不锈钢冶炼过程中不同成分粉尘分离的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种不锈钢冶炼过程中不同成分粉尘分离的方法，其特征在于，包括以下步骤：１）第一级重力除尘，在负压或真空的条件下将不锈钢冶炼出炉烟气引入重力沉降室，分离炉渣粉尘；２）第二级除尘，在负压或真空的条件下，将经过第一级重力除尘处理后的烟气引入旋风除尘器，分离镍铬粉尘；３）将经过第二级除尘的烟气燃烧后，再进入第三级布袋除尘，捕获铅锌粉尘。本发明专利技术还公开了一种基于不锈钢冶炼过程中不同成分粉尘分离方法的粉尘分离系统。采用本专利能实现不同成分粉尘的有效分离，以便充分回收利用粉尘中金属，有利于环境保护，降低冶炼生产成本，以较小的投入取得较好的经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金
，涉及一种在不锈钢冶炼过程中分离不同成分 粉尘的方法及系统。
技术介绍
不锈钢冶炼过程中产生大量冶炼粉尘，炼钢粉尘的处理成为钢铁行业所 面临的世界性难题之一。粉尘中含有镍、铬、镉、铅、锌等多种重金属，粉 尘填埋弃置时其中的重金属易被雨水或地下水浸出，会对环境造成不利影响。 我国目前对于不锈钢粉尘的处理，只是将粉尘简单堆放于环境之中，易造成 污染，且尘中含大量的镍、铬等我国匮乏的金属资源。中南大学通过大量的 研究开发出不锈钢冶炼粉尘直接回收技术，即将粉尘与还原剂混合制粒后返 回炼钢炉，利用炼钢炉内的高温条件将粉尘中的镍、铬、铁等有价金属还原 回收于不锈钢母液之中，该技术不仅保护环境同时可回收粉尘中金属资源。 但要实施不锈钢冶炼粉尘的直接回收工艺，必需分离出不同成分的粉尘，仅 将高镍、铬含量的粉尘直接还原回收，这样可避免铅、锌、硅、钙、镁等在 系统中循环积累造成炼钢炉况恶化而影响正常生产。现有技术中，将不锈钢冶炼烟气经烟道冷却降温后再采用袋式除尘器捕 集烟气中的粉尘，获得的粉尘中含有炉渣、钢液和铅锌等多种物相成分，给 进一步的金属回收造成困难。若通过除尘系统的改造和控制烟气处理条件， 在冶炼过程中分离不同成分粉尘，可便利粉尘的进一步回收和处理。而现有 技术中还缺乏针对不锈钢冶炼烟气中不同成分粉尘的分离技术。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种不锈钢冶炼过程中不同成分粉 尘分离的方法及系统，利用膜滴、喷射液滴物理化学特性的差异和铅、锌及 其氧化物的蒸汽压的差别，获得炉渣粉尘、镍铬粉尘和铅锌粉尘，从而达到 不同成分粉尘分离的目的。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是一种不锈钢冶炼过程中不同成分粉尘分离的方法，其特征在于，包括以 下步骤1)第一级重力除尘，在防止空气进入的条件下，将不锈钢冶炼出炉 烟气引入重力沉降室，分离炉渣粉尘；烟气进入重力沉降室的温度为 1000 1楊。C;2) 第二级除尘，在防止空气进入的条件下，将经过第一级重力除尘处理 后的烟气引入旋风除尘器，分离镍铬粉尘；烟气离开旋风除尘器的温度为 960 励0。C;3) 将经过第二级除尘的烟气燃烧后，再进入第三级布袋除尘，捕获铅锌粉尘。在所述步骤1)中，控制烟气在重力沉降室断面上的临界流速为 0.2 0.8m/s。在所述步骤2)中，控制烟气进入旋风除尘器流速为15~25m/s， 进入旋风除尘器的烟气含尘浓度低于200g/Nm3。所述的布袋除尘是将燃烧后的烟气通过袋式除尘器，其过滤速度v = l 2m/min，控制烟气温度为高于露点温度30~50°C。电炉炼钢时采用第四孔排烟的方式，对烟气保温。本专利技术所涉及的一种不锈钢冶炼过程中不同成分的粉尘分离系统，其特 征在于包括重力沉降室、旋风除尘器、燃烧室和袋式除尘器，所述重力沉降室的入口连接炼钢炉的排烟管道，所述的重力沉降室、旋风除尘器、燃烧 室和袋式除尘器通过管道依次串接，其中炼钢炉、重力沉降室、旋风除尘器 均为防止空气进入的封闭连接。连接炼钢炉、重力沉降室、旋风除尘器的排烟管道采用保温材料和耐火 材料，所述的重力除尘器内衬耐火材料，所述的旋风除尘器内衬耐火材料或采用陶瓷材料。所述的重力沉降室的高度H、长度L、颗粒沉降速度Vs和烟气流速v。满足 以下关系H<L*vs/vo。作为改进，旋风除尘器为2N个，分为两组并联使用，每组N个串联，其 中N为正整数。作为改进，所述的燃烧室设置有强制送风系统或自然进风活套调节装置， 所述的燃烧室安装有用于检测烟气中CO浓度的传感器和用于控制所述强制送 风系统或自然进风活套调节装置的控制器，该传感器输出信号到所述的控制 器。