本发明专利技术公开一种电弧炉炼钢粉尘自循环消纳利用的方法及相应系统，在该方法中将电弧炉炼钢粉尘和碳粉、石灰粉以一定的加入量和比例混合后，通过气力输送的方式以一定的喷吹速度喷入电弧炉熔池中，随后粉尘在熔池中发生融化还原过程，还原产物分别进入金属熔池、熔渣以及再生粉尘中，从而实现电弧炉粉尘中铁素资源的高效循环利用及锌资源的循环富集，并减少固体废弃物的排放。整个系统运行过程，电弧炉炼钢粉尘不与外界环境接触，解决电弧炉炼钢粉尘造成的环境污染问题，同时改善电弧炉炼钢冶金效果，降低生产成本。降低生产成本。降低生产成本。
【技术实现步骤摘要】
一种电弧炉炼钢粉尘自循环消纳利用方法及系统
[0001]本专利技术属于冶金固废资源化利用
，具体涉及一种电弧炉炼钢粉尘自循环消纳利用方法，以及该方法使用的系统。
技术介绍
[0002]在电弧炉炼钢中，由于电弧炉的快速加热以及在高温（1600℃）下的剧烈搅动，金属蒸发被上升的热气流带出炉体，在收尘系统中被氧化、硫化或氯化，而炉渣中的氧化物直接被热气流带入收尘系统，最终沉积于布袋收尘器中形成电弧炉炼钢粉尘。电弧炉每生产一吨钢，就会产生10~20 kg的粉尘。电弧炉炼钢粉尘属于固体危废，其化学成分复杂，以 Fe 和 Zn 为主，还有一些微量金属元素如Pb、Cr、Cd、Cu、Ag等。大量的电弧炉炼钢粉尘堆积不仅造成金属资源以及土地资源的浪费，如采用露天放置，在雨水作用下重金属会渗入地面，造成地下水污染。
[0003]电弧炉炼钢粉尘中含有约40%左右的Fe、10%左右的Zn等有价元素，是一种可回收利用的资源。目前电弧炉炼钢粉尘的主要处理方式有无害化处理填埋、高炉喷吹、压球、转底炉回用等。其中，无害化处理填埋无法实现电弧炉炼钢粉尘中的金属资源的利用；高炉回用电弧炉炼钢粉尘后，由于粉尘中含有Zn，会造成高炉结瘤，影响高炉顺行；压球工艺增加了电弧炉炼钢粉尘的处理成本；转底炉的处理能力有限，不能满足电弧炉炼钢粉尘的全部有效处理，加之电弧炉炼钢粉尘含锌量高、粘性大，易导致电弧炉炼钢粉尘在转底炉处理过程中存在料仓结料、混匀及换热器堵塞加剧等问题。
[0004]目前，专利申请CN200710024770.X公开了一种含锌电炉粉尘的处理方法，该方法包括以下步骤：对含锌电炉粉尘进行配碳、造球、干燥，制成含碳球团；将烘干后的含碳球团装入转底炉内，进行高温还原焙烧；将转底炉内的Zn蒸气引入氧化室进行氧化生成ZnO蒸气；将ZnO蒸气引入冷却室得ZnO粉末；将ZnO粉末引入收尘室；将经过转底炉处理后的含碳球团引入冷却机，得到半金属化球团。该方法使用配碳球团直接还原焙烧处理技术来处理含锌电炉粉尘，可以实现电炉粉尘的综合利用，有较好的环保效益和经济效益。该方法使用转底炉对电炉粉尘进行碳热还原需要处理温度较高，能量消耗较大，所需设备投资也比较大，转底炉处理能力有限，不能实现电弧炉炼钢粉尘的全部有效处理。
[0005]专利申请CN201910035940.7公开了一种炼钢粉尘综合利用回收锌的方法，将炼钢粉尘与炭粉、三氧化二硼进行混合后，在11
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19Mpa压力下压制成球团，送入真空碳管炉中，在真空度为10～100Pa下控制反应温度为850～950℃，恒温处理80～100min进行真空焙烧，获得气态单质锌挥发物，其经过冷凝收集器后冷凝成固体，收集该固体获得高纯度锌锭。该方法促进了炼钢粉尘中锌的还原，实现了对炼钢粉尘的回收利用，获得了高品质锌锭，降低了炼钢粉尘处理过程中真空条件控制时的能耗，真空还原能够有效蒸发炼钢粉尘中的锌，达到冷凝收集单质锌的目的，使得炼钢粉尘中锌的回收率高达97.76％。但该方法需要单独的造球设备和真空焙烧设备，且需要添加大量熔剂和有机粘接剂，增加了电弧炉炼钢粉尘的处理成本。
技术实现思路
[0006]为了解决电弧炉炼钢粉尘处理的问题，本专利技术提供了一种电弧炉炼钢粉尘自循环消纳利用的方法及相应系统，可以有效回收利用电弧炉炼钢粉尘中的铁素资源并实现锌资源的循环富集，减少固体废弃物的排放且不造成环境的二次污染。
