一种采用回转窑处理固废的精准控制方法与流程
- 国知局
- 2024-06-20 14:27:19
本发明涉及含铁固废的处理方法,具体涉及一种采用还原装置对含铁固废进行资源化利用的方法,属于冶金和矿物加工。
背景技术:
1、钢铁冶金和有色冶金过程中会产生大量的含铁含锌尘泥,主要包括炼铁过程的产生的高炉灰、炼钢过程产生的转炉灰、转炉尘泥、电炉灰等,锌、铜等冶炼过程产生的尘泥和渣。由于冶炼原料、装备、工艺条件的不同,上述每种含铁含锌尘泥成分组成差异较大。高炉灰中除了含有大量铁元素外,还含有大量的碳和锌元素,特别是锌元素对高炉冶炼过程有害,因此高炉灰需脱除锌元素后才能返回炼铁流程进行循环利用。炼钢灰中也含有大量的铁的锌元素,不能全部直接返回烧结-高炉流程,需提前脱除锌元素后才能循环利用。
2、现有技术中,钢铁冶金和有色冶金过程中产生的冶金固废,大多数处置的工艺为火法处置工艺,火法冶炼工艺多是采用碳基还原或热解/燃烧的处置方式回收金属,采用碳基还原或热解/燃烧的处置方式通常在金属蒸气冷凝过程容易出现二次氧化现象,降低了回收产品的纯度,并且在反应过程中会排放大量的co2,不符合节能环保的要求。此外,现有技术中通常采用传统回转窑工艺和转底炉工艺进行冶金固废的热解或燃烧还原,回转窑通过固体燃料为还原剂,将回转窑作为反应装置,能处理较广的原料。回转窑内部物质流运动方式为气固逆向运动,窑头烧嘴产生高温气体,由头至尾的流向与窑尾投加的物料形成逆流接触,高温气流与物料接触而进行热量交换,投加的物料在窑头高温环境下完成冶炼过程。回转窑具有投资低、运行简单的显著优点,但是不太适宜处置低锌物料,铁料金属化率也低,由于窑内干燥、预热、还原焙烧段的温度及各段升温速度无准确约束,存在的系统温度过高不均衡引起炉体结圈或板结的问题。结圈会使回转窑截面积不断减少,造成挡料,恶化焙烧工艺参数,引起窑内工况变化,降低耐材使用寿命,容易出现焙烧矿料指标不稳定等情况。
3、中国专利cn 111733330 a中公开一种利用回转窑进行锌富集回收的方法,包括以下步骤:并于窑尾鼓入煤粉和富氧空气,进行煅烧反应80~100min;在窑头抽风机的作用下,煅烧反应产生的烟气的流动方向与所述入窑原料的运动方向保持一致,均从所述窑尾运动至所述窑头;收集焙烧矿,磨矿磁选得到铁精矿;对抽风机抽出的烟气进行收集净化处理,使用收尘系统收集含锌粉尘,并将其与入窑原料混合制粒,得到混合入窑物料,送入变径回转窑,循环进行煅烧工序和含锌粉尘收集工序,实现对锌的循环富集;当烟气中锌含量达到10%以上后,直接收集烟气中的含锌粉尘,利用酸浸工艺进行锌的回收。物料进入回转窑后首先经过干燥段,现有技术中干燥段采用统一的温度范围进行处理,由于物料来源不同,物料中的成分变化巨大,造成现有技术中还原装置的干燥段极易发生物料熔融或者结圈现象,熔融或者结圈的物料对还原装置内部耐火材料侵蚀,使得还原装置变薄甚至脱落。同时,该技术方案中没有对窑内干燥段的温度及各段升温速度进行准确约束,导致回转窑内粉末在局部高温高还原气氛条件下大量融化,结窑严重导致作业率低。
技术实现思路
