摘要:針對鋼鐵生(sheng)產工序中大(da)量(liang)的(de)粉塵污(wu)泥，提出了用蓄熱式轉底爐(lu)爐(lu)綜(zong)合處理的(de)方法。

關鍵詞：轉底(di)爐法 塵泥 處理

1 引言

在鋼鐵生(sheng)產(chan)各工序中，均有大量的(de)粉塵，污(wu)泥(ni)(ni)產(chan)生(sheng)，其(qi)主要(yao)品種有：高爐煤(mei)氣(qi)干法(fa)除(chu)塵灰、高爐煤(mei)氣(qi)濕(shi)法(fa)洗滌污(wu)泥(ni)(ni)、轉爐污(wu)泥(ni)(ni)、電爐除(chu)塵灰，以及(ji)各工序的(de)崗位環(huan)(huan)境(jing)除(chu)塵中捕集(ji)的(de)含(han)鐵粉塵，其(qi)總量要(yao)占到企(qi)業(ye)鋼產(chan)量的(de)4－7％。因此，對一個(ge)大型(xing)鋼鐵企(qi)業(ye)而言，其(qi)數量是十分驚(jing)人的(de)，均有幾十萬噸。如何處理這部份塵泥(ni)(ni)，已是企(qi)業(ye)節能減排發展循環(huan)(huan)經濟，實行(xing)清潔化生(sheng)產(chan)的(de)一個(ge)重要(yao)課(ke)題。屬國家重點支持的(de)高新技術領域(yu)。

高爐(lu)(lu)(lu)塵泥(ni)中(zhong)主要含(han)(han)鐵(tie)、碳，一般還含(han)(han)鋅(xin)、鉛(qian)等(deng)有(you)(you)害(hai)原素，具體(ti)的與進入高爐(lu)(lu)(lu)的原料、冶(ye)煉的鋼種有(you)(you)關(guan)。電(dian)爐(lu)(lu)(lu)除塵灰(hui)中(zhong)除含(han)(han)鐵(tie)外，還含(han)(han)有(you)(you)鋅(xin)、鉛(qian)、鉻、鎳(nie)等(deng)金(jin)屬元素。從1976年(nian)起美國環保(bao)機(ji)構(gou)（EPA）將此類(lei)塵泥(ni)，均(jun)劃為有(you)(you)毒固體(ti)廢(fei)料，1988年(nian)開(kai)始(shi)，該粉塵被禁止以傳(chuan)統(tong)的方(fang)(fang)式填(tian)(tian)埋(mai)、棄置(zhi)，必須對其中(zhong)的鋅(xin)、鉛(qian)進行(xing)回(hui)收或鈍(dun)化(hua)處理后(hou)，方(fang)(fang)可填(tian)(tian)埋(mai)。繼(ji)美國之后(hou)，西方(fang)(fang)各國及日本、韓國等(deng)都制定(ding)了(le)類(lei)似的法律。

在我國，早(zao)年的(de)塵(chen)泥(ni)(ni)(ni)也是棄(qi)之(zhi)而(er)填埋的(de)，而(er)后也有將塵(chen)泥(ni)(ni)(ni)直接配(pei)入燒結(jie)原料(liao)(liao)中(zhong)，循(xun)環使用，也有用煉(lian)鋼塵(chen)泥(ni)(ni)(ni)為原料(liao)(liao)作(zuo)(zuo)成冷固球團而(er)作(zuo)(zuo)為煉(lian)鋼冷卻料(liao)(liao)用的(de)。但是配(pei)入燒結(jie)料(liao)(liao)中(zhong)的(de)塵(chen)泥(ni)(ni)(ni)由于其粒度細，會大大影響(xiang)燒結(jie)料(liao)(liao)層的(de)透(tou)氣性(xing)，也會影響(xiang)燒結(jie)礦的(de)強度，同時塵(chen)泥(ni)(ni)(ni)中(zhong)的(de)鋅鉛等易揮發元素，還會在高(gao)(gao)爐內(nei)循(xun)環富集，導致高(gao)(gao)爐煤氣中(zhong)的(de)鋅含量(liang)不斷(duan)上(shang)升(sheng)而(er)在高(gao)(gao)爐上(shang)部結(jie)瘤，煤氣管道(dao)堵塞，影響(xiang)高(gao)(gao)爐的(de)順(shun)行(xing)。而(er)加入煉(lian)鋼中(zhong)的(de)塵(chen)泥(ni)(ni)(ni)球團也很(hen)難得到好的(de)效果。因此(ci)，近年來國內(nei)對此(ci)，也在不斷(duan)地尋求新(xin)的(de)方法，轉底爐直接還原法處理(li)塵(chen)泥(ni)(ni)(ni)就是一(yi)項(xiang)較(jiao)為理(li)想的(de)新(xin)工藝。

