CN1295362C - 利用含烃和含氧化铁废料尤其是轧钢屑淤渣与粉煤的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用含烃和含氧化铁废料尤其是冶金厂的轧钢屑淤渣与粉煤的设备和方法，其中，废料与粉煤混合，以及适宜的话还与沥青状物质混合，然后烧结尤其是冷制团，以及接着用烧结物在熔化器气化器中构建固定床，并且在熔化器气化器中转化成熔化气化区。

Description

利用含烃和含氧化铁废料 尤其是轧钢屑淤渣与粉煤的方法和设备

本发明涉及一种利用冶金厂的或来自冶金厂的含烃和含铁特别是含氧化铁的废料，尤其是轧钢屑淤渣，与粉煤的方法和设备。本发明另外还涉及一种生产生铁和/或初级钢产品(Stahlvor Produkten)的方法。

在钢加工过程中，特别是在初级成形或变形过程中，产生所谓的轧屑。在轧钢厂称之为轧钢屑。

在轧钢厂范围内轧屑会被运行介质，例如脂或油污染，这样一来这种废料就更难以再利用。

就现有技术而言，已知有各种方法可供用来对轧钢屑淤渣如一般所谓的轧屑、油或脂和水的混合物进行再利用。在这些方法中，这种在冶金厂的，特别是轧钢厂的废水处理过程中产生的轧钢屑淤渣，可用特定的方法和设备使之变成可利用的材料。在此过程中特别是轧钢屑淤渣中所含的烃类是个难题，因为在轧钢屑淤渣的传统热利用过程中，例如在管式转炉中，会产生有害健康的废气。尤其是由于这种原因，这种方法已证明是不经济的。

在公开的DE 19755389A1中教授了一种用气流输送喷射松散材料尤其是轧钢屑于冶金熔炼反应器中，特别是于熔化器气化器中的方法。然而，在该出版物中几乎没有考虑将松散材料投入熔化器气化器的工艺工程后果。因此，按照这种原理，废料只能在熔化器气化器中很有限地被利用。

在DE 0373577A1中教授了一种处理含有机部分的澄清淤渣或工业淤渣的设备及方法。在所教转化方法的范围内，这种淤渣要机械预脱水，输送到间接加热的连续输送机的内腔，并加热，同时排出易挥发的组分。在接下来的第二步骤将这种淤渣保持于转化温度，以自这种固体产生中除去挥发性组分的残留物。实际上，这种方法已证明是效率较低的，因为这种技术程序需要很高的工艺工程技术及设备技术费用。

DE 1975839A1论及一种净化含油含水轧钢屑淤渣的两步方法以及设备，在这两步方法中该淤渣在第二步骤中要经过真空干燥。这种实践又证明这种设备效率较低，尤其是需要高额的设施费和生产成本。

DE 3440037A1教授了一种含肥煤轧钢屑淤渣的热制团方法，然后将所制团块用于高温冶金。在所授这种轧钢屑淤渣在高炉中进行高温冶金的过程中出现了有害健康的高浓度废气。此外，在实际实施这种所授方法时也证明它是复杂的，需要大量费用。按照该方法生产的成型焦炭冶金性能很差。

因此，本发明的任务是克服现有技术上的这些缺陷和建立一种权利要求1前序部分按照的简便经济的方法，并且研制出一种按照权利要求6的适用于实施所述方法的设备。

该任务可按照权利要求1特征描述部分的本发明方法，以及按照权利要求6特征描述部分的本发明设备得以完成。

术语熔化器气化器指的是当前技术上已知的冶金设备。

本发明的方法已证明特别合适轧钢屑淤渣的利用。然而采用按照本发明的方法，原则上，所有含烃和含铁的尤其是含氧化铁的废料，例如含油的研磨淤渣，都能利用。

本发明的一个主要目的是改进所用含碳填装料的尤其是所用劣质煤的优选所用粉煤的热机械性能和冶金性能。

正如在现有技术中详细证明的那样，迄今本领域技术人员的努力主要旨在尽量多地在预处理过程中除去轧钢屑淤渣中的烃类，而按照本发明的方法，这种淤渣首次以经济上特别优越和简便的方式、尤其是无需任何复杂的预处理，即可在熔化气化区中完全转化。因此，既慎重用较劣质煤的碳，尤其是用具有高膨胀倾向的粉煤的碳，也慎重用废料中的氧化铁，来改进铁生产过程的铁和能量平衡。

