權(quán)利要求

1.高爐處理含鋅除塵灰冶煉含釩鋼渣的方法，其特征在于，包括以下步驟： S1：將熱破后含釩鋼渣在熱鏈板機(jī)上和含鋅除塵灰球團(tuán)、碳質(zhì)還原劑、熔劑硅石按比例混合好后送到保溫料罐，形成合格料批； S2：通過(guò)保溫料罐提升到爐頂料倉(cāng)，經(jīng)料管加入到熔融還原電爐里冶煉，經(jīng)過(guò)電爐高溫加熱還原冶煉后，含釩鋼渣和含鋅除塵灰熔化，原料中的FeO、V 2O 5在高溫冶煉下還原成含釩合金； S3：按時(shí)出鐵、出渣，合金鐵水經(jīng)過(guò)爐前鑄鐵機(jī)鑄成釩合金塊； S4：爐渣經(jīng)高壓水進(jìn)行水淬并形成水渣，水渣進(jìn)入高爐水渣池。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐處理含鋅除塵灰冶煉含釩鋼渣的方法，其特征在于，在步驟S1中，含釩鋼渣還混合有改性劑，爐渣達(dá)到一定的量就從出渣口排出，然后用高壓水沖擊液態(tài)渣讓爐渣改變物理形態(tài)，再利用高壓水把水渣沖入水渣池。 

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐處理含鋅除塵灰冶煉含釩鋼渣的方法，其特征在于，所述含鋅除塵灰球團(tuán)與溶劑硅石的總質(zhì)量與含釩鋼渣的總質(zhì)量比例在1.1:6-1.2:6之間。 

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐處理含鋅除塵灰冶煉含釩鋼渣的方法，其特征在于，所述含釩鋼渣的密度范圍在3.2-3.9g/cm 3。

說(shuō)明書(shū)

一種高爐處理含鋅除塵灰冶煉含釩鋼渣的方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高爐處理含鋅除塵灰冶煉含釩鋼渣的方法，屬于冶金工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

釩鈦是國(guó)家重要的戰(zhàn)略資源，廣泛應(yīng)用于航空航天、軍工、鋼鐵、有色、化工等行業(yè)，釩被稱(chēng)為“現(xiàn)代工業(yè)的味精”，在鋼鐵、有色、化工、航空航天、生物等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，在鋼中加入釩，可以改善鋼的耐磨性、強(qiáng)度、硬度、延展性等性能，加入0.1％的釩，可提高鋼強(qiáng)度10％-20％，減輕結(jié)構(gòu)重量15-25％，降低成本8-10％。加強(qiáng)釩鈦資源綜合開(kāi)發(fā)利用，促進(jìn)釩鈦產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，對(duì)我國(guó)工業(yè)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)具有重要意義。

近年來(lái)，隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼渣的排放量逐年增多，據(jù)世界鋼鐵協(xié)會(huì)發(fā)布數(shù)據(jù)，我國(guó)粗鋼產(chǎn)量為10億多噸，年鋼渣排放量高達(dá)1億噸，而我國(guó)鋼渣的綜合利用率僅為40％左右，與發(fā)達(dá)國(guó)家(如：美國(guó)、日本和德國(guó))的70％有明顯差距，造成大量未經(jīng)處理的鋼渣堆積成山，這不僅占用田地，污染環(huán)境，給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，帶來(lái)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，鋼渣堆場(chǎng)粉塵遇風(fēng)飛揚(yáng)，對(duì)周?chē)用袂f稼和生活質(zhì)量的負(fù)面影響是無(wú)法估量的。因此，如何充分利用好廢棄的鋼渣資源，成為冶金行業(yè)全球性問(wèn)題。解決好轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼渣利用問(wèn)題，既是改善環(huán)境、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在需要，也是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建設(shè)資源節(jié)約型企業(yè)的根本所在。

鋼渣不同于鐵渣，含有游離的氧化鈣，性質(zhì)不穩(wěn)定，因此鋼渣的預(yù)處理工藝是后期利用的關(guān)鍵，目前鋼渣利用率不高，利用難度大，利用途徑較多，但量少。常用的處理方式是通過(guò)熱潑熱悶后，使大塊粉化，然后破碎、粉磨、選鐵，部分處理后的鋼渣返回?zé)Y(jié)和煉鋼作為熔劑使用，部分陳化處理后應(yīng)用于建材領(lǐng)域。

