CN106893794A

CN106893794A - 使用回转炉将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法及装置

Info

Publication number: CN106893794A
Application number: CN201510952957.0A
Authority: CN
Inventors: 吴彬
Original assignee: (shanghai) Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Juxiang Shanghai Energy Technology Co ltd
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2017-06-27
Anticipated expiration: 2035-12-17
Also published as: CN106893794B

Abstract

本发明涉及冶金技术领域，提供了一种使用回转炉将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法及装置，该方法包括：利用不锈钢除尘灰与粘结剂混合制成不锈钢除尘灰混合料；利用压球机将不锈钢除尘灰混合料压成扁圆球体块状物；利用回转炉将扁圆球体块状物在全氧燃烧状态下熔炼还原成铬镍铁水，该回转炉中还包括还原剂和熔剂。本发明使用回转炉作为冶炼装置而将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法，工艺简单，铬、镍回收率高，能够为电炉/AOD实现铬镍铁水热送，清洁排放，大大节约了生产成本。

Description

使用回转炉将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法及装置

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种使用回转炉将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法及装置。

背景技术

不锈钢生产过程中产生的除尘灰中含有NiO、Cr₂O₃、FeO等金属氧化物，如果不经过无害化处理直接排放，不但对环境造成污染，而且其中所含的贵金属也无法回收利用，造成资源浪费。

针对不锈钢生产过程中产生的除尘灰而言，国内现有的回收工艺主要有：

1)在除尘灰中加入粘结剂混合、压球返回电炉冶炼，回收其中的贵重金属，此方法受到钢水温度和质量的限制，回收效率低，无法大量处理除尘灰；

2)除尘灰作为烧结矿配料，再进入高炉冶炼，此方法只能在有高炉的不锈钢企业使用，但是由于除尘灰含铁量低，含有害杂质高，致使烧结矿贫化不利于高炉冶炼，处理成本高；

3)在除尘灰中加入粘结剂混合、压球后进入竖炉冶炼，此方法使用煤气和热风作为热量来源，排放物中烟气量及污染物较多，后续环保设施投资较大，不适合间断性处理不锈钢除尘灰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用回转炉将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法及装置，其具有经济环保、回收率高、生产工艺灵活的特点。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种使用回转炉将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法，该方法包括：利用不锈钢除尘灰与粘结剂混合制成不锈钢除尘灰混合料；利用压球机将不锈钢除尘灰混合料压成扁圆球体块状物；利用回转炉将扁圆球体块状物在全氧燃烧状态下熔炼还原成铬镍铁水，该回转炉中还包括还原剂和熔剂。

本发明的实施方式同现有技术相比，本发明使用回转炉将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法，工艺简单，铬、镍回收率高，能够为电炉/AOD实现铬镍铁水热送，清洁排放，大大节约了生产成本。

优选的，不锈钢除尘灰混合料选用以下三种不同质量配比方式的任何一种，将不锈钢除尘灰与各种原料混合均匀，制成不锈钢除尘灰混合料：a)不锈钢除尘灰混合料的组分及重量百分比组成为:不锈钢除尘灰74～82％、焦粉5～10％、水13～16％；b)不锈钢除尘灰混合料的组分及重量百分比组成为:不锈钢除尘灰71～80％、焦粉4～8％、石灰粉3～5％、水13～16％；C)不锈钢除尘灰混合料的组分及重量百分比组成为:不锈钢除尘灰72～80％、焦粉5～10％、水玻璃15～18％。不锈钢除尘灰为含镍或不含镍不锈钢除尘灰，要求灰尘粒度最大为1mm，70％以上为粉末状。按上述质量分数配完料后，在混料装置中充分搅拌混匀。其中，焦粉的主要指标为：灰分≤16％，挥发分≤2.5％，硫分≤0.8％，水分≤15％，粒度范围含量≥90％。不锈钢除尘灰混合料掺入焦粉不仅有助于将不锈钢除尘灰加工成扁圆球体块状物，而且对后续的还原作业起到有效的促进作用，且水玻璃具有较强的粘结效果。

