技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金固廢回收處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種無害化回收處理不銹鋼除塵灰的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

不銹鋼生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生一定量的煙塵被各種除塵設(shè)備收集后形成不銹鋼除塵灰。不銹鋼除塵灰中含有大量的Fe 2+，F(xiàn)e 3+，Cr 3+和Cr 6+，這些高價金屬元素，特別是Cr 6+，在堆積的過程中可以通過空氣傳播和地下水浸出對周圍的動植物產(chǎn)生毒害作用，危害身體健康，對環(huán)境造成嚴重污染。但是，Cr和Fe元素作為不銹鋼產(chǎn)品中的一種重要組成成分，有很高的回收價值，若能對Cr 3+和Cr 6+進行有效回收利用，不僅可以降低不銹鋼廠的環(huán)保壓力，還能造成可觀的經(jīng)濟效益。

目前處理不銹鋼除塵灰的方法包括兩種：無害化填埋和綜合利用。無害化填埋法是將不銹鋼除塵灰與黏土均勻混合，然后在高溫下處理后填埋，該方法固化成本較高，且浪費了不銹鋼除塵灰中的鉻、鐵和鎳等金屬元素。綜合利用法是將不銹鋼除塵灰與其他原料混合進行造球或壓塊后再投入冶煉爐進行還原回收利用，但是造球或壓塊的工藝程序復(fù)雜，且加工過程會造成二次污染，同時球狀和塊狀的除塵灰反應(yīng)效率低，導(dǎo)致其中的金屬元素的回收率不高。

現(xiàn)有技術(shù)中公開了利用不銹鋼除塵灰復(fù)合噴吹脫磷回收鉻的冶煉工藝，該方法僅考慮到不銹鋼除塵灰中Cr 2O 3（即Cr 3+）的還原回收，而無法處理毒害性較強的Cr 6+?，F(xiàn)有技術(shù)中還公開了一種脫磷轉(zhuǎn)爐底噴吹不銹鋼除塵灰的系統(tǒng)及方法，與上述公開的利用不銹鋼除塵灰復(fù)合噴吹脫磷回收鉻的冶煉工藝相同，都是將不銹鋼除塵灰應(yīng)用于預(yù)脫磷工藝，因而適應(yīng)性較差，且都無法有效處理不銹鋼除塵灰中的Cr 6+?，F(xiàn)有技術(shù)中還公開了一種利用電弧爐處理不銹鋼除塵灰的方法，該方法將不銹鋼除塵灰和碳粉的混合粉劑噴入電弧爐內(nèi)還原，而不銹鋼除塵灰比重大，碳粉顆粒流動性差，混合噴吹不銹鋼除塵灰和碳粉十分困難，且該方法除塵灰與碳粉的噴吹比例為100：（30~50），而電弧爐熔池本身含碳量較低，因此該方法在噴吹不銹鋼除塵灰過程中無法將其中的Cr 3+和Cr 6+的充分還原，后續(xù)再單獨噴吹碳粉，Cr 3+和Cr 6+進入渣中后也很難再被還原，同時該方法無法解決不銹鋼除塵灰在運輸和儲存過程中造成的環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種無害化回收處理不銹鋼除塵灰的方法及系統(tǒng)，能有效還原不銹鋼除塵灰中的Cr 3+和Cr 6+，回收除塵灰中的金屬元素，解決不銹鋼除塵灰造成的環(huán)境污染問題。

該方法將收集的不銹鋼除塵灰、碳粉及石灰粉按一定比例預(yù)混，預(yù)混后得到除塵灰混合物料并存儲于封閉料倉，待冶煉前將除塵灰混合物料加入冶煉噴射罐，冶煉時將除塵灰混合物料從冶煉噴射罐噴入冶煉爐內(nèi)，使不銹鋼除塵灰中的Fe 2+，F(xiàn)e 3+，Cr 3+和Cr 6+充分還原進入冶煉爐的熔池；具體包括步驟如下：