2 轉底爐工藝

筆(bi)者(zhe)所在的江(jiang)蘇省(sheng)冶(ye)金設計(ji)院(yuan)有限公(gong)司近期設計(ji)的某鋼廠塵泥(ni)綜合處理(li)項(xiang)目，采用蓄熱(re)式轉(zhuan)底(di)爐(lu)(lu)直接(jie)還(huan)原(yuan)工(gong)藝，其主要流程從(cong)原(yuan)燃料(liao)的接(jie)受至成(cheng)(cheng)(cheng)品輸出為止，其工(gong)序包括：原(yuan)料(liao)接(jie)受、燃料(liao)破碎(sui)、混勻、冷(leng)壓球(qiu)及篩(shai)分、生球(qiu)烘干(gan)、干(gan)球(qiu)篩(shai)分、布(bu)料(liao)、轉(zhuan)底(di)爐(lu)(lu)的焙(bei)燒、熱(re)壓塊、成(cheng)(cheng)(cheng)品冷(leng)卻、成(cheng)(cheng)(cheng)品輸出，氧化(hua)鋅回收。

2.1原料接受

接(jie)受(shou)的原(yuan)料(liao)主(zhu)要(yao)分(fen)為(wei)兩類，一(yi)類是高爐污泥、精(jing)礦(kuang)粉，該部(bu)分(fen)貯(zhu)運過程中不會產生(sheng)揚塵(chen)(chen)，所以采用(yong)自(zi)卸汽車直接(jie)卸入受(shou)料(liao)槽(cao)的方式。另(ling)一(yi)類為(wei)各種干法(fa)除塵(chen)(chen)捕(bu)集(ji)的除塵(chen)(chen)灰，這類粉塵(chen)(chen)粒度(du)細，易(yi)揚塵(chen)(chen)，所以全部(bu)采用(yong)氣力輸送或吸(xi)壓(ya)罐車運送密閉倉貯(zhu)存，從(cong)而防止二次污染。

2.2冷壓球及篩分

經(jing)(jing)配料(liao)(liao)(liao)混勻后的(de)(de)原料(liao)(liao)(liao)，經(jing)(jing)過高壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)球(qiu)(qiu)機(ji)壓(ya)(ya)制出規定尺(chi)寸的(de)(de)生球(qiu)(qiu)，再經(jing)(jing)輥篩(shai)篩(shai)除粉末與(yu)碎球(qiu)(qiu)，送入(ru)下道烘干工序(xu)。在(zai)這(zhe)個工序(xu)中，經(jing)(jing)過多次試驗證明，影響其(qi)成(cheng)球(qiu)(qiu)率與(yu)生球(qiu)(qiu)強度的(de)(de)因(yin)素主要有：a混合(he)料(liao)(liao)(liao)中各種(zhong)配入(ru)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)種(zhong)類(lei)、粒度及成(cheng)份(fen)b、選擇(ze)合(he)適(shi)的(de)(de)粘(zhan)接劑(ji)；c、合(he)適(shi)的(de)(de)粘(zhan)接劑(ji)添加量；d、壓(ya)(ya)球(qiu)(qiu)機(ji)的(de)(de)壓(ya)(ya)力；e、混合(he)料(liao)(liao)(liao)合(he)適(shi)的(de)(de)水分(fen)。

這(zhe)些因素是(shi)交互作用的(de)，試驗結果(guo)證(zheng)明(ming)，不(bu)同(tong)的(de)粉塵及配比，合適的(de)參數是(shi)不(bu)一樣的(de)。

2.3烘干及篩分

在設(she)計工程(cheng)中，我們(men)采用鏈篦機對生(sheng)球進行烘干(gan)，但是這(zhe)種烘干(gan)流(liu)程(cheng)有別于傳(chuan)統的(de)回轉(zhuan)窯氧化球團(tuan)生(sheng)產，在設(she)計中主要考慮了三個(ge)特點：a、對于不同(tong)(tong)的(de)粉塵配(pei)比(bi)及(ji)精(jing)礦(kuang)粉加入比(bi)例不同(tong)(tong)，試(shi)驗(yan)證明其烘干(gan)速率有較大(da)的(de)差別；b、壓制球的(de)規格(ge)要大(da)于通常的(de)氧化球尺寸，因此，它(ta)的(de)水分擴散及(ji)熱傳(chuan)遞過程(cheng)要差于氧化球團(tuan)；c、由于混(hun)合料中配(pei)入了一(yi)定(ding)比(bi)例的(de)燃料，因此干(gan)燥(zao)介質的(de)溫度不宜過高(gao)，必(bi)須控(kong)制在350℃以(yi)下(xia)，這(zhe)也要延長烘干(gan)時間。