1、针对上述现有技术中还原装置采用统一温度范围的干燥段处理含铁固废,造成物料在还原装置内爆裂、结圈或者熔融的技术问题,本发明提出一种含铁固废资源化利用的方法,根据待处理含铁物料的成分,合理调节还原装置中干燥段的温度和升温速度,避免物料在还原装置内发生爆裂、结圈或者熔融。本发明根据待处理含铁固废预处理得到复合球团的具体情况,提出采用还原装置处理含铁固废的精准控制方法。首先将含铁固废、还原剂、添加剂进行混合、造球,获得复合球团,然后将复合球团输入还原装置,依次经过还原装置的干燥段、预热段、还原焙烧段、初步冷却段,获得高温铁渣,根据复合球团的粒径、碱度和水分含量,控制还原装置干燥段内的干燥温度和干燥段内的升温速度。本发明通过对还原装置干燥段内温度场检测,并根据复合球团的碱度、粒径、水分计算出窑内干燥段的最高温度和最大升温速度,来判断物料还原环境,并做出调整,使得物料从进入还原装置开始,就根据物料的具体情况受到严格的温度控制,避免还原装置内物料在局部高温高还原气氛条件下大量熔化,导致结窑,同时,根据干燥段最高温度和最大升温速度对配料进行控制避免形成大量低熔点物质,从而避免物料在还原装置内发生结圈现象。
2、根据本发明的实施方案,提供一种含铁固废资源化利用的方法,该方法包括以下步骤:
3、(1)将含铁固废、还原剂、添加剂进行混合、造球,获得复合球团;
4、(2)将复合球团输入还原装置,依次经过还原装置的干燥段、预热段、还原焙烧段、初步冷却段,获得高温铁渣;
5、根据复合球团的粒径、碱度和水分含量,控制还原装置干燥段内的干燥温度和干燥段内的升温速度。
6、在本发明中,根据复合球团的粒径、碱度和水分含量,控制还原装置干燥段内的干燥温度具体为:
7、
8、其中,tgz为干燥段内的最高干燥温度,℃;kgz为干燥段最高温度系数,取值为0.5-1,℃·mm;r为复合球团碱度,%;m为最高干燥温度的复合球团碱度指数,取值为0.1-0.3;d为复合球团平均粒径,mm;n为最高干燥温度的复合球团平均粒径指数,取值为0.4-0.6;w为复合球团水分含量,%;x为最高干燥温度的复合球团水分指数,取值为0.4-0.6。
9、在本发明中,根据复合球团的粒径、碱度和水分含量,控制还原装置干燥段内的升温速度具体为:
10、
11、其中,sgz为干燥段内的最大升温速度,℃/min;ks为干燥段最大升温速度系数,取值为0.1-0.3,mm/min;a为最大升温速度的复合球团碱度指数,取值为0.4-0.6;b为最大升温速度的复合球团平均粒径指数,取值为0.1-0.4;e为2.71828。
12、在本发明中,所述还原装置为回转窑,所述含铁固废为含铁含锌尘泥。
13、作为优选,该方法具体为:
14、(1)将含铁含锌尘泥、还原剂、添加剂进行混合、造球,获得复合球团;
15、(2)将复合球团输入回转窑,复合球团在回转窑内依次经过干燥段、预热段、还原焙烧段、初步冷却段;
16、(3)从回转窑排出的烟气任选地经过余热利用,然后除尘获得含锌物料,除尘后的气体任选地经过烟气净化后排放;
17、(4)从回转窑排出的渣相经过冷却处理,获得含铁物料。
18、作为优选,所述回转窑为窑身不进风回转窑;根据回转窑上干燥段的工艺条件,调节步骤(1)的工艺,控制制备获得复合球团的粒径、碱度和水分含量,使得tgz大于等于回转窑干燥段内的温度。
19、作为优选,根据回转窑上干燥段的工艺条件,调节步骤(1)的工艺,控制制备获得复合球团的粒径、碱度和水分含量,使得sgz大于等于回转窑干燥段内的温度。
20、作为优选,所述回转窑为窑身进风回转窑;根据步骤(1)中制备获得复合球团的粒径、碱度和水分含量,调节回转窑的进风量,使得回转窑干燥段内的温度小于等于tgz。
