专利名称：：一种钢铁冶金尘泥集中分类处理系统及其方法
技术领域：
：本发明属于冶金工业固废综合利用与无害化处理
技术领域：
，提别是提供了一种钢铁冶金尘泥集中分类处理系统及其方法，涉及冶金尘泥集中分类处理的方法及设备系统，尤其涉及钢铁冶金所有含铁尘泥制备烧结颗粒料的方法及设备系统。
背景技术：
：目前，钢铁工业持续快速发展受到资源、能源和环境三大因素的严重制约，只有走发展循环经济之路，才能真正解决制约钢铁发展的瓶颈问题。高效回收利用钢铁冶金尘泥，实现所有含铁尘泥的资源化利用，无疑是钢铁工业发展循环经济的重要内容。据统计，我国大型联合钢铁企业产生的含铁粉尘和污泥约占粗钢产量的10%。其中，烧结工序粉尘(泥)产量占烧结矿产量的2%-4%，炼铁工序粉尘(泥)产量约占铁水产量的3%-4%，炼钢工序尘泥产量约占钢产量的2%-4%。这些尘泥中，烧结区、炼铁区与炼钢区含铁尘泥平均铁品位较高，均能达到40%以上，而且还含有部分氧化钙、碳等炼铁有用物质，具有十分可观的回收利用价值。钢铁冶金含铁尘泥处理技术在国内起步相对较晚，目前大多数钢铁企业由于没有更好的处理方法，大部分采用堆存或外售的方式，少部分采用直接配入烧结系统回用的方式处理。直接配入烧结系统回用的方法在一定程度上实现了尘泥资源的回收利用，但是由于缺乏各类物料均质化、颗粒化与除杂(去除危害钢铁冶炼生产的杂质元素，如锌、钾、钠等)过程，不但影响钢铁正常生产还带来了新的环保问题。这些问题集中表现为影响烧结透气性，烧结生产波动较大，影响烧结矿产品质量和生产操作；由于缺乏除杂系统，这些尘泥中含有的钾、钠等有害元素，直接影响烧结电除尘效果，导致烧结电除尘不能达标甚至损坏；有害元素锌随烧结矿进入高炉，在高炉内循环富集，致使高炉结瘤，影响高炉正常生产。因此，简单直接全部回用烧结的方式不能彻底解决所有含铁尘泥回收利用问题。此外，中国专利20051000287.5提出了一种高炉除尘灰分选再利用工艺，将高炉除尘灰经过球磨机处理后，利用重选的方法进行分离，选出的铁精矿用于炼铁生产，尾泥作为制砖、水泥原料。中国专利200510200211.0提出将高炉除尘灰加水造浆，采用浮选、重选和磁选的方法，将高炉灰分为铁精粉、碳粉和尾泥三部分，其中铁精粉、碳粉作为炼铁原料，尾泥用于制砖原料。上述工艺主要针对高炉除尘灰处理而言，未能实现含铁尘泥的全部回收利用。中国专利CN99125177.6提出用炼钢转炉污泥生产炼钢造渣剂的方法，该发明将炼钢转炉除尘污泥配加燃料和附加物，经过混匀、挤压制成砖坯，经过干燥、烧结后破碎筛分为炼钢造渣剂。专利JP2007009240、JP2004143501、BE1009228与BE1010378也提出将钢铁厂含铁尘泥干燥后，添加各种粘结剂造块回用转炉炼钢，作为冷却剂、脱硅剂与脱磷剂。上述发明针对的是炼钢污泥处理，可以充分回收Fe、Ca等有效元素。但是，由于转炉炼钢对此类冷固结型块的使用量较小，吨钢用量约为10-20kg，上述方法无法全部处理冶金含铁尘泥。美国专利US4711662提出将钢铁企业含铁尘泥添加5-20%的还原剂，混合后挤压成5-80mm左右的型块，然后与硅酸盐矿石一起加入到钢渣中，作为钢渣的冷却剂；型块与盐酸盐矿石的比例为5-20%,添加混合物的比例为要处理钢渣总量的20%以下；处理后的钢渣经破碎、磁选，得到金属铁回用冶炼工艺，剩余物质作为建设筑材料。该方法工艺较复杂，且仅能实现小规模处理含铁尘泥，并未得到广泛应用。中国专利02110713.0提出一种含铁废料冷固结球团冶炼铁水的方法，该发明将含铁废料制成含碳冷固结球团，在反射炉中进行还原脱锌后，再送入竖炉中熔化生产铁水。