本發(fā)明涉及一種高爐除塵灰的再生利用方法 ，屬于固體廢棄物資源化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前各鋼鐵企業(yè)處理高爐除塵灰主要有兩種方法，一是將除塵灰配加到燒結(jié)工序中，但由于其有害元素含量較高，對高爐生產(chǎn)不利，因此嚴格控制其使用量；二是將除塵灰外賣，但出現(xiàn)了賣出的除塵灰又被摻入到鐵礦粉中，重新應用到高爐的現(xiàn)象。如何有效處理高爐除塵灰已成為當前煉鐵廠的棘手問題。高爐除塵灰中除了含有Zn等有害元素外，還包括對高爐生產(chǎn)有益的Fe、Ca等元素。脫除除塵灰中的有害元素，同時回收利用其中的有益元素具有較大的研究意義。

研究表明Fe、Ca元素可對焦炭氣化反應起催化作用，焦炭反應性升高，起始反應溫度降低，可降低高爐熱儲備區(qū)溫度，提高爐身還原效率，降低焦比。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種高爐除塵灰的再生利用方法 ，在不增加設備的情況下，將高爐除塵灰與煉焦煤按一定比例混合煉焦，脫除除塵灰大部分的Zn等有害元素，解決了除塵灰難以資源化的難題，生產(chǎn)成本低，且工藝簡單，易于實現(xiàn)。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種高爐除塵灰的再生利用方法 ，將高爐除塵灰與煉焦煤均勻混合后，在焦爐中進行煉焦生產(chǎn)；除塵灰與煉焦煤的質(zhì)量比為5～50:95～50。

優(yōu)選的，所用除塵灰包含下述化學成分：C：10～50%，F(xiàn)e：10～50%，SiO₂:5～20%，CaO：5～20%，MgO：5～20%，Al₂O₃：5～20%，ZnO：5～20%，K₂O＜10%，Na₂O＜10%，以上為質(zhì)量百分數(shù)。

優(yōu)選的，所用煉焦煤含固定碳60～80%，其性能指標為：灰分：5～15%，揮發(fā)分：10～40%，粘結(jié)性G值：50～100，膠質(zhì)層厚度Y值：5～30mm。

優(yōu)選的，除塵灰粒度小于1mm，煉焦煤粒度中小于3mm的比例大于80%。

優(yōu)選的，通過搗固方法將均勻混合的除塵灰與煉焦煤壓制成煤餅后，在焦爐中進行煉焦生產(chǎn)。

進一步優(yōu)選的，搗固后除塵灰和煉焦煤堆積密度為0.9-1.3t/m³。

所得焦炭反應性指標CRI隨除塵灰配比增加而不斷提高。焦炭應用在高爐生產(chǎn)中，代替焦丁和大塊焦炭，提高高爐生產(chǎn)效率。

通過對高爐除塵灰進行XRD分析可知高爐除塵灰各物相存在形式，XRD分析結(jié)果見圖1，由圖1可以看出，高爐除塵灰中主要存在碳和鐵、鋅、鎂、鈣的氧化物，其中鐵主要以Fe₂O₃和Fe₃O₄的形式存在，同時存在部分ZnFe₂O₄。

對不同除塵灰配比煉焦煤得到的焦炭進行XRD分析，XRD分析結(jié)果見圖2，由圖2可以看出，所得焦炭成分以碳元素為主，鐵含量次之，隨除塵灰配比增加，焦炭石墨化程度降低，因此使得反應性指標CRI不斷提高。圖2中從下往上添加除塵灰比例依次為0%、5%、10%、15%、20%。

對未加除塵灰得到的焦炭和添加除塵灰后得到的焦炭產(chǎn)品進行微觀形貌檢測，見圖3和圖4，圖4中亮白色部分為鐵顆粒。

所得焦炭中Fe元素含量大于0.1%，Zn元素的脫除率為50～100%。本發(fā)明的脫鋅原理：

在焦爐中配入除塵灰,煉焦過程中，碳會與鋅氧化物發(fā)生反應，反應式如下：

C(s)+ZnO(s)=CO(g)+Zn(s)

CO(g)+ZnO(s)=CO₂(g)+Zn(s)

C(s)+CO₂(g)=2CO(g)

根據(jù)熱力學計算可以得出，ZnO被C還原的溫度為952℃。圖5為Zn-CO體系平衡氣相組成圖，由圖5可以看出，當溫度達到952℃時，ZnO開始與C發(fā)生直接還原反應。由于單質(zhì)Zn的沸點僅為908℃，被還原的Zn會以氣態(tài)的形式被脫除。因此，除塵灰中的ZnO在焦爐內(nèi)基本會全部被還原成單質(zhì)Zn，并以氣態(tài)形式排出，最終焦炭中Zn含量很低。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：

在不增加設備的情況下，將高爐除塵灰與煉焦煤按一定比例混合煉焦，脫除除塵灰大部分的Zn等有害元素，解決了除塵灰難以資源化的難題，生產(chǎn)成本低，且工藝簡單，易于實現(xiàn)。