与高炉中废料的利用相比，熔化器气化器中这些废料的利用的特色在于，通过熔化器气化器中的高温使含烃组分瞬间分解成分子基本成分。在熔化器气化器中的这种高温下，尤其是在熔化器气化器熔化气化区的高温下，基本上只有CO和H₂存在。在立式炉中，由于一层层装料，导致填装料进行连续加温，填装料则以原料柱的形式存在，因而导致使蒸发出的烃冷凝。

按照本发明的优选实施方案，这种废料的烃含量大于0.1重量％，尤其是为0.1或0.2重量％～2重量％。这种烃优选是脂或油，例如以高温稳定为特点的油或碾脂。迄今，由此类物质污染的废料只能有限地被利用或相当难以被利用。

按照本发明的优选实施方案，这种废料主要包含金属铁，尤其是至少1重量％的Fe，和氧化铁，特别是Fe₂O₃和/或Fe₃O₄。

按照本发明的优选实施方案，烧结物的装料通过重力进行，例如在熔化器气化器的顶部装料优选在上顶部进行，优选在固定床之上。

具有良好的热机械稳定性及适宜粒度的，特别是大于8mm的固体碳载体，尤其是块煤，是熔化器气化器运行所需要的。这样的煤是难以获得的，且相当昂贵，或者伴有细的不能利用的颗粒，若不经相应的和复杂的预处理就用于熔化器气化器，则会对熔化过程产生不利影响。

迄今烧结的特别是制团的粉煤只是有限地作为块煤的全等效代用品在熔化器气化器中使用。正如试验所示，通过在以粉煤生产烧结特别是制团的碳载体的方法中使用合适的废料，例如轧钢屑淤渣，烧结物的热稳定性，特别是热机械性能，和/或冶金性能大为改进，另外在熔化器气化器中特别是高挥发性的、可能为新的煤的膨胀性能也得到抑制。这样一来采用按照本发明的方法，制团粉煤的可能利用范围就能得到扩展。这样就会节省大量资金。

按照本发明的优选实施方案，所用熔化器气化器是按照本领域技术人员已知的COREX法操作的熔化器气化器。熔化器气化器的配置及操纵，尤其是熔化器气化器的固定床的构建，都按照本发明的特定实施方案进行，都与已公开的专利申请AT16 132000所公开的原理一致。

按照本发明的另一优选实施方案，熔化器气化器的运行需要使用块状碳载体，尤其是块煤来构建固定床。这种能透气的固定床能使氧化铁完全还原，尤其是以固定床还原的方式完全还原，此外还可使液态、熔化的生铁得以排放。为此目的所用的块状碳载体必须具有与此相应的足够的高热机械稳定性及适当的粒度。此外，所用碳载体应具有良好的冶金性能，尤其是应具有良好的反应性和/或尽可能低的膨胀倾向。

按照本发明方法的特殊实施方案，这种与粉煤混合和烧结的废料至少部分地形成熔化器气化器运行所需的块状碳载体。这样一来就能利用在此过程中不能直接利用的及可能从块状原煤脱落下来的粉煤，而且这样同时至少可部分地弃用通常情况下必须购买的块状原煤，另外这样一来能节省大量资金。按照定义，术语原煤指的是所购块煤，而这种块煤几乎总伴有例如运输过程中产生的粉煤。

按照特殊实施方案，所生产的烧结物就其体积而言主要以粉煤为基础。

按照本发明的特殊实施方案，这种粉煤中的含铁废料，尤其是均化和/或烧结后，分布得很精细。因此，按照本发明的特殊实施方案，这种废料在与粉煤混合之前要粉碎，尤其是要精细碾磨。

按照本发明的特殊实施方案，所生产的烧结物的储存性能得到改进，由于使用轧钢屑淤渣或相应废料能够使用具有较高软化点的沥青作粘结剂，而这种粘结剂反过来降低了这种烧结物的脆性，主要是在寒冷季节或低温时降低这种烧结物的脆性。

按照本发明方法的特殊实施方案，这种烧结步骤是一种冷制团步骤，尤其是在100℃以下的温度下进行，优选85℃以下的温度。这种烧结方式的特点是特别经济。

按照本发明方法的一个特点，在熔化气化区中废料被分解成含碳尤其是含烃的部分与含氧化铁的部分，含碳尤其是含烃部分基本上转化为CO和H₂，而含氧化铁部分则被还原和熔化。这意味着，此方法供给本方法还原性CO，这种还原性CO一方面可用于熔化气化区本身，另一方面，例如，可用于还原立式炉中含金属氧化物填装料的还原。烧结物的铁部分完全还原和熔化，并且从而有助于提高熔化气化区的铁产量。

