本發明屬于鋼鐵冶煉技術領域，具體涉及一種鋼鐵冶煉過程中渣塵的預處理工藝。
背景技術：
鋼鐵企業的鋼鐵冶煉中間廢料主要是指高爐除塵灰、電爐粉塵、轉爐污泥等，產生 量一般為鋼產量的 8-12％。美國環保局對電弧爐粉塵進行了毒性浸出試驗 (TCLP)，鉛、鋅、 砷、鎘和鉻不能通過環保法標準，因此將該粉塵歸類為有害廢物。從 1988 年開始，該粉塵被 禁止以傳統的方式填埋棄置，必須處理成無害廢物后方可填埋。
這些粉塵中除含鐵外，還含有鉛、鋅、碳、鈣、鎂等有效元素。具體化學成分及含量 與鋼鐵冶煉工藝有關。一般碳鋼或低合金鋼冶煉過程中產出的粉塵主要含鉛和鋅，不銹鋼 或特種鋼冶煉粉塵主要含鉻和鎳。從降低廢棄量、有效利用資源、節能減排等要求出發，這 些資源的回收利用是極其重要的。
為此，各國都極為重視對電爐粉塵的處理和綜合利用，開展各種研究，希望開發出 有效回收有價金屬資源且無環境污染的實用技術。而國內對冶金粉塵利用的研究較少，傳 統方法是簡單地將這些粉塵傾倒野外或填埋處理，也有部分返回鋼鐵廠內循環使用，但鋅 等元素在高爐內循環富集會造成高爐爐頂煤氣上升管等部位結瘤，影響高爐的順行。這些 元素向鋼水轉移還會降低鋼材品質，因此返回鋼鐵廠內循環使用受限，大量粉塵不得不填 埋處理。對于傾倒野外或填埋處理，粉塵中鉛、鎘、鉻等有毒元素會浸出，嚴重污染水土資 源。
鋼鐵廠含鋅鉛粉塵的處理工藝很多，主要有返回處理法、穩固化處理法、濕法處理 法以及火法處理法。其中火法處理工藝應用比較廣泛，生產率高，對環境污染小，最適合于 含鋅鉛粉塵的處理及回收。
火法工藝投資較大、成本較高。它是將氧化鋅在高溫還原條件下呈金屬蒸氣隨煙 氣排出，使得鋅與固相分離。在氣相中，鋅蒸氣以氧化物顆粒的形態存在，可與煙塵一起被 收集下來。火法工藝目前主要有回轉窯工藝、轉底爐工藝、循環流化床工藝和冷固結球團法 等。其中，以轉底爐最具代表性。
轉底爐工藝，又稱 Inmeteo 法。轉底爐直接還原技術自 1978 年出現以來，已有多 個國家實現了工業化生產，如美國、日本等。新日鐵于 2000 年引進美國技術，對因含鋅高而 無法利用導致填埋處理的含鐵粉塵，用轉底爐進行脫鋅處理的同時生產出金屬化球團，加 入高爐代替燒結礦使用后，不僅明顯降低了高爐燃料比，而且提高了高爐生產效率。
目前，轉底爐工藝的缺陷在于 ：轉底爐處理后的球團抗壓強度普遍較低，該工藝僅 局限于處理鋅含量較低和全鐵含量較高的塵泥 ；更為關鍵的是轉底爐工藝料層厚度較薄僅 30-50mm，因此轉底爐單位焙燒面積的設備產能較低，工藝的大型化受到一定的限制，投資 較大，處理成本較高。
技術實現要素：
發明目的：本發明針對現有技術中的不足，提出一種將傳統高爐冶煉工藝不能直接使用的含鋅鋼鐵冶煉中間渣塵加工成煉鐵優質原料即半金屬化球團，同時綜合回收廢料中的鋅制成可作化學添加劑的 ZnO 粉末，變廢為寶的鋼鐵冶煉過程中渣塵的預處理工藝。
技術方案：本發明所述的一種鋼鐵冶煉過程中渣塵的預處理工藝，包括如下步驟：
(1) 將含鋅鋼鐵冶煉中間渣按0.5-1.5的碳氧比例配成混合原料，所述混合原料中的鋅含量≤ 2.0％，所述混合原料的細度控制在120-200目，然后進入成球盤，制成直徑為5-20mm 的含碳球團；
(2) 將煙煤、褐煤、石灰粉、煤泥、煤矸石和鋸末粉中的一種或幾種混合，制成160-200 目的細粉，得到包殼粉，所述包殼粉中固定碳含量的質量百分比為 20-60％、揮發成份含量 的質量百分比為 20-40％；