优选的，扁圆球体块状物在加入回转炉之前须烘干，且强度要求≥800N/球块，扁圆球体块状物经过烘干工序则可避免扁圆球体块状物进入回转炉中与焦炭发生反应，降低回转炉的还原效率，较高强度的扁圆球体块状物便于加料作业。

优选的，还原剂、熔剂分别为焦炭、萤石，进一步而言，作为优选，焦炭、萤石与加入回转炉的扁圆球体块状物之间的重量百分比为：扁圆球体块状物65～80％、焦炭18～30％、萤石2～5％。回转炉添加上述配比的扁圆球体块状物、焦炭、萤石于回转炉进行熔炼，可以高效地将不锈钢除尘灰中的铬、镍、锰的氧化物被还原成单质金属，最终在回转炉内形成液态金属熔池。

本发明还提供一种用于前述方法的装置，该装置包括回转炉，回转炉包括：安装于炉体支架的炉体，其用于喷入燃料的炉头端设置有氧气燃烧器，作为加料端的炉尾安装有排烟装置，靠近炉尾的炉体侧壁设置有出铁口，炉体的侧壁设置有耐火材料；安装于炉体且用于驱动炉体旋转的传动及拖轮支承装置；炉体的基础结构设置有液压倾斜***。

相对于现有技术，本发明的装置具有设备占地面积小，能够利用氧气燃烧器实现全氧燃烧，排放更加清洁，并且，加料作业更加便捷。

优选的，氧气燃烧器具有氧气输送通道以及内置于氧气输送通道内部的天然气输送通道，氧气输送通道外部设置有对整个氧气燃烧器进行冷却作业的冷却结构层。天然气从氧气燃烧器的中部输出，而氧气则从天气热输送通道的输出端处同步输出，为天然气的充分燃烧提供了足够的氧气保障，并且，在整个氧气燃烧器设置冷却结构层，可有效的降低整个氧气燃烧器的温度，避免高温影响氧气燃烧器工作的稳定性和可靠性。

优选的，炉尾设置的排烟装置设置有可移动机构，以便于移开排烟装置而在炉尾的炉口处加料。该结构可在需要的时候及时的维护和更新排烟装置，并且，回转炉无需增加不同的炉口来满足排烟以及加料的功能。回转炉通过结构的优化使得整个回转炉操作较为便捷，且占地空间小，回转炉的结构更加优化、简洁。

附图说明

图1为使用回转炉将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法流程图。

图2为使用回转炉将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法所用装置中回转炉主视图；

图3为图2的侧视图；

图4为使用回转炉将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法所用装置中氧气燃烧器结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

在描述实施例之前，先介绍使用回转炉将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法所用装置(以下简称“该装置”)，其中，图2为该装置主视图，图3为图2的侧视图，图4为该装置中氧气燃烧器结构示意图。

参见图2-3，该装置包括回转炉，该回转炉包括：安装于炉体支架3的炉体1，该炉体具有一个等径的炉身，该炉体的两个端部为缩径结构，例如，始于炉身的左端部的外径是逐渐变小的，该炉体的右端部与左端部采用相同的缩径结构，此结构避免回转炉中液态物料溢出，该炉体的左端部作为炉头端，右端部为炉尾，炉体用于喷入燃料的炉头端设置有氧气燃烧器，该氧气燃烧器通过可转动装置安装于炉头端，在需要的情况下，将氧气燃烧器转动至炉体所设氧气燃烧器安装口处，图2中示出了燃烧器固定支座8，作为加料端的炉尾安装有排烟装置7，炉尾用于安装排烟装置的炉口不仅仅只用来排烟，同时可以用来进行加料作业，排烟装置设置有可移动机构则可满足这一需求，可移动机构包括但不仅限于图2所示移动车的情形，当需要加料作业则通过移动车移开排烟装置，此时，则可在炉尾的炉口进行加料作业，加完料则将排烟装置复位，靠近炉尾的炉体侧壁设置有出铁口9，例如，将出铁口设置于炉体的右端部的侧壁之上，且该出铁口设置有管状出铁导引结构，避免高温液态输出料流动到炉体侧壁之上，炉体的侧壁设置有耐火材料10。

