CN103014356B - 不锈钢除尘灰中回收铬、镍的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属冶炼领域。具体地说，涉及一种不锈钢除尘灰中回收铬、镍的方法。本发明所要解决的技术问题是传统的回收工艺投入成本高、回收率低。本发明解决上述技术问题的技术方案是提供一种不锈钢除尘灰中回收铬、镍的方法，包括以下步骤：a.在用中频炉和电炉冶炼不锈钢钢水的过程中，将中频炉冶炼的钢水温度控制在1550～1600℃，出钢到倒转钢包中时，向倒转钢包中匀速加入50～100kg/吨钢的除尘灰；b.中频炉出钢完毕后，再将电炉冶炼的钢水温度控制到1550～1600℃，出钢到倒转钢包中，得到含还原铬、镍的钢水。本发明为从不锈钢除尘灰中回收铬、镍提供了一种低成本、高回收率的新方法。

Description

不锈钢除尘灰中回收铬、镍的方法
技术领域
本发明属于金属冶炼领域。具体地说，涉及一种不锈钢除尘灰中回收铬、镍的方法。
背景技术
在不锈钢生产过程中，其电炉及酸洗会产生大量除尘灰，由于不能得到有效的处理，一般露天堆放，随风飘荡，严重污染环境，铬、镍等元素对环境的危害更为严重，但铬、镍等贵重元素，价格昂贵，回收利用具有重要的意义；因此不锈钢除尘灰循环再生利用，具有重要的环保及社会意义，同时也属于国际和国家鼓励类的循环经济项目。综合开发利用除尘灰，对于节约资源，改善环境，实现废弃物的资源化利用，促进经济增长方式的转变具有重要意义。
在不锈钢冶炼过程中，产生大量的粉尘经过除尘装置处理，收集其中的粉尘即除尘灰，大部分除尘灰难以处理。早期不锈钢除尘灰不经过处理直接由烟道排出，近年来，随着国家对环保重视程度不断的加大，各个不锈钢厂逼迫收集除尘灰，同时针对不锈钢除尘灰的处理，太钢、宝钢和一些科研院校都成立了相应的机构进行研究，目前处理方法有以下几种：
1、压球返回不锈钢厂直接入炉：目前各不锈钢厂对含合金较低的不锈钢除尘灰（300和400系列）处理办法主要是在不锈钢除尘灰中加入粘结剂和相应的添加剂，经搅拌后压球，再将球烘干后，返回不锈钢直接入炉回收。此方法只能在还原期加入除尘灰压球，由于还原剂有限不能很好的回收有价元素，同时受到钢水温度和钢水质量的限制，不能大量使用除尘灰压球，长期使用这种方式会导致烟道富集锌，影响收尘效果和损毁收尘设备。
2、厂内循环使用：作为烧结矿配料，这种方式只能在有专用高炉冶炼不锈钢钢水的厂家使用，因除尘灰含铁低，含有害杂质高，致使烧结矿贫化不利于高炉冶炼，不锈钢除尘灰由于其含有镍、铬等元素，对普碳钢质量会造成严重的影响。
上述的国内不锈钢除尘灰再生利用的回收工艺投入成本高、能耗大，回收率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是传统的回收工艺投入成本高、回收率低。
本发明解决上述技术问题的技术方案是提供一种不锈钢除尘灰中回收铬、镍的方法，包括以下步骤：
a、在用中频炉和电炉冶炼不锈钢钢水的过程中，将中频炉冶炼的钢水温度控制在1550～1600℃，出钢到倒转钢包中时，向倒转钢包中匀速加入50～100kg/吨钢的除尘灰；
b、中频炉出钢完毕后，再将电炉冶炼的钢水温度控制到1550～1600℃，出钢到倒转钢包中，得到含还原铬、镍的钢水。