所述的袋式除尘器的滤袋的总过滤面积F = Q/60v ， Q为烟气流量。 本专利技术的技术原理如下通过不锈钢冶炼生产实践观察和收集的不同成份粉尘分析研究中发现， 从冶金炉内由热气流带出的钢液和炉渣熔体有如下四种形式① 冶炼过程加入的物料直接被热气流带出，如补充的造渣剂和喷入的煤粉 等，这些粉料通常以固体颗粒的形式直接进入除尘系统。② 低沸点金属的挥发，如入炉料中铅、锌、镉等金属被还原后在局部的高 温区或吹氧区挥发进入除尘系统。◎在冶金炉内因剧烈的搅动，熔池内的熔体被搅起以小液滴进入烟气。 ④不锈钢冶炼脱碳产生大量的CO气泡，气泡表面携带的熔体在气泡于熔池 表面破裂时带出炉体而进入除尘系统。在以上四种粉尘产生的方式中，热气流直接带出约占8% (质量分数，下 同)，低沸点金属的挥发约占27%， CO气泡破裂贱出的液滴约占60n/。，剧烈 搅动带出的液滴占5%。在有效控制冶炼过程操作条件时，固体颗粒直接飞出 的部分相当少，部分溅射出的较大的液滴将在重力的作用下返回熔池，因此 由于CO气泡的破裂而产生的粉尘为其主要部分。气泡的破裂过程可分为三个不同的阶段，粉尘分别以两种不同的形式产 生。当气泡存在于不锈钢冶炼熔体之中时，气泡逐渐上升并携带部分熔体液 膜，此液膜在气泡上升时逐渐变薄，最终达到炉渣熔体表面，进一步随气泡 的破裂产生粉尘，其过程参见图la)。存在于不锈钢冶金熔体表面的气泡液膜的厚度减小至某一临界尺寸时， 气泡将以图lb)的方式破裂并且气泡液帽将分裂为细小的膜滴(film drops), 气泡的大小与膜滴的数量和直径有关，膜滴的数量正比于气泡液膜的表面积， 而膜滴的直径在0.3 50(im之间分布。气泡破裂后的一瞬间在液态炉渣熔体表 面留下坑洞，由于周围熔体的涌入将产生向上方向的不稳定瑞利(Rayleigh) 喷射，从而产生喷射液滴(jet drops)(见图lc))。 一般一个气泡破裂产生的 喷射液滴的数量不会超过10滴，并且随着气泡尺寸的增大而数量还将减少， 喷射液滴的直径通常为0.1~0.18倍气泡直径。除尘系统中的炼钢粉尘有两种形成机理。第一种机理为非均相沉积，即 挥发的金属沉积于进入除尘系统的固体颗粒表面，为保持炉尘具有较低的表 面能，绝大多数金属沉积以这种方式进行，因此炉尘中较小的颗粒逐步机械集聚为较大的颗粒，颗粒直径可达800pm。这一集聚过程依靠颗粒的静电引 力完成。第二种机理为均相形核与长大，当没有足够的固体颗粒以第一种机 理集聚时，挥发的金属均相形核，通过气相物质间的碰撞粘附完成长大。当 颗粒长大至0.02 1.0)Lim后，按第一机理机械集聚形成粉尘。因此，通过现有除尘系统的改造，将目前的一级袋式除尘改为重力沉降 室、旋风除尘器、袋式除尘器三级除尘，可实现不同成分粉尘的分离。喷射 液滴尺寸较大，其主要成分为炼钢炉渣，将沉积于重力沉降室中。膜滴尺寸 较小，其主要成分为不锈钢母液，将沉积于旋风除尘器中。烟气经过前面两 级除尘后引入空气，铅锌氧化并最终沉积于袋式除尘器中。本专利技术不锈钢冶炼过程不同成分粉尘的分离是在大量理论和实验研究的 基础上提出的，实现本专利技术的技术方案是控制烟气温度和逐级分离，实施本 专利分别获得炉渣粉尘、镍铬粉尘、铅锌粉尘，其具体步骤包括 1 ) 炉渣粉尘的分离不锈钢冶炼出炉烟气温度为1200~1400QC，电炉炼钢时采用第四孔排烟的 方式，同时对烟气保温并防止空气的大量进入，烟道采用耐火材料，控制烟 气温度高于1000^C。这时烟气中存在有颗粒直径大于50pm的喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不锈钢冶炼过程中不同成分粉尘分离的方法，其特征在于，包括以下步骤：１）第一级重力除尘，在防止空气进入的条件下将不锈钢冶炼出炉烟气引入重力沉降室，分离炉渣粉尘；烟气进入重力沉降室的温度为１０００～１４００℃；２）第二级除尘 ，在防止空气进入的条件下将经过第一级重力除尘处理后的烟气引入旋风除尘器，分离镍铬粉尘；烟气离开旋风除尘器的温度为９６０～１０００℃；３）将经过第二级除尘的烟气燃烧后，再进入第三级布袋除尘，捕获铅锌粉尘。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭兵，柴立元，彭及，张传福，闵小波，王云燕，何德文，杨志辉，王海鹰，黄燕，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]