在该装置中，用于驱动炉体旋转的传动及拖轮支承装置2安装于炉体左下方，炉体通过传动及拖轮支承装置中的电机提供动力，对于驱动炉体旋转的结构包括但不仅限于上述情形，还可参考现有回转炉的旋转驱动结构。

在该装置中，炉体的基础结构设置有液压倾斜***，作为一种实现方式：该液压倾斜***包括：油缸及液压装置4，该油缸及液压装置设置于油缸固定装置5，该炉体的基础结构设置有炉体支承装置6，该炉体支承装置的顶部可转动地连接于炉体，当油缸及液压装置启动，则炉体绕炉体支承装置转动而实现倾斜，进而实现倒料作业，当然，该液压倾斜***还可实现朝向炉头方向倾斜，油缸及液压装置的顶升端分布于炉体支承装置的两侧，需要朝向炉头倾斜，则油缸及液压装置顶升炉体支承装置右侧的炉身，同理，需要朝向炉尾倾斜，则油缸及液压装置顶升炉体支承装置左侧的炉身。

参见图4，该装置中的氧气燃烧器结构如下：该氧气燃烧器具有氧气输送通道以及内置于氧气输送通道内部的天然气输送通道，氧气燃烧器的截面包括圆形、方形或者其他形状，以截面成圆形的氧气燃烧器为例，圆形天然气输送通道居中布置，而氧气输送通道环绕该天然气输送通道布设，氧气输送通道与天然气输送通道共轴状态，天然气输送通道的入口11位于图中的右侧，天然气输送通道出口15位于氧气燃烧器的左端，氧气输送通道的入口12则设置于氧气燃烧器侧壁之上且靠近氧气燃烧器的右端，氧气输送通道的出口14,16则设于氧气燃烧器的左端，分离式氧气、天然气输入口能够保证工作的安全性，且该结构能够最大限度的给予燃料配给足够的氧气，氧气输送通道外部设置有对整个氧气燃烧器进行冷却作业的冷却结构层，该冷却结构层的冷却介质为水，冷却水沿着氧气输送通道的通道壁流动，例如，冷却水自氧气燃烧器的下部输入，自氧气燃烧器的上部输出，即冷却水进口13、冷却水出口17分布氧气燃烧器的下部、上部，氧气燃烧器的下部设置有下部双层冷却介质流动层，上部也设置有上部双层冷却介质流动层，上部、下部双层冷却介质流动层的左端部成联通状，而上部、下部双层冷却介质流动层之间则通过各自靠近氧气输送通道的流动层实现联通，此联通位置大体上位于整个氧气燃烧器的右侧。

本发明的第一实施方式涉及一种使用回转炉将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法，图1示出了该方法的流程图，该方法具体流程如下：

(1)制备不锈钢除尘灰混合料：该不锈钢除尘灰混合料包括如下组分：不锈钢除尘灰、焦粉、水,其中，焦粉可以用煤粉加以替代，不锈钢除尘灰为含镍不锈钢除尘灰，该含镍不锈钢除尘灰要求灰尘粒度最大为1mm，70％以上为粉末状，焦粉的主要指标为：灰分≤16％，挥发分≤2.5％，硫分≤0.8％，水分≤15％，粒度范围含量≥90％，其中，不锈钢除尘灰混合料中各组分的重量百分比为：不锈钢除尘灰74～82％，焦粉5～10％，水13～16％，例如：不锈钢除尘灰75％，焦粉10％，水15％，将上述原料配料完成后在混料装置中充分搅拌混匀，即制成不锈钢除尘灰混合料。

