CN104073631A - 一种利用焦油渣制备含铁废料冷固球团的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种利用焦油渣制备含铁废料冷固球团的方法，包括混料和冷压成型，混料过程为先按重量百分比将焦油渣80~95%，膨润土5~20%比例混合，混合均匀后再加入含铁废料成为混合料，加入混合料重量百分比7~14%的水；混合均匀后冷压成型；最后用废烟气余热将湿球团加热，使球团温度达到70~80℃，自然放置固化。这种工艺不仅为再利用焦油渣提供了一条新的途径，压制出高强度球团，回收利用多种废弃物为冶金含铁废料资源化利用提供一个方向，同时也降低了冷压球团的生产成本。
Description
技术领域
本发明属于化工废弃物及冶金废弃物综合利用领域，具体涉及一种利用焦油渣制备含铁废料冷固球团的方法。
背景技术
在冶金行业中实施节能减排和资源循环利用，把在冶炼、轧钢过程中产生的含铁尘泥废料进行综合利用，生产冷压球团用于高炉或转炉，就是非常重要的举措。
在焦炭生产过程中产生大量副产煤焦油，从煤焦油中提取的纯焦油可作为高炉燃料，或从中提炼出汽油等其他化工原料，而提取纯焦油残余的废渣，则一直没有很好的处理方法。焦化厂焦油渣主要有三个来源, 第一是机械化焦油氨水澄清槽, 焦油氨水混合物在机械化澄清槽, 通过比重不同进行分离, 焦油渣沉集在澄清槽底部, 通过刮板机连续排出, 此处焦油渣为半固体物质, 是焦化厂焦油渣的主要来源。第二是焦油经自然沉降后, 还含有不易沉降的更细微的焦油渣,通过用超级离心机进一步提纯焦油渣, 减少焦油中渣的含量, 保证焦油深加工质量要求, 通过离心机脱离出来的焦油渣, 主要是带渣的焦油, 为半液体物质，是焦油渣第二大来源。第三是焦油贮槽自然沉降后的清槽焦油渣, 稠度介于机械化澄清槽焦油渣和超级离心机焦油渣之间。焦油渣共同特性为粘稠状物质, 易粘结, 冬季易冻结成块状,对运输设备污染损坏严重。
焦油渣目前主要的处理方式是：将废渣运送到废料堆放场，这不仅要花费大量运费，占用场地，增加生产成本，而且会污染环境。充分利用这些焦油渣，对实现资源再次利用和环境保护都大有益处。
国内对利用焦油渣的研究也比较多，2003年马世文等人在《冶金动力》发表的题为《焦油渣的综合利用》的论文，通过对焦油渣工业数据分析可知，其灰分含量极低，碳及有用物质含量极高，从理论上讲，将焦油渣配入炼焦用煤中不会影响焦炭的质量，而且能使焦炭和煤气产量增加。韩晓玲在2008年在《南钢科技与管理》发表的题为《焦油渣回收利用改造》的论文指出，将焦油渣与煤按一定比例配合制成型煤, 随配合煤一起送往焦炉炼焦, 解决了焦油渣处理这一行业内的环保难题。孙业新在2007年在《莱钢科技》发表的题为《焦油渣作粘结剂进行配型煤炼焦的实验研究》的论文指出，焦化行业中焦油渣作为附属物, 不但加工价值不大, 而且影响环境, 本文进行了大量的实验研究, 并从理论上进行了论证分析, 认为利用焦油渣进行配煤炼焦完全可行的, 当基础配煤粘结性适宜时, 可全面提升焦炭的质量。这几篇报道都是将焦油渣配回炼焦，这可以使焦油渣得到一定的利用，但由于焦油渣不易流动，在配煤时或者预先加热，或者人工搅拌，实际操作比较费工。杨春杰在2004年在《冶金能源》发表的题为《以焦油渣为原料制备高比表面积的活性炭》的论文指出，以焦油渣为原料制备出了高比表面积活性炭, 而且采用不同的工艺参数生产出吸附性能和用途不同的活性炭, 证明可以通过控制工艺参数来控制活性炭的吸附性能。这是一种再利用焦油渣的新途径，可以生产出高附加值的活性炭产品，但是工艺较为复杂，成本较高。2009年李志锋等人公开的中国专利《一种粉尘抑制剂及其制备方法》CN101845291A和2010年姜文平等人公开的中国专利《机焦和型焦的快速挥发高强粘结剂》CN101812341A，这两篇专利都是利用焦油渣与其他十余种试剂混合制备具有特定功能的药剂，分别用在抑尘和炼焦领域，虽回用了焦油渣，但是由于配方太复杂，使用起来不方便。并且在用焦油渣配制型煤的过程中，由于焦油渣流动性差，需要预先加热到100~120℃左右，使其具有流动性，再利用其在流动的状态下的粘性与其他煤种混合。
