钢铁企业含铁尘泥处理与利用工艺.pdf

钢铁企业含铁尘泥处理与利用工艺 郭秀键 1 舒型武 1 梁广 1 刘引锋 2 1. 中冶赛迪工程技术股份有限公司， 重庆400013;2. 广东韶钢松山股份有限公司第三炼钢厂， 广东 韶关 512000 摘要 介绍钢铁企业含铁尘泥的处理、 利用工艺及其特点， 提出含铁尘泥利用应采取必要的均质化和除杂工艺， 并尽可 能缩短其处理流程， 发挥含铁尘泥的最大利用价值。 关键词 尘泥; 均质化; 除杂; 冷压块; 转底炉 IRON- BEARING DUST AND SLUDGE TREATMENT TECHNOLOGY IN IRON AND STEEL ENTERPRISE Guo Xiujian1Shu Xingwu1Liang Guang1Liu Yinfeng2 1. CISDI Engineering Co. ， Ltd， Chongqing 400013， China; 2. The No. 3 Steelmaking Plant of Songshan Co. ，Ltd， SISCO Shaoguan 512000， China AbstractThe paper introduces iron-bearing dust and sludge treatment technology with its characteristics in iron and steel enterprise， then it points out that necessary homogenization and impurity separation technology should be used，and the treatment process shall be as short as possible，so the value of the iron-bearing dust and sludge can be fully used. Keywordsdust and sludge; homogenization; impurity separation; cold bonded briquette; RHF 1概述 2009 年， 我国粗钢产量为 5. 678 108t， 占世界 产钢总量的 47 ， 居世界第一。钢铁行业是资源和 能源密集型行业， 生产过程中除消耗大量资源、 能源 外， 还产生大量可循环利用的固废物。固废物综合利 用工作是钢铁企业实现循环经济的重要组成内容， 按 照国家发展循环经济的要求， 钢铁企业在不断提升钢 铁主业竞争力的同时， 应积极推行清洁生产， 提高工 业固废资源的综合利用水平， 促进可持续发展。 2钢铁企业固废产生量 先进的大型钢铁企业生产过程中产生的固体废 物量每吨钢为 600 kg 左右， 该指标与原料种类、 生产 工艺都有关系， 一般钢铁企业固废产生量还要高于此 数值。 从原料单元到轧线， 每个工序都有尘泥产生， 且 基本为含铁尘泥， 钢铁企 业 尘 泥 产 生 量 为 每 吨 钢 100 ～ 130 kg。高效回收利用含铁尘泥中的有效元 素， 实现所有含铁尘泥资源的循环利用， 是钢铁工业 发展循环经济的重要内容。统计数据显示， 目前我国 钢铁企业尘泥利用率为 98. 66 ［ 1］。 目前， 含铁尘泥利用遇到的主要问题是 1 各尘 泥成分差距大; 2 部分尘泥含有锌、 铅及碱金属等有 害元素。因此， 有效利用含铁尘泥， 必需有效解决上 述问题。 3尘泥均质化造粒工艺 含铁尘泥返烧结利用是目前最主要的利用方式。 将来自钢厂各工序的含铁尘泥 包括除杂后可回收 尘泥 按关键组分进行分类， 单独定量配料后进行均 质化处理、 造粒， 最终得到均质化并整粒的颗粒料产 品， 运往烧结厂循环利用。 物料均质化造粒过程主要由调节水分、 均匀混 合、 造粒及整粒工艺组成， 以改善烧结透气性、 保证产 品质量稳定性， 降低能耗， 保证烧结生产稳定运行。 造粒可与混合同时进行， 如采用 EIRICH 高速混 合机、 滚筒混合机， 但该方式不易控制产品粒度， 主要 用在对原料粒度要求不高的场合。目前多采用圆盘 造球方式， 在不加粘结剂的条件下， 在圆盘造球机上 造出 3 ～ 10 mm 的小球， 然后再加入已经一次混合的 烧结料进行烧结。采用小球烧结法， 烧结矿的燃料消 耗略有下降， 但原料铁含量也稍有下降， 因此， 加入量 69 环境工程 2011 年 4 月第 29 卷第 2 期 一般不易超过烧结料的 10 。 有研究结果表明 烧结料中每配 1 人造矿料， 混 匀矿消耗下降约 2. 2 kg/t， 灰石消耗下降 0. 16 kg/t， 白 云石消耗下降 0. 3 kg/t［ 2］。 尘泥混匀造球返烧结工艺流程示意见图 1， 该工 艺投资省， 见效快， 但应限制 Zn、 Pb、 K、 Na 等有害元 素的含量。根据高炉炼铁设计规范 要求， 烧结混 合料中配加此类尘泥时， 应使入高炉原料的锌含量小 于 0. 15 kg/t， Na2O、 K2O 总 量 小 于 1. 5 kg/t， 且 越 低越好。 图 1尘泥混匀造球返烧结工艺 4含铁尘泥冷压块工艺 将转炉 OG 泥 /LT 除尘灰、 连铸或轧钢工序产生 的氧化铁皮分别进行干燥， 然后与干灰一起定量配 料， 选择合适的粘结剂， 按配比添加后进行混碾， 并控 制物料总含水量保持在 8 左右， 混碾后的物料进入 高压对辊压球机， 得到高强度团块， 用作造渣剂， 循环 回用于转炉炼钢， 实现尘泥短流程高效循环利用。 影响冷压团块强度的主要因素有 原料配比、 水 量控制、 粘结剂的选择、 压球机压力。为避免冷压团 块对 钢 水 质 量 产 生 不 利 影 响， 宜 优 先 选 用 有 机 粘结剂。 国内宝钢、 武钢、 太钢、 首钢、 本钢、 邯钢、 安钢、 湘 钢等钢铁企业均采用了将转炉除尘尘泥冷压块后作 为转炉造渣料加入转炉循环使用。尘泥冷压团块中 除含有大量 FeO 外， 还含有一定数量的氧化钙和氧 化镁、 氧化锰等成分， 其特定的形成条件， 决定了其化 学反应活性必然高于其他炼钢辅助材料， 可作转炉造 渣剂， 同时可减少石灰加入量。一般转炉需求量为 15 ～ 20 kg/t， 提钒转炉需求量更大。 冷压团块用于转炉， 可减少原料的消耗， 减少氧 气消耗， 缩短冶炼时间， 保护炉衬， 提高炉龄， 同时， 尘 泥中的有用元素不需要经过烧结、 炼铁等工序， 直接 进入炼钢， 实现了有用物质的短流程高效循环利用。 研究表明， 转炉加入尘泥球团冶炼， 平均每炉供氧时 间节省 11 s， 氧气消耗降低 1 m3/t， 降低氧化铁皮消 耗 10 kg/t， 降低石灰消耗 6 ～ 8 kg/t［ 2］。 含铁尘泥冷压块工艺流程见图 2， 该工艺适合处 理含铁量较高的尘泥， 直接进转炉利用， 缩短尘泥的 处理流程， 也可避免因含锌的 OG 泥 /LT 除尘灰等返 回烧结利用而带来的一系列问题， 但锌仍在炼钢系统 内富集， 因此， 对含锌较高的粉尘， 并不是最终的有效 解决方案。 图 2含铁尘泥冷压块工艺流程 5含铁尘泥除杂工艺 钢厂烧结机头二、 三电场除尘灰含钾、 钠盐普遍 较高; 部分钢厂因使用含锌矿石， 高炉瓦斯灰 /泥含 ZnO 较高; 部分钢厂因使用镀锌废钢导致转炉 OG 泥 /LT 除尘灰、 转炉二次除尘灰、 电炉除尘灰含 ZnO 较高。如果上述有害元素长期循环进入烧结工序， 会 影响烧结透气性， 进而对烧结矿质量产生负面影响; 直接影响烧结电除尘效果， 容易导致烧结电除尘不能 达标; 有害元素锌进入高炉， 会在高炉内循环富集， 致 使高炉结瘤， 影响高炉正常生产。目前， 含铁尘泥除 杂采用的工艺有水洗除钾钠、 水力旋流脱锌以及含铁 尘泥直接还原等。 5. 1含铁尘泥水洗除钾钠工艺 将来自烧结电除尘二、 三电场的高含钾钠灰进行 水洗， 灰中的钾盐和钠盐溶于水中， 与其他不溶于水 的固体物质分离开， 溶于水中的钾、 钠盐加热 可利 用废热 蒸发提盐， 蒸发后的水分回收利用， 提取的 钾钠盐用作相关工业的原料。 水洗后的含铁尘泥进入尘泥均质化造粒生产线， 回用于烧结工序。 5. 2水力旋流脱锌工艺 将含锌高的尘泥采用水力旋流方式进行分离， 富 含锌的细颗粒物质从旋流器顶部逸出， 而含锌较低的 粗颗粒物质则从旋流器的底部流出， 从而达到分离锌 的目的。