S1：不銹鋼除塵灰在除塵灰封閉收集處理系統(tǒng)預(yù)處理后儲存?zhèn)溆茫?/span>

S2：確認冶煉系統(tǒng)中的冶煉鋼種和對應(yīng)的冶煉工藝，獲取冶煉爐熔池內(nèi)初始成分；

S3：根據(jù)S2中獲取信息，確定不銹鋼除塵灰、碳粉和石灰粉的預(yù)混比例，計算不銹鋼除塵灰、碳粉和石灰粉混合物料向冶煉系統(tǒng)中的加入量以及冶煉時混合物料的噴吹速度；

S4：根據(jù)S3中確定的加入量，將不銹鋼除塵灰、碳粉和石灰粉經(jīng)預(yù)混料倉加入冶煉噴射罐；

S5：根據(jù)S3確定的噴吹速度向冶煉爐內(nèi)噴入混合物料，直至本爐次冶煉結(jié)束。

其中，S1中除塵灰封閉收集處理系統(tǒng)中首先將密封除塵管道輸送來的不銹鋼除塵灰送入封閉收集裝置，然后送入封閉研磨鈍化裝置中進行研磨鈍化，最后送至除塵灰封閉儲倉中儲存待用，其中，研磨細度為0.05~0.5 mm。

S3中不銹鋼除塵灰、碳粉及石灰粉按的預(yù)混比例需根據(jù)熔池碳含量來確定，其中，所述除塵灰比例為20%~30%，所述碳粉比例為40%~60%，所述石灰粉比例為20%~30%，保證較大比例噴吹碳粉保證Cr 3+和Cr 6+全部還原，去除不銹鋼除塵灰的毒性，保證適量比例噴吹石灰粉用于改善所述除塵灰混合物料的噴流性，具體預(yù)混比例確定方法如下：

（1）熔池碳含量≥4.0%時，不銹鋼除塵灰所占比例為30%，碳粉所占比例為40%，石灰粉所占比例為30%；

（2）3.0≤熔池碳含量＜4.0%時，不銹鋼除塵灰所占比例為25%，碳粉所占比例為45%，石灰粉所占比例為30%；

（3）2.0≤熔池碳含量＜3.0%時，不銹鋼除塵灰所占比例為25%，碳粉所占比例為50%，石灰粉所占比例為25%；

（4）1.0≤熔池碳含量＜2.0%時，不銹鋼除塵灰所占比例為20%，碳粉所占比例為55%，石灰粉所占比例為25%；

（5）熔池碳含量＜1.0%時，不銹鋼除塵灰所占比例為20%，碳粉所占比例為60%，石灰粉所占比例為20%。

上述不銹鋼除塵灰、碳粉、石灰粉和混合物料均采用全密封管道氣力輸送方式進行輸送，避免不銹鋼除塵灰與周圍環(huán)境接觸造成污染，且保證不銹鋼除塵灰、碳粉及石灰粉被氣體流化的狀態(tài)下混合更為均勻。

S5中在在熔池金屬液面以下位置噴吹混合物料，防止不銹鋼除塵灰散逸后通過空氣傳播造成毒害和污染。

該方法所應(yīng)用的系統(tǒng)，包括除塵灰封閉收集處理系統(tǒng)、預(yù)混系統(tǒng)、冶煉系統(tǒng)、計算系統(tǒng)及供氣系統(tǒng)，除塵灰封閉收集處理系統(tǒng)連接預(yù)混系統(tǒng)，預(yù)混系統(tǒng)連接冶煉系統(tǒng)，計算系統(tǒng)控制冶煉系統(tǒng)和預(yù)混系統(tǒng)，供氣系統(tǒng)為除塵灰封閉收集處理系統(tǒng)、預(yù)混系統(tǒng)、冶煉系統(tǒng)供氣。