发明内容
为解决现有技术问题，本发明提供了一种利用焦油渣制备含铁废料冷固球团的方法，将焦油渣和膨润土按比例混合，与含铁废料共同作为主要原料，根据含铁废料成分、粒度不同，调整焦油渣的使用量，控制混合料含水率，以满足生产要求。这样不仅可以将焦油渣再利用，还降低生产成本，多种固废共同利用，节约资源，保护环境。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种利用焦油渣制备含铁废料冷固球团的方法，包括混料和冷压成型，其特征在于：混料过程为先按重量百分比将焦油渣80~95%，膨润土5~20%比例混合，混合均匀后再加入含铁废料成为混合料，加入混合料重量百分比7~14%的水，从而调节混合料水分；混合均匀后冷压成型；最后用废烟气余热将湿球团加热，使球团温度达到70~80℃，自然放置固化。
含铁废料为转炉泥、转炉烟气干法除尘灰、瓦斯泥、高炉矿槽灰和铁皮任意几种混合。
所用废烟气为钢铁生产过程中的废烟气，温度<250℃。
其中膨润土自身有粘结作用，但因含有大量Al2O3、SiO2，会降低球团的品位，增加渣量，入高炉或转炉时影响操作，故不宜单独作为粘结剂大量使用，在焦油渣中配入少量膨润土，一方面是由于常温下焦油渣很稠但粘性较弱，用膨润土增强粘结剂的粘性；另一方面是单纯的焦油渣流动性较差，不易输送和混匀，膨润土的加入可以起到一定的缓解作用。这里配制的粘结剂粘性不需很强，只要使得能在冷压成型机成型即可，焦油渣的作用主要是在经废烟气余热加热时表现出来。
用钢铁生产过程中的废烟气（<250℃）余热将湿球团加热，使组分中的焦油渣在70℃下软化，粘度和流动性显著提高，形成的粘稠体充分浸润并吸附在含铁废料表面，废料之间的界面消失，相互粘结，使得成品球强度大大提高，之后自然放置1-2天。可以达到冶金冷压球团强度的要求。
少are铁皮和机械化氨水澄清槽产出的焦油渣的粒度较大，都可以作为冷压制备球团时的骨料，提高成球率。焦油渣不易搅拌均匀，所以配入转炉烟气干法除尘灰、高炉矿槽灰以改善焦油渣的流动性，增强混合料的可混合性能，满足生产要求。本发明是将焦油渣与膨润土先混合，再配入其他含铁废料，而不是一次性将所有原料一起混合，主要是因为焦油渣流动性和分散性较差，分步进行可以尽可能减少混料带来的麻烦。
焦油渣主要化学成分为碳粉。将其配入含铁尘泥废料中制备球团，在高温下与含铁废料发生还原反应，降低生产成本。本发明经过生产试验，应用此方法制备的球团，单球抗压强度可达2500N以上，2米高自由跌落试验可达15次以上，完全达到冶金冷压球团强度的要求。在生产冷压球团过程中，焦油渣具有其他废弃物不可比拟的优势，兼具还原剂和粘结剂的效果。这种工艺不仅为再利用焦油渣提供了一条新的途径，压制出高强度球团，回收利用多种废弃物为冶金含铁废料资源化利用提供一个方向，同时也降低了冷压球团的生产成本。
附图说明
图1为本发明工艺流程图；
其中，1为斗式提升机，2为配料仓，3为螺旋式输送机，4为搅拌式强力混合机，5为混碾机，6为冷压成型机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
