處理含鐵油泥的系統和方法與流程

2023-06-01 18:45:31

本發明屬於冶金領域，具體而言，本發明涉及處理含鐵油泥的系統和方法。

背景技術：

一個產量100萬噸的冷軋帶鋼廠，含鐵油泥一年產生3000～4000噸，其中含鐵油泥的主要成分鐵和氧化鐵佔比70～80％，其餘為乳化液和水分。對其做相關的處理可回收鐵和乳化液中的油。目前，含鐵油泥通常作為固體廢物處理，這樣既要花費油泥處置費，又會浪費鐵資源和造成環境二次汙染。

處理含鐵油泥方法有焚燒法，特點是將含鐵油泥進行焚燒，利用焚燒產生的高溫煙氣乾燥並氧化四氧化三鐵製得三氧化二鐵。此方法沒有回收利用含鐵油泥中的油，而且在焚燒過程中容易產生煙塵和汙水等二次汙染。也有採用通過添加表面活性劑去除含鐵油泥中油份的方法。此方法需要添加化學試劑，導致處理成本增加，而且油份脫除不徹底，同時產生新的汙水。

將含鐵油泥按一定比例同鐵礦混合後，採用傳統的「高爐—轉爐」煉鐵流程工藝，該流程雖然技術成熟和巨大生產能力等優點，但是仍然存在不足：一是對優質焦炭的強烈依賴要求；二是含鐵油泥進入高爐內極易發生結焦，易堵塞高爐，並造成爐膛控制困難。

因此，現有的處理含鐵油泥的技術有待進一步改進。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在於提出一種處理含鐵油泥的系統和方法，採用該系統可以有效回收含鐵油泥中的高附加值的油品和鐵元素，並且在冶煉過程中不會發生結焦現象，從而在保證設備穩定運行的同時實現含鐵油泥的資源化利用。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種處理含鐵油泥的系統。根據本發明的實施例，所述系統包括：

混合裝置，所述混合裝置具有含鐵油泥入口、鐵礦粉入口、粘結劑入口、煤粉入口和混合物料出口；

壓球裝置，所述壓球裝置具有混合物料入口和混合球團出口，所述混合物料入口與所述混合物料出口相連；

預處理裝置，所述預處理裝置具有混合球團入口、油氣混合物出口和預處理後混合球團出口，所述混合球團入口與所述混合球團出口相連；

轉底爐，所述轉底爐具有預處理後混合球團入口、還原煙氣出口和還原固體產物出口，並且所述轉底爐內布置有燒嘴，所述預處理後混合球團入口與所述預處理後混合球團出口相連；

燃氣熔分爐，所述燃氣熔分爐具有還原固體產物入口、熔分煙氣出口、鐵水出口和殘渣出口，所述還原固體產物入口與所述還原固體產物出口相連。

由此，根據本發明實施例的處理含鐵油泥的系統通過將含鐵油泥與煤粉、鐵礦粉和粘結劑依次供給至混合裝置進行混合，由於含鐵油泥具有粘性，因此含鐵油泥可以替代部分粘結劑，從而降低原料成本，並且通過混合過程可以直接降低含鐵油泥的粘性，從而在後續處理過程中可以有效避免含鐵油泥粘附在設備表面，從而保證設備穩定運行，然後通過將上述混合均勻後的混合料進行壓球處理，可實現含鐵油泥與鐵礦粉充分接觸，並且經過後段預處理，含鐵油泥中有機組分以氣體形式即油氣混合物揮發出來，增加了殘留的炭和鐵礦粉的接觸面積，從而使其進入轉底爐進行還原過程時具有較高的還原效率，同時將揮發出來的油氣混合物經後續油氣分離處理即可得到高附加值的油品，從而可以有效避免轉底爐還原過程中的結焦問題，然後將預處理後混合球團依次供給至轉底爐和燃氣熔分爐中進行處理，可以有效回收含鐵油泥中的鐵元素。由此，採用該系統可以在保證設備穩定運行的同時實現含鐵油泥的資源化利用。

另外，根據本發明上述實施例的處理含鐵油泥的系統還可以具有如下附加的技術特徵：

在本發明的一些實施例中，所述預處理裝置中沿著物料運動方向依次分為乾燥段和乾餾段，所述混合球團入口設置在所述乾燥段，所述預處理後混合球團出口和所述油氣混合物出口設置在所述乾餾段。由此，可以有效分離出含鐵油泥中的高附加值的油品，從而提高含鐵油泥的資源化利用。

在本發明的一些實施例中，所述處理含鐵油泥的系統進一步包括：油氣淨化分離裝置，所述油氣淨化分離裝置具有油氣混合物入口、可燃氣出口和油水混合物出口，所述油氣混合物入口與所述油氣混合物出口相連，所述可燃氣出口與所述轉底爐內的燒嘴相連；油水分離裝置，所述油水分離裝置具有油水混合物入口、輕質油出口、水出口和重質油出口，所述油水混合物入口與所述油水混合物出口相連。由此，可以顯著提高含鐵油泥的經濟性。