21、作为优选,根据步骤(1)中制备获得复合球团的粒径、碱度和水分含量,调节回转窑的进风量,使得回转窑干燥段内的升温速度小于等于sgz。
22、作为优选,还原装置预热段内的温度为500~1000℃,优选为600~950℃,更优选为700~900℃。
23、作为优选,还原装置还原焙烧段内的温度为800~1500℃,优选为850~1400℃,更优选为900~1300℃。
24、在本发明中,所述含铁固废为高炉灰、转炉灰、电炉灰、铜渣、湿法提锌产生的尘泥和火法提锌产生的尘泥中的一种或几种。
25、在本发明中,所述添加剂为石灰、石灰石、消石灰、白云石中的一种或几种。
26、在本发明中,所述还原剂为褐煤、烟煤、无烟煤、焦粉、兰炭、生物质、有机热解碳、煤焦油中的一种或几种。
27、作为优选,含锌粉尘、添加剂、还原剂的粒度均为-1mm>50%,优选为-200目>50%,更优选为-200目>80%。
28、在本发明中,步骤(4)所述冷却为干冷却或湿法冷却。优选采用干法冷却。
29、作为优选,步骤(4)获得的含铁物料用于转炉、高炉或电炉原料。
30、作为优选,复合球团中的cao/sio2质量比>0.5,优选为cao/sio2质量比>1.5,更优选为cao/sio2质量比>2。
31、作为优选,复合球团粒径为1mm-30mm,优选为3mm-15mm,更优选为3mm-8mm。
32、作为优选,复合球团水分含量为2%-30%,优选为5%-15%,更优选为8%-12%。
33、根据本发明提供的第二种实施方案,提供一种采用回转窑处理固废的精准控制方法。
34、一种采用回转窑处理固废的精准控制方法,所述回转窑上设置有温度检测装置,该方法包括以下步骤:
35、1)配料、造球:含锌粉尘原料、还原剂、添加剂进行配料、混匀,得到混匀料,混匀料加水送入造球装置获得复合球团。
36、2)球团还原:复合球团送入回转窑的窑尾,依次经过干燥段、预热段、还原焙烧段、初步冷却段后获得高温渣。
37、3)回转窑窑内温度控制:温度检测装置检测回转窑的窑内温度,并记录回转窑的窑内实时温度t和实时升温速度s,通过对复合球团的配方或回转窑进风状态的调整,来控制回转窑窑内的温度场。
38、4)烟气余热利用、除尘:在步骤2)中回转窑窑尾排出的热废气经余热利用、除尘,然后经过烟气净化后一部分作为高温渣冷却介质,另一部分外排。
39、5)高温渣处理:将步骤2)中得到的高温渣进行冷却处理,高温渣冷却后回收利用。
40、在本发明中,根据复合球团的情况,计算复合球团在干燥段能承受的最高干燥温度为tgz,计算公式为:
41、
42、其中,tgz为干燥段内的最高干燥温度,℃;kgz为干燥段最高温度系数,取值为0.5-1,℃·mm;r为复合球团碱度,%;m为最高干燥温度的复合球团碱度指数,取值为0.1-0.3;d为复合球团平均粒径,mm;n为最高干燥温度的复合球团平均粒径指数,取值为0.4-0.6;w为复合球团水分含量,%;x为最高干燥温度的复合球团水分指数,取值为0.4-0.6。
43、在本发明中,根据复合球团的情况,计算复合球团在干燥段能承受的最大升温速度为sgz,计算公式为:
44、
45、其中,sgz为干燥段内的最大升温速度,℃/min;ks为干燥段最大升温速度系数,取值为0.1-0.3,mm/min;a为最大升温速度的复合球团碱度指数,取值为0.4-0.6;b为最大升温速度的复合球团平均粒径指数,取值为0.1-0.4;e为2.71828。