目前，國(guó)內(nèi)外普遍采用的轉(zhuǎn)爐鋼渣利用技術(shù)主要有：①鋼渣作為鋼鐵冶煉熔劑使用：燒結(jié)礦中配加鋼渣，不僅可以作為增強(qiáng)劑提高燒結(jié)礦強(qiáng)度，而且可以充分利用鋼渣中CaO、MnO、MgO、FeOt等有用成分；②轉(zhuǎn)爐鋼渣通過(guò)熱悶工藝處理后，可滿足國(guó)標(biāo)筑路用鋼渣的要求，可替代碎石使用；③轉(zhuǎn)爐鋼渣應(yīng)用于混凝土路面磚產(chǎn)品；④轉(zhuǎn)爐鋼渣磁選，可回收轉(zhuǎn)爐鋼渣中的金屬鐵，磁選尾渣可用于制作水泥和免燒磚等；⑤采用鋼渣?；募夹g(shù)可回收轉(zhuǎn)爐鋼渣中的金屬鐵元素，處理后的轉(zhuǎn)爐鋼渣，還可供水泥廠礦渣微粉生產(chǎn)線或水泥生產(chǎn)線配料使用；⑥利用轉(zhuǎn)爐鋼渣和廢陶瓷粉制備再生陶瓷磚；⑦鋼渣微粉和鋼渣砂制作水泥砂漿；⑧轉(zhuǎn)爐鋼渣返回轉(zhuǎn)爐煉鋼，替代造渣料使用，回收單質(zhì)鐵，節(jié)約石灰用量，縮短煉鋼成渣時(shí)間，改善爐渣流動(dòng)性；⑨在轉(zhuǎn)爐鋼渣中加入添加劑合成新型農(nóng)業(yè)肥料用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可以使其含有的有益元素得到充分利用，不會(huì)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品及土壤環(huán)境造成危害。

雖然轉(zhuǎn)爐鋼渣的有效利用途徑較多，但轉(zhuǎn)爐鋼渣的有效利用率仍然很低，在40％左右，雖然開(kāi)展了大量的應(yīng)用途徑研究，但真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的途徑不多。例如生產(chǎn)鋼渣微粉、鋼渣水泥工藝都已經(jīng)制定了相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但在后期推廣應(yīng)用過(guò)程中效果不理想。目前應(yīng)用上規(guī)模，持續(xù)應(yīng)用的途徑有兩條，一是通過(guò)簡(jiǎn)單處理后返回?zé)Y(jié)和煉鋼工序作為熔劑使用，替代部分生石灰，二是生產(chǎn)墻體砌塊、市政工程材料等。寧波太極公司采用鋼渣作為煙氣凈化原料，在包鋼上了一條生產(chǎn)線，處理有一定效果，處理后的鋼渣用于改造鹽堿地，種植牧草、苜蓿等，實(shí)現(xiàn)以廢治廢和綜合利用。北京建筑研究總院研發(fā)熔態(tài)鋼渣?；约凹訅簾釔烇@熱回收工藝，已經(jīng)在部分鋼鐵企業(yè)實(shí)際應(yīng)用。