在本發明的一些實施例中，所述處理含鐵油泥的系統進一步包括：蓄熱式空預器，所述蓄熱式空預器具有空氣入口、高溫煙氣入口、換熱後煙氣出口和換熱後空氣出口，所述高溫煙氣入口與所述還原煙氣出口和所述熔分煙氣出口中的至少之一相連，所述換熱後空氣出口與所述燒嘴和所述燃氣熔分爐中的至少之一相連；煙氣淨化裝置，所述煙氣淨化裝置具有煙氣入口和淨化煙氣出口，所述煙氣入口與所述換熱後煙氣出口相連。由此，可以顯著降低系統能耗。

在本發明的一些實施例中，所述還原煙氣出口和所述熔分煙氣出口中的至少之一與所述預處理裝置相連。由此，可以顯著降低預處理過程能耗。

在本發明的再一個方面，本發明提出了一種處理含鐵油泥的方法。根據本發明的實施例，所述方法包括：

(1)將含鐵油泥、鐵礦粉、粘結劑與煤粉供給至所述混合裝置中進行混合處理，以便得到混合物料；

(2)將所述混合物料供給至所述壓球裝置中進行造球，以便得到混合球團；

(3)將所述混合球團供給至所述預處理裝置中進行預處理，以便得到油氣混合物和預處理後混合球團；

(4)將所述預處理後混合球團供給至所述轉底爐中進行還原處理，以便得到還原煙氣和還原固體產物；

(5)將所述還原固體產物供給至所述燃氣熔分爐中進行熔分處理，以便得到熔分煙氣、鐵水和殘渣。

由此，根據本發明實施例的處理含鐵油泥的方法通過將含鐵油泥與煤粉、鐵礦粉和粘結劑依次供給至混合裝置進行混合，由於含鐵油泥具有粘性，因此含鐵油泥可以替代部分粘結劑，從而降低原料成本，並且通過混合過程可以直接降低含鐵油泥的粘性，從而在後續處理過程中可以有效避免含鐵油泥粘附在設備表面，從而保證設備穩定運行，然後通過將上述混合均勻後的混合料進行壓球處理，可實現含鐵油泥與鐵礦粉充分接觸，並且經過後段預處理，含鐵油泥中有機組分以氣體形式即油氣混合物揮發出來，增加了殘留的炭和鐵礦粉的接觸面積，從而使其進入轉底爐進行還原過程時具有較高的還原效率，同時將揮發出來的油氣混合物經後續油氣分離處理即可得到高附加值的油品，從而可以有效避免轉底爐還原過程中的結焦問題，然後將預處理後混合球團依次供給至轉底爐和燃氣熔分爐中進行處理，可以有效回收含鐵油泥中的鐵元素。由此，採用該系統可以在保證設備穩定運行的同時實現含鐵油泥的資源化利用。

另外，根據本發明上述實施例的處理含鐵油泥的系統還可以具有如下附加的技術特徵：

在本發明的一些實施例中，所述預處理包括乾燥處理和乾餾處理，將所述混合球團依次進行所述乾燥處理和所述乾餾處理，得到預處理後混合球團和油氣混合物。由此，可以有效分離出含鐵油泥中的高附加值的油品，從而提高含鐵油泥的資源化利用。

在本發明的一些實施例中，所述乾燥處理的溫度為140～300攝氏度，所述乾餾處理的溫度為200～500攝氏度，所述乾燥處理和所述乾餾處理的時間總和為20～120分鐘。由此，可以顯著提高含鐵油泥中油品的收率。

在本發明的一些實施例中，所述預處理後混合球團中含水率不高於0.4wt％，揮發分不高於8wt％。由此，可以進一步提高球團的還原效率。

在本發明的一些實施例中，所述處理含鐵油泥的方法進一步包括：(6)將所述油氣混合物供給至所述油氣淨化分離裝置中進行分離處理，以便得到可燃氣和油水混合物，並將所述可燃氣返回至步驟(4)中的所述轉底爐的燒嘴作為燃料使用；(7)將所述油水混合物供給至所述油水分離裝置中進行分離處理，以便得到輕質油、水和重質油。由此，可以顯著提高含鐵油泥的經濟性。

在本發明的一些實施例中，所述處理含鐵油泥的方法進一步包括：(8)將所述還原煙氣和所述熔分煙氣中在至少之一和空氣供給至所述蓄熱式空預器中進行換熱，以便得到換熱後空氣和換熱後煙氣，並將所述換熱後空氣返回至步驟(4)中所述轉底爐中的燒嘴和所述燃氣熔分爐中的至少之一作為助燃氣使用；(9)將所述換熱後煙氣供給至所述煙氣淨化裝置中進行淨化處理，以便得到淨化煙氣。由此，可以顯著降低系統能耗。