所以轧钢屑的利用可作为冶金厂的闭环经济的部分得以实现。此外，主要是在块煤运输过程中由于粉碎机械作用而产生的，且至今在现有技术中未得到充分考虑的粉煤，直接在生铁生产中作用，从而改善生铁生产方法的经济性。

通过本发明教授的在熔化装置中直接使用这种废料首次实现了这种废料的经济利用。

按照本发明方法的另一特点，作为烧结物主要组分的粘结剂和/或废料和/或粉煤，在烧结过程中和/或烧结前与冶金粉尘混合。

迄今冶金粉尘一直以高昂的费用被掩埋。按照本发明，向诸如废料和/或粉煤中添加冶金粉尘，使烧结达到最佳状态，并且从冶金粉尘的充分利用之中获得经济收益。添加冶金粉尘特别提高了烧结物的强度和耐储存性能。

按照本发明的另一特点，度料要在烧结前脱水，优选用压滤机和/或离心机脱水至残留水含量低于15重量％，尤其是低于10重量％。这样生产的烧结物的特点是高强度和良好的储存性能。

按照另一实施方案，本发明涉及一种利用熔化气化区生产生铁和/或钢半成品的方法，其中，在投加碳载体和输送含氧气体的条件下，区含铁填装料熔化，而且碳载体至少部分由含烃和含氧化铁的废料，尤其是由轧钢屑淤渣形成。已列举的有关使用废料，尤其是使用轧钢屑淤渣的优点，也适用于这些方法。

按照本发明方法的一种特殊实施方案，作为一种混合物组分的废料，在投入熔化气化区之前要与预定量的待烧结粉煤混合，合适的话，还加入含沥青的物质混合，然后进行烧结。

按照本发明方法的另一实施方案，为生产生铁，含铁填装料，在进入熔化气化区之前，要在还原区，例如在优选作为前还原区设置的还原立式炉中至少部分地还原，例如由赤铁矿和/或磁铁矿还原成铁泡沫。按照本发明的一种优选实施方案，生产生铁用的含铁填装料接下来的完全还原和/或熔化在熔化器气化器中进行。

按照本发明方法的另一特点，在熔化气化区中由碳载体产生一种含CO和H₂的气体，这种气体被从熔化气化区排出，并且作为还原气体引入还原区，例如引入还原立式炉中。

按照优选实施方案，熔化器气化器的运行需要有具有良好的热性能、热机械性能和冶金性能的，尤其是具有高热稳定性的碳载体。这种碳载体的粒度应至少为8mm。

为了能够利用粉煤、自筛选操作筛下的煤物料和粉尘状煤，按照现有技术，通常烧结这些填装料。采用粘结剂的煤的冷制团是文献和实践中已知的方法。为了在绪言中所述类型的熔化器气化器中应用，优选使用沥青作粘合剂烧结含粉煤的填装料。

尽管沥青在全世界都有供应，但是它却受原油市场价格波动的影响。

出自这种原因，按照本发明，建议沥青与细轧屑混合，并且使用这种混合物作粘结剂用来生产细颗粒碳载体的烧结物。

通过这些措施产生了以下优点：

·由于部分地用细轧钢屑淤渣代替沥青而节省了沥青。

·沥青中有了轧钢屑淤渣的油部分而润湿性良好。

·由于焦炭构架中有超细的惰性材料，尤其是有优选细分布的废料，这样抑制了如此烧结的高挥发性煤在熔化器气化器中的膨胀性能，因而烧结物的热机械稳定性提高。

·添加含油细轧屑混合物使具有较高软化点的沥青的利用成为可能。

·生产的烧结物的储存性能得到改善，因为烧结物的脆性，尤其是在寒冷季节或低温时的脆性，由于使用了具有较高软化点而又添加了细轧钢屑淤渣的沥青而降低。

经济优点总结如下：

·含油轧屑是在冶金厂中产生的很难处理的废料，并且通常必须处理(掩埋)，它能够得到有利的再利用，作为闭环经济的一部分其成分得以最佳利用。轧屑中的油可使沥青的用量减少，并且还可在熔化器气化器中用作能源。此外，采用已述的生铁生产方法将这种轧屑投于熔化器气化器，还能定量地利用轧钢屑淤渣中的铁。