(3) 將所述步驟 (1) 中的含碳球團和所述步驟 (2) 中的包殼粉按 100 ：(10-50)的質量 比放入另一個成球盤或成球筒中，加上粘接劑后繼續成球；當所述含碳球團表面覆蓋的所述包殼粉厚度達到 0.5-3.0mm 時，得到復合含碳球團，所述粘接劑包括如下質量份數的原料：三聚丙烯25-30份，耐熱聚乙烯15-30份，過氧化二異丙苯0.02-0.08份，粘度調節劑20-60份，增粘樹脂5-10份，馬來酸酐0.5-2份；
(4) 所述步驟 (3) 中的復合含碳球團經干燥后，進入鏈帶式焙燒機內進行高溫還原焙燒，焙燒溫度為 1100-1250℃，所述復合含碳球團的料層厚度 100mm-500mm，焙燒時間為 25-50分鐘 ；本步驟中，所述復合含碳球團經梭式布料機和篩分機進入所述鏈帶式焙燒機內，所述復合含碳球團在所述鏈帶式焙燒機內呈順流式還原焙燒，所述復合含碳球團在所述鏈帶式焙燒機內的順流還原焙燒過程中反應床層從下到上依次經過生球團層、干燥層、 揮發份燃燒層和直接還原焙燒層，并隨著鏈帶往前運行，逐步完成床層內的全部還原焙燒 ；
(5) 將所述鏈帶式焙燒機內由 ZnO 還原得到的鋅蒸汽引入氧化室，在氧化室內與空氣 發生氧化反應，生成 ZnO 蒸氣，ZnO 蒸氣經表冷管冷卻到低于 250℃后經布袋收塵器收集并 形成 ZnO 粉末；
(6) 將經過所述步驟 (4) 處理后的復合含碳球團進行水淬處理，并經脫殼、磁選、分級 處理后，獲得半金屬化球團。
進一步的，所述步驟 (1) 中，所述含鋅鋼鐵冶煉中間渣包括高爐重力除塵灰、布袋除塵灰、轉爐污泥和電爐粉塵中的一種或幾種。
進一步的，所述步驟 (4) 中，助燃空氣從所述鏈帶式焙燒機下部的分區送風室中進入復合含碳球團床層， 所述助燃空氣的風量通過調整所述鏈帶式焙燒機下部的分區送風室內送風量的大小進行 調節，所述送風量的大小以滿足復合含碳球團床層的垂直還原焙燒的速度需要為準 ；送風 方式為脈沖式送風或變頻式送風。
進一步的，所述步驟 (4) 中，所述鏈帶式焙燒機內的復合含碳球團焙燒溫度在 5-10 分鐘內升高到 1100-1250℃直接還原焙燒激烈進行的溫度。
進一步的，所述步驟 (4) 中，對所述復合含碳球團進行干燥處理過程中的烘干溫度為 150-250℃，干燥后的 所述復合含碳球團的含水率≤ 3％。
有益效果：采用本發明將傳統高爐冶煉工藝不能直接使用的含鋅鋼鐵冶煉中間渣塵加工成煉鐵優質原料即半金屬化球團，同時綜合回收廢料中的鋅制成可作化學添加劑的 ZnO 粉末，變廢為寶。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步說明：
實施例1
一種鋼鐵冶煉過程中渣塵的預處理工藝，包括如下步驟：
(1) 將含鋅鋼鐵冶煉中間渣按0.5的碳氧比例配成混合原料，所述混合原料中的鋅含量≤ 2.0％，所述混合原料的細度控制在120目，然后進入成球盤，制成直徑為5mm 的含碳球團，所述含鋅鋼鐵冶煉中間渣包括高爐重力除塵灰、布袋除塵灰、轉爐污泥和電爐粉塵中的一種或幾種。
(2) 將煙煤、褐煤、石灰粉、煤泥、煤矸石和鋸末粉中的一種或幾種混合，制成160目的細粉，得到包殼粉，所述包殼粉中固定碳含量的質量百分比為 20％、揮發成份含量的質量百分比為 20％；
