本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋼鐵冶煉過程中渣塵的預(yù)處理工藝。

背景技術(shù)：

鋼鐵企業(yè)的鋼鐵冶煉中間廢料主要是指高爐除塵灰、電爐粉塵、轉(zhuǎn)爐污泥等，產(chǎn)生 量一般為鋼產(chǎn)量的 8-12％。美國環(huán)保局對電弧爐粉塵進行了毒性浸出試驗 (TCLP)，鉛、鋅、 砷、鎘和鉻不能通過環(huán)保法標準，因此將該粉塵歸類為有害廢物。從 1988 年開始，該粉塵被 禁止以傳統(tǒng)的方式填埋棄置，必須處理成無害廢物后方可填埋。

這些粉塵中除含鐵外，還含有鉛、鋅、碳、鈣、鎂等有效元素。具體化學(xué)成分及含量 與鋼鐵冶煉工藝有關(guān)。一般碳鋼或低合金鋼冶煉過程中產(chǎn)出的粉塵主要含鉛和鋅，不銹鋼 或特種鋼冶煉粉塵主要含鉻和鎳。從降低廢棄量、有效利用資源、節(jié)能減排等要求出發(fā)，這 些資源的回收利用是極其重要的。

為此，各國都極為重視對電爐粉塵的處理和綜合利用，開展各種研究，希望開發(fā)出 有效回收有價金屬資源且無環(huán)境污染的實用技術(shù)。而國內(nèi)對冶金粉塵利用的研究較少，傳 統(tǒng)方法是簡單地將這些粉塵傾倒野外或填埋處理，也有部分返回鋼鐵廠內(nèi)循環(huán)使用，但鋅 等元素在高爐內(nèi)循環(huán)富集會造成高爐爐頂煤氣上升管等部位結(jié)瘤，影響高爐的順行。這些 元素向鋼水轉(zhuǎn)移還會降低鋼材品質(zhì)，因此返回鋼鐵廠內(nèi)循環(huán)使用受限，大量粉塵不得不填 埋處理。對于傾倒野外或填埋處理，粉塵中鉛、鎘、鉻等有毒元素會浸出，嚴重污染水土資 源。

鋼鐵廠含鋅鉛粉塵的處理工藝很多，主要有返回處理法、穩(wěn)固化處理法、濕法處理 法以及火法處理法。其中火法處理工藝應(yīng)用比較廣泛，生產(chǎn)率高，對環(huán)境污染小，最適合于 含鋅鉛粉塵的處理及回收。

火法工藝投資較大、成本較高。它是將氧化鋅在高溫還原條件下呈金屬蒸氣隨煙 氣排出，使得鋅與固相分離。在氣相中，鋅蒸氣以氧化物顆粒的形態(tài)存在，可與煙塵一起被 收集下來?；鸱üに嚹壳爸饕谢剞D(zhuǎn)窯工藝、轉(zhuǎn)底爐工藝、循環(huán)流化床工藝和冷固結(jié)球團法 等。其中，以轉(zhuǎn)底爐最具代表性。

轉(zhuǎn)底爐工藝，又稱 Inmeteo 法。轉(zhuǎn)底爐直接還原技術(shù)自 1978 年出現(xiàn)以來，已有多 個國家實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，如美國、日本等。新日鐵于 2000 年引進美國技術(shù)，對因含鋅高而 無法利用導(dǎo)致填埋處理的含鐵粉塵，用轉(zhuǎn)底爐進行脫鋅處理的同時生產(chǎn)出金屬化球團，加 入高爐代替燒結(jié)礦使用后，不僅明顯降低了高爐燃料比，而且提高了高爐生產(chǎn)效率。

目前，轉(zhuǎn)底爐工藝的缺陷在于 ：轉(zhuǎn)底爐處理后的球團抗壓強度普遍較低，該工藝僅 局限于處理鋅含量較低和全鐵含量較高的塵泥 ；更為關(guān)鍵的是轉(zhuǎn)底爐工藝料層厚度較薄僅 30-50mm，因此轉(zhuǎn)底爐單位焙燒面積的設(shè)備產(chǎn)能較低，工藝的大型化受到一定的限制，投資 較大，處理成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種將傳統(tǒng)高爐冶煉工藝不能直接使用的含鋅鋼鐵冶煉中間渣塵加工成煉鐵優(yōu)質(zhì)原料即半金屬化球團，同時綜合回收廢料中的鋅制成可作化學(xué)添加劑的 ZnO 粉末，變廢為寶的鋼鐵冶煉過程中渣塵的預(yù)處理工藝。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種鋼鐵冶煉過程中渣塵的預(yù)處理工藝，包括如下步驟：