作为本发明的优选方案，上述方法的步骤a中，所述的不锈钢除尘灰的加入比例为倒转钢包中钢水的50Kg/吨钢。
其中，上述不锈钢除尘灰中回收铬、镍的方法的步骤a中，所述的加入不锈钢除尘灰是指在倒转钢包底部见钢水开始加入不锈钢除尘灰，至出钢2/3时加完。
作为本发明的优选方案，上述方法所述的中频炉及电炉出钢钢水温度为1600℃。
其中，上述不锈钢除尘灰中回收铬、镍的方法的步骤a中，所述的中频炉钢水中按质量百分比含有Cr2.40～2.80%、Ni9.20～9.40%。
其中，上述不锈钢除尘灰中回收铬、镍的方法的步骤b中，所述的电炉钢水按质量百分比含有Si（硅）≥0.2%。
本发明利用中频炉钢水和电炉钢水具有较高含量的Si的特点，进行还原，在还原不锈钢除尘灰的Cr（铬）、Ni（镍）的同时，去除部分冶炼本身不需要的Si，涉及的反应式如下：
Cr2O3+3/2Si＝＝2Cr+3/2SiO2
2NiO2+2Si＝＝2Ni+3/2SiO2
由于不锈钢除尘灰本身不导电，不能在中频炉内产生涡流，直接加入到炉内会产生大量炉渣，不利于生产。因此在生产过程中，在中频炉出钢时匀速加入不锈钢除尘灰，利用钢水的温度，使之具备还原的热力学条件，利用出钢的强大搅拌增加反应的动力条件，从而增大还原效果。利用电炉钢水温度、钢液中的Si含量及出钢时的冲击力，对倒转钢包里不锈钢除尘灰中未完全还原的铬、镍、铁的氧化物，进行二次还原反应，使不锈钢除尘灰中的贵金属回收得更彻底。
不锈钢酸洗脱磷工艺和电炉四孔除尘沉降室产生的除尘灰中含有较多的Cr、Ni等贵金属，利用中频炉冶炼过程工艺优化，进行无害回收处理，贵金属Cr、Ni回收率达到90%，该工艺利用中频钢水本身热能和化学反应热回收，无能源消耗，大大节约了回收工艺的成本。
附图说明
图1不锈钢除尘灰中回收铬、镍的方法的工艺流程图
具体实施方式
不锈钢除尘灰中回收铬、镍的方法，包括以下步骤：
a、在用中频炉和电炉冶炼不锈钢钢水的过程中，当中频炉钢水温度控制在1550～1600℃出钢到倒转钢包中时，按吨钢加入50～100kg不锈钢除尘灰的比例，向倒转钢包中匀速加入不锈钢除尘灰，加不锈钢除尘灰的过程大约需要3～8分钟；
b、中频炉出钢完毕后，待电炉钢水温度控制到1550～1600℃后，电炉开始出钢到倒转钢包，电炉从开始出钢到出钢完毕大约需要8～10分钟，利用电炉钢水温度、钢液中的Si含量及出钢时的冲击力，对钢包里不锈钢除尘灰内未完全还原的铬氧化物、镍氧化物进行二次还原反应，从而得到含还原铬、镍的钢水。
作为本发明的优选方案，上述方法的步骤a中，所述的不锈钢除尘灰的加入比例为中频炉钢水的50Kg/吨钢。
其中，上述不锈钢除尘灰中回收铬、镍的方法的步骤a中，所述的加入不锈钢除尘灰是指在倒转钢包底部见钢水开始加入不锈钢除尘灰，至出钢2/3时加完。
作为本发明的优选方案，上述方法所述的中频炉及电炉出钢钢水温度为1600℃。此温度便于中频炉及电炉钢水中的Si能更好的对不锈钢除尘灰内的铬氧化物、镍氧化物进行还原。
其中，上述不锈钢除尘灰中回收铬、镍的方法的步骤a中，所述的中频炉钢水中按质量百分比含有Cr2.40～2.80%、Ni9.20～9.40%。