[0007]所述方法将电弧炉炼钢粉尘收集后，与碳粉、石灰粉按一定比例混合，通过气力输送的方式将混合物料连续地喷入电弧炉熔池中，随后电弧炉炼钢粉尘在熔池的高温条件下发生融化还原过程，电弧炉炼钢粉尘中的部分铁被还原进入到钢液中，锌被还原后进入到再生粉尘中，其余成分进入到炉渣中。
[0008]所述方法具体包括以下步骤：S1:将电弧炉炼钢粉尘通过密封除尘管道收集，然后进入粉尘封闭预处理装置进行研磨处理，处理完成后进入粉尘封闭储仓备用，同时对粉尘样品进行化学分析以确定成分；S2:确认电弧炉冶炼时加入废钢与铁水的质量比例；S3:根据S1和S2中获取的信息，确定碳粉和石灰粉的加入比例，并计算电弧炉炼钢粉尘、碳粉和石灰粉的混合物料向电弧炉熔池中的喷吹量；S4:根据S3中确定的混合物料喷吹量，将电弧炉粉尘、碳粉和石灰粉分别经预混料仓加入到冶炼喷射罐中；S5:待电弧炉内炉料通电完全熔化后开始向电弧炉熔池内喷入混合物料，直至混合物料喷吹结束；S6:在电弧炉冶炼期间，产生的粉尘经封闭除尘处理系统收集后，重复上述步骤S1
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S5，直到电弧炉炼钢粉尘中的锌含量为25%
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30%时不再进行循环利用，此时电弧炉炼钢粉尘将作为锌冶炼系统的原料进行后续处理。原因是当锌含量达到25%后，即使继续循环，粉尘中的锌含量的提升幅度也很有限，此时将其作为提锌原料可产生良好的经济效益。
[0009]优选地，S3中的物料加入量及混合比例根据电弧炉冶炼时入炉原料的组成确定，所述入炉原料为废钢和铁水，根据废钢在入炉原料中的质量分数确定加入电弧炉炼钢粉尘的量，并计算加入电弧炉炼钢粉尘中总的锌和铁摩尔数，最后根据C/Zn摩尔比和Ca/Fe摩尔比计算碳粉和石灰加入的摩尔数，具体方法如下：（1）电弧炉入炉原料中废钢质量分数为20%时，加入电弧炉炼钢粉尘的量为17
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20kg/t钢，所加入碳粉的量按C/Zn摩尔比为2.0:1的比例加入，加入石灰粉的量按Ca/Fe摩尔比为1.6:1的比例加入。
[0010]（2）电弧炉入炉原料中废钢质量分数为40%时，加入电弧炉炼钢粉尘的量为14
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17kg/t钢，所加入碳粉的量按C/Zn摩尔比为1.8:1的比例加入，加入石灰粉的量按Ca/Fe摩尔比为1.5:1的比例加入。
[0011]（3）电弧炉入炉原料中废钢质量分数为60%时，加入电弧炉炼钢粉尘的量为11~14kg/t钢，所加入碳粉的量按C/Zn摩尔比为1.6:1的比例加入，加入石灰粉的量按Ca/Fe摩尔比为1.4:1的比例加入。
[0012]（4）电弧炉入炉原料中废钢质量分数为80%时，加入电弧炉炼钢粉尘的量为8
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11kg/t钢，所加入碳粉的量按C/Zn摩尔比为1.4:1的比例加入，加入石灰粉的量按Ca/Fe摩尔比为1.3:1的比例加入。
[0013]（5）电弧炉入炉原料中废钢质量分数为100%时，加入电弧炉炼钢粉尘的量为5
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8kg/t钢，所加入碳粉的量按C/Zn摩尔比为1.2:1的比例加入，加入石灰粉的量按Ca/Fe摩尔比为1.2:1的比例加入。
[0014]所述方法采用的电弧炉炼钢粉尘自循环消纳利用系统包括：粉尘封闭收集预处理系统、预混系统和冶炼系统，其中，所述粉尘封闭收集预处理系统用于持续收集、研磨来自密封除尘管道的电弧炉炼钢粉尘；所述预混系统用于接收从所述粉尘封闭收集预处理系统输出的电弧炉炼钢粉尘，并将所述电弧炉炼钢粉尘与碳粉和石灰粉进行预混，得到混合物料；所述冶炼系统包括电弧炉熔池，用于接收从所述预混系统本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电弧炉炼钢粉尘自循环消纳利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1:将电弧炉炼钢粉尘通过密封除尘管道收集，然后进入粉尘封闭预处理装置进行研磨处理，处理完成后进入粉尘封闭储仓备用，同时对粉尘样品进行化学分析以确定成分；S2:确认电弧炉冶炼时加入废钢与铁水的质量比例；S3:根据S1和S2中获取的信息，确定碳粉和石灰粉的加入比例，并计算电弧炉炼钢粉尘、碳粉和石灰粉的混合物料向电弧炉熔池中的喷吹量；S4:根据S3中确定的混合物料喷吹量，将电弧炉粉尘、碳粉和石灰粉分别经预混料仓加入到冶炼喷射罐中；S5:待电弧炉内炉料通电完全熔化后开始向电弧炉熔池内喷入混合物料，直至混合物料喷吹结束；S6:在电弧炉冶炼期间，产生的粉尘经封闭除尘处理系统收集后，重复上述步骤S1
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S5，直到电弧炉炼钢粉尘中的锌含量为25%
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30%时不再进行循环利用，此时电弧炉炼钢粉尘作为锌冶炼系统的原料进行后续处理。2.根据权利要求1所述的电弧炉炼钢粉尘自循环消纳利用的方法，其特征在于，S3中的物料加入量及混合比例根据电弧炉冶炼时入炉原料的组成确定，具体方法如下：（1）电弧炉入炉原料中废钢质量分数为20%时，加入电弧炉炼钢粉尘的量为17
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20kg/t钢，所加入碳粉的量按C/Zn摩尔比为2.0:1的比例加入，加入石灰粉的量按Ca/Fe摩尔比为1.6:1的比例加入；（2）电弧炉入炉原料中废钢质量分数为40%时，加入电弧炉炼钢粉尘的量为14
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17kg/t钢，所加入碳粉的量按C/Zn摩尔比为1.8:1的比例加入，加入石灰粉的量按Ca/Fe摩尔比为1.5:1的比例加入；（3）电弧炉入炉原料中废钢质量分数为60%时，加入电弧炉炼钢粉尘的量为11~14kg/t钢，所加入碳粉的量按C/Zn摩尔比为1.6:1的比例加入，加入石灰粉的量按Ca/Fe摩尔比为1.4:1的比例加入；（4）电弧炉入炉原料中废钢质量分数为80%时，加入电弧炉炼钢粉尘的量为8
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11kg/t钢，所加入碳粉的量按C/Zn摩尔比为1.4:1的比例加入，加入石灰粉的量按Ca/Fe摩尔比为1.3:1的比例加入；（5）电弧炉入炉原料中废钢质量分数为100%时，加入电弧炉炼钢粉尘的量为5
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8kg/t钢，所加入碳粉的量按C/Zn摩尔比为1.2:1的比例加入，加入石灰粉的量按Ca/Fe摩尔比为1.2:1的比例加入。3.根据权利要求1所述的电弧炉炼钢粉尘自循环消纳利用的方法，其特征在于，所述方法采用的电弧炉炼钢粉尘自循环消纳利用系统包括：粉尘封闭收集预处理系统、预混系统和冶炼系统，其中，所述粉尘封闭收集预处理系统用于持续收集、研磨来自密封除尘管道的电弧炉炼钢粉尘；所述预混系...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏光升，王润哲，朱荣，田博涵，韩成金，苏荣芳，冯超，董凯，薛波涛，张洪金，徐阿帆，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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