46、在本发明中,检测复合球团的碱度r、球团的平均粒径d、球团水分w,并计算出该复合球团在干燥段内适宜干燥的最高温度为tgz。
47、当回转窑内实时温度t>tgz时,如果采用窑身不进风的回转窑;则通过提高球团碱度r、减小球团的平均粒径d或降低球团水分w提高复合球团能够在干燥段内承受的最高干燥温度tgz,使得tgz大于等于回转窑内的实时温度t。
48、当回转窑内实时温度t>tgz时,如果采用窑身进风的回转窑;则通过减小窑头进风△qt、窑身进风△qs或窑身抽风△qc降低回转窑内的实时温度,使得回转窑内的实时温度t≤tgz。
49、当t≤tgz时,无论采用何种结构的回转窑,无需进行调整。
50、作为优选,当t<tgz时(例如tgz-t>30℃),为了提高回转窑的处理量或减少添加剂的使用量,可以减小复合球团添加剂的使用量、提高复合球团的平均粒径d或增加复合球团水分w(提升复合球团的成球性能)。
51、当采用窑身进风的回转窑,当t<tgz时(例如tgz-t>30℃),还可以增加窑头进风△qt、窑身进风△qs或窑身抽风△qc,提升回转窑内干燥段的温度,从而提高了回转窑的处理量。
52、在本发明中,检测复合球团的碱度r、球团的平均粒径d、球团水分w,并计算出该复合球团在干燥段内适宜干燥的最大升温速度为sgz。
53、当回转窑内实时升温速度s>sgz时,如果采用窑身不进风的回转窑;则通过提高球团碱度r、减小球团的平均粒径d或降低球团水分w提高复合球团能够在干燥段内承受的最大升温速度sgz,使得sgz大于等于回转窑内的实时升温速度s。
54、当回转窑内实时升温速度s>tgz时,如果采用窑身进风的回转窑;则通过减小窑头进风△qt、窑身进风△qs或窑身抽风△qc降低回转窑内的实时升温速度,使得回转窑内的实时升温速度s≤sgz。
55、当s≤sgz时,无论采用何种结构的回转窑,无需进行调整。
56、作为优选,当s<sgz时(例如sgz-s>10℃),为了提高回转窑的处理效率或减少添加剂的使用量,可以减小复合球团添加剂的使用量、提高复合球团的平均粒径d或增加复合球团水分w(提升复合球团的成球性能)。
57、当采用窑身进风的回转窑,当s<sgz时(例如sgz-s>10℃),还可以增加窑头进风△qt、窑身进风△qs或窑身抽风△qc,提升回转窑内干燥段的升温速度,从而提高了回转窑的处理效率。
58、为了保证复合球团在还原装置干燥段内不发生爆裂、熔融和结圈现象,通过控制复合球团的身份和物理性质,或者通过控制还原装置的具体工艺条件,使得回转窑内的实时温度t≤该复合球团能够在干燥段内承受的最高干燥温度tgz;同时,使得回转窑内的实时升温速度s≤该复合球团能够在干燥段内承受的最大升温速度sgz。
59、在本发明中,所述步骤4)中,所述回转窑从窑尾排出的热废气经过余热发电、除尘收集氧化锌粉尘,然后经过烟气净化后一部分作为干式冷却的介质,剩余部分排入大气中。
60、在本发明中,所述回转窑的填充率为5%-30%,优选为10%-25%,更优选为15%-20%。
61、在本发明中,在步骤5)中,所述高温渣冷却采用干式冷却,干式冷却设备包括圆筒冷却机、带式冷却机、竖式冷却机、双级冷却机中的一种,冷却介质为氮气、氦气、氩气、二氧化碳、氢气、一氧化碳、甲烷、高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、回转窑尾气中的一种或几种。高温渣经过干式冷却后获得高金属化率渣,所述高金属化率渣经过干式冷却后的温度为15-800℃,优选为20-300℃,更优选为25-100℃。