(2)压球烘干：将不锈钢除尘灰混合料输送至压球机，压成外形尺寸小于30mm的扁圆球体块状物，然后将扁圆球体块状物烘干，达到强度要求≥800N/球块。

(3)冶炼出铬镍铁水：将烘干后的1000kg扁圆球体块状物按照扁圆球体块状物70-80％、焦炭18-25％、萤石2-5％的比例加入到回转炉中冶炼，例如，扁圆球体块状物1000kg，焦炭225kg，萤石25kg，该回转炉在全氧燃烧状态下熔炼，全氧燃烧技术使用100％氧气和天然气，当然，燃料还可以是油等其他燃料介质，氧气燃烧器火焰的理论燃烧温度可以达到2000℃以上，通过火焰的辐射热以及耐火材料吸热后对炉料的传热，炉料中的贵金属被还原出来，形成铬镍铁水，熔炼时间为40-60分钟，天然气流量150-250Nm3/h，出铁温度大于1400℃。当全部扁圆球体块状物熔炼还原结束，回转炉内炉渣和金属溶液分离，金属溶液通过回转炉出铁口倒入铁水包中热送到电炉/AOD炉，或铸成铬镍铁块作为不锈钢冶炼的原料使用，回转炉内的炉渣最终通过炉口倒入渣包内。

其中，根据实验数据得出：

200系列不锈钢除尘灰冶炼出来的铬镍铁水质量百分比为：C：3～5％，Si：0.5～1.0％，Mn：0.5～1.5％，Cr：10～20％，Ni：0.5～2％，其余为Fe。

300系列不锈钢除尘灰冶炼出来的铬镍铁水质量百分比为：C：3～5％，Si：0.5～1.0％，Mn：0.5～1.5％，Cr：10～20％，Ni：3～7％，其余为Fe。

因此，该方法的实施具有较高的经济价值。

利用该冶炼方法生产成本低、效率高，铁水铬、镍含量高，每天最多可处理200吨不锈钢除尘灰。

本发明的第二实施方式涉及一种使用回转炉将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法，参见图1，该方法的具体步骤为：

(1)制备不锈钢除尘灰混合料：不锈钢除尘灰混合料的组分及重量百分比组成为：不锈钢除尘灰71～80％、焦粉4～8％、石灰粉3～5％、水13～16％，例如：不锈钢除尘灰混合料的组分及重量百分比组成为：不锈钢除尘灰75％、焦粉8％、石灰粉4％、水13％，不锈钢除尘灰为含镍不锈钢除尘灰，该含镍不锈钢除尘灰要求灰尘粒度最大为1mm，70％以上为粉末状，焦粉的主要指标为：灰分≤16％，挥发分≤2.5％，硫分≤0.8％，水分≤15％，粒度范围含量≥90％，将上述原料配料完成后在混料装置中充分搅拌混匀，即制成不锈钢除尘灰混合料。

(2)压球烘干：将不锈钢除尘灰混合料输送至压球机，压成外形尺寸小于30mm的扁圆球体块状物，例如压成外形尺寸为20mm的块状球团，然后将扁圆球体块状物烘干，达到强度1000N/球块。

(3)冶炼出铬镍铁水：将烘干后的1000kg扁圆球体块状物、280kg焦炭、53kg萤石加入到回转炉中冶炼，该回转炉在全氧燃烧状态下熔炼，氧气燃烧器火焰的理论燃烧温度可以达到2000℃以上，通过火焰的辐射热以及耐火材料吸热后对炉料的传热，炉料中的贵金属被还原出来，形成铬镍铁水，熔炼时间为50分钟，天然气流量220Nm3/h，出铁温度大于1400℃。当全部扁圆球体块状物熔炼还原结束，回转炉内炉渣和金属溶液分离，金属溶液通过回转炉出铁口倒入铁水包中热送到电炉/AOD炉，或铸成铬镍铁块作为不锈钢冶炼的原料使用，回转炉内的炉渣最终通过炉口倒入渣包内。

本发明的第三实施方式涉及一种使用回转炉将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法，该方法流程图参见图1，该方法的具体步骤为：

(1)制备不锈钢除尘灰混合料：不锈钢除尘灰混合料的组分及重量百分比组成为：不锈钢除尘灰不锈钢除尘灰72～80％、焦粉5～10％、水玻璃15～18％，例如，不锈钢除尘灰混合料的组分及重量百分比组成为:不锈钢除尘灰不锈钢除尘灰75％、焦粉8％、水玻璃17％。不锈钢除尘灰为含镍不锈钢除尘灰，该含镍不锈钢除尘灰要求灰尘粒度最大为1mm，70％以上为粉末状，焦粉的主要指标为：灰分≤16％，挥发分≤2.5％，硫分≤0.8％，水分≤15％，粒度范围含量≥90％，将上述原料配料完成后在混料装置中充分搅拌混匀，即制成不锈钢除尘灰混合料。