冶金行業(yè)除塵灰量約為鋼產(chǎn)量的1％～3％，年約產(chǎn)出1000余萬(wàn)噸；對(duì)于除塵灰資源的利用，目前，冶金行業(yè)粉塵綜合利用方式，基本是重新造塊，如重新燒結(jié)、造球、壓塊等，有的甚至直接當(dāng)做廢料外賣(mài)，火法處理工藝未見(jiàn)報(bào)道。國(guó)外，日本新日鐵處理冶金粉塵是：77％送燒結(jié)、造塊，23％堆放；國(guó)內(nèi)，寶鋼約48％送燒結(jié)、造塊，42％外賣(mài)，10％深加工或提純。高爐除塵灰中含有豐富的Fe化合物和碳，還有部分堿土金屬(如：Zn、K、Na)等，以及少量的貴重金屬，綜合回收利用價(jià)值可觀。高爐除塵灰中鐵主要是以Fe 3O 4、Fe 2O 3形式存在，經(jīng)高溫再生形成磁鐵礦和赤鐵礦，元素碳雖結(jié)晶極其復(fù)雜，但對(duì)回收利用的影響不大。高爐除塵灰中的有害元素Zn、K、Na和S、P、Cl等對(duì)冶煉的影響近年來(lái)愈見(jiàn)突出，特別是多種有害元素在高爐中的綜合作用，其中，Zn、K、Na容易在高爐中累積并侵蝕爐襯的耐火材料，而S、P則嚴(yán)重影響鐵水質(zhì)量。高爐除塵灰中有害元素的嵌布粒度極細(xì)，存在形式多為絮狀結(jié)晶，且以Zn形核長(zhǎng)大為主，主要以氧化鋅晶體形式存在，K和Cl形成KCl粘附于絮狀晶體上，S也幾乎全部集中在絮狀晶體中，這些有害元素都不易除去。目前所有鋼鐵企業(yè)均是返回?zé)Y(jié)配料使用，但由于部分除塵灰中含鋅，將造成高爐鋅負(fù)荷的增加，造成高爐冶煉不順。為此，大多數(shù)企業(yè)采取的方式是將鋅含量較高的除塵灰外賣(mài)給鋅生產(chǎn)企業(yè)作為生產(chǎn)金屬鋅的原料，將鋅含量較低的除塵灰返回?zé)Y(jié)配料使用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中含釩鋼渣有效利用率低，利用難度大，利用途徑較多但量少的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種高爐處理含鋅除塵灰冶煉含釩鋼渣的方法，在熔融還原電爐內(nèi)采用碳熱還原、選擇性還原技術(shù)將轉(zhuǎn)爐含釩鋼渣、含鋅除塵灰、碳質(zhì)還原劑和硅石等物料還原成含釩合金，經(jīng)澆鑄成塊后得到含釩合金塊，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟可靠，操作技術(shù)易掌握。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題采取以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種高爐處理含鋅除塵灰冶煉含釩鋼渣的方法，包括以下步驟：

S1：將熱破后含釩鋼渣在熱鏈板機(jī)上和含鋅除塵灰球團(tuán)、碳質(zhì)還原劑、熔劑硅石按比例混合好后送到保溫料罐，形成合格料批；

S2：通過(guò)保溫料罐提升到爐頂料倉(cāng)，經(jīng)料管加入到熔融還原電爐里冶煉，經(jīng)過(guò)電爐高溫加熱還原冶煉后，含釩鋼渣和含鋅除塵灰熔化，原料中的FeO、V 2O 5在高溫冶煉下還原成含釩合金；

S3：按時(shí)出鐵、出渣，合金鐵水經(jīng)過(guò)爐前鑄鐵機(jī)鑄成釩合金塊；

S4：爐渣經(jīng)高壓水進(jìn)行水淬并形成水渣，水渣進(jìn)入高爐水渣池。

作為優(yōu)選實(shí)例，在步驟S1中，含釩鋼渣還混合有改性劑，爐渣達(dá)到一定的量就從出渣口排出，然后用高壓水沖擊液態(tài)渣讓爐渣改變物理形態(tài)，再利用高壓水把水渣沖入水渣池。

作為優(yōu)選實(shí)例，所述含鋅除塵灰球團(tuán)與溶劑硅石的總質(zhì)量與含釩鋼渣的總質(zhì)量比例在1.1:6-1.2:6之間。

作為優(yōu)選實(shí)例，所述含釩鋼渣的密度范圍在3.2-3.9g/cm 3。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提出一種高爐處理含鋅除塵灰冶煉含釩鋼渣的方法，在熔融還原電爐內(nèi)采用碳熱還原、選擇性還原技術(shù)將轉(zhuǎn)爐含釩鋼渣、含鋅除塵灰、碳質(zhì)還原劑和硅石等物料還原成含釩合金，經(jīng)澆鑄成塊后得到含釩合金塊，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟可靠，操作技術(shù)易掌握，碳熱選擇性深還原首發(fā)技術(shù)，工藝較為成熟，且綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性好，無(wú)其它固廢產(chǎn)生，可高效提取鐵、釩、鋅等有價(jià)元素，提高含釩鋼渣的有效利用率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示及實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種高爐處理含鋅除塵灰冶煉含釩鋼渣的方法，包括以下步驟：