(3) 將所述步驟 (1) 中的含碳球團和所述步驟 (2) 中的包殼粉按 100 ：10的質量 比放入另一個成球盤或成球筒中，加上粘接劑后繼續成球；當所述含碳球團表面覆蓋的所述包殼粉厚度達到 0.5mm 時，得到復合含碳球團，所述粘接劑包括如下質量份數的原料：三聚丙烯25份，耐熱聚乙烯15份，過氧化二異丙苯0.02份，粘度調節劑20份，增粘樹脂5份，馬來酸酐0.5份；
(4) 所述步驟 (3) 中的復合含碳球團經干燥后，進入鏈帶式焙燒機內進行高溫還原焙燒，焙燒溫度為 1100℃，所述復合含碳球團的料層厚度 100mm，焙燒時間為 25-分鐘 ；本步驟中，所述復合含碳球團經梭式布料機和篩分機進入所述鏈帶式焙燒機內，所述復合含碳球團在所述鏈帶式焙燒機內呈順流式還原焙燒，所述復合含碳球團在所述鏈帶式焙燒機內的順流還原焙燒過程中反應床層從下到上依次經過生球團層、干燥層、 揮發份燃燒層和直接還原焙燒層，并隨著鏈帶往前運行，逐步完成床層內的全部還原焙燒，助燃空氣從所述鏈帶式焙燒機下部的分區送風室中進入復合含碳球團床層， 所述助燃空氣的風量通過調整所述鏈帶式焙燒機下部的分區送風室內送風量的大小進行 調節，所述送風量的大小以滿足復合含碳球團床層的垂直還原焙燒的速度需要為準 ；送風 方式為脈沖式送風或變頻式送風。所述鏈帶式焙燒機內的復合含碳球團焙燒溫度在 5分鐘內升高到 1100℃直接還原焙燒激烈進行的溫度。對所述復合含碳球團進行干燥處理過程中的烘干溫度為150℃，干燥后的 所述復合含碳球團的含水率≤ 3％。
(5) 將所述鏈帶式焙燒機內由 ZnO 還原得到的鋅蒸汽引入氧化室，在氧化室內與空氣 發生氧化反應，生成 ZnO 蒸氣，ZnO 蒸氣經表冷管冷卻到低于 250℃后經布袋收塵器收集并 形成 ZnO 粉末；
(6) 將經過所述步驟 (4) 處理后的復合含碳球團進行水淬處理，并經脫殼、磁選、分級 處理后，獲得半金屬化球團。
實施例2
一種鋼鐵冶煉過程中渣塵的預處理工藝，包括如下步驟：
(1) 將含鋅鋼鐵冶煉中間渣按1.5的碳氧比例配成混合原料，所述混合原料中的鋅含量≤ 2.0％，所述混合原料的細度控制在200目，然后進入成球盤，制成直徑為20mm 的含碳球團，所述含鋅鋼鐵冶煉中間渣包括高爐重力除塵灰、布袋除塵灰、轉爐污泥和電爐粉塵中的一種或幾種。
(2) 將煙煤、褐煤、石灰粉、煤泥、煤矸石和鋸末粉中的一種或幾種混合，制成200 目的細粉，得到包殼粉，所述包殼粉中固定碳含量的質量百分比為60％、揮發成份含量 的質量百分比為40％；
(3) 將所述步驟 (1) 中的含碳球團和所述步驟 (2) 中的包殼粉按 100 ：50的質量 比放入另一個成球盤或成球筒中，加上粘接劑后繼續成球；當所述含碳球團表面覆蓋的所述包殼粉厚度達到3.0mm 時，得到復合含碳球團，所述粘接劑包括如下質量份數的原料：三聚丙烯30份，耐熱聚乙烯30份，過氧化二異丙苯0.08份，粘度調節劑60份，增粘樹脂10份，馬來酸酐2份；
(4) 所述步驟 (3) 中的復合含碳球團經干燥后，進入鏈帶式焙燒機內進行高溫還原焙燒，焙燒溫度為1250℃，所述復合含碳球團的料層厚度500mm，焙燒時間為50分鐘 ；本步驟中，所述復合含碳球團經梭式布料機和篩分機進入所述鏈帶式焙燒機內，所述復合含碳球團在所述鏈帶式焙燒機內呈順流式還原焙燒，所述復合含碳球團在所述鏈帶式焙燒機內的順流還原焙燒過程中反應床層從下到上依次經過生球團層、干燥層、 揮發份燃燒層和直接還原焙燒層，并隨著鏈帶往前運行，逐步完成床層內的全部還原焙燒，助燃空氣從所述鏈帶式焙燒機下部的分區送風室中進入復合含碳球團床層， 所述助燃空氣的風量通過調整所述鏈帶式焙燒機下部的分區送風室內送風量的大小進行 調節，所述送風量的大小以滿足復合含碳球團床層的垂直還原焙燒的速度需要為準 ；送風 方式為脈沖式送風或變頻式送風。所述鏈帶式焙燒機內的復合含碳球團焙燒溫度在 10 分鐘內升高到1250℃直接還原焙燒激烈進行的溫度。對所述復合含碳球團進行干燥處理過程中的烘干溫度為250℃，干燥后的 所述復合含碳球團的含水率≤ 3％。