在本發明的一些實施例中，所述處理含鐵油泥的方法進一步包括：(10)將所述還原煙氣和所述熔分煙氣中在至少之一返回至步驟(3)作為所述預處理過程的介質使用。由此，可以顯著降低預處理能耗。

在本發明的一些實施例中，在步驟(1)中，將所述含鐵油泥、所述鐵礦粉、所述粘結劑與所述煤粉按照以下質量比混合，所述粘結劑的添加量為所述鐵礦粉的3～12％，所述含鐵油泥的添加量為所述鐵礦粉的10～30％，所述煤粉的添加量以控制混合料中Cmol/Omol為1.1～1.3；任選的，在步驟(2)中，所述混合球團的粒徑為5～50mm；任選的，在步驟(4)中，所述轉底爐內燒嘴的溫度控制在1000～1400攝氏度，還原處理時間為30～120分鐘；任選的，在步驟(4)中，所述還原固體產物的溫度為900～1100攝氏度；任選的，在步驟(5)中，採用蓄熱室燃燒器控制所述燃氣熔分爐內溫度為1300～1600攝氏度；任選的，在步驟(8)中，所述換熱後空氣的溫度不高於650攝氏度。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本發明一個實施例的處理含鐵油泥的系統結構示意圖；

圖2是根據本發明再一個實施例的處理含鐵油泥的系統結構示意圖；

圖3是根據本發明又一個實施例的處理含鐵油泥的系統結構示意圖；

圖4是根據本發明又一個實施例的處理含鐵油泥的系統結構示意圖；

圖5是根據本發明又一個實施例的處理含鐵油泥的方法流程示意圖；

圖6是根據本發明又一個實施例的處理含鐵油泥的方法流程示意圖；

圖7是根據本發明又一個實施例的處理含鐵油泥的方法流程示意圖；

圖8是根據本發明又一個實施例的處理含鐵油泥的方法流程示意圖；

圖9是根據本發明又一個實施例的處理含鐵油泥的系統結構示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係，除非另有明確的限定。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種處理含鐵油泥的系統。根據本發明的實施例，參考圖1，該系統包括：混合裝置100、壓球裝置200、預處理裝置300、轉底爐400和燃氣熔分爐500。

根據本發明的實施例，混合裝置100具有含油油泥入口101、煤粉入口102、鐵礦粉入口103、粘結劑入口104和混合物料出口105，且適於將含鐵油泥、鐵礦粉、粘結劑與煤粉進行混合處理，以便得到混合物料。發明人發現，通過將含鐵油泥與煤粉、鐵礦粉和粘結劑進行混合，其中的含鐵油泥可以替代部分粘結劑，從而可以降低原料成本，並且通過添加鐵礦粉，可以直接降低含鐵油泥的粘性，從而在其後續處理過程中可以有效避免原料粘附在設備表面。需要說明的是，本領域技術人員可以根據實際需要對粘結劑的具體類型進行選擇，例如可以採用膨潤土。

根據本發明的一個實施例，含鐵油泥與煤粉、鐵礦粉和粘結劑的混合比例並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，將含鐵油泥與煤粉、鐵礦粉和粘結劑按照以下比例混合，粘結劑的添加量為鐵礦粉的3～12wt％，含鐵油泥的添加量為鐵礦粉的10～30wt％，煤粉的添加量以控制混合料中Cmol/Omol為1.1～1.3。

根據本發明的實施例，壓球裝置200具有混合物料入口201和混合球團出口202，混合物料入口201與混合物料出口105相連，且適於將混合物料進行造球，以便得到混合球團。由此，通過將上述混合均勻後的混合料進行壓球處理，可實現含鐵油泥與鐵礦粉充分接觸，從而提高後續還原過程中鐵還原效率。

根據本發明的一個實施例，混合球團的粒徑並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，混合球團的粒徑可以為5～50mm。具體的，將混合均勻的混合物料進行混合壓球處理，得到粒徑為φ15-50mm的橢球形物料；或者採用圓盤滾球，得到粒徑為φ5-20mm的圓球形物料。發明人發現，在整個生產運行過程中，當混合球團粒徑過小，壓球過程中電耗明顯增加，成球明顯困難，而當混合球團粒徑過大後，在後段預處理和轉底爐還原過程中，熱傳遞效果顯著降低，熱效率明顯變差。同時通過壓球可實現含鐵油泥與鐵礦粉充分接觸，經過後段預處理過程中的熱處理後，含鐵油泥中的有機組分以氣體形式揮發出來，增加了殘留的炭和鐵礦粉接觸面積，在其進入轉底爐進行還原過程時，提高了鐵的還原效率，並且有效地避免含鐵油泥在轉底爐中出現結焦問題。另一方面，通過將含鐵油泥與鐵礦粉混合壓球，可以有效避免含鐵油泥因直接處理時粘附在反應器中而難以脫除。

