一種高爐除塵灰的資源化利用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高爐除塵灰的資源化利用方法，包括以下步驟：1)篩分出粒徑為200～400目的高爐除塵灰；2)將高爐除塵灰與銨鹽按質(zhì)量比6～10：1混合，然后加入水和焦油渣造粒，顆粒粒徑為1.5～3.0mm；3)將顆粒在60～80℃下干燥25～40min后轉(zhuǎn)入馬弗爐中，以10～15℃/min的速度升溫至400～700℃后焙燒30min～1h，制得鐵碳微電解顆粒；4)將鐵碳微電解顆粒投入焦化生化外排水中，調(diào)節(jié)PH值至3～5充分降解有機(jī)物，然后調(diào)節(jié)pH值至6～9后去除沉淀，完成深度處理；或?qū)㈣F碳微電解顆粒放入三維電極反應(yīng)器中作為粒子電極處理焦化生化外排水。本發(fā)明不但解決了高爐除塵灰的環(huán)境污染與占地問題，也實現(xiàn)了焦化生化外排水的深度處理，大幅降低了處理成本。
【專利說明】一種高爐除塵灰的資源化利用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及固體廢棄物資源化技術(shù)，具體地指一種高爐除塵灰的資源化利用方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 高爐除塵灰是指煉鐵過程中隨高爐煤氣一起排出的粉塵，一般，每生產(chǎn)一噸鐵會 相應(yīng)產(chǎn)生20?60kg高爐除塵灰，該高爐除塵灰中含碳25%?45%，含鐵15%?30%，因 高爐除塵灰量大，而且其中含有較多環(huán)境污染物質(zhì)，會帶來占地面積大及環(huán)境污染問題，因 此，需要對高爐除塵灰進(jìn)行合理利用。目前，高爐除塵灰的主要利用方法是將其混入燒結(jié)礦 和球團(tuán)礦的配料中作為燒結(jié)原料，但由于除塵灰粒度較小，而且含有Zn和Na等堿金屬有害 元素及雜質(zhì)，容易導(dǎo)致燒結(jié)礦質(zhì)量下降；也有文獻(xiàn)中提到對除塵灰中鐵和碳分別進(jìn)行磁選 和浮選富集，以生產(chǎn)鐵精粉和炭精粉，但這種利用方法會產(chǎn)生大量尾泥及含油廢水等污染 物，危害周邊壞境。
[0003] 焦化廢水是鋼鐵企業(yè)最難處理的冶金廢水之一，其來源于煉焦，煤氣凈化及化工 產(chǎn)品的精制等過程，焦化廢水大都采用生物法進(jìn)行處理，經(jīng)生化處理后的焦化廢水稱為尾 水，也叫焦化生化外排水，其揮發(fā)酚含量一般在2mg/L以內(nèi)，COD含量在85?180mg/L，因該 焦化生化外排水中仍然含有一定量的酚類有機(jī)物，雜環(huán)化合物和多環(huán)芳香族化合物等有機(jī) 污染物，直接外排的話會對環(huán)境和人類健康造成危害，而傳統(tǒng)的深度處理工藝不但普遍存 在藥劑成本和運(yùn)行成本高額的問題，使得企業(yè)難以承受，而且引入的化學(xué)藥劑容易造成二 次污染。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是要提供一種高爐除塵灰的資源化利用方法，該方法不但解決了 高爐除塵灰的環(huán)境污染與占地問題，也實現(xiàn)了焦化生化外排水的深度處理，減少了焦化廢 水處理成本。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種高爐除塵灰的資源化利用方法， 包括以下步驟：
[0006] 1)對高爐除塵灰進(jìn)行篩分，篩分出粒徑為200?400目的高爐除塵灰；
[0007] 2)將篩分后的高爐除塵灰與銨鹽按質(zhì)量比為6?10 :1的比例進(jìn)行混合，然后加 入水和焦油渣，攪拌混勻后進(jìn)行造粒，所得顆粒粒徑為1. 5?3. Omm ;
[0008] 3)將步驟2)所得顆粒在60?80°C溫度下干燥25?40min后轉(zhuǎn)入馬弗爐中，在 惰性氣體氛圍中以10?15°c /min的升溫速度升溫至400?700°C后焙燒30min?60min， 燒結(jié)制得鐵碳微電解顆粒，冷卻至室溫后取出待用；
[0009] 4)將步驟3)所得鐵碳微電解顆粒投入焦化生化外排水中，調(diào)節(jié)PH值至3?5并 攪拌混合均勻，充分降解焦化生化外排水中的有機(jī)物，然后調(diào)節(jié)PH值至6?9后，去除沉 淀，完成對焦化生化外排水的深度處理；或?qū)⒉襟E3)所得鐵碳微電解顆粒放入三維電極反 應(yīng)器中，作為粒子電極處理焦化生化外排水。
[0010] 進(jìn)一步地，所述步驟2)中，所述水按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8?15%加入；所述焦油渣按質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為10?25 %加入。
[0011] 進(jìn)一步地，所述步驟2)中，將篩分后的高爐除塵灰與銨鹽按質(zhì)量比為6?8:1的 比例進(jìn)行混合。