62、其中,冷却后获得高金属化率渣经过筛分,所述小于5mm的高金属化率渣,作为烧结原料进行配矿。大于5mm的高金属化率渣为还原团块,作为转炉炼钢添加料。
63、在本发明中,在步骤5)中,所述高温渣冷却采用水淬式冷却,高温渣经过水冷却后获得低金属化率渣,所述低金属化率渣经过水淬式冷却后的温度为15-800℃,优选为20-300℃,更优选为25-100℃。
64、其中,冷却后获得低金属化率渣经过筛分,所述小于5mm的低金属化率渣,作为烧结原料进行配矿。大于5mm的低金属化率渣为还原团块,作为转炉炼钢添加料。
65、在现有技术中传统回转窑和转底炉工艺进行冶金固废的热解或燃烧还原中粉料入窑或生球入窑,窑内温度场控制不当,干燥段、预热段、还原段温度场与入窑球团物料性能关系不明确,易造成球团在窑内爆裂,粉末增加导致产品品质低,当回转窑内的高温过高时,容易出现灰渣熔融,而后面温度又过低,熔融的灰渣又凝结,由于回转窑沿窑身方向的温度分布不均匀,使得还原效率不高,易发生结圈现象,影响正常生产。
66、现有技术中,采用还原装置(例如回转窑)处理含铁固废,还原装置的干燥段通常依靠窑头还原段向窑尾随烟气带来的热量进行干燥,没有根据输送至还原装置物料成分和物理性能的具体情况进行调整。现有技术中即使给出还原装置干燥段适应的范围很广,也没有针对输入物料的特点,对还原装置干燥段的温度进行适应性的匹配。但是,物料输送至还原装置,首先经过的就是干燥段;如果干燥段温度过低,不能达到干燥的效果,影响后续预热段和还原段的过程,造成物料处理不合格,达到预设的处理目的。如果干燥段温度过高,物料进入还原装置后,直接爆裂、熔融、结圈,也影响物料在还原装置内的运行,影响物料在还原装置内其他阶段的效果;同时也损害还原装置。
67、本技术发明人通过研究和实验发现,物料在还原装置干燥段内的适宜温度和适宜升温速度与物料本身的成分和物理特点直接相关。由于含铁固废的来源十分广泛,成分差异巨大,成球性能也差别较大,如果仅仅考虑根据成球性能添加碱剂,或者根据处理工序的常规要求进行造球,将影响物料在还原装置干燥段内的工序。
68、为了解决还原装置干燥段内物料爆裂、结圈和物料熔融的问题,首先根据物料(复合球团)的具体特点,计算该物料在还原装置干燥段内能够承受的最高温度和最大升温速度。对还原装置沿长度方向进行实时测温,当还原装置干燥段温度过高或过低时,通过调整复合球团碱度、水分、粒径,或者对还原装置干燥段窑头进风△qt、窑身进风△qs、窑身抽风△qc进行调整以实现对窑温的精准控制,从而实现还原装置干燥段内的温度场与待处理物料相匹配。
69、作为优选,所述还原装置为回转窑,回转窑分两种:一种为窑身进风的回转窑,另一种为窑身不进风的回转窑。回转窑的窑头设置有进风口,窑身上任选地设置有进风管和抽风管。回转窑的左边为窑尾,右边为窑头,从窑尾至窑头方向依次设置为干燥段、预热段、还原焙烧段、初步冷却段,窑尾为进料口端,窑头为出料口端。物料进入还原装置之前先经过球团检测装置,检测球团的碱度、水分、粒径。在回转窑的窑身上设置有温度检测装置可用于检测干燥段、预热段、还原焙烧段、初步冷却段各段的温度以及升温速度。