工艺流程如图1，焦油渣常温下流动性差，不方便操作，由斗式提升机1将焦油渣提升至配料仓2中的焦油渣仓，经螺旋式输送机3进入搅拌式强力混合机4，按重量百分比将焦油渣80~95%与膨润土5~20%预混合，在搅拌式强力混合机4中加入含铁废料搅拌，形成混合料，再经混碾机5进一步混合后，调节混合料水分，送入冷压成型机6压制成含铁废料冷固球团，经废烟气余热加热后，使球团温度达到70~80℃，自然放置固化制成成品。
实施例1
一种利用焦油渣制备含铁废料冷固球团的方法如下：
粘结剂：85%焦油渣和15%膨润土。制备方法是：将88%含铁废料与12%粘结剂在混碾机内混碾30分钟，混合均匀，经冷压成型机在240吨压力下压制成型，用钢铁生产过程中的废烟气（<250℃）余热将湿球团加热，使球团温度达到72℃，确保组分中的焦油渣软化，之后自然放置1天干燥后测其干球抗压强度为2890N，2米高自由跌落试验为16次。
其中含铁废料各组分重量比为：转炉泥42%、高炉矿槽灰46%。混合料含水率10%（重量百分比）。
实施例2
一种利用焦油渣制备含铁废料冷固球团的方法如下：
粘结剂：80%焦油渣和20%膨润土。制备方法是：将85%含铁废料与15%粘结剂在混碾机内混碾45分钟，混合均匀，经冷压成型机在200吨压力下压制成型，用钢铁生产过程中的废烟气（<250℃）余热将湿球团加热，使球团温度达到75℃，确保组分中的焦油渣软化，之后自然放置2天干燥后测其干球抗压强度为2600N，2米高自由跌落试验为15次。
其中含铁废料各组分重量比为：转炉烟气干法除尘灰28%、高炉矿槽灰32%、瓦斯泥25%、其中混合料含水率12%（重量百分比）。
实施例3
一种利用焦油渣制备含铁废料冷固球团的方法如下：
粘结剂：92%焦油渣和8%膨润土。制备方法是：将90%含铁废料与10%粘结剂在混碾机内混碾30分钟，混合均匀，经冷压成型机在180吨压力下压制成型，用钢铁生产过程中的废烟气（<250℃）余热将湿球团加热，使球团温度达到77℃，确保组分中的焦油渣软化，之后自然放置1天干燥后测其干球抗压强度为3150N，2米高自由跌落试验为22次。
其中含铁废料各组分重量比为：转炉泥25%、高炉矿槽灰21%、瓦斯泥25%、铁皮19%，其中混合料含水率7%（重量百分比）。
实施例4
一种利用焦油渣制备含铁废料冷固球团的方法如下：
粘结剂：95%焦油渣和5%膨润土。制备方法是：将87%含铁废料与13%粘结剂在混碾机内混碾50分钟，混合均匀，经冷压成型机在250吨压力下压制成型，用钢铁生产过程中的废烟气（<250℃）余热将湿球团加热，使球团温度达到80℃，确保组分中的焦油渣软化，之后自然放置2天干燥后测其干球抗压强度为2700N，2米高自由跌落试验为19次。
其中含铁废料各组分重量比为：转炉烟气干法除尘灰26%、转炉泥15%、高炉矿槽灰18%、瓦斯泥15%、铁皮13%，其中混合料含水率13%（重量百分比）。
Claims (3)
1.一种利用焦油渣制备含铁废料冷固球团的方法，包括混料和冷压成型，其特征在于：混料过程为先按重量百分比将焦油渣80%~95%，膨润土5%~20%比例混合，混合均匀后再加入含铁废料成为混合料，加入混合料重量百分比7%~14%的水；混合均匀后冷压成型；最后用废烟气余热将湿球团加热，使球团温度达到70~80℃，自然放置固化。
2.根据权利要求1所述的一种利用焦油渣制备含铁废料冷固球团的方法，其特征在于：含铁废料为转炉泥、转炉烟气干法除尘灰、瓦斯泥、高炉矿槽灰和铁皮任意几种混合。
3.根据权利要求1所述的一种利用焦油渣制备含铁废料冷固球团的方法，其特征在于：所述的废烟气为钢铁生产过程中的废烟气，温度<250℃。
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