根據本發明的實施例，預處理裝置300具有混合球團入口301、油水混合物出口302和預處理後混合球團出口303，混合球團入口301與混合球團出口202相連，且適於將混合球團進行預處理，以便得到油水混合物和預處理後混合球團。由此，可以有效分離出含鐵油泥中的高附加值油品，並且可以避免後續轉底爐的結焦問題。

根據本發明的再一個實施例，預處理裝置中沿著物料運動方向依次分為乾燥段和乾餾段，混合球團入口設置在乾燥段，預處理後混合球團出口和油氣混合物出口設置在乾餾段。由此，通過採用具有乾燥段和乾餾段的預處理裝置，可以有效脫除球團中的水分和揮發分，並且經乾餾段使得含鐵油泥中有機組分從含鐵油泥中充分脫出，經後續油水分離處理可以實現含鐵油泥中高附加值油品的回收，從而有效避免了後續還原處理過程中的結焦問題，進而可以保證系統穩定運行。

根據本發明的又一個實施例，乾燥處理的溫度可以為140～300攝氏度，乾餾處理的溫度可以為200～500攝氏度，乾燥處理和乾餾處理的時間總和可以為20～120分鐘。由此，可以在保證含鐵油泥中油品較高回收率的同時提高後續還原過程中鐵的還原效率。

根據本發明的又一個實施例，預處理後混合球團中的含水率並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，預處理後混合球團中的含水率可以不高於0.4wt％，揮發分可以不高於8wt％。由此，可以提高後續還原過程中鐵的還原效率。

根據本發明的實施例，轉底爐400具有預處理後混合球團入口401、還原煙氣出口402和還原固體產物出口403，並且轉底爐400內布置有燒嘴(未示出)，預處理後混合球團入口401與預處理後混合球團出口303相連，且適於將預處理後混合球團進行還原處理，以便得到還原煙氣和還原固體產物。由此，通過將含鐵油泥與煤粉、鐵礦粉和粘結劑的預處理後混合球團供給至轉底爐中進行還原處理，由於在上述步驟中已充分回收含鐵油泥中的油品，因此在該還原過程中不會產生結焦現象，從而可以保證轉底爐的穩定運行。

根據本發明的一個實施例，還原處理的溫度並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，轉底爐內燒嘴的溫度控制在1000～1400攝氏度，還原處理時間為30～120分鐘。由此，可以進一步提高鐵的還原效率。

根據本發明的再一個實施例，還原固體產物的溫度可以為900～1100攝氏度。由此，將該還原固體產物熱送至後續燃氣熔分爐中進行熔分處理，可以顯著降低後續熔分過程能耗。

具體的，將上述得到的乾燥球團熱送至轉底爐中，轉底爐四周布置有多根燒嘴為整個爐膛提供熱量，燃燒外火焰直接與乾燥球團接觸，燒嘴溫度控制在1000-1400攝氏度，還原時間30-120min，完成還原後的球團溫度為900-1100攝氏度。為轉底爐供熱的每根燒嘴採用獨立控制系統，精確控制轉底爐各反應區溫度在所需溫度範圍內。由於在對物料進轉底爐還原之前，預先將含鐵油泥與鐵礦粉預混壓球，經乾燥和乾餾後，原料中水分得以脫除，疏通球體內部的孔徑，增大乾燥和乾餾後的殘留炭同礦粉間的接觸面積，同時提高球體的機械強度，因此進轉底爐後增強兩者之間的反應活性，提高金屬礦的回收率。其次，整個過程固體產物均採用熱裝，進一步降低煉鐵過程中的能耗。第三，根據檢測結果在混合過程中向原料中加入適量的原煤粉，使乾餾後炭與鐵比在1.2-1.5之間，過量的炭在轉底爐還原過程中可提供適量的熱，可降低轉底爐燃氣用量，提高經濟效益。

根據本發明的實施例，燃氣熔分爐500具有固體還原產物入口501、熔分煙氣出口502、鐵水出口503和殘渣出口504，固體還原產物入口501與還原固體產物出口403相連，且適於將還原固體產物進行熔分處理，以便得到熔分煙氣、鐵水和殘渣。由此，可以有效實現含鐵油泥中鐵元素的回收利用。

根據本發明的一個實施例，燃氣熔分爐內溫度並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，可以採用蓄熱室燃燒器控制燃氣熔分爐內溫度為1300～1600攝氏度。由此，可以顯著提高鐵水與熔渣的分離效率。

具體的，將上述轉底爐還原得到固體產物熱送至燃氣熔分爐中，採用熱裝可進一步降低整個煉鐵過程的能耗。採用蓄熱式燃燒器加熱方式為爐膛供熱，控制爐內溫度在1300-1600攝氏度之間。在燃氣熔分爐兩側設置有對噴的燒嘴，採用換向燃燒實現蓄熱式燃燒，各燃燒器可獨立控制。