[0012] 進(jìn)一步地，所述步驟3)中，將干燥后的顆粒轉(zhuǎn)入馬弗爐后，在N2氛圍中以12? 15°C /min的升溫速度升溫至600?700°C。
[0013] 進(jìn)一步地，所述步驟4)中，所述鐵碳微電解顆粒在三維電極反應(yīng)器中作為粒子電 極處理焦化生化外排水時，所述鐵碳微電解顆粒的投加量為10?20g/L焦化生化外排水， 焦化生化外排水的pH值為3. 5?5. 0,電解時間為60?90min。
[0014] 進(jìn)一步地，所述步驟4)中，將步驟3)所得鐵碳微電解顆粒直接投入焦化生化外排 水中時，所述鐵碳微電解顆粒的投加量為100?150g/L，攪拌反應(yīng)時間為1. 5?2h。
[0015] 進(jìn)一步地，所述步驟2)中，所述銨鹽為（NH4) HCO3, (NH4) 2C03,（NH4) 2S04或NH4Cl中 一種或多種的組合。
[0016] 進(jìn)一步地，所述步驟1)中，所述高爐除塵灰的主要成分包括碳粒，鐵，鐵氧化物， 鋁氧化物及硅氧化物；所述高爐除塵灰中含碳25?45%，含鐵15?35%。
[0017] 進(jìn)一步地，所述步驟1)中，篩分出粒徑為200?300目的高爐除塵灰。
[0018] 更進(jìn)一步地，所述步驟4)中，所述焦化生化外排水的COD為85?180mg/L。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0020] 其一，本發(fā)明以高爐除塵灰為原料，采用焦油渣作為粘合劑，并利用銨鹽在高溫下 易分解這一特性，制得結(jié)構(gòu)疏松且比表面積大的鐵碳微電解顆粒，而且該鐵碳微電解顆粒 中大量的碳經(jīng)高溫活化后形成多孔物質(zhì)，進(jìn)而使得混合除塵灰顆粒具有很強(qiáng)的吸附能力。
[0021] 其二，高爐除塵灰中主要含鐵、未燃盡的炭粒、二氧化硅及氧化鋁等固體物質(zhì)，將 本發(fā)明中制得的鐵碳微電解顆粒直接與焦化生化外排水混合時，可形成Fe/c原電池，發(fā)生 微電解反應(yīng)，該微電解反應(yīng)以鐵為陽極，以含炭物質(zhì)為陰極，以焦化生化外排水中的離子為 電解質(zhì)，形成無數(shù)微小的原電池，發(fā)生電極反應(yīng)并由此還引發(fā)氧化還原、電富集、物理吸附 及混凝沉淀等一系列物化反應(yīng)，從而實現(xiàn)焦化生化外排水中有機(jī)物的分離；另外，由于微電 解反應(yīng)過程中產(chǎn)生氧化性很強(qiáng)的羥基自由基，羥基自由基可氧化分解焦化生化外排水中難 降解的有機(jī)物；而且，微電解反應(yīng)生成的三價鐵離子可形成無機(jī)混凝劑，這些無機(jī)混凝劑與 焦化生化外排水混合后可發(fā)生絮凝及吸附等協(xié)同作用，去除焦化生化外排水中的部分污染 物質(zhì)，進(jìn)一步降低有機(jī)物濃度，最終實現(xiàn)焦化生化外排水的深度處理，達(dá)標(biāo)排放。
[0022] 其三，將本發(fā)明中制得的鐵碳微電解顆粒作為粒子電極投入三維電極反應(yīng)器中處 理焦化生化外排水時，避免了采用傳統(tǒng)鐵碳微電解材料容易出現(xiàn)的鐵屑板結(jié)，填料層發(fā)生 溝流的問題，從而提高了廢水處理效率；而且無需再定期補(bǔ)充鐵屑，降低了水處理成本。
[0023] 其四，本發(fā)明提出了一種利用鋼鐵廠低價值高爐除塵灰對焦化生化外排水進(jìn)行深 度處理的方法，該方法提高了高爐除塵灰和焦油渣的利用率和利用價值，以廢治廢，實現(xiàn)了 高爐除塵灰的資源化利用，不但解決了高爐除塵灰的環(huán)境污染與占地問題，也實現(xiàn)了焦化 生化外排水的深度處理，大幅降低了焦化廢水的處理成本，避免了添加其它藥劑可能帶來 的二次污染問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1為實施例1中投加粒子電極前后的處理效果對比圖。

【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，便于更清楚地了解本發(fā)明， 但它們不對本發(fā)明構(gòu)成限定。
[0026] 實施例1 :
[0027] 1)對高爐除塵灰進(jìn)行篩分，篩分出粒徑為200目的高爐除塵灰；
[0028] 2)將篩分后的高爐除塵灰與（NH4)HCO3按質(zhì)量比為6 :1的比例進(jìn)行混合，然后加 入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的水和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的焦油渣作為粘合劑，攪拌混勻，擠壓造粒制成 球狀顆粒，顆粒粒徑為3. Omm :
[0029] 3)將步驟2)所得顆粒置于80°C的烘箱中干燥30min后轉(zhuǎn)入馬弗爐中，在N2中以 15°C /min的升溫速度升溫至450°C后焙燒30min，燒結(jié)制得鐵碳微電解顆粒，然后在N2氛 圍下冷卻至室溫，待用；