(2)压球烘干：将不锈钢除尘灰混合料输送至压球机，压成外形尺寸小于30mm的扁圆球体块状物，例如，压成外形尺寸为25mm的扁圆球体块状物，然后将扁圆球体块状物烘干，达到强度为900N/球块。

(3)冶炼出铬镍铁水：将烘干后的1000kg扁圆球体块状物、335kg焦炭、70kg萤石加入到回转炉中冶炼，该回转炉在全氧燃烧状态下熔炼，氧气燃烧器火焰的理论燃烧温度可以达到2000℃以上，通过火焰的辐射热以及耐火材料吸热后对炉料的传热，炉料中的贵金属被还原出来，形成铬镍铁水，熔炼时间为50分钟，天然气流量220Nm3/h，出铁温度大于1400℃。当全部扁圆球体块状物熔炼还原结束，回转炉内炉渣和金属溶液分离，金属溶液通过回转炉出铁口倒入铁水包中热送到电炉/AOD炉，或铸成铬镍铁块作为不锈钢冶炼的原料使用，回转炉内的炉渣最终通过炉口倒入渣包内。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种使用回转炉将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法，其特征在于，该方法包括：

利用不锈钢除尘灰与粘结剂混合制成不锈钢除尘灰混合料；

利用压球机将不锈钢除尘灰混合料压成扁圆球体块状物；

利用回转炉将扁圆球体块状物在全氧燃烧状态下熔炼还原成铬镍铁水，该回转炉中还包括还原剂和熔剂。

2.根据权利要求1所述的使用回转炉将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：

将冶炼后的铬镍铁水热送到电炉/AOD炉，或者铸成铬镍铁块。

3.根据权利要求1所述的使用回转炉将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法，其特征在于，所述不锈钢除尘灰混合料的组分及重量百分比组成为：不锈钢除尘灰74～82％、焦粉5～10％、水13～16％。

4.根据权利要求1所述的使用回转炉将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法，其特征在于，所述不锈钢除尘灰混合料的组分及重量百分比组成为：不锈钢除尘灰71～80％、焦粉4～8％、石灰粉3～5％、水13～16％。

5.根据权利要求1所述的使用回转炉将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法，其特征在于，所述不锈钢除尘灰混合料的组分及重量百分比组成为：不锈钢除尘灰72～80％、焦粉5～10％、水玻璃15～18％。

6.根据权利要求1所述的使用回转炉将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法，其特征在于，所述扁圆球体块状物在加入回转炉之前须烘干，且强度要求≥800N/球块。

7.根据权利要求1所述的使用回转炉将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法，其特征在于，所述还原剂、熔剂分别为焦炭、萤石。

8.根据权利要求7所述的使用回转炉将不锈钢除尘灰冶炼成铬镍铁水的方法，其特征在于，所述焦炭、萤石与加入回转炉的扁圆球体块状物之间的重量百分比为：扁圆球体块状物65～80％、焦炭18～30％、萤石2～5％。

9.一种用于如权利要求1-7任一所述方法的装置，其特征在于，该装置包括回转炉，所述回转炉包括：

安装于炉体支架的炉体，其用于喷入燃料的炉头端设置有氧气燃烧器，作为加料端的炉尾安装有排烟装置，靠近炉尾的炉体侧壁设置有出铁口，所述炉体的侧壁设置有耐火材料；

安装于炉体且用于驱动炉体旋转的传动及拖轮支承装置；

所述炉体的基础结构设置有液压倾斜***。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述氧气燃烧器具有氧气输送通道以及内置于氧气输送通道内部的天然气输送通道，所述氧气输送通道外部设置有对整个氧气燃烧器进行冷却作业的冷却结构层。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，炉尾设置的排烟装置设置有可移动机构，以便于移开排烟装置而在炉尾的炉口处加料。