(1) 將含鋅鋼鐵冶煉中間渣按0.5-1.5的碳氧比例配成混合原料，所述混合原料中的鋅含量≤ 2.0％，所述混合原料的細度控制在120-200目，然后進入成球盤，制成直徑為5-20mm 的含碳球團；

(2) 將煙煤、褐煤、石灰粉、煤泥、煤矸石和鋸末粉中的一種或幾種混合，制成160-200 目的細粉，得到包殼粉，所述包殼粉中固定碳含量的質(zhì)量百分比為 20-60％、揮發(fā)成份含量 的質(zhì)量百分比為 20-40％；

(3) 將所述步驟 (1) 中的含碳球團和所述步驟 (2) 中的包殼粉按 100 ：(10-50)的質(zhì)量 比放入另一個成球盤或成球筒中，加上粘接劑后繼續(xù)成球；當(dāng)所述含碳球團表面覆蓋的所述包殼粉厚度達到 0.5-3.0mm 時，得到復(fù)合含碳球團，所述粘接劑包括如下質(zhì)量份數(shù)的原料：三聚丙烯25-30份，耐熱聚乙烯15-30份，過氧化二異丙苯0.02-0.08份，粘度調(diào)節(jié)劑20-60份，增粘樹脂5-10份，馬來酸酐0.5-2份；

(4) 所述步驟 (3) 中的復(fù)合含碳球團經(jīng)干燥后，進入鏈帶式焙燒機內(nèi)進行高溫還原焙燒，焙燒溫度為 1100-1250℃，所述復(fù)合含碳球團的料層厚度 100mm-500mm，焙燒時間為 25-50分鐘 ；本步驟中，所述復(fù)合含碳球團經(jīng)梭式布料機和篩分機進入所述鏈帶式焙燒機內(nèi)，所述復(fù)合含碳球團在所述鏈帶式焙燒機內(nèi)呈順流式還原焙燒，所述復(fù)合含碳球團在所述鏈帶式焙燒機內(nèi)的順流還原焙燒過程中反應(yīng)床層從下到上依次經(jīng)過生球團層、干燥層、 揮發(fā)份燃燒層和直接還原焙燒層，并隨著鏈帶往前運行，逐步完成床層內(nèi)的全部還原焙燒 ；

(5) 將所述鏈帶式焙燒機內(nèi)由 ZnO 還原得到的鋅蒸汽引入氧化室，在氧化室內(nèi)與空氣 發(fā)生氧化反應(yīng)，生成 ZnO 蒸氣，ZnO 蒸氣經(jīng)表冷管冷卻到低于 250℃后經(jīng)布袋收塵器收集并 形成 ZnO 粉末；

(6) 將經(jīng)過所述步驟 (4) 處理后的復(fù)合含碳球團進行水淬處理，并經(jīng)脫殼、磁選、分級 處理后，獲得半金屬化球團。

進一步的，所述步驟 (1) 中，所述含鋅鋼鐵冶煉中間渣包括高爐重力除塵灰、布袋除塵灰、轉(zhuǎn)爐污泥和電爐粉塵中的一種或幾種。

進一步的，所述步驟 (4) 中，助燃空氣從所述鏈帶式焙燒機下部的分區(qū)送風(fēng)室中進入復(fù)合含碳球團床層， 所述助燃空氣的風(fēng)量通過調(diào)整所述鏈帶式焙燒機下部的分區(qū)送風(fēng)室內(nèi)送風(fēng)量的大小進行 調(diào)節(jié)，所述送風(fēng)量的大小以滿足復(fù)合含碳球團床層的垂直還原焙燒的速度需要為準 ；送風(fēng) 方式為脈沖式送風(fēng)或變頻式送風(fēng)。