除塵灰封閉收集處理系統(tǒng)包括封閉收集裝置、封閉研磨鈍化裝置及除塵灰封閉儲倉；所述預(yù)混系統(tǒng)包括碳粉噴射罐、石灰粉噴射罐、除塵灰噴射罐、預(yù)混料倉以及冶煉噴射罐；所述冶煉系統(tǒng)包括冶煉爐及噴粉槍；所述計算系統(tǒng)兼具接收冶煉信號功能及數(shù)據(jù)分析計算功能；所述供氣系統(tǒng)包括噴吹氣源及控制閥組；

所述封閉收集裝置與密封除塵管道相連接，將不銹鋼除塵灰收集并密封存儲；封閉收集裝置連接封閉研磨鈍化裝置（封閉研磨鈍化裝置在密封條件下將不銹鋼除塵灰研磨至要求的粒度并進行鈍化處理，在不銹鋼除塵灰表面形成一層隔膜，防止其與環(huán)境接觸造成污染，并改善不銹鋼除塵灰自身流動性），封閉研磨鈍化裝置連接除塵灰封閉儲倉，除塵灰封閉儲倉連接除塵灰噴射罐；碳粉噴射罐、石灰粉噴射罐和除塵灰噴射罐分別往預(yù)混料倉內(nèi)噴吹碳粉、石灰粉和不銹鋼除塵灰進行預(yù)混；所述預(yù)混料倉連接冶煉噴射罐；所述冶煉噴射罐連接冶煉爐，冶煉爐下部設(shè)置噴粉槍；噴吹氣源通過控制閥組控制氣體輸送至除塵灰封閉收集處理系統(tǒng)、預(yù)混系統(tǒng)和冶煉系統(tǒng)。

該方法適用于50~300 t的轉(zhuǎn)爐、電爐、TSR爐、AOD爐、GOR爐。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：

上述方案中，通過將不銹鋼除塵灰與碳粉和石灰粉按照特定比例預(yù)混處理得到除塵灰混合物料，預(yù)混后提高不銹鋼除塵灰的噴流性和反應(yīng)性，保證混合物料在噴入冶煉爐后，不銹鋼除塵灰中的Fe 2+，F(xiàn)e 3+，Cr 3+和Cr 6+完全還原，高效回收不銹鋼除塵灰中的Fe、Cr等金屬元素，將不銹鋼除塵灰無害化處理，且整個處理過程不與外界環(huán)境接觸，徹底解決不銹鋼除塵灰污染環(huán)境的問題，同時降低了煉鋼生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的無害化回收處理不銹鋼除塵灰系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1、除塵灰封閉收集處理系統(tǒng)，1-1、密封除塵管道，1-2、封閉收集裝置，1-3、封閉研磨鈍化裝置，1-4、除塵灰封閉儲倉，2、預(yù)混系統(tǒng)，2-1、碳粉噴射罐，2-2、石灰粉噴射罐，2-3、除塵灰噴射罐，2-4、預(yù)混料倉，2-5、冶煉噴射罐，3、冶煉系統(tǒng)，3-1、冶煉爐，3-2、噴粉槍，4、計算系統(tǒng)，5、供氣系統(tǒng)，5-1、噴吹氣源，5-2、控制閥組。

具體實施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細描述。

本發(fā)明提供一種無害化回收處理不銹鋼除塵灰的方法及系統(tǒng)。

該方法包括步驟如下：

S1：不銹鋼除塵灰在除塵灰封閉收集處理系統(tǒng)預(yù)處理后儲存?zhèn)溆茫?/span>

S2：確認冶煉系統(tǒng)中的冶煉鋼種和對應(yīng)的冶煉工藝，獲取冶煉爐熔池內(nèi)初始成分；

S3：根據(jù)S2中獲取信息，確定不銹鋼除塵灰、碳粉和石灰粉的預(yù)混比例，計算不銹鋼除塵灰、碳粉和石灰粉混合物料向冶煉系統(tǒng)中的加入量以及冶煉時混合物料的噴吹速度；

