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在不锈钢制造过程中,会产生粉尘、氧化铁皮和淤泥等废弃物,这些废弃物中的一部分可再利用,但大多数不能利用而是作填埋等处理。最近随着人类环保意识不断增强,废弃物丢弃变得越来越困难,要求削减由炼铁过程产生的废弃物量。此外,从经济及节约资源的观点看,废弃物中含有的有价物质的再利用是非常重要的。
为了适应废弃物丢弃限制及其有效利用的需求,大同特殊钢公司于1996年从美国INMETCO公司引进了利用转底炉(简称RHF)的废弃物再循环技术,用于处理炼钢粉尘。
2 INMETCO法的概况
INMETCO法是将氧化金属粉末和还原材粉末混合造粒后,采用转底炉进行直接还原,获得有价金属的再资源化工艺。
INMETCO法工艺由3个步骤组成,分别是:原料的入料、储存及造粒;采用RHF炉还原;浸没式电炉(简称SAF)下的熔融还原。
首先介绍原料的入料和储存。细粒含铁氧化物原料,如几乎不含水分的炼钢粉尘等在喷射履带下从一侧输送,通过空气输送到筒仓储存。酸洗淤泥等料浆状原料经除水后由装料器输送到料仓储存,事前干燥后作为干粉储存。另一方面,轧机氧化铁皮等粒径比较大的废弃物,除去水分后进行筛选,规定尺寸以上的氧化铁皮经粉碎机粉碎,储存在筒仓中。作为还原材的碳粉和粘结剂也采用空气输送装置送到筒仓储存。将临时储存的原料按规定配比从储存筒仓中取出,混匀后造粒。造粒形状,即原料性能、从造粒到转底炉的搬运形态、还原处理后的搬运形态,由最终产品的要求决定。根据原料性能、用途等,选择压块或挤压等颗粒成型方法。含较多水分的淤泥作为原料处理时,干燥后不需要再次水分调整的挤压成型是有利的。干燥原料的情况下,也可以选择压块。在球形颗粒的情况下,接着继续进行还原处理,成为能耐爆裂的直径数毫米到数十毫米的颗粒。
INMETCO法工艺的第2阶段是在RHF炉中氧化金属的预还原。在前处理中成形的颗粒根据情况被连续投入到RHF炉中,在炉床上铺设1~2层的厚度。RHF炉内保持1100~1350℃高温,炉床转动1次(10~20min)的时间内,颗粒中的氧化铁被还原,成为金属化率高的还原铁。被还原的颗粒从抽出口被连续抽出。另一方面,锌、铅及一部分碱、氯化物、氟化物在还原处理中和废气一起被排出,作为有色原料在可再循环的程度下被浓缩,作为二次粉尘被回收。
转底炉的投入位置作为0°。在120°时,金属化率超过80%,在超过中间点180°取得最大值。另一方面,作为氧化金属在原料颗粒中含有如锌、铅这样的高蒸汽压的重金属,通过还原反应在挥发废气中再氧化。投后从70°开始快速还原反应,在240°反应基本结束。铅、氯几乎被100%除去。
3 INMETCO法的优点
采用RHF炉煤基直接还原工艺具有如下优点:
1) 由于在高温下熔融还原,还原时间短,仅为10~20min,还原效率高。
2) 由于可利用廉价的煤基能源,对节约运行成本是有效的。
3) 可以处理含有重金属的粉尘,与窑式相比,炉内颗粒的粉化程度低,所以二次粉尘的重金属浓缩度高。
4) 操作简单,适合稳定连续作业。
4 结语
由于从炼钢厂排放的各种废弃物的丢弃被限制,废弃物的处理成为问题,同时对于循环型社会的要求,回收废弃物中的有价金属是企业的责任。INMETCO法作为从不锈钢制造工艺产生的废弃物中回收有价金属的工艺被世界所认可,并拥有实绩,今后要以发展中国家为中心,加快该工艺的推广应用,郑州汇金,专注磷铁22年。