進一步的，所述步驟 (4) 中，所述鏈帶式焙燒機內(nèi)的復(fù)合含碳球團焙燒溫度在 5-10 分鐘內(nèi)升高到 1100-1250℃直接還原焙燒激烈進行的溫度。

進一步的，所述步驟 (4) 中，對所述復(fù)合含碳球團進行干燥處理過程中的烘干溫度為 150-250℃，干燥后的 所述復(fù)合含碳球團的含水率≤ 3％。

有益效果：采用本發(fā)明將傳統(tǒng)高爐冶煉工藝不能直接使用的含鋅鋼鐵冶煉中間渣塵加工成煉鐵優(yōu)質(zhì)原料即半金屬化球團，同時綜合回收廢料中的鋅制成可作化學(xué)添加劑的 ZnO 粉末，變廢為寶。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明：

實施例1

一種鋼鐵冶煉過程中渣塵的預(yù)處理工藝，包括如下步驟：

(1) 將含鋅鋼鐵冶煉中間渣按0.5的碳氧比例配成混合原料，所述混合原料中的鋅含量≤ 2.0％，所述混合原料的細度控制在120目，然后進入成球盤，制成直徑為5mm 的含碳球團，所述含鋅鋼鐵冶煉中間渣包括高爐重力除塵灰、布袋除塵灰、轉(zhuǎn)爐污泥和電爐粉塵中的一種或幾種。

(2) 將煙煤、褐煤、石灰粉、煤泥、煤矸石和鋸末粉中的一種或幾種混合，制成160目的細粉，得到包殼粉，所述包殼粉中固定碳含量的質(zhì)量百分比為 20％、揮發(fā)成份含量的質(zhì)量百分比為 20％；

(3) 將所述步驟 (1) 中的含碳球團和所述步驟 (2) 中的包殼粉按 100 ：10的質(zhì)量 比放入另一個成球盤或成球筒中，加上粘接劑后繼續(xù)成球；當(dāng)所述含碳球團表面覆蓋的所述包殼粉厚度達到 0.5mm 時，得到復(fù)合含碳球團，所述粘接劑包括如下質(zhì)量份數(shù)的原料：三聚丙烯25份，耐熱聚乙烯15份，過氧化二異丙苯0.02份，粘度調(diào)節(jié)劑20份，增粘樹脂5份，馬來酸酐0.5份；

(4) 所述步驟 (3) 中的復(fù)合含碳球團經(jīng)干燥后，進入鏈帶式焙燒機內(nèi)進行高溫還原焙燒，焙燒溫度為 1100℃，所述復(fù)合含碳球團的料層厚度 100mm，焙燒時間為 25-分鐘 ；本步驟中，所述復(fù)合含碳球團經(jīng)梭式布料機和篩分機進入所述鏈帶式焙燒機內(nèi)，所述復(fù)合含碳球團在所述鏈帶式焙燒機內(nèi)呈順流式還原焙燒，所述復(fù)合含碳球團在所述鏈帶式焙燒機內(nèi)的順流還原焙燒過程中反應(yīng)床層從下到上依次經(jīng)過生球團層、干燥層、 揮發(fā)份燃燒層和直接還原焙燒層，并隨著鏈帶往前運行，逐步完成床層內(nèi)的全部還原焙燒，助燃空氣從所述鏈帶式焙燒機下部的分區(qū)送風(fēng)室中進入復(fù)合含碳球團床層， 所述助燃空氣的風(fēng)量通過調(diào)整所述鏈帶式焙燒機下部的分區(qū)送風(fēng)室內(nèi)送風(fēng)量的大小進行 調(diào)節(jié)，所述送風(fēng)量的大小以滿足復(fù)合含碳球團床層的垂直還原焙燒的速度需要為準 ；送風(fēng) 方式為脈沖式送風(fēng)或變頻式送風(fēng)。所述鏈帶式焙燒機內(nèi)的復(fù)合含碳球團焙燒溫度在 5分鐘內(nèi)升高到 1100℃直接還原焙燒激烈進行的溫度。對所述復(fù)合含碳球團進行干燥處理過程中的烘干溫度為150℃，干燥后的 所述復(fù)合含碳球團的含水率≤ 3％。