[0030] 4)將IOg步驟3)所得鐵碳微電解顆粒投入IOOml焦化生化外排水中，調(diào)節(jié)pH值 至3?5,優(yōu)選4,先手動攪拌使之混合，再利用攪拌機(jī)以150r/min轉(zhuǎn)速下攪拌給定時間，充 分降解焦化生化外排水中的有機(jī)物，然后加堿調(diào)節(jié)PH值至6?9,優(yōu)選7,去除沉淀，靜置 45min后，取上清液測處理不同時間的COD去除率，結(jié)果見下表1。
[0031] 或?qū)⒉襟E3)所得鐵碳微電解顆粒放入三維電極反應(yīng)器中，作為粒子電極處理焦 化生化外排水，鐵碳微電解顆粒的投加量為l〇g/L，焦化生化外排水pH值為3. 5,其處理效 果與相同二維電極條件下處理焦化生化外排水（即投加鐵碳微電解顆粒前）的處理效果對 比結(jié)果見圖1。
[0032] 表 1
[0033]

【權(quán)利要求】
1. 一種高爐除塵灰的資源化利用方法，包括以下步驟： 1) 對高爐除塵灰進(jìn)行篩分，篩分出粒徑為200?400目的高爐除塵灰； 2) 將篩分后的高爐除塵灰與銨鹽按質(zhì)量比為6?10 :1的比例進(jìn)行混合，然后加入水 和焦油渣，攪拌混勻后進(jìn)行造粒，所得顆粒粒徑為1. 5?3. 0mm ; 3) 將步驟2)所得顆粒在60?80°C溫度下干燥25?40min后轉(zhuǎn)入馬弗爐中，在惰性 氣體氛圍中以10?15°C /min的升溫速度升溫至400?700°C后焙燒30min?60min，燒結(jié) 制得鐵碳微電解顆粒，冷卻至室溫后取出待用； 4) 將步驟3)所得鐵碳微電解顆粒投入焦化生化外排水中，調(diào)節(jié)PH值至3?5并攪拌 混合均勻，充分降解焦化生化外排水中的有機(jī)物，然后調(diào)節(jié)PH值至6?9后，去除沉淀，完 成對焦化生化外排水的深度處理；或?qū)⒉襟E3)所得鐵碳微電解顆粒放入三維電極反應(yīng)器 中，作為粒子電極處理焦化生化外排水。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐除塵灰的資源化利用方法，其特征在于：所述步驟2) 中,所述水按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8?15%加入；所述焦油渣按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10?25%加入。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐除塵灰的資源化利用方法，其特征在于：所述步驟2) 中，將篩分后的高爐除塵灰與銨鹽按質(zhì)量比為6?8 :1的比例進(jìn)行混合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高爐除塵灰的資源化利用方法，其特征在于：所述步驟 3) 中，將干燥后的顆粒轉(zhuǎn)入馬弗爐后，在隊氛圍中以12?15°C /min的升溫速度升溫至 600 ?700。。。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高爐除塵灰的資源化利用方法，其特征在于：所述步驟 4) 中，所述鐵碳微電解顆粒在三維電極反應(yīng)器中作為粒子電極處理焦化生化外排水時，所 述鐵碳微電解顆粒的投加量為10?20g/L焦化生化外排水，焦化生化外排水的pH值為 3. 5?5. 0,電解時間為60?90min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高爐除塵灰的資源化利用方法，其特征在于：所述步驟 4)中，將步驟3)所得鐵碳微電解顆粒直接投入焦化生化外排水中時，所述鐵碳微電解顆粒 的投加量為100?150g/L，攪拌反應(yīng)時間為1. 5?2h。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高爐除塵灰的資源化利用方法，其特征在于：所述步驟 2)中，所述銨鹽為（NH4)HC03,（NH4)2C0 3,（NH4)2S04或NH4C1中一種或多種的組合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高爐除塵灰的資源化利用方法，其特征在于：所述步驟 1)中，所述高爐除塵灰的主要成分包括碳粒，鐵，鐵氧化物，鋁氧化物及硅氧化物；所述高 爐除塵灰中含碳25?45%，含鐵15?35%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高爐除塵灰的資源化利用方法，其特征在于：所述步驟 1)中，篩分出粒徑為200?300目的高爐除塵灰。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高爐除塵灰的資源化利用方法，其特征在于：所述步驟 4)中，所述焦化生化外排水的COD為85?180mg/L。
【文檔編號】C02F1/461GK104402097SQ201410609184
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】張壘, 王麗娜, 付本全, 劉璞, 劉尚超, 薛改鳳, 余剛強(qiáng), 王凱軍, 劉霞 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司