根據本發明實施例的處理含鐵油泥的系統通過將含鐵油泥與煤粉、鐵礦粉和粘結劑依次供給至混合裝置進行混合，由於含鐵油泥具有粘性，因此含鐵油泥可以替代部分粘結劑，從而降低原料成本，並且通過混合過程可以直接降低含鐵油泥的粘性，從而在後續處理過程中可以有效避免含鐵油泥粘附在設備表面，從而保證設備穩定運行，然後通過將上述混合均勻後的混合料進行壓球處理，可實現含鐵油泥與鐵礦粉充分接觸，並且經過後段預處理，含鐵油泥中有機組分以氣體形式即油氣混合物揮發出來，增加了殘留的炭和鐵礦粉的接觸面積，從而使其進入轉底爐進行還原過程時具有較高的還原效率，同時將揮發出來的油氣混合物經後續油氣分離處理即可得到高附加值的油品，從而可以有效避免轉底爐還原過程中的結焦問題，然後將預處理後混合球團依次供給至轉底爐和燃氣熔分爐中進行處理，可以有效回收含鐵油泥中的鐵元素。由此，採用該系統可以在保證設備穩定運行的同時實現含鐵油泥的資源化利用。

參考圖2，根據本發明實施例的處理含鐵油泥的系統進一步包括：油氣淨化分離裝置600和油水分離裝置700。

根據本發明的實施例，油氣淨化分離裝置600具有油氣混合物入口601、可燃氣出口602和油水混合物出口603，油氣混合物入口601與油氣混合物出口302相連，可燃氣出口602與轉底爐400內的燒嘴相連，且適於將油氣混合物進行分離處理，以便得到可燃氣和油水混合物，並將可燃氣返回至轉底爐的燒嘴作為燃料使用。由此，通過將含鐵油泥中分離出的可燃氣供給至轉底爐的燒嘴作為燃料使用，可以顯著降低轉底爐燃料成本，並且實現含鐵油泥的資源化利用。

根據本發明的實施例，油水分離裝置700具有油水混合物入口701、輕質油出口702、水出口703和重質油出口704，油水混合物入口701與油水混合物出口603相連，且適於將油水混合物供給至油水分離裝置中進行分離處理，以便得到輕質油、水和重質油。由此，通過將油水混合物進行分離處理，可以實現輕質油和重質油的回收，從而顯著提高含鐵油泥的經濟性。

參考圖3，根據本發明實施例的處理含鐵油泥的系統進一步包括：蓄熱式空預器800和煙氣淨化裝置900。

根據本發明的實施例，蓄熱式空預器800具有空氣入口801、高溫煙氣入口802、換熱後煙氣出口803和換熱後空氣出口804，高溫煙氣入口802與還原煙氣出口402和熔分煙氣出口502中的至少之一相連，換熱後空氣出口804與轉底爐400燒嘴和燃氣熔分爐500中的至少之一相連，且適於將轉底爐中得到的還原煙氣和燃氣熔分爐中得到的熔分煙氣中的至少之一和空氣進行換熱，以便得到換熱後空氣和換熱後煙氣，並將換熱後空氣返回至轉底爐中的燒嘴和燃氣熔分爐中的至少之一作為助燃氣使用。由此，通過回收轉底爐中的還原煙氣或/和燃氣熔分爐中的熔分煙氣的餘熱，並將回收的餘熱用於對空氣進行預熱處理，並將換熱後空氣供給至轉底爐的燒嘴和/或燃氣熔分爐作為助燃氣使用，從而可以有效地提高整個過程的熱利用率，並且降低轉底爐和/或燃氣熔分爐能耗。具體的，換熱後空氣的溫度不高於650攝氏度。

根據本發明的實施例，煙氣淨化裝置900具有煙氣入口901和淨化煙氣出口902，煙氣入口901與換熱後煙氣出口803相連，且適於將上述得到的換熱後煙氣進行淨化處理，以便得到淨化煙氣。具體的，將換熱後煙氣經煙氣淨化裝置後脫除氮硫化物後達標排放。需要說明的是，本領域技術人員可以根據實際需要對煙氣淨化裝置的具體類型進行選擇。

參考圖4，根據本發明的實施例，還原煙氣出口402和熔分煙氣出口502中的至少之一與預處理裝置300相連，且適於將轉底爐中得到的還原煙氣和燃氣熔分爐中得到的熔分煙氣中的至少之一返回預處理裝置作為預處理介質使用。由此，可以顯著降低預處理過程能耗的投入。

如上所述，根據本發明實施例的處理含鐵油泥的系統可具有選自下列的優點至少之一：

根據本發明實施例的處理含鐵油泥的系統可以徹底實現含鐵油泥資源化回收其中高附加價值的油品，同時回收含鐵油泥中的金屬元素，另外該系統採用含鐵油泥與礦粉直接混合壓球煉鐵，可有效避免含鐵油泥轉底爐冶煉過程中出現結焦問題。