S4：根據(jù)S3中確定的加入量，將不銹鋼除塵灰、碳粉和石灰粉經(jīng)預(yù)混料倉加入冶煉噴射罐；

S5：根據(jù)S3確定的噴吹速度向冶煉爐內(nèi)噴入混合物料，直至本爐次冶煉結(jié)束。

其中，S1中除塵灰封閉收集處理系統(tǒng)中首先將密封除塵管道輸送來的不銹鋼除塵灰送入封閉收集裝置，然后送入封閉研磨鈍化裝置中進行研磨鈍化，最后送至除塵灰封閉儲倉中儲存待用。

S3中預(yù)混比例確定方法如下：

（1）熔池碳含量≥4.0%時，不銹鋼除塵灰所占比例為30%，碳粉所占比例為40%，石灰粉所占比例為30%；

（2）3.0≤熔池碳含量＜4.0%時，不銹鋼除塵灰所占比例為25%，碳粉所占比例為45%，石灰粉所占比例為30%；

（3）2.0≤熔池碳含量＜3.0%時，不銹鋼除塵灰所占比例為25%，碳粉所占比例為50%，石灰粉所占比例為25%；

（4）1.0≤熔池碳含量＜2.0%時，不銹鋼除塵灰所占比例為20%，碳粉所占比例為55%，石灰粉所占比例為25%；

（5）熔池碳含量＜1.0%時，不銹鋼除塵灰所占比例為20%，碳粉所占比例為60%，石灰粉所占比例為20%。

如圖1所示，該方法所應(yīng)用的系統(tǒng)包括除塵灰封閉收集處理系統(tǒng)1、預(yù)混系統(tǒng)2、冶煉系統(tǒng)3、計算系統(tǒng)4及供氣系統(tǒng)5，除塵灰封閉收集處理系統(tǒng)1連接預(yù)混系統(tǒng)2，預(yù)混系統(tǒng)2連接冶煉系統(tǒng)3，計算系統(tǒng)4控制冶煉系統(tǒng)3和預(yù)混系統(tǒng)2，供氣系統(tǒng)5為除塵灰封閉收集處理系統(tǒng)1、預(yù)混系統(tǒng)2、冶煉系統(tǒng)3供氣。

除塵灰封閉收集處理系統(tǒng)1包括封閉收集裝置1-2、封閉研磨鈍化裝置1-3及除塵灰封閉儲倉1-4；所述預(yù)混系統(tǒng)2包括碳粉噴射罐2-1、石灰粉噴射罐2-2、除塵灰噴射罐2-3、預(yù)混料倉2-4以及冶煉噴射罐2-5；所述冶煉系統(tǒng)3包括冶煉爐3-1及噴粉槍3-2；所述計算系統(tǒng)4兼具接收冶煉信號功能及數(shù)據(jù)分析計算功能；所述供氣系統(tǒng)5包括噴吹氣源5-1及控制閥組5-2；

所述封閉收集裝置1-2與密封除塵管道1-1相連接，將不銹鋼除塵灰收集并密封存儲；封閉收集裝置1-2連接封閉研磨鈍化裝置1-3，封閉研磨鈍化裝置1-3連接除塵灰封閉儲倉1-4，除塵灰封閉儲倉1-4連接除塵灰噴射罐2-3；碳粉噴射罐2-1、石灰粉噴射罐2-2和除塵灰噴射罐2-3分別往預(yù)混料倉2-4內(nèi)噴吹碳粉、石灰粉和不銹鋼除塵灰進行預(yù)混；所述預(yù)混料倉2-4連接冶煉噴射罐2-5；所述冶煉噴射罐2-5連接冶煉爐3-1，冶煉爐3-1下部設(shè)置噴粉槍3-2；噴吹氣源5-1通過控制閥組5-2控制氣體輸送至除塵灰封閉收集處理系統(tǒng)1、預(yù)混系統(tǒng)2和冶煉系統(tǒng)3。