该方法首先将含铁固废、还原剂、添加剂进行配料、混匀,获得混匀料(混合料混匀设备为强力混匀机或圆筒混合机),混匀料加水送入造球装置获得复合球团,通过对物料的精准配置以达到还原的最优,其中,回转窑的填充率为5%-30%,优选为10%-25%,更优选为15%-20%,通过对回转窑的填充率进行控制可使得回转窑窑内物料暴露在空间的表面积降低,通过回转窑料表面的co量则大大增加,这对增进窑内还原气氛,降低再氧化率。其次,通过球团检测装置对复合球团进行检测获取球团的各项系数,将检测完复合球团送入回转窑的窑尾,依次经过干燥段、预热段、还原焙烧段、初步冷却段进行还原冷却后获得高温渣。再次,温度检测装置检测回转窑干燥段内的窑内温度,并记录回转窑的窑内干燥段实时温度t和实时升温速度s,判断窑内干燥段的实时温度以及实时升温速度是否低于该物料能够承受的最高温度和最大升温速度,并根据最高温度以及最大升温速度对复合球团的各项参数或者回转窑干燥段的进风情况进行调整,来控制回转窑窑内干燥段的温度场。然后,回转窑窑尾排出的热废气经余热利用、除尘并回收次氧化锌,除尘后的废气经过烟气净化一部分作为高温渣冷却介质,另一部分外排。最后,还原冷却后获得高温渣进行干式冷却或水淬式冷却,并进行回收利用。该方法通过对回转窑内复合球团的各项系数进行检测并记录,根据球团的各项系数计算出干燥段的最高温和最大升温速度,并与回转窑的窑内实时温度和实时升温速度进行比对,对球团的碱度、水分、粒径或者对回转窑的窑头进风、窑身进风、窑身抽风的风量进行调整,从而控制回转窑内干燥段的温度场,防止物料在干燥段高温高还原气氛条件下大量熔化,导致结窑。
70、在本发明中,干燥段的最高温为tgz,计算公式为:
71、
72、发明人通过研究和实验总结,物料在干燥段内能够承受的最高温度与物料的碱度、物料的粒径、物料中的水分含量直接相关。并通过平行试验和交叉试验,总结出了上述干燥段的最高温为tgz的公式,通过干燥段最高温度系数的调整,该公式具有普遍适应性。
73、在本发明中,干燥段的最大升温速度为sgz,计算公式为:
74、
75、发明人通过研究和实验总结,物料在干燥段内能够承受的最大升温速度也与物料的碱度、物料的粒径、物料中的水分含量直接相关。并通过平行试验和交叉试验,总结出了上述干燥段的最大升温速度为sgz的公式,通过干燥段最大升温速度系数的调整,该公式具有普遍适应性。
76、在本发明中,复合球团的碱度是指复合球团的钙硅比,具体为复合球团中氧化钙的重量与氧化硅的重量之比(质量比);碱度可以通过物料成分分析获得。复合球团的粒径只是整个物料中球团的平均外径,通过直接测量获得。复合球团的水分含量是复合球团中水分占整个复合球团的重量百分比,通过干燥法获得水分含量。
77、在本发明中,发明人通过实验拟合的公式,碱度的单位为%,粒径的单位为mm,水分含量的单位为%,各系数均不带单位,将各性能指标换算为对应的单位,通过公式拟合,得出最高干燥温度的单位为℃,最大升温速度的单位为℃/min。也就是说,在本发明中,将公式中各参数换算为约定单位,通过拟合公式可以直接计算出最高干燥温度和最大升温速度。