根據本發明實施例的處理含鐵油泥的系統採用含鐵油泥與礦粉直接混合壓球，充分利用含鐵油泥取代部分粘結劑，實現成球要求。同時，直接降低含鐵油泥的粘性，在處理含鐵油泥過程中不會出現粘附反應器表面的問題。另外，含鐵油泥的油分可直接作為礦粉還原需要的熱量，含鐵油泥中的鐵也可被還原成鐵水得以回收。

根據本發明實施例的處理含鐵油泥的系統在預處理階段採用乾餾旋轉床，使得含鐵油泥相對布料板靜止不動，可有效避免含鐵油泥粘附盤面或槳葉，提高預處理設備熱效率。

根據本發明實施例的處理含鐵油泥的系統中通過將轉底爐和燃氣熔分爐產生的高溫煙氣與空氣直接換熱後，可充分回收煙氣熱量預熱空氣，有效地提高整個過程的熱利用率。

在本發明的再一個方面，本發明提出了一種利用上述處理含鐵油泥的系統處理含鐵油泥的方法。根據本發明的實施例，參考圖5，該方法包括：

S100：將含鐵油泥、鐵礦粉、粘結劑與煤粉供給至混合裝置中進行混合

該步驟中，將含鐵油泥、鐵礦粉、粘結劑與煤粉供給至混合裝置中進行混合處理，以便得到混合物料。發明人發現，通過將含鐵油泥與煤粉、鐵礦粉和粘結劑進行混合，其中的含鐵油泥可以替代部分粘結劑，從而可以降低原料成本，並且通過添加鐵礦粉，可以直接降低含鐵固體殘渣的粘性，從而在其後續處理過程中可以有效避免原料粘附在設備表面。需要說明的是，本領域技術人員可以根據實際需要對粘結劑的具體類型進行選擇，例如可以採用膨潤土。

根據本發明的一個實施例，含鐵油泥與煤粉、鐵礦粉和粘結劑的混合比例並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，將含鐵油泥與煤粉、鐵礦粉和粘結劑按照以下比例混合，粘結劑的添加量為鐵礦粉的3～12wt％，含鐵油泥的添加量為鐵礦粉的10～30wt％，煤粉的添加量以控制混合料中Cmol/Omol為1.1～1.3。

S200：將混合物料供給至壓球裝置中進行造球

該步驟中，將上述得到的混合物料供給至壓球裝置中進行造球處理，以便得到混合球團。由此，通過將上述混合均勻後的混合料進行壓球處理，可實現含鐵油泥與鐵礦粉充分接觸，從而提高後續還原過程中鐵還原效率。

根據本發明的一個實施例，混合球團的粒徑並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，混合球團的粒徑可以為5～50mm。具體的，將混合均勻的混合物料進行混合壓球處理，得到粒徑為φ15-50mm的橢球形物料；或者採用圓盤滾球，得到粒徑為φ5-20mm的圓球形物料。發明人發現，在整個生產運行過程中，當混合球團粒徑過小，壓球過程中電耗明顯增加，成球明顯困難，而當混合球團粒徑過大後，在後段預處理和轉底爐還原過程中，熱傳遞效果顯著降低，熱效率明顯變差。同時通過壓球可實現含鐵油泥與鐵礦粉充分接觸，經過後段預處理過程中的熱處理後，含鐵油泥中的有機組分以氣體形式揮發出來，增加了殘留的炭和鐵礦粉接觸面積，在其進入轉底爐進行還原過程時，提高了鐵的還原效率，並且有效地避免含鐵油泥在轉底爐中出現結焦問題。另一方面，通過將含鐵油泥與鐵礦粉混合壓球，可以有效避免含鐵油泥因直接處理時粘附在反應器中而難以脫除。

S300：將混合球團供給至預處理裝置中進行預處理

該步驟中，將上述得到的混合球團供給至預處理裝置中進行預處理，以便得到預處理後混合球團和油氣混合物。由此，可以有效分離出含鐵油泥中的高附加值油品，並且可以避免後續轉底爐的結焦問題。

根據本發明的一個實施例，預處理包括乾燥處理和乾餾處理，將混合球團依次進行乾燥處理和乾餾處理，從而可以得到預處理後混合球團和油氣混合物。由此，通過採用具有乾燥段和乾餾段的預處理裝置，可以有效脫除球團中的水分和揮發分，並且經乾餾段使得含鐵油泥中有機組分從含鐵油泥中充分脫出，經後續油水分離處理可以實現含鐵油泥中高附加值油品的回收，從而有效避免了後續還原處理過程中的結焦問題，進而可以保證系統穩定運行。

根據本發明的又一個實施例，乾燥處理的溫度可以為140～300攝氏度，乾餾處理的溫度可以為200～500攝氏度，乾燥處理和乾餾處理的時間總和可以為20～120分鐘。由此，可以在保證含鐵油泥中油品較高回收率的同時提高後續還原過程中鐵的還原效率。