下面結(jié)合具體實施例予以說明。

實施例1

本發(fā)明應(yīng)用于80 t TSR爐上回收處理不銹鋼除塵灰，冶煉410S不銹鋼，采用脫磷鐵水作為冶煉原料，熔池初始碳含量為3.2%，噴吹方式采用底吹，具體冶煉過程如下：

（1）計算系統(tǒng)接收到鋼種及熔池碳含量信號，確定不銹鋼除塵灰、碳粉及石灰粉按的預(yù)混比例為：25%的不銹鋼除塵灰，45%的碳粉，30%的石灰粉；

（2）計算系統(tǒng)根據(jù)410S不銹鋼冶煉工藝及產(chǎn)品特性計算得出生產(chǎn)需要加入的除塵灰混合物料重量為1.8 t，即所需不銹鋼除塵灰0.45 t，碳粉0.81 t，石灰粉0.54 t，冶煉時除塵灰混合物料的噴吹速度為90 Kg/min；

（3）冶煉開始前，預(yù)混系統(tǒng)根據(jù)計算系統(tǒng)信息將既定量的不銹鋼除塵灰、碳粉及石灰粉進行預(yù)混后通過密封管道氣力輸送到冶煉噴射罐；

（4）冶煉開始時，冶煉噴射罐按照90 Kg/min的速度通過密封管道將除塵灰混合物料經(jīng)底吹噴粉槍吹入爐內(nèi)，充分還原回收，直至出鋼后則本爐次冶煉結(jié)束；

（5）整個冶煉期間，除塵灰封閉收集處理系統(tǒng)持續(xù)收集、研磨并鈍化處理來自密封除塵管道的不銹鋼除塵灰，供氣系統(tǒng)為持續(xù)除塵灰封閉收集處理系統(tǒng)和冶煉系統(tǒng)供給氣源。

采用本發(fā)明所述方法后，完全回收噴入熔池的不銹鋼除塵灰中Fe、Cr等金屬元素，消除不銹鋼除塵灰毒性，噸鋼生產(chǎn)成本降低5~10元。

實施例2

本發(fā)明應(yīng)用于150 t AOD爐上回收處理不銹鋼除塵灰，冶煉430不銹鋼，采用不銹鋼母液作為冶煉原料，熔池初始碳含量為1.8%，噴吹方式采用底吹，具體冶煉過程如下：

（1）計算系統(tǒng)接收到鋼種及熔池碳含量信號，確定不銹鋼除塵灰、碳粉及石灰粉按的預(yù)混比例為：20%的不銹鋼除塵灰，55%的碳粉，25%的石灰粉；

（2）計算系統(tǒng)根據(jù)410S不銹鋼冶煉工藝及產(chǎn)品特性計算得出生產(chǎn)需要加入的除塵灰混合物料重量為4.0 t，即所需不銹鋼除塵灰0.8 t，碳粉2.2 t，石灰粉1.0 t，冶煉時除塵灰混合物料的噴吹速度為160 Kg/min；

（3）冶煉開始前，預(yù)混系統(tǒng)根據(jù)計算系統(tǒng)信息將既定量的不銹鋼除塵灰、碳粉及石灰粉進行預(yù)混后通過密封管道氣力輸送到冶煉噴射罐；

（4）冶煉開始時，冶煉噴射罐按照160 Kg/min的速度通過密封管道將除塵灰混合物料經(jīng)底吹噴粉槍吹入爐內(nèi)，充分還原回收，直至出鋼后則本爐次冶煉結(jié)束；

（5）整個冶煉期間，除塵灰封閉收集處理系統(tǒng)持續(xù)收集、研磨并鈍化處理來自密封除塵管道的不銹鋼除塵灰，供氣系統(tǒng)為持續(xù)除塵灰封閉收集處理系統(tǒng)和冶煉系統(tǒng)供給氣源。

采用本發(fā)明所述方法后，完全回收不銹鋼除塵灰中的Fe、Cr等金屬元素，消除不銹鋼除塵灰毒性，噸鋼生產(chǎn)成本降低10~15元。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。