78、在本发明中,还包括对还原装置干燥段内实施温度的检测(通过热电偶),在含铁固废处理过程中,首先通过球团检测装置测得复合球团碱度r、复合球团的平均粒径d、复合球团水分含量w,并计算出复合球团进入干燥段后进行干燥所能承受的最高温度为tgz,根据将干燥段的所能承受最高温度tgz与t进行对比。其中,回转窑可采用窑身不进风的回转窑或窑身进风的回转窑,当t>tgz时,采用窑身不进风的回转窑则提高复合球团碱度、减小复合球团的平均粒径或者降低复合球团水分。采用窑身进风的回转窑则减小窑头进风△qt、窑身进风△qs或者窑身抽风△qc;或者同时提高复合球团碱度、减小复合球团的平均粒径或者降低复合球团水分。当t≤tgz时,则无需进行调整。作为优选,当t远小于tgz时,采用窑身不进风的回转窑则减小复合球团碱度、增大复合球团的平均粒径或者提高复合球团水分。采用窑身进风的回转窑则增加窑头进风△qt、窑身进风△qs或者窑身抽风△qc;或者同时减小复合球团碱度、增大复合球团的平均粒径或者提高复合球团水分。通过对干燥段的最高温度进行控制,调整回转窑窑内的温度场,可有效防止回转窑内的结窑现象。同时根据复合球团能够承受的最高温度,实时调整还原装置的工艺条件,保证还原装置的处理效率和球团处理质量,进而保证含铁固废中锌的脱除和高温铁渣的品质。
79、在本发明中,可以通过检测还原装置干燥段单位时间内温度的变化,计算出还原装置干燥段内的实时升温速度s。在含铁固废处理过程中,首先通过球团检测装置检测球复合团碱度r、复合球团的平均粒径d、复合球团水分含量w,并根据计算出的最高温度tgz,计算出、复合球团进入干燥段后进行干燥所能承受的最大升温速度为sgz。根据将干燥段的所能承受最大升温速度sgz与升温速度s进行对比。其中,回转窑可采用窑身不进风的回转窑或窑身进风的回转窑,当s>sgz,采用窑身进风的回转窑则提高复合球团碱度、减小复合球团的平均粒径或者降低复合球团水分。采用窑身不进风的回转窑则减小窑头进风△qt、窑身进风△qs或者窑身抽风△qc;或者同时提高复合球团碱度、减小复合球团的平均粒径或者降低复合球团水分。当s≤sgz,则无需进行调整。作为优选,当s远小于sgz,采用窑身进风的回转窑则减小复合球团碱度、增大复合球团的平均粒径或者提高复合球团水分。采用窑身不进风的回转窑则增加窑头进风△qt、窑身进风△qs或者窑身抽风△qc;或者同时减小复合球团碱度、增大复合球团的平均粒径或者提高复合球团水分。通过对干燥段的最大升温速度进行控制,调整回转窑窑内的温度场,可有效防止回转窑内的结窑现象。同时根据复合球团能够承受的最大升温速度,实时调整还原装置的工艺条件,保证还原装置的处理效率和球团处理质量,进而保证含铁固废中锌的脱除和高温铁渣的品质。
80、在本发明中,通过对还原装置干燥段内温度场与入窑球团物料性能关系进行明确,对还原装置干燥段内温度的控制,可减少复合球团在窑内爆裂,避免球团爆裂、粉末结圈,提高产品品质。根据球团性能对窑内温度场分布进行调控,实现含铁固废的高效还原脱锌,也保证了还原处理后物料的品质。
81、在本发明中,所述含铁固废可以为工业生产中产生的所有含铁、含锌固废。例如含锌粉尘包括高炉灰、转炉灰、电炉灰、铜渣、湿法提锌产生的尘泥和火法提锌产生的尘泥中的一种或几种。添加剂包括石灰、石灰石、消石灰、白云石中的一种或几种。还原剂包括褐煤、烟煤、无烟煤、焦粉、兰炭、生物质、有机热解碳、煤焦油中的一种或几种。
82、作为优选,为了保证复合球团的成球性能,本发明还包括对原料的预处理,预处理为使得含锌粉尘、添加剂、还原剂进入混匀设备的粒度均为-1mm>50%,优选为-200目>50%,更优选为-200目>80%。通过对含锌粉尘、添加剂、还原剂粒度控制可提高物料在混匀造球过程中的稳定性,保证复合球团的成球性能,提高球团还原的效率。