该发明特点是将含铁废料充分回收利用，同时也考虑去除有害元素，但由于需要加工成冷固结球团送入竖炉熔融，因此对球团冷热强度有比较高的要求，添加剂用量较多，冷固结产品养护占地大，工艺复杂，能源消耗大，成本高，难以得到推广应用。此外，国外钢铁企业正在开发的转底炉和熔融还原技术虽具有较为彻底的除杂和回收金属铁资源功能，但是其投资运营成本高，生产的海绵铁产品因杂质含量高，无法回用炼钢系统，只能回用炼铁系统，产品经济性差，当前难以应用于所有含铁尘泥的处理。如专利WO2007134725提出将钢铁企业的含铁副产物(含尘泥、铁鳞)与铁精粉按比例混合制成烧结小球，并在1100-135(TC的温度下烧结5-60分钟，生产烧结球团，用于MIDREX或HYL直接还原炉生产海绵铁。WO2004081240、JP2003089823提出一种转底炉处理转炉炼钢泥的方法，将炼钢泥与铁精粉、炭粉等，调整水分17%-27%，生产孔隙率为40-54%的型块，用于转底炉还原生产；或者将含水率调整为5-16%，金属铁含量为8-35%，与精矿粉、炭粉等混合生产型块用于转底炉生产直接还原海绵铁。为了解决上述钢铁冶金含铁尘泥处理问题，进一步提高钢铁冶金含铁尘泥的资源化利用效率，本发明提出一种能够实现具有低投入、低成本和全部集中处理钢铁冶金含铁尘泥优点的方法及其设备系统。
发明内容本发明的目的在于提供一种钢铁冶金尘泥集中分类处理系统及其方法，是按照"资源高效循环利用、不影响钢铁主流生产、绿色环保"的原则，将钢铁冶金生产过程中产生的所有含铁尘泥进行统一收集，分类处理一方面，将含铁尘泥中高锌灰与高钾钠盐灰中的钾、钠、锌等对钢铁生产有害的元素分离出，用作其它行业的生产原料；另一方面，回收含铁尘泥中铁、钙、碳等有用元素，生产烧结颗粒料作为烧结原料，返回炼铁工序，真正实现含铁尘泥的"变废为宝"和固废资源大规模高效利用，减少环境污染，降低炼铁生产成本。本发明的特点在于首先将所有含铁尘泥集中进行"除杂、均质化和颗粒化"处理后，制成可回用烧结工序的颗粒物料。"除杂"就是利用水力分离的方法同时将锌、铅、钾、钠等元素从尘泥中分离出来，得到高杂质物料和低杂质物料。其中，高杂质物料用作其他工业生产的原料，低杂质物料回用加工烧结颗粒料；"均质化和颗粒化"就是将除杂后的低杂质物料与其余含铁尘泥，按重量比15%~20%配料、均匀混料和造粒加工处理，最终制得可回用于烧结工序的颗粒料，返回烧结工序使用，实现所有冶金尘泥的资源化高效回收利用。本发明的系统包括除杂系统、均质化与颗粒化系统以及烧结配料系统，除杂系统的出口与均质化系统的入口相连，均质化系统的出口与颗粒化系统的入口相连，颗粒化系统的出口与烧结配料系统的入口相连。高杂质物料先经过除杂系统除杂后，与其余的含铁尘泥一起进入混合系统进行均质化处理，均质化后的物料进入造粒系统进行颗粒化处理，颗粒化系统制成的颗粒料进入烧结配料系统作为烧结原料使用。所述的除杂设备系统包括灰罐、给料器、搅拌配浆池、输送泵、旋流分离器、固液分离器、缓冲池、循环泵、污泥输送皮带等；均质化与颗粒化设备系统包括灰罐、污泥池、污泥受料斗、给料器、抓斗、输灰器、污泥输送机、一次混合机、大倾角皮带、二次混合机、斗式提升机、造粒机、输送皮带等；烧结配料系统为现有钢铁冶金烧结配料系统。第一灰罐和第二灰罐下料口分别与第一灰罐给料器和第二灰罐给料器连接，第一灰罐给料器和第二灰罐给料器的出料口直接与搅拌配浆池连接。