S1：將熱破后含釩鋼渣在熱鏈板機(jī)上和含鋅除塵灰球團(tuán)、碳質(zhì)還原劑、熔劑硅石按比例混合好后送到保溫料罐，形成合格料批；

S2：通過(guò)保溫料罐提升到爐頂料倉(cāng)，經(jīng)料管加入到熔融還原電爐里冶煉，經(jīng)過(guò)電爐高溫加熱還原冶煉后，含釩鋼渣和含鋅除塵灰熔化，原料中的FeO、V 2O 5在高溫冶煉下還原成含釩合金；

S3：按時(shí)出鐵、出渣，合金鐵水經(jīng)過(guò)爐前鑄鐵機(jī)鑄成釩合金塊；

S4：爐渣經(jīng)高壓水進(jìn)行水淬并形成水渣，水渣進(jìn)入高爐水渣池。

優(yōu)選的，在步驟S1中，含釩鋼渣還混合有改性劑，爐渣達(dá)到一定的量就從出渣口排出，然后用高壓水沖擊液態(tài)渣讓爐渣改變物理形態(tài)，再利用高壓水把水渣沖入水渣池。

優(yōu)選的，所述含鋅除塵灰球團(tuán)與溶劑硅石的總質(zhì)量與含釩鋼渣的總質(zhì)量比例在1.1:6-1.2:6之間。

優(yōu)選的，所述含釩鋼渣的密度范圍在3.2-3.9g/cm 3。

實(shí)施例：

用敞口型的鑄鋼渣盆裝熱鋼渣，轉(zhuǎn)爐的冶煉周期25分鐘，每次出渣量在6噸，硅石和含鋅除塵灰球團(tuán)按6噸轉(zhuǎn)爐渣的比例1.18噸鋪在渣盆里，轉(zhuǎn)爐出來(lái)的液態(tài)渣倒入渣盆時(shí)有沖擊和攪拌作用(操作時(shí)要做好安全防護(hù)，防止爆炸和紅渣飛濺傷人)，讓轉(zhuǎn)爐渣、硅石、含鋅除塵灰球團(tuán)充分混合，硅石、含鋅除塵灰球團(tuán)迅速將轉(zhuǎn)爐渣的熱量吸收，通過(guò)從煉鋼車(chē)間到含釩冶煉車(chē)間運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間讓轉(zhuǎn)爐渣固化。本發(fā)明采用河北思萊格的熱渣破碎系統(tǒng)，將渣盆直接用行車(chē)吊裝到熱渣破碎系統(tǒng)上，熱渣破碎系統(tǒng)進(jìn)行翻渣盆和破碎，出料口采用熱鏈板輸送到保溫料罐，同時(shí)按比例配入事先準(zhǔn)備好的硅石、含鐵物料和碳質(zhì)還原劑，同時(shí)加入保溫料罐。保溫料罐初步選能裝10噸料的料罐，鋼渣密度取3.2～3.9g/cm 3，則料罐容積初選4～5m 3，爐頂提升行車(chē)初步選25噸的精準(zhǔn)定位行車(chē)。用碳質(zhì)還原劑還原含釩鋼渣里的鐵和釩，還原劑的用量直接影響冶煉的過(guò)程。為了降低產(chǎn)品的含磷量，配入一定的含鐵物料來(lái)降低磷含量。配入適量的硅石達(dá)到冶煉含釩合金的渣型，根據(jù)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中渣型和用碳量對(duì)含釩合金冶煉比較重要。合金量達(dá)到一定量后從出鐵口排出，然后上鑄鐵機(jī)澆鑄。得到成品的含釩合金，含釩合金指標(biāo)V 2.1％、Si 1.5％、C 4％、P 0.65％。在冶煉過(guò)程中考慮到爐渣的改性，在配料時(shí)就要考慮加入改性劑，爐渣達(dá)到一定的量就從出渣口排出，然后用高壓水沖擊液態(tài)渣讓爐渣改變物理形態(tài)，讓爐渣的比表面積和活性達(dá)到改性水淬渣的要求，然后利用高壓水把水渣沖入水渣池，水渣池利用原有的高爐水渣池。經(jīng)過(guò)上述工藝冶煉含釩鋼渣得到的主要產(chǎn)品是含釩合金，附屬產(chǎn)品有高鋅富集灰和改性水淬渣。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書(shū)所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。