經(jing)烘干后的(de)干球再經(jing)圓輥篩篩除碎(sui)球后送往(wang)轉底爐，篩下物(wu)返回使(shi)用。

2.4轉底爐直接還(huan)原

轉(zhuan)底(di)爐(lu)的工(gong)藝過程為：裝料(liao)—加熱升溫—還(huan)原—冷(leng)卻—出(chu)料(liao)。

由(you)于轉底爐的(de)內外圈(quan)周長不(bu)一(yi)，因(yin)此為了保持在爐床(chuang)上布料(liao)厚度一(yi)致，其實(shi)際內外圈(quan)的(de)布料(liao)量是不(bu)一(yi)致的(de)。這與筆者以往設計(ji)的(de)環型燒結機一(yi)樣，必須采取相應措施。

爐料在轉(zhuan)底爐中(zhong)經(jing)(jing)歷(li)預(yu)熱還原(yuan)區(qu)、加熱還原(yuan)區(qu)、高溫還原(yuan)區(qu)、控制還原(yuan)區(qu)、冷卻(que)區(qu)和出(chu)(chu)料區(qu)，完成了還原(yuan)過(guo)程(cheng)排出(chu)(chu)后的熱料經(jing)(jing)熱壓(ya)冷卻(que)后，作為成品輸出(chu)(chu)。

工程(cheng)中(zhong)(zhong)采(cai)用(yong)了具(ju)有(you)自主知(zhi)識產權的蓄熱(re)(re)式轉(zhuan)底(di)爐(lu)(lu)技術，燃料(liao)(liao)采(cai)用(yong)低熱(re)(re)值(zhi)煤氣，打破了目前國(guo)外直接還原(yuan)轉(zhuan)底(di)爐(lu)(lu)必須使(shi)用(yong)天然(ran)氣等高熱(re)(re)值(zhi)燃料(liao)(liao)的常規，使(shi)之(zhi)適(shi)合(he)中(zhong)(zhong)國(guo)國(guo)情。

2.5氧化鋅回收

由(you)于所用原(yuan)料為(wei)鋼(gang)鐵廠的(de)塵泥(ni)，其(qi)高(gao)爐(lu)瓦(wa)斯塵泥(ni)電爐(lu)灰中均含有(you)較高(gao)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋅。所以在轉底(di)爐(lu)的(de)高(gao)溫(wen)還(huan)(huan)原(yuan)條件(jian)下，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋅被還(huan)(huan)原(yuan)、氣化(hua)(hua)(hua)，以鋅蒸汽的(de)形態(tai)隨煙(yan)氣排出，煙(yan)氣隨后被冷卻(que)，且鋅被再次氧(yang)化(hua)(hua)(hua)，生(sheng)成氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋅固體(ti)細顆粒，經布袋捕集，獲得含氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋅65%左右的(de)副產品。

2.6工藝的主(zhu)要特(te)點(dian)是：

a、采用以塵泥內炭為(wei)主的(de)煤基還原工藝。

b、在轉底(di)爐上還原焙燒的物料是(shi)含(han)炭球團(tuan)，炭和氧化鐵、氧化鋅之間是(shi)緊密接(jie)觸，具有快(kuai)速(su)還原的良(liang)好條件。

c、還(huan)原(yuan)焙(bei)燒工藝是(shi)薄料層在高溫敞焰中加熱,可實現快速還(huan)原(yuan),爐料在爐內還(huan)原(yuan)時間短。

d、由于(yu)薄料(liao)層、爐(lu)料(liao)在轉底(di)爐(lu)中不(bu)受壓(ya)，且爐(lu)料(liao)與(yu)爐(lu)襯之間無相對運動，因此對爐(lu)料(liao)的強度(du)要求不(bu)高。

e、對鋅(xin)元素進(jin)行有效回收(shou)，實現資源的綜(zong)合利用。

f、充分利用粉(fen)塵含碳，節約能源。

3 產品及效益

根(gen)據設計(ji)鋼(gang)廠的(de)(de)條件，該項目采(cai)用的(de)(de)主(zhu)要原料有：42萬(wan)噸(dun)(dun)/年(nian)(nian)的(de)(de)各(ge)種含鐵塵泥、12萬(wan)噸(dun)(dun)/年(nian)(nian)精礦粉、1.2萬(wan)噸(dun)(dun)/年(nian)(nian)原煤，其產品為(wei)：30萬(wan)噸(dun)(dun)/年(nian)(nian)高爐(lu)爐(lu)粒（金屬化(hua)率＞80%，TFe 60～65%）、1.5萬(wan)噸(dun)(dun)/年(nian)(nian)氧(yang)化(hua)鋅粉塵（氧(yang)化(hua)鋅含量(liang)～65%）以及20噸(dun)(dun)/小(xiao)時蒸(zheng)汽，高爐(lu)爐(lu)料綜合能耗188.91kg標煤/噸(dun)(dun)。

根據該廠不含(han)(han)稅價(jia)(jia)格條(tiao)件：含(han)(han)鐵塵泥平均(jun)為(wei)205元(yuan)/噸(dun)(dun)、無煙煤為(wