本发明涉及钢铁冶金和有色冶金技术的工业环保领域，具体涉及一种钢铝协同的资源高效利用方法。
背景技术：
1、钢铁工业制造了国家重要的钢铁原材料产品，也产生了诸多二次能源与难利用废弃物。钢铁工业产生的二次能源主要有两类，一类是低热值的烧结矿废烟气、热风换热炉烟气、加热炉烟气等，另一类是高热值的焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气等。现有的主要利用途径是将高热值的二次能源用于燃烧供热或通过热交换后用于发电，而大部分的低热资源却被浪费。同时，还有大量的高炉渣和转炉渣显热也并未得到充分利用。
2、赤泥是氧化铝工业产生的固体废弃物，因其主要成分为fe2o3、颜色呈现红色而命名。我国每生产1t氧化铝约产生1.8t赤泥固废，国内现有堆存量约6亿吨。据统计，2020年国内赤泥的综合利用率10％左右。2025年国内赤泥的综合利用率需达到60％左右，达到该目标仍需消纳大量固废的技术来承载，当前赤泥的规模化处理为世界级难题。
3、钢厂铝厂协同成为产业集聚区而存在，借助各自特有资源，在钢铝资源高效利用上具有显著优势。钢铝协同提升了钢厂废气等二次能源及废渣等难处理渣尘泥利用率，最大限度的将铝厂赤泥用于高附加值物料制备。
4、中国发明专利公开文本cn114657303a公开了一种高铁赤泥和废钢协同利用的方法，通过将赤泥与废钢混合熔炼后，作为电炉炼钢的原料，从而实现了固废的高效利用，但是其协同效果不够完善，无法对钢厂的废弃能源进行合理协调。
技术实现思路
1、本发明针对上述技术问题，提出一种钢铝协同的资源高效利用方法。
2、具体通过如下技术方案实现：
3、一种钢铝协同的资源高效利用方法，包括如下步骤：
4、(1)收集拜耳法制铝得到的铝业固废高铁赤泥，对收集到的高铁赤泥进行磁选和筛选，筛选经磁选后的高铁赤泥，使得高铁赤泥的化学成分按质量百分比包括：fe2o3：44.1～49.8wt％，sio2：7.4～9.8wt％，al2o3：11～14.6wt％，na2o：5.4～6.5wt％，tio2：2.6～4.1wt％，水分：18～22wt％，其余为不避免的杂质。
5、(2)将钢厂的150～1000℃的钢厂煤气进行除尘，将除尘后的钢厂煤气暂存于集气装置内，然后将集气装置与热风换热炉相连，并将钢厂煤气排入到热风换热炉内，所述钢厂煤气为焦炉煤气、高炉煤气和/或转炉煤气。
6、(3)将步骤(2)中排入到热风换热炉内的钢厂煤气经过热风换热炉进行换热处理后按温度进行分类排出，其中将温度为150～300℃的换热气体排入到铝厂的低温干燥炉内，将温度为950～1000℃的气体排入到铝厂的高温焙烧炉内，将1000℃以上的燃烧气排入到蒸汽燃气联合发电装置中进行发电。
7、(4)将步骤(1)筛选得到的高铁赤泥置于步骤(3)所述的低温干燥炉内进行烘干处理，其中烘干温度为150～300℃，烘干时间为1.5～3h，控制高铁赤泥最终水分含量为5～15wt％。
8、(5)将铝厂生产得到的氢氧化铝产品置于步骤(3)所述的高温焙烧炉内进行焙烧，焙烧温度为950～1100℃，焙烧时间为1～3h，得到氧化铝产品。
9、(6)将粘结剂、石灰以及步骤(4)烘干后的高铁赤泥共同加入至混料装置内进行混合，其中按照质量比高铁赤泥：粘结剂：石灰为(68～73)：(1～2)：(30～25)进行混合，混合3～5min后得到混合料。
10、(7)将步骤(6)得到的混合料置入到研磨装置内进行研磨，研磨得到粒度小于200目的混合料的占比在85wt％以上后，停止研磨，得到研磨混合料。
11、(8)将步骤(7)得到的研磨混合料置入到造球机中进行造球，得到生球粒径为6～20mm的熔剂球团。
12、(9)将步骤(8)得到的熔剂球团置于步骤(3)所述的低温干燥炉中进行烘干处理，烘干温度为150～300℃，烘干时间为1.5～3h，烘干后熔剂球团的水分在3wt％以下。
13、(10)在钢厂的转炉炼钢过程中的吹氧前低温阶段，加入步骤(9)得到的熔剂球团，加入量为10～20kg/吨钢，在转炉炼钢过程中的吹氧中后期深脱磷阶段，再次加入步骤(8)得到的熔剂球团，加入量为3～5kg/吨钢，将钢液中的磷含量从0.16～0.25wt％降至0.02wt％以下。
14、作为优选，步骤(6)中的所述粘结剂为膨润土、水泥或改性淀粉中的一种或多种。
15、作为优选，步骤(2)中集气装置内的温度为1000℃以上的钢厂煤气直接排入到蒸汽燃气联合发电装置中进行发电。
16、一种钢铝协同的资源高效利用方法，包括如下步骤：
17、(1)收集拜耳法制铝得到的铝业固废高铁赤泥，对收集到的高铁赤泥进行磁选和筛选，筛选经磁选后的高铁赤泥，使得高铁赤泥的化学成分按质量百分比包括：fe2o3：55.1～62.3wt％，sio2：9.2～12.3wt％，al2o3：13.8～18.2wt％，na2o：6.8～8.1wt％，tio2：3.3～5.1wt％，其余为不避免的杂质，并且每百重量份的所述高铁赤泥中还含有16～23重量份的水分。
18、(2)将钢厂的150～1000℃的钢厂煤气进行除尘，将除尘后的钢厂煤气暂存于集气装置内，然后将集气装置与热风换热炉相连，并将钢厂煤气排入到热风换热炉内，所述钢厂煤气为焦炉煤气、高炉煤气和/或转炉煤气。
19、(3)将步骤(2)中排入到热风换热炉内的钢厂煤气经过热风换热炉进行换热处理后按温度进行分类排出，其中将温度为150～300℃的气体排入到铝厂的低温干燥炉内，将温度为950～1000℃的气体排入到铝厂的高温焙烧炉内，将1000℃以上的燃烧气排入到蒸汽燃气联合发电装置中进行发电。
20、(4)将步骤(1)得到的高铁赤泥置于步骤(3)所述的低温干燥炉内进行烘干处理，其中烘干温度为150～300℃，烘干时间为1.5～3h，控制高铁赤泥最终水分含量为5～15wt％。
21、(5)将铝厂生产得到的氢氧化铝产品置于步骤(3)所述的高温焙烧炉内进行焙烧，焙烧温度为950～1100℃，焙烧时间为1～3h，得到氧化铝产品。
22、(6)将粘结剂、石灰以及步骤(4)烘干后的高铁赤泥共同加入至混料装置内进行混合，其中按照质量比高铁赤泥：粘结剂：石灰为(93～95)：(1～2)：(5～3)，混合3～5min后得到混合料。
23、(7)将步骤(6)得到的混合料置入到研磨装置内进行研磨，研磨得到粒度小于200目的混合料的占比在85wt％以上后，停止研磨，得到研磨混合料。
24、(8)将步骤(7)得到的研磨混合料置入到造球机中进行造球，得到生球粒径为6～20mm的冷球团。
25、(9)将步骤(8)得到的冷球团置于步骤(3)所述的低温干燥炉内进行烘干处理，烘干温度为150～300℃，烘干时间为1.5～3h，烘干后冷球团的水分在3wt％以下。
26、(10)在钢厂的转炉炼钢过程中中后期的脱碳升温阶段，分批次的加入步骤(9)得到的烘干后的冷球团，加入量为5～10kg/吨钢，调节钢水温度至出钢温度，同时通过冶炼将冷球团中的fe元素熔至钢水中。
27、作为优选，步骤(10)中所述分批次具体为三个批次：第一批次加入冷球团总量的10～25wt％，第二批次加入冷球团总量的15～30wt％，剩余部分第三批次加入，加入量的总量为5～10kg/吨钢。
28、作为优选，步骤(10)中所述分批次具体为五个批次：第一批次加入冷球团总量的5～15wt％，第二批次加入冷球团总量的8～20wt％，第三批次加入冷球团总量的20～30wt％，第四批次加入冷球团总量的15～25wt％，剩余部分第五批次加入，加入量的总量为5～10kg/吨钢。
29、作为优选，所述粘结剂为膨润土或改性淀粉中的一种或多种。
30、作为优选，所述研磨装置为球磨机，所述造球机为圆盘造球机。
31、作为优选，所述球磨机的球料比为(5～8)：1。
32、作为优选，所述热风换热炉内设置有气体温度检测部件，所述热风换热炉设置有燃烧气排出口，所述燃烧气排出口与两个或三个的燃烧气排出管连通，且所述燃烧气排出口上设置有转换阀门，所述转换阀门能够根据气体温度检测部件检测到的温度值而进行转换，将气体通过不同的燃烧气排出管排出。
33、本发明可以在第一步即对铝业固废的不同的高铁赤泥先进行分类，然后进行上述两种不同的技术路线，并且也可以在最后一步添加的时候在不同阶段添加熔剂球团，也添加冷球团，即本发明的两条技术路线也可以合在一起进行。
34、本发明的技术效果在于：
35、1，本发明提出了一种钢铝协同的资源化利用的技术路径，主要为热能源协同利用和物质协同利用。热能源协同利用是对钢厂产生的各种热能源如高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的热量及燃烧热值进行充分的利用，一方面通过集气装置各种煤气能源进行统一收集管理，再将整合后的气体能源通过热风换热炉提供稳定且能够按温度分类的热能，另一方面，通过蒸汽燃气发电装置提供稳定的电能。其中，热能的低温输出能量主要作为干燥铝业固废赤泥和熔剂球团、冷球团品的热量来源；高温输出的能量，作为铝业生产中焙烧装置的热源。从而非常全面和整体的对煤气产生的热能进行了全面利用。
36、2，本发明通过对铝厂产生的大量工业固废高铁赤泥作为原料(物质协同利用)，通过与热能源协同而实现将赤泥制备为不同类型的炼钢用原辅料，通过具体的组分、制备过程以及各过程参数的设置，实现了能够在不同的流程中进行高效利用。由于在炼钢初期温度低，石灰溶解效果差，本发明具体制备了赤泥为基体的熔剂球团进行化渣脱磷；而在炼钢中后期的脱碳阶段，钢水温度高，容易产生喷溅，本发明具体制备了赤泥为基体的冷球团，能够控制吹炼温度，防止喷溅，同时可回收赤泥中fe元素。
37、3，本发明通过对具体步骤和参数进行具体设置，整体的对热能源协同利用和物质协同利用进行良好协调，能够实现降低钢厂冶炼生产成本3～5元/t钢，提高钢厂能源利用率30％～40％，发电效率能够提升20～30％；能够实现降低铝厂能源消耗50～60％，赤泥综合利用率提高20％～30％等技术效果。
1.一种钢铝协同的资源高效利用方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的钢铝协同的资源高效利用方法，其特征在于，步骤(6)中的所述粘结剂为膨润土、水泥或改性淀粉中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的钢铝协同的资源高效利用方法，其特征在于，步骤(2)中集气装置内的温度为1000℃以上的钢厂煤气直接排入到蒸汽燃气联合发电装置中进行发电。
4.一种钢铝协同的资源高效利用方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的钢铝协同的资源高效利用方法，其特征在于，步骤(10)中所述分批次具体为三个批次：第一批次加入冷球团总量的10～25wt％，第二批次加入冷球团总量的15～30wt％，剩余部分第三批次加入，加入量的总量为5～10kg/吨钢。
6.根据权利要求4所述的钢铝协同的资源高效利用方法，其特征在于，步骤(10)中所述分批次具体为五个批次：第一批次加入冷球团总量的5～15wt％，第二批次加入冷球团总量的8～20wt％，第三批次加入冷球团总量的20～30wt％，第四批次加入冷球团总量的15～25wt％，剩余部分第五批次加入，加入量的总量为5～10kg/吨钢。
7.根据权利要求4所述的钢铝协同的资源高效利用方法，其特征在于，所述粘结剂为膨润土或改性淀粉中的一种或多种。
8.根据权利要求1或4所述的钢铝协同的资源高效利用方法，其特征在于，所述研磨装置为球磨机，所述造球机为圆盘造球机。
9.根据权利要求8所述的钢铝协同的资源高效利用方法，其特征在于，所述球磨机的球料比为(5～8)：1。
10.根据权利要求1或4所述的钢铝协同的资源高效利用方法，其特征在于，所述热风换热炉内设置有气体温度检测部件，所述热风换热炉设置有燃烧气排出口，所述燃烧气排出口与两个或三个的燃烧气排出管连通，且所述燃烧气排出口上设置有转换阀门，所述转换阀门能够根据气体温度检测部件检测到的温度值而进行转换，将气体通过不同的燃烧气排出管排出。