根據本發明的又一個實施例，預處理後混合球團中的含水率並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，預處理後混合球團中的含水率可以不高於0.4wt％，揮發分可以不高於8wt％。由此，可以提高後續還原過程中鐵的還原效率。

S400：將預處理後混合球團供給至轉底爐中進行還原處理

該步驟中，將上述得到的預處理後混合球團供給至轉底爐中進行還原處理，以便得到還原煙氣和還原固體產物。由此，通過將含鐵油泥與煤粉、鐵礦粉和粘結劑的預處理後混合球團供給至轉底爐中進行還原處理，由於在上述步驟S300中採用含鐵油泥與礦粉直接混合壓球煉鐵，因此在該還原過程中不會產生結焦現象，從而可以保證轉底爐的穩定運行。

根據本發明的一個實施例，還原處理的溫度並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，轉底爐內燒嘴的溫度控制在1000～1400攝氏度，還原處理時間為30～120分鐘。由此，可以進一步提高鐵的還原效率。

根據本發明的再一個實施例，還原固體產物的溫度可以為900～1100攝氏度。由此，將該還原固體產物熱送至後續燃氣熔分爐中進行熔分處理，可以顯著降低後續熔分過程能耗。具體的，將上述得到的預處理後混合球團熱送至轉底爐中，轉底爐四周布置有多根燒嘴為整個爐膛提供熱量，燃燒外火焰直接與預處理後混合球團接觸，燒嘴溫度控制在1000-1400攝氏度，還原時間30-120min，完成還原後的球團溫度為900-1100攝氏度。為轉底爐供熱的每根燒嘴採用獨立控制系統，精確控制轉底爐各反應區溫度在所需溫度範圍內。由於在對物料進轉底爐還原之前，預先將含鐵油泥與鐵礦粉預混壓球，經預處理後，原料中水分和揮發分得以脫除，疏通球體內部的孔徑，增大預處理後的殘留炭同礦粉間的接觸面積，同時提高球體的機械強度，因此進轉底爐後增強兩者之間的反應活性，提高金屬礦的回收率。其次，整個過程固體產物均採用熱裝，進一步降低煉鐵過程中的能耗。第三，根據檢測結果在混合過程中向原料中加入適量的原煤粉，使預處理後炭與鐵質量比在1.2-1.5之間，過量的炭在轉底爐還原過程中可提供適量的熱，可降低轉底爐燃氣用量，提高經濟效益。

S500：將還原固體產物供給至燃氣熔分爐中進行熔分處理

該步驟中，將上述所得到的還原固體產物供給至燃氣熔分爐中進行熔分處理，以便得到熔分煙氣、鐵水和殘渣。由此，可以實現含鐵油泥中鐵元素的回收利用。

根據本發明的一個實施例，燃氣熔分爐內溫度並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，可以採用蓄熱室燃燒器控制燃氣熔分爐內溫度為1300～1600攝氏度。由此，可以顯著提高鐵水與熔渣的分離效率。

具體的，將上述轉底爐還原得到固體產物熱送至燃氣熔分爐中，採用熱裝可進一步降低整個煉鐵過程的能耗。採用蓄熱式燃燒器加熱方式為爐膛供熱，控制爐內溫度在1300-1600攝氏度之間。在燃氣熔分爐兩側設置有對噴的燒嘴，採用換向燃燒實現蓄熱式燃燒，各燃燒器可獨立控制。

根據本發明實施例的處理含鐵油泥的方法通過將含鐵油泥與煤粉、鐵礦粉和粘結劑依次供給至混合裝置進行混合，由於含鐵油泥具有粘性，因此含鐵油泥可以替代部分粘結劑，從而降低原料成本，並且通過混合過程可以直接降低含鐵油泥的粘性，從而在後續處理過程中可以有效避免含鐵油泥粘附在設備表面，從而保證設備穩定運行，然後通過將上述混合均勻後的混合料進行壓球處理，可實現含鐵油泥與鐵礦粉充分接觸，並且經過後段預處理，含鐵油泥中有機組分以氣體形式即油氣混合物揮發出來，增加了殘留的炭和鐵礦粉的接觸面積，從而使其進入轉底爐進行還原過程時具有較高的還原效率，同時將揮發出來的油氣混合物經後續油氣分離處理即可得到高附加值的油品，從而可以有效避免轉底爐還原過程中的結焦問題，然後將預處理後混合球團依次供給至轉底爐和燃氣熔分爐中進行處理，可以有效回收含鐵油泥中的鐵元素。由此，採用該系統可以在保證設備穩定運行的同時實現含鐵油泥的資源化利用。

參考圖6，根據本發明實施例的處理含鐵油泥的方法進一步包括：

S600：將油氣混合物供給至油氣淨化分離裝置中進行分離處理

該步驟中，將S300得到的油氣混合物供給至油氣淨化分離裝置中進行分離處理，以便得到可燃氣和油水混合物，並將可燃氣返回至S400中的轉底爐的燒嘴作為燃料使用。由此，通過將含鐵油泥中分離出的可燃氣供給至轉底爐的燒嘴作為燃料使用，可以顯著降低轉底爐燃料成本，並且實現含鐵油泥的資源化利用。