所有受料斗的下料口分别与第一给料器、第二给料器、第三给料器和第四给料器连接，所有给料器的出料口分别与污泥输送机的入料口连接，污泥输送机出料口与一次混料机入口连接。所有灰罐的下料口分别与第三灰罐给料器、第四灰罐给料器和第五灰罐给料器连接，所有给料器的出料口分别与干灰输送机的入料口连接，干灰输送机的出料口与一次混料机入口连接。一次混料机的出料口与大倾角皮带的入料口连接，大倾角皮带的出料口与二次混料机的入料口连接，在二次混料机上设有定量给水管，进行物料的湿度调节。二次混料机的出料口与斗式提升机的入料口连接，斗式提升机的出料口与造粒机入料口连接，造粒机的出料口与成品输送皮带的入料口连接，本发明的方法包括如下步骤1、将钢铁冶金生产过程中产生的含铁尘泥进行统一分类收集将钢铁冶金生产过程中产生的各类高含锌物料、高含钾钠物料、烧结区域干灰、炼铁区域干灰、炼钢区域干灰分别输入不同的灰罐，将炼铁工序污泥、炼钢工序污泥、轧钢工序污泥和除杂工序污泥分别输入不同的污泥池，从而实现钢铁联合企业各类含铁尘泥进行统一分类收集；2、将尘泥中的高含杂质的物料进行一体化除杂处理将尘泥中的高含锌、钾钠盐杂质的物料通过灰罐下方的给料器定量后，通过搅拌配浆、旋流分离、固液分离步骤，实现高锌灰的脱锌和高钾钠灰的脱钾钠处理，实现高含杂物料的一体化除杂，得到可用于提锌的高锌物料、用于提盐的高盐水和可用于回烧结使用的低锌低盐物料；3、将除杂后的低杂质物料与其他尘泥按一定比例进行混合均质化将脱锌除盐后的低锌低盐物料与其他含铁尘泥按重量比例15%~20%进行定量混合后，经过一次预混合和二次混合，实现各种烧结原料的均质化，得到混合均匀的可用于烧结的粉料；4、经过混合均质化后的粉料，通过造粒设备制成粒度适用于烧结使用的颗粒料，实现混合物料的颗粒化，然后作为原料送入烧结配料系统。所述的含铁尘泥包括烧结和球团工序、炼铁工序、炼钢工序与轧钢工序所产生的各类含铁粉尘和污泥。所述的高含杂质物料是指来自钢铁冶金尘泥中含锌元素超过2%的物料和钾钠元素含量总和大于10%的物料。所述的高含杂质的物料进行一体化除杂处理，是指将高含锌物料与高含钾钠物料混合加水配浆，配浆浓度控制为20-30%。与现有传统处理方法相比，上述方法及设备系统具有如下优点1、本发明实现了钢铁企业所有含铁尘泥的统一收集，分类处理，充分回收利用含铁尘泥中的铁、碳、钙等对钢铁生产有用的元素，减少锌、钾、钠等对钢铁生产有害元素的富集对钢铁生产工艺产生的负面影响，实现资源高效回收利用，降低炼铁成本与固废处理成本。2、本发明中设计的除杂工艺，去除绝大部分回收物料中的有害元素，有效解决了传统简单回用烧结工艺中产生的有害元素循环富集，影响炼铁生产的难题。除杂工艺采用水力分离的方法，属于物理分离方法，与传统的转底炉高温还原除杂相比，具有能源消耗低，二次污染少，投资及运行成本低等优点。3、本发明中设计的均质化和颗粒化工艺，由于配入烧结的含铁物料已经实现了成分稳定均匀，颗粒适度，有利于改善烧结生产的透气性，有利于烧结矿质量改善和烧结生产能力提高，并有效降低了烧结除尘的负荷，有利于环境保护。成功解决了传统含铁尘泥简单回用烧结系统，所导致的烧结透气性变差、生产效率降低、产尘量加大，最终影响烧结生产和烧结矿质量与产量等问题。4、工艺相对简单，有效降低投资和生产成本，与处理同等规模冶金粉尘的转底炉工艺相比，投资约为转底炉的1/20，生产成本约为转底炉的1/10。生产能力大，单套系统的生产加工能力可达50万吨/年的规模，是转底炉技术的2倍以上。如图1所示一种实施钢铁冶金尘泥集中分类处理的方法的系统的工艺流程图。