所用轧钢屑的典型的，但非限定性的组成如下：

金属铁：                 约1重量％

Fe₂O₃：               约56重量％

Fe₃O₄：               约38重量％

碳：                     约2重量％

硅：                     约2重量％

残余氧化物：             约1重量％

轧钢屑淤渣一般的特点是烃含量在0.1重量％以上，尤其是在0.2重量％以上，这样一来使这种废料很难例如在烧结过程或在高炉中利用。轧钢屑淤渣的烃含量取决于其来源，也可以超过0.5～1重量％，甚至超过2～3重量％，意味着建议的利用这类废料的方法是极为有利的。原则上可以设想，随着烃含量的增高，使用与现有技术相适应的预处理就会造成费用的增加，因此本发明的利用方法是特别经济的。

轧钢屑淤渣应尽量含有很少的、按照本领域技术人员的知识已知的、损害所生产生铁质量的元素，如果必要的话要对淤渣进行相应的预处理。例如含有较高含量的重金属或硫会造成明显的质量损失。

按照一特殊实施方案，用于熔化器气化器的烧结物的组成基本如下：

·超粉煤(粒度＜1mm)-约40-70重量％或90-95体积％与

·轧钢屑淤渣(已脱水)-约30-50重量％或5-10体积％，此外还有

·冶金粉尘(少量的，不得造成污染)-约10-15重量％

·粘结剂：约2-5重量％的沥青或沥青乳状液。

烧结物的大小优选直径为10～40mm。

作为烧结物组分的冶金粉尘原则上起次要作用。在一般的冶金厂中，粉尘往往被严重污染，因此很少适合再利用于生铁阶段，例如再利于熔化器气化器。

各种类型的未污染粉尘(氧化的、含C的)，例如在直接还原立式炉中产生的粉尘，从经济方面考虑则可按照本发明所教方法进行烧结，例如成颗粒，然后再利用到生铁阶段。

本发明还有一个特点是利用冶金厂含烃和含氧化铁度料尤其是轧钢屑淤渣的设备，其中配置了利用含烃和含氧化铁的废料与粉煤以及适宜的话还与含沥青的物质的混合物，优选均化混合物生产烧结物的烧结装置，另外还配置了利用这种烧结物的熔化器气化器。

按照本发明的另一特点，烧结装置配置了均化装置，其中，在均化混合物投入烧结装置和最终以烧结方式投入熔化器气化器之前，废料尤其是轧钢屑淤渣以及粉煤和适宜的话还有含沥青的物质通过计量装置引入该均化装置并进行均化。按照本发明设备的其它实施方案，在各自的设备上都配置了储料斗***，填装料可在此***暂时储存。

按照本发明设备的一特殊实施方案，在烧结装置和/或均化装置上配置至少一个容器和/或至少一个计量装置用来储存和/或计量添加粉煤和/或废料和/或其它填装料尤其是冶金粉尘和/或粘结剂。

Claims (11)

1.一种利用含烃和含氧化铁的废料与粉煤的方法，其中，废料与粉煤混合，以及还与含沥青的物质混合，然后烧结，以及接着用烧结物在熔化器气化器中构建固定床，并且在熔化器气化器中在熔化气化区转化。

2.权利要求1的方法，其特征在于，所述废料是轧钢屑淤渣。

3.权利要求1或2的方法，其特征在于，所述废料和粉煤用于冶金厂中。

4.权利要求1或2的方法，其特征在于，所述废料和粉煤用于生产生铁和/或初级钢产品。

5.权利要求1的方法，其特征在于所述烧结是冷制团。

6.权利要求1的方法，其特征在于，废料的烃含量大于0.1重量％。

7.权利要求6的方法，其特征在于，废料的烃含量大于0.2重量％。

8.权利要求1的方法，其特征在于，废料在熔化气化区分解成含碳部分与含氧化铁部分，而含碳部分基本上转化成CO和H₂，含铁部分则被还原和熔化。

9.权利要求1的方法，其特征在于，粉煤和/或废料在烧结过程中和/或烧结前与冶金粉尘混合。

10.权利要求1的方法，其特征在于，废料在烧结前脱水至残留水分低于10重量％。

11.权利要求10的方法，其特征在于，所述脱水通过压滤机和/或离心机进行。