其中，上述不锈钢除尘灰中回收铬、镍的方法的步骤b中，所述的电炉钢水按质量百分比含有Si≥0.2%。
通过上述方法，用中频炉钢水与电炉钢水中的Si，对不锈钢除尘灰中的氧化铬、氧化镍进行还原置换后，得到的金属铬、金属镍进入到在倒转钢包中的混合钢水中，与其一同作为后续加工的原料使用。可以作为进入脱硅转炉、AOD（氩氧脱碳）、GOR等的初炼母液。
由于不锈钢除尘灰本身不导电，不能在中频炉内产生涡流，直接加入到炉内会产生大量炉渣，不利于生产。因此在生产过程中，在中频炉出钢时匀速加入不锈钢除尘灰，利用钢水的温度，使之具备还原的热力学条件，利用出钢的强大搅拌增加反应的动力条件，从而增大还原效果。
若本发明提供的方法与电弧炉配合则需注意控制电弧炉出钢渣量，在混冲时不能出渣，防止除尘灰裹入渣中从而影响还原效果。工作时会产生少量烟尘，需进行除尘后无害化处理。
实施例1
中频炉钢水（按质量百分比含有Cr2.60%、Ni9.29%）温度控制在1600℃，将钢水倒入倒转钢包时，按吨钢加入50kg不锈钢除尘灰的比例，匀速加入，此过程大约需要5分钟时间。待中频炉出钢完毕后，将倒转包吊至电炉，待电炉钢水温度控制到1600℃，电炉开始出钢，电炉钢水中含有Si0.2%。
加入到倒转钢包前，不锈钢除尘灰中铬氧化物、镍氧化物含量约为5%和3%，经过还原处理后，取样炉渣中铬氧化物、镍氧化物含量约为0.5%和0.3%。每吨除尘灰回收金属Cr31.15kg，Ni21kg。
实施例2
中频炉钢水（按质量百分比含有Cr2.60%、Ni9.29%）温度控制在1600℃，将钢水倒入倒转钢包时，按吨钢加入100kg不锈钢除尘灰的比例，匀速加入，此过程大约需要5分钟时间。待中频炉出钢完毕后，将倒转包吊至电炉，待电炉钢水温度控制到1600℃，电炉开始出钢，电炉钢水中含有Si0.2%。
加入到倒转钢包前，不锈钢除尘灰中铬氧化物、镍氧化物含量约为5%和3%，经过还原处理后，取样炉渣中铬氧化物、镍氧化物含量约为0.8%和0.5%。每吨除尘灰回收金属Cr29.28kg，Ni19.61kg。

Claims (4)

1.不锈钢除尘灰中回收铬、镍的方法，包括以下步骤： 
a、在用中频炉和电炉冶炼不锈钢钢水的过程中，将中频炉冶炼的钢水温度控制在1550～1600℃，出钢到倒转钢包中时，向倒转钢包中匀速加入50～100kg/吨钢的除尘灰；所述的加入50～100kg/吨钢的除尘灰是指在倒转钢包底部见钢水后，开始加入除尘灰，至出钢2/3时加完； 
b、中频炉出钢完毕后，再将电炉冶炼的钢水温度控制到1550～1600℃，出钢到倒转钢包中，得到含还原铬、镍的钢水；所述的电炉冶炼的钢水按质量百分比含有Si≥0.2％。 
2.根据权利要求1所述的不锈钢除尘灰中回收铬、镍的方法，其特征在于：步骤a中所述的除尘灰的加入比例为50kg/吨钢。 
3.根据权利要求1所述的不锈钢除尘灰中回收铬、镍的方法，其特征在于：中频炉及电炉出钢钢水温度为1600℃。 
4.根据权利要求1所述的不锈钢除尘灰中回收铬、镍的方法，其特征在于：步骤a中所述的中频炉冶炼的钢水中按质量百分比含有Cr2.40～2.80％、Ni9.20～9.40％。 
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