(5) 將所述鏈帶式焙燒機內(nèi)由 ZnO 還原得到的鋅蒸汽引入氧化室，在氧化室內(nèi)與空氣 發(fā)生氧化反應(yīng)，生成 ZnO 蒸氣，ZnO 蒸氣經(jīng)表冷管冷卻到低于 250℃后經(jīng)布袋收塵器收集并 形成 ZnO 粉末；

(6) 將經(jīng)過所述步驟 (4) 處理后的復(fù)合含碳球團進行水淬處理，并經(jīng)脫殼、磁選、分級 處理后，獲得半金屬化球團。

實施例2

一種鋼鐵冶煉過程中渣塵的預(yù)處理工藝，包括如下步驟：

(1) 將含鋅鋼鐵冶煉中間渣按1.5的碳氧比例配成混合原料，所述混合原料中的鋅含量≤ 2.0％，所述混合原料的細度控制在200目，然后進入成球盤，制成直徑為20mm 的含碳球團，所述含鋅鋼鐵冶煉中間渣包括高爐重力除塵灰、布袋除塵灰、轉(zhuǎn)爐污泥和電爐粉塵中的一種或幾種。

(2) 將煙煤、褐煤、石灰粉、煤泥、煤矸石和鋸末粉中的一種或幾種混合，制成200 目的細粉，得到包殼粉，所述包殼粉中固定碳含量的質(zhì)量百分比為60％、揮發(fā)成份含量 的質(zhì)量百分比為40％；

(3) 將所述步驟 (1) 中的含碳球團和所述步驟 (2) 中的包殼粉按 100 ：50的質(zhì)量 比放入另一個成球盤或成球筒中，加上粘接劑后繼續(xù)成球；當(dāng)所述含碳球團表面覆蓋的所述包殼粉厚度達到3.0mm 時，得到復(fù)合含碳球團，所述粘接劑包括如下質(zhì)量份數(shù)的原料：三聚丙烯30份，耐熱聚乙烯30份，過氧化二異丙苯0.08份，粘度調(diào)節(jié)劑60份，增粘樹脂10份，馬來酸酐2份；

(4) 所述步驟 (3) 中的復(fù)合含碳球團經(jīng)干燥后，進入鏈帶式焙燒機內(nèi)進行高溫還原焙燒，焙燒溫度為1250℃，所述復(fù)合含碳球團的料層厚度500mm，焙燒時間為50分鐘 ；本步驟中，所述復(fù)合含碳球團經(jīng)梭式布料機和篩分機進入所述鏈帶式焙燒機內(nèi)，所述復(fù)合含碳球團在所述鏈帶式焙燒機內(nèi)呈順流式還原焙燒，所述復(fù)合含碳球團在所述鏈帶式焙燒機內(nèi)的順流還原焙燒過程中反應(yīng)床層從下到上依次經(jīng)過生球團層、干燥層、 揮發(fā)份燃燒層和直接還原焙燒層，并隨著鏈帶往前運行，逐步完成床層內(nèi)的全部還原焙燒，助燃空氣從所述鏈帶式焙燒機下部的分區(qū)送風(fēng)室中進入復(fù)合含碳球團床層， 所述助燃空氣的風(fēng)量通過調(diào)整所述鏈帶式焙燒機下部的分區(qū)送風(fēng)室內(nèi)送風(fēng)量的大小進行 調(diào)節(jié)，所述送風(fēng)量的大小以滿足復(fù)合含碳球團床層的垂直還原焙燒的速度需要為準 ；送風(fēng) 方式為脈沖式送風(fēng)或變頻式送風(fēng)。所述鏈帶式焙燒機內(nèi)的復(fù)合含碳球團焙燒溫度在 10 分鐘內(nèi)升高到1250℃直接還原焙燒激烈進行的溫度。對所述復(fù)合含碳球團進行干燥處理過程中的烘干溫度為250℃，干燥后的 所述復(fù)合含碳球團的含水率≤ 3％。

(5) 將所述鏈帶式焙燒機內(nèi)由 ZnO 還原得到的鋅蒸汽引入氧化室，在氧化室內(nèi)與空氣 發(fā)生氧化反應(yīng)，生成 ZnO 蒸氣，ZnO 蒸氣經(jīng)表冷管冷卻到低于 250℃后經(jīng)布袋收塵器收集并 形成 ZnO 粉末；