(5) 將所述鏈帶式焙燒機內由 ZnO 還原得到的鋅蒸汽引入氧化室，在氧化室內與空氣 發生氧化反應，生成 ZnO 蒸氣，ZnO 蒸氣經表冷管冷卻到低于 250℃后經布袋收塵器收集并 形成 ZnO 粉末；
(6) 將經過所述步驟 (4) 處理后的復合含碳球團進行水淬處理，并經脫殼、磁選、分級 處理后，獲得半金屬化球團。
實施例3
一種鋼鐵冶煉過程中渣塵的預處理工藝，包括如下步驟：
(1) 將含鋅鋼鐵冶煉中間渣按1.0的碳氧比例配成混合原料，所述混合原料中的鋅含量≤ 2.0％，所述混合原料的細度控制在160目，然后進入成球盤，制成直徑為15mm 的含碳球團，所述含鋅鋼鐵冶煉中間渣包括高爐重力除塵灰、布袋除塵灰、轉爐污泥和電爐粉塵中的一種或幾種。
(2) 將煙煤、褐煤、石灰粉、煤泥、煤矸石和鋸末粉中的一種或幾種混合，制成180目的細粉，得到包殼粉，所述包殼粉中固定碳含量的質量百分比為 40％、揮發成份含量的質量百分比為 30％；
(3) 將所述步驟 (1) 中的含碳球團和所述步驟 (2) 中的包殼粉按 100 ：30的質量 比放入另一個成球盤或成球筒中，加上粘接劑后繼續成球；當所述含碳球團表面覆蓋的所述包殼粉厚度達到 2mm 時，得到復合含碳球團，所述粘接劑包括如下質量份數的原料：三聚丙烯28份，耐熱聚乙烯20份，過氧化二異丙苯0.04份，粘度調節劑40份，增粘樹脂8份，馬來酸酐1.5份；
(4) 所述步驟 (3) 中的復合含碳球團經干燥后，進入鏈帶式焙燒機內進行高溫還原焙燒，焙燒溫度為 1170℃，所述復合含碳球團的料層厚度 300mm，焙燒時間為35分鐘 ；本步驟中，所述復合含碳球團經梭式布料機和篩分機進入所述鏈帶式焙燒機內，所述復合含碳球團在所述鏈帶式焙燒機內呈順流式還原焙燒，所述復合含碳球團在所述鏈帶式焙燒機內的順流還原焙燒過程中反應床層從下到上依次經過生球團層、干燥層、 揮發份燃燒層和直接還原焙燒層，并隨著鏈帶往前運行，逐步完成床層內的全部還原焙燒，助燃空氣從所述鏈帶式焙燒機下部的分區送風室中進入復合含碳球團床層，所述助燃空氣的風量通過調整所述鏈帶式焙燒機下部的分區送風室內送風量的大小進行 調節，所述送風量的大小以滿足復合含碳球團床層的垂直還原焙燒的速度需要為準 ；送風 方式為脈沖式送風或變頻式送風。所述鏈帶式焙燒機內的復合含碳球團焙燒溫度在 8分鐘內升高到 1170℃直接還原焙燒激烈進行的溫度。對所述復合含碳球團進行干燥處理過程中的烘干溫度為200℃，干燥后的 所述復合含碳球團的含水率≤ 3％。
(5) 將所述鏈帶式焙燒機內由 ZnO 還原得到的鋅蒸汽引入氧化室，在氧化室內與空氣 發生氧化反應，生成 ZnO 蒸氣，ZnO 蒸氣經表冷管冷卻到低于 250℃后經布袋收塵器收集并 形成 ZnO 粉末；
(6) 將經過所述步驟 (4) 處理后的復合含碳球團進行水淬處理，并經脫殼、磁選、分級 處理后，獲得半金屬化球團。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。