本發(fā)明得到的焦炭反應性能高，可以代替焦丁和大塊焦炭，利用其高反應性可提高高爐生產(chǎn)效率，降低成本。

附圖說明：

圖1為高爐除塵灰XRD分析圖；

圖2為不同除塵灰配比焦炭XRD分析圖；

圖3為未添加除塵灰得到焦炭的微觀形貌；

圖4為添加除塵灰得到焦炭微觀形貌；

圖5 Zn-CO體系平衡氣相組成。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步地說明；

實施例1：

本實施例中，所用高爐除塵灰的化學成分為：C：20%，F(xiàn)e：20%，SiO₂:8%，CaO：8%，MgO：5%，Al₂O₃：7%，ZnO：7%，K₂O：0.3%，Na₂O：0.5%。所用煉焦煤的成分和性能指標為：固定碳：66%，灰分：9%，揮發(fā)分：25%，粘結(jié)性G值：80，膠質(zhì)層厚度Y值：15mm。

將高爐除塵灰與煉焦煤按5:50的質(zhì)量比均勻混合，搗固后煤餅堆積密度為1.1t/m³，在焦爐中進行煉焦生產(chǎn)。

所得焦炭的反應性指標CRI為23%，反應后強度指標CSR為65%。

所得焦炭可全部應用于高爐生產(chǎn)。

實施例2：

本實施例中，所用高爐除塵灰的化學成分為：C：20%，F(xiàn)e：20%，SiO₂:8%，CaO：8%，MgO：5%，Al₂O₃：7%，ZnO：7%，K₂O：0.3%，Na₂O：0.5%。所用煉焦煤的成分和性能指標為：固定碳：66%，灰分：9%，揮發(fā)分：25%，粘結(jié)性G值：80，膠質(zhì)層厚度Y值：15mm。除塵灰粒度小于1mm，煉焦煤粒度中小于3mm的比例為90%。

將高爐除塵灰與煉焦煤按5:95的質(zhì)量比均勻混合，搗固后煤餅堆積密度為1.0t/m³，在焦爐中進行煉焦生產(chǎn)。

所得焦炭中Fe元素含量為1.5%，Zn元素的脫除率為70%。

所得焦炭的反應性指標CRI為32%，反應后強度指標CSR為55%。

所得焦炭應用于高爐生產(chǎn)，可代替焦丁50kg/t-Fe，代替大塊焦炭50kg/t-Fe，同時高爐爐身還原效率提高。

實施例3：

本實施例中，所用高爐除塵灰的化學成分為：C：20%，F(xiàn)e：20%，SiO₂:8%，CaO：8%，MgO：5%，Al₂O₃：7%，ZnO：7%，K₂O：0.3%，Na₂O：0.5%。所用煉焦煤的成分和性能指標為：固定碳：66%，灰分：9%，揮發(fā)分：25%，粘結(jié)性G值：80，膠質(zhì)層厚度Y值：15mm。除塵灰粒度小于1mm，煉焦煤粒度中小于3mm的比例為86%。

將高爐除塵灰與煉焦煤按20:80的質(zhì)量比均勻混合，搗固后煤餅堆積密度為0.9t/m³，在焦爐中進行煉焦生產(chǎn)。

所得焦炭中Fe元素含量為8%，Zn元素的脫除率為90%。

所得焦炭的反應性指標CRI為42%，反應后強度指標CSR為35%。

所得焦炭應用于高爐生產(chǎn)，可代替焦丁50kg/t-Fe，代替大塊焦炭10kg/t-Fe，同時高爐爐身還原效率提高。

實施例4：

本實施例中，所用高爐除塵灰的化學成分為：C：20%，F(xiàn)e：20%，SiO₂:8%，CaO：8%，MgO：5%，Al₂O₃：7%，ZnO：7%，K₂O：0.3%，Na₂O：0.5%。所用煉焦煤的成分和性能指標為：固定碳：66%，灰分：9%，揮發(fā)分：25%，粘結(jié)性G值：80，膠質(zhì)層厚度Y值：15mm。除塵灰粒度小于1mm，煉焦煤粒度中小于3mm的比例為92%。

將高爐除塵灰與煉焦煤按50:50的質(zhì)量比均勻混合，搗固后煤餅堆積密度為1.2t/m³，在焦爐中進行煉焦生產(chǎn)。

所得焦炭中Fe元素含量為15%，Zn元素的脫除率為95%。

所得焦炭的反應性指標CRI為50%，反應后強度指標CSR為20%。

所得焦炭應用于高爐生產(chǎn)，可代替焦丁30kg/t-Fe，同時高爐爐身還原效率提高。

實施例5：

本實施例中，所用高爐除塵灰的化學成分為：C：20%，F(xiàn)e：20%，SiO₂:8%，CaO：8%，MgO：5%，Al₂O₃：7%，ZnO：7%，K₂O：0.3%，Na₂O：0.5%。所用煉焦煤的成分和性能指標為：固定碳：65%，灰分：10%，揮發(fā)分：25%，粘結(jié)性G值：60，膠質(zhì)層厚度Y值：10mm。除塵灰粒度小于1mm，煉焦煤粒度中小于3mm的比例為82%。

將高爐除塵灰與煉焦煤按50:95的質(zhì)量比均勻混合，搗固后煤餅堆積密度為1.3t/m³，在焦爐中進行煉焦生產(chǎn)。

所得焦炭中Fe元素含量為3%，Zn元素的脫除率為80%。

所得焦炭的反應性指標CRI為40%，反應后強度指標CSR為35%。

所得焦炭應用于高爐生產(chǎn)，可代替焦丁50kg/t-Fe，代替大塊焦炭10kg/t-Fe，同時高爐爐身還原效率提高。