然后分别过滤得到高锌泥和低锌泥两类物 质， 高锌尘泥用作深度提锌原料， 而低锌尘泥则回用 于烧结颗粒料生产工序， 最终回烧结利用 ［ 3］。本工 艺对锌的脱除有一定作用， 但脱除效果并不彻底， 且 随着干法除尘的推广， 该工艺的应用更受限制， 取而 79 环境工程 2011 年 4 月第 29 卷第 2 期 代之的将是煤基直接还原工艺。 5. 3直接还原工艺 含铁尘泥可采用直接还原工艺， 利用其中的 C， 脱除其中的 Zn， 回收 Fe、 Ca 等物质。 含锌尘泥经过预处理， 然后同还原剂 煤粉混 合、 压块后送入还原窑， 窑内炉料被加热装置加热至 一定温度使得废料中的铁和锌的氧化物被还原， 锌在 高温下蒸发， 再度与氧气反应生成氧化锌， 与烟气一 起从还原窑排出， 通过收集装置收集。直接还原得到 的金属化球团经冷却、 筛分， 大颗粒的直接还原铁送 至高炉， 小颗粒的送往烧结。 将含铁尘泥造块生产直接还原铁 DIR 返回高 炉是国外处理含铁尘泥较为普遍的一种方法。据日 本千叶报道， 若按 10 的添加量配入高炉中， 则可使 高炉产量增加 8 ， 每吨铁焦比降低 51 kg［ 4］。 直接还原工艺已有成熟的技术， 如转底炉法 以 转底炉为还原反应器， 以尘泥含碳球团为原料的高温 快速还原法， 可除去尘泥中 90 以上的锌。回转窑 法 以回转窑为还原反应器， SPM 法将尘泥直接加入 回转窑内， 在窑内同时进行还原和造块， Kawasaki 法 是将尘泥预先造球， 尘泥球团通过链箅机处理进入回 转窑进行还原。直接还原产品通常可用于炼铁， 如果 尘泥含铁较高， 有害杂质较少， 也可用于炼钢。 转底炉工艺是当前研究的热点， 其工艺流程见 图 3， 该工艺除用于处理含锌尘泥外， 还可以处理含 钾、 镍等金属的粉尘; 取代焦化、 烧结等工序， 处理赤 铁矿、 褐铁矿、 菱铁矿、 高磷鲕状赤铁矿、 含铁、 铜、 镍 渣等极难选矿石; 处理含钒钛海砂、 红土镍矿、 钒钛磁 铁矿和其他复合伴生矿， 提取钒、 钛、 镍、 钴等贵金属。 6结论 1 含铁尘泥返烧结利用要解决因成分不稳定及 含有锌等有害杂质而影响后续冶炼的问题， 选择合适 的均质化工艺和除杂工艺尤其重要。 图 3转底炉工艺流程 2 含铁尘泥冷压块工艺适合处理含铁量较高的 尘泥， 用于转炉炼钢， 对提高冶炼效率有显著作用， 并 能有效缩短尘泥的处理流程。 3 以转底炉工艺为代表的直接还原工艺可有效 去除锌等有害杂质， 生产直接还原铁， 在处理含锌尘 泥 方 面 具 有 较 强 的 竞 争 力， 是 目 前 研 究 和 推 广 的热点。 参考文献 ［1 ］ 上海铁诺信息咨询有限公司铁诺钢铁研究所. 国内外钢铁企 业环保发展调研报告［R］ . 2009 128. ［2 ］ 初征. 本钢转炉尘泥综合利用研究［J］ . 本钢技术， 2008 3 13- 16. ［3 ］ 廖洪强， 包向军， 余广炜， 等. 钢铁冶金含铁尘泥高效循环利用 技术思路与工艺集成［J］ . 世界金属导报， 2008 6 17- 19. ［4 ］ 于淑娟. 鞍钢含铁尘泥的综合利用现状及发展［J］ . 炼铁， 2007 6 54- 58. 作者通信处郭秀键400013重庆市渝中区双钢路 1 号中冶赛 迪环保事业部 电话 023 63547603 E- mailXiujian. guo cisdi. com. cn 2010 － 08 － 17 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 信息 由于废弃节能灯含汞， 对环境危害很大， 国外对节能灯的回收处理工作十分重视。 美国有 7 个州禁止将节能荧光灯泡直接放在常规的垃圾袋中， 其他州在一年中均有特定时间处理废旧的 节能荧光灯泡。 日本是在荧光灯回收处理方面做得最好的国家。在北海道可以专门处理废弃电池和废荧光灯， 收集的方 式是 93 通过民间环保组织收集， 7 通过各厂家收集。 瑞典和德国则是采用销售体系回收和社区回收两个平行回收渠道。摘自 “中国环境报” 89 环境工程 2011 年 4 月第 29 卷第 2 期