所说的冷却区间依靠冷却水冷却降温。
7.根据权利要求5所说的一种处理钢铁企业的除尘废弃物的方法，其特征在于所说的还原球中铁精粉的含量比在除尘废弃物中的含量提高30-45％。
8.根据权利要求5所说的一种处理钢铁企业的除尘废弃物的方法，其特征在于所说的还原球中每种氧化物的含量均小于0.01％。
9.根据权利要求5所说的一种处理钢铁企业的除尘废弃物的方法，其特征在于所说的混合气体中氯化钾的含量为30-50％，氯化钠的含量为5-9％，氧化锌的含量为13-45％，氧化铅的含量为15-23％，氧化银的含量为0.02-0.04％，其余为氧化钙、二氧化硅等不可用物质。
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