(6) 將經(jīng)過所述步驟 (4) 處理后的復(fù)合含碳球團進行水淬處理，并經(jīng)脫殼、磁選、分級 處理后，獲得半金屬化球團。

實施例3

一種鋼鐵冶煉過程中渣塵的預(yù)處理工藝，包括如下步驟：

(1) 將含鋅鋼鐵冶煉中間渣按1.0的碳氧比例配成混合原料，所述混合原料中的鋅含量≤ 2.0％，所述混合原料的細度控制在160目，然后進入成球盤，制成直徑為15mm 的含碳球團，所述含鋅鋼鐵冶煉中間渣包括高爐重力除塵灰、布袋除塵灰、轉(zhuǎn)爐污泥和電爐粉塵中的一種或幾種。

(2) 將煙煤、褐煤、石灰粉、煤泥、煤矸石和鋸末粉中的一種或幾種混合，制成180目的細粉，得到包殼粉，所述包殼粉中固定碳含量的質(zhì)量百分比為 40％、揮發(fā)成份含量的質(zhì)量百分比為 30％；

(3) 將所述步驟 (1) 中的含碳球團和所述步驟 (2) 中的包殼粉按 100 ：30的質(zhì)量 比放入另一個成球盤或成球筒中，加上粘接劑后繼續(xù)成球；當(dāng)所述含碳球團表面覆蓋的所述包殼粉厚度達到 2mm 時，得到復(fù)合含碳球團，所述粘接劑包括如下質(zhì)量份數(shù)的原料：三聚丙烯28份，耐熱聚乙烯20份，過氧化二異丙苯0.04份，粘度調(diào)節(jié)劑40份，增粘樹脂8份，馬來酸酐1.5份；

(4) 所述步驟 (3) 中的復(fù)合含碳球團經(jīng)干燥后，進入鏈帶式焙燒機內(nèi)進行高溫還原焙燒，焙燒溫度為 1170℃，所述復(fù)合含碳球團的料層厚度 300mm，焙燒時間為35分鐘 ；本步驟中，所述復(fù)合含碳球團經(jīng)梭式布料機和篩分機進入所述鏈帶式焙燒機內(nèi)，所述復(fù)合含碳球團在所述鏈帶式焙燒機內(nèi)呈順流式還原焙燒，所述復(fù)合含碳球團在所述鏈帶式焙燒機內(nèi)的順流還原焙燒過程中反應(yīng)床層從下到上依次經(jīng)過生球團層、干燥層、 揮發(fā)份燃燒層和直接還原焙燒層，并隨著鏈帶往前運行，逐步完成床層內(nèi)的全部還原焙燒，助燃空氣從所述鏈帶式焙燒機下部的分區(qū)送風(fēng)室中進入復(fù)合含碳球團床層，所述助燃空氣的風(fēng)量通過調(diào)整所述鏈帶式焙燒機下部的分區(qū)送風(fēng)室內(nèi)送風(fēng)量的大小進行 調(diào)節(jié)，所述送風(fēng)量的大小以滿足復(fù)合含碳球團床層的垂直還原焙燒的速度需要為準 ；送風(fēng) 方式為脈沖式送風(fēng)或變頻式送風(fēng)。所述鏈帶式焙燒機內(nèi)的復(fù)合含碳球團焙燒溫度在 8分鐘內(nèi)升高到 1170℃直接還原焙燒激烈進行的溫度。對所述復(fù)合含碳球團進行干燥處理過程中的烘干溫度為200℃，干燥后的 所述復(fù)合含碳球團的含水率≤ 3％。

(5) 將所述鏈帶式焙燒機內(nèi)由 ZnO 還原得到的鋅蒸汽引入氧化室，在氧化室內(nèi)與空氣 發(fā)生氧化反應(yīng)，生成 ZnO 蒸氣，ZnO 蒸氣經(jīng)表冷管冷卻到低于 250℃后經(jīng)布袋收塵器收集并 形成 ZnO 粉末；

(6) 將經(jīng)過所述步驟 (4) 處理后的復(fù)合含碳球團進行水淬處理，并經(jīng)脫殼、磁選、分級 處理后，獲得半金屬化球團。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。