83、在本发明中,通过实验验证,对含锌粉尘、添加剂、还原剂配料后混合料的cao/sio2质量比>0.5,优选为cao/sio2质量比>1.5,更优选为cao/sio2质量比>2。配料后混合料的固定碳含量为5%-30%,优选为8%-25%,更优选为10%-20%。
84、在本发明中,造球设备可以选用现有技术中常规的造球舍给,例如圆筒造球机、圆盘造球机、强力扰动造球机中的一种。
85、根据实际生产工艺中常见的处理,发明人制备的复合球团粒径为1mm-30mm,优选为3mm-15mm,更优选为3mm-8mm。复合球团水分为2%-30%,优选为5%-15%,更优选为8%-12%。通过对粒径的控制提高球团的透气性提高还原效率,改善质量指标,适时调整成型球团的规格大小、使得球团和回转窑高度的匹配,球团在还原过程中逐渐升温干燥还原,提高还原的效率。
86、在本发明中,回转窑从窑尾排出的热废气可用于余热发电,对余热利用后的废气进行除尘收集氧化锌粉尘,然后经过烟气净化后一部分作为干式冷却的介质,剩余部分排入大气中。其中,回转窑还原冷却获得高温渣,而高温渣可采用干式冷却或水淬式冷却获得不同的金属化率渣。干式冷却设备包括圆筒冷却机、带式冷却机、竖式冷却机、双级冷却机中的一种,冷却介质为氮气、氦气、氩气、二氧化碳、氢气、一氧化碳、甲烷、高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、回转窑尾气中的一种或几种。高温渣经过干式冷却后获得高金属化率渣,高金属化率渣经过干式冷却后的温度为15-800℃,优选为20-300℃,更优选为25-100℃。其中,冷却后获得高金属化率渣经过筛分,小于5mm的物料中含有被还原的含锌粉尘和未反应的焦粉,用作烧结原料进行配矿消纳,大于5mm的物料为还原团块,含有较高的铁含量和高金属化率,用作转炉炼钢添加料。采用水淬式冷却的高温渣经过水冷却后获得低金属化率渣,低金属化率渣经过水淬式冷却后的温度为15-800℃,优选为20-300℃,更优选为25-100℃。其中,冷却后获得低金属化率渣经过筛分,小于5mm的物料中含有被还原的含锌粉尘和未反应的焦粉,用作烧结原料进行配矿消纳,大于5mm的物料为还原团块,含有较高的铁含量和高金属化率,用作转炉炼钢添加料。通过干式冷却和水淬式冷却来提高效率。
87、与现有技术相比,本发明具有以下有益技术效果:
88、1、本发明根据物料原料的不同来源,制备复合球团的成分和物料特定性能对还原装置干燥段的最高温度及最大升温速率进行控制,可有效避免符合球团入窑后爆裂;同时,根据球团性能对窑内温度场分布进行调控,实现含锌尘泥球团的高效还原脱锌。
89、2、本发明通过对复合球团的各项系数的检测,根据复合球团的碱度、粒径、水分计算出回转窑内干燥段的最高温度和最大升温速度,根据实际检测的温度对复合球团的碱度、粒径、水分进行调整,从而平衡还原装置干燥段内温度场的平衡,进而能够更加准确控制各工艺段的球团温度,也使得本技术的温度控制更为精准,以便于指导生产实践。
90、3、本发明通过对复合球团的配料优化配矿进入还原装置内还原,同时,对还原装置内的温度及升温速度进行监测,避免物料在还原装置内高温高还原气氛条件下大量熔化,防止物料在还原装置内爆裂、结圈,提高还原装置还原产品品质。
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