具体实施例方式本发明实现步骤包括1、将钢铁冶金生产过程中产生的含铁尘泥进行统一分类收集；2、将尘泥中的高含杂质的物料进行一体化除杂处理；3、将除杂后的低杂质物料与其他尘泥按一定比例进行混合均质化；4、经过混合的物料进行造粒，制成烧结颗粒料，作为原料送入烧结配料系统。所述的含铁尘泥包括烧结和球团工序、炼铁工序、炼钢工序与轧钢工序所产生的各类含铁粉尘和污泥。所述的高含杂质物料是指来自钢铁冶金尘泥中含锌元素超过2%的物料和钾钠元素含量总和大于10%的物料。所述的高含杂质的物料进行一体化除杂处理，是指将高含锌物料与高含钾钠物料混合加水配浆，配桨浓度控制为20-30%，然后采用水力旋流工艺离心分离，得到低杂质泥浆和高含锌泥浆，再经过过滤处理后，得到可用于加工烧结颗粒料的低杂质泥饼和可用于锌冶炼工业原料或者其他工业生产原料的高含锌泥饼以及可提取氯化钠和氯化钾产品的高含盐溶液。所述的低杂质泥饼是指含锌小于1%、含钾钠盐小于1%的泥饼；高含锌泥饼是指含锌大于4%的泥饼；高含盐溶液是指含钾钠盐浓度大于10%的溶液。所述的按一定比例混合是指钢铁生产中烧结和球团工序、炼铁工序、炼钢工序以及轧钢工序所产生并收集到的实际尘泥比例。所述的烧结颗粒料，是指含水8%-15%,颗粒尺度小于10毫米的颗粒料。本发明的系统是由除杂设备系统、均质化与颗粒化设备系统以及烧结配料系统组成。所述的除杂设备系统主要由灰罐、给料器、搅拌配浆池、输送泵、旋流分离器、固液分离器、缓冲池、循环泵、污泥输送皮带等组成；均质化与颗粒化设备系统主要由灰罐、污泥池、污泥受料斗、给料器、抓斗、输灰器、污泥输送机、一次混合机、大倾角皮带、二次混合机、斗式提升机、造粒机、输送皮带等组成；烧结配料系统为现有钢铁冶金烧结配料系统。整个系统的流程过程结合图1可描述为高含锌杂质物料与高含钾钠杂质物料分别由密闭罐车输送并通过气泵打入灰罐1和灰罐2，加水配制20%~30%浓度的桨液，再通过输送泵24送至旋流分离器26，从旋流分离器26底部出来的低含锌泥浆通过管道靠重力直接流入固液分离器29，实现固液分离，从固液分离器29分离所得的低杂质泥饼通过皮带输送机40送至污泥池9用作烧结颗粒加工原料；从旋流分离器26顶部溢出来的高含锌泥浆直接流入缓冲罐27，然后通过输送泵25打入固液分离器30，实现固液分离，从固液分离器30分离所得的高含锌泥饼通过汽车运至锌冶炼厂或转底炉生产工序用作原料。从固液分离器29和固液分离器30出来的液体直接流入循环池28，再通过循环泵31打入搅拌配浆池23内循环利用，当循环池28的液体中钾钠盐浓度大于10%时，开始通过循环泵31将高盐水输送至提盐工序，用作提盐原料，同时向配浆池23内注入相应的清水，以保证水系统平衡。来自炼铁工序、炼钢工序、轧钢工序的含铁污泥，通过汽车运输分别倒入污泥池6、污泥池7和污泥池8，污泥池6、污泥池7、污泥池8、污泥池9中的污泥通过抓斗32分别给污泥受料斗15、污泥受料斗16、污泥受料斗17和污泥受料斗18上料，来自烧结工序、炼铁工序、炼钢工序的含铁灰，由密闭罐车输送，并通过气泵分别打入灰罐3、灰罐4和灰罐5，成品最终通过皮带机41送至烧结生产工序，完成整个工艺流程。所述灰罐1至5可以是密闭钢制罐或者是密闭钢筋混凝土结构，并且罐体设有料位计。所述的灰罐给料器10至14可以是螺旋给料器或者是圆盘给料器，给料器19至22则仅限于螺旋给料器，并且给料器上设有变频器，通过调节电机转速来实现定量给料。所述固液分离器29和固液分离器30，可以是板框过滤机、真空过滤机，也可以是离心分离机。所述的一次混料机35，可以是双螺旋混料机、螺带混料机、混碾机及立式强力混合机。