S700：將油水混合物供給至油水分離裝置中進行分離處理

該步驟中，將油水混合物供給至油水分離裝置中進行分離處理，以便得到輕質油、水和重質油。由此，通過將油水混合物進行分離處理，可以實現輕質油和重質油的回收，從而顯著提高含鐵油泥的經濟性。

參考圖7，根據本發明實施例的處理含鐵油泥的方法進一步包括：

S800：將還原煙氣和熔分煙氣中的至少之一和空氣供給至蓄熱式空預器中進行換熱

該步驟中，將還原煙氣和熔分煙氣中的至少之一和空氣供給至蓄熱式空預器中進行換熱，以便得到換熱後空氣和換熱後煙氣，並將換熱後空氣返回至S400中轉底爐中的燒嘴和S500中的燃氣熔分爐中的至少之一作為助燃氣使用。由此，通過回收轉底爐中的還原煙氣或/和燃氣熔分爐中的熔分煙氣的餘熱，並將回收的餘熱用於對空氣進行預熱處理，並將換熱後空氣供給至轉底爐的燒嘴和/或燃氣熔分爐作為助燃氣使用，從而可以有效地提高整個過程的熱利用率，並且降低轉底爐和/或燃氣熔分爐能耗。具體的，換熱後空氣的溫度不高於650攝氏度。

S900：將換熱後煙氣供給至煙氣淨化裝置中進行淨化處理

該步驟中，將換熱後煙氣供給至所述煙氣淨化裝置中進行淨化處理，以便得到淨化煙氣。具體的，將換熱後煙氣經煙氣淨化裝置後脫除氮硫化物後達標排放。

參考圖8，根據本發明實施例的處理含鐵油泥的方法進一步包括：

S1000：將還原煙氣和熔分煙氣中的至少之一返回至S300中預處理裝置作為預處理介質使用

該步驟中，將還原煙氣和熔分煙氣中的至少之一返回至S300中預處理裝置作為預處理介質使用。由此，可以顯著降低預處理過程能耗的投入。

下面參考具體實施例，對本發明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發明。

實施例

由鞍鋼提供的含鐵油泥，通過工業分析測得其固定碳含量為10±1wt％，揮發分含量大於50wt％，灰渣(以鐵組分為主)含量為39±0.8wt％。參考圖9，將含鐵油泥與鐵礦粉、粘結劑(膨潤土)和煤粉供給至混合裝置中混合均勻，得到混合物料，其中各組分質量比為，粘結劑的添加量為鐵礦粉的3～12％，含鐵油泥的添加量為鐵礦粉的10～30％，煤粉的添加量以控制混合料中Cmol/Omol為1.1～1.3，然後將混合物料供給至壓球裝置中壓製成粒徑為25±2mm的橢球形混合球團；壓制好的混合球團通過輸送系統送至預處理裝置的乾燥段進行乾燥處理，混合球團於180±10攝氏度下進行乾燥，乾燥時間控制在20min；將乾燥後的混合球團送入乾餾段，混合球團於350-500攝氏度下進行乾餾，將所得有機揮發組分即油氣混合物，然後將預處理後的混合球團供給至轉底爐中，通過控制每一個燒嘴的流量來控制爐膛的溫度，轉底爐入口爐膛溫度控制在1000攝氏度，中間每相隔一個燃燒器，對應溫度增加60±20攝氏度，而離出口較近的五個燃燒器溫度依次降低，每相鄰一根燃燒器溫度依次降低50±30攝氏度，最終預處理混合球團在1000～1100攝氏度發生還原反應，得到還原固體產物和還原煙氣，然後將得到的還原固體產物熱送到燃氣熔分爐中，在1550±15攝氏度下，鐵被熔化成鐵水，同時得到熔分煙氣和殘渣，然後將轉底爐得到的還原煙氣和燃氣熔分爐中得到的熔分煙氣以及空氣供給至蓄熱式空預器中進行換熱，得到換熱後空氣和換熱後煙氣，並將換熱後空氣返回至轉底爐中的燒嘴和燃氣熔分爐中作為助燃氣使用；將轉底爐中得到的還原煙氣和燃氣熔分爐中得到的熔分煙氣中的至少之一返回預處理裝置作為預處理介質使用，而將換熱後煙氣供給至煙氣淨化裝置中進行淨化處理，以便得到淨化煙氣，而將預處理裝置中得到的油氣混合物供給至油氣淨化分離裝置中進行分離處理，得到可燃氣和油水混合物，並將可燃氣返回至轉底爐的燒嘴作為燃料使用；接著將油水混合物供給至油水分離裝置中進行分離處理，得到輕質油、水和重質油。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。

儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。