所述的二次混料机37，仅限于立式强力连续搅拌式混合机和卧式强力连续搅拌式混合机。所述的造粒机39，可以采用圆盘造粒机、圆筒造粒机、对辊成型机、冲压成型机和平模造粒机。本发明在某大型钢铁联合企业应用工程设计生产规模为年处理钢铁联合企业各类冶金含铁尘泥95.6万吨，其中，高含锌干灰为5万吨，高含钾钠盐干灰3.6万吨，烧结工序干灰6万吨，炼铁工序干灰34万吨，炼钢工序干灰4万吨，炼钢工序污泥34万吨，轧钢工序污泥9万吨。烧结干灰主要包括烧结电场除尘灰和料仓除尘灰等，铁含量大于50%;炼铁干灰和污泥主要包括高炉重力除尘灰、炉前除尘灰、料仓除尘灰以及瓦斯泥，铁含量大于35%，碳含量大于20%;炼钢干灰和污泥主要包括炼钢二次除尘灰和OG除尘系统产生的OG泥，其中，炼钢干灰中铁含量大于20%，氧化钙含量大于30%;OG泥中铁含量为4555%，含水率为2530%。高含锌干灰主要包括炼铁布袋灰和炼钢二次除尘灰，锌含量大于2%;高含钾钠盐干灰指K、Na含量总和大于10%的烧结电场除尘灰。采用本发明进行分类收集，集中加工处理，通过除杂、均质化和颗粒化等加工过程，最终产生含锌4%以上的高含锌污泥约为2.1万吨，用作其他相关工业原料；产生约3.2万吨含钾钠盐浓度为10%的溶液，用作提盐工业用原料；产生约96.1万吨、平均粒径为10mm、含水率为11%的烧结颗粒料，最终返回烧结工艺使用。工程实施中涉及的主要技术经济参数如表1所示(按照2008年物价标准)。表1实施例主要技术经济参数表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>实施效果本发明充分回收利用钢铁联合企业各类含铁尘泥中的铁、碳、钙等对钢铁生产有用的元素，减少锌、钾、钠等对钢铁生产有害元素的富集对钢铁生产工艺产生的负面影响，实现含铁尘泥资源高效回收利用，降低了炼铁成本与固废处理成本。而且，工艺设备投资少，运行成本低，投资回收期短，尘泥处理规模大、效率高，充分体现了钢铁工业资源综合利用和循环经济理念，为钢铁联合企业含铁尘泥大规模处理开辟了新途径。权利要求1、一种钢铁冶金尘泥集中分类处理系统，其特征在于该系统包括除杂系统、均质化与颗粒化系统以及烧结配料系统，除杂系统的出口与均质化系统的入口相连，均质化系统的出口与颗粒化系统的入口相连，颗粒化系统的出口与烧结配料系统的入口相连；高杂质物料先经过除杂系统除杂后，与其余的含铁尘泥一起进入混合系统进行均质化处理，均质化后的物料进入造粒系统进行颗粒化处理，颗粒化系统制成的颗粒料进入烧结配料系统作为烧结原料使用。2、根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述的除杂设备系统包括灰罐、给料器、搅拌配浆池、输送泵、旋流分离器、固液分离器、缓冲池、循环泵、污泥输送皮带；均质化与颗粒化设备系统包括灰罐、污泥池、污泥受料斗、给料器、抓斗、输灰器、污泥输送机、一次混合机、大倾角皮带、二次混合机、斗式提升机、造粒机、输送皮带；第一灰罐(1)和第二灰罐(2)下料口分别与第一灰罐给料器(10)和第二灰罐给料器(11)连接，第一灰罐给料器(10)和第二灰罐给料器(11)的出料口直接与搅拌配浆池(23)连接;所有受料斗的下料口分别与第一给料器(19)、第二给料器(20)、第三给料器(21)和第四给料器(22)连接，所有给料器的出料口分别与污泥输送机(33)的入料口连接，污泥输送机(33)出料口与一次混料机(35)入口连接；所有灰罐的下料口分别与第三灰罐给料器(12)、第四灰罐给料器(13)和第五灰罐给料器(14)连接，所有给料器的出料口分别与干灰输送机(34)的入料口连接，干灰输送机(34)的出料口与一次混料机(35)入口连接；一次混料机(35)的出料口与大倾角皮带(36)的入料口连接，大倾角皮带(36)的出料口与二次混料机(37)的入料口连接，在二次混料机(37)上设有定量给水管，进行物料的湿度调节。二次混料机(37)的出料口与斗式提升机(38)的入料口连接，斗式提升机(38)的出料口与造粒机(39)入料口连接，造粒机(39)的出料口与成品输送皮带(41)的入料口连接。3、一种采用权利要求1或2所述系统进行钢铁冶金尘泥集中分类处理的方法，其特征在于包括如下步骤(1)将钢铁冶金生产过程中产生的含铁尘泥进行统一分类收集将钢铁冶金生产过程中产生的各类高含锌物料、高含钾钠物料、烧结区域干灰、炼铁区域干灰、炼钢区域干灰分别输入不同的灰罐，将炼铁工序污泥、炼钢工序污泥、轧钢工序污泥和除杂工序污泥分别输入不同的污泥池，从而实现钢铁联合企业各类含铁尘泥进行统一分类收集；(2)将尘泥中的高含杂质的物料进行一体化除杂处理将尘泥中的高含锌、钾钠盐杂质的物料通过灰罐下方的给料器定量后，通过搅拌配衆、旋流分离、固液分离步骤，实现高锌灰的脱锌和高钾钠灰的脱钾钠处理，实现高含杂物料的一体化除杂，得到可用于提锌的高锌物料、用于提盐的高盐水和可用于回烧结使用的低锌低盐物料；(3)将除杂后的低杂质物料与其他尘泥按一定比例进行混合均质化将脱锌除盐后的低锌低盐物料与其他含铁尘泥按重量比例15%~20%进行定量混合后，经过一次预混合和二次混合，实现各种烧结原料的均质化，得到混合均匀的可用于烧结的粉料；(4)经过混合均质化后的粉料，通过造粒设备制成粒度适用于烧结使用的颗粒料，实现混合物料的颗粒化，然后作为原料送入烧结配料系统。4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的含铁尘泥包括烧结和球团工序、炼铁工序、炼钢工序与轧钢工序所产生的各类含铁粉尘和污泥。5、根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的高含杂质物料是指来自钢铁冶金尘泥中含锌元素超过2%的物料和钾钠元素含量总和大于10%的物料。6、根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的高含杂质的物料进行一体化除杂处理，是指将高含锌物料与高含钾钠物料混合加水配浆，配浆浓度控制为20-30%。全文摘要一种钢铁冶金尘泥集中分类处理系统及其方法，属于冶金工业固废综合利用与无害化处理
技术领域：
。该系统包括除杂系统、均质化与颗粒化系统以及烧结配料系统，除杂系统的出口与均质化系统的入口相连，均质化系统的出口与颗粒化系统的入口相连，颗粒化系统的出口与烧结配料系统的入口相连；高杂质物料先经过除杂系统除杂后，与其余的含铁尘泥一起进入混合系统进行均质化处理，均质化后的物料进入造粒系统进行颗粒化处理，颗粒化系统制成的颗粒料进入烧结配料系统作为烧结原料使用。优点在于，具有工艺简单实用，处理能力大，清洁环保，初投资和运行成本较低，充分体现了钢铁工业“清洁生产”与“循环经济”理念。文档编号C21B3/00GK101624637SQ200910091180公开日2010年1月13日申请日期2009年8月13日优先权日2009年8月13日发明者任中兴,何亚斌,余广炜,刘长树,包向军,廖洪强,张振国,时朝昆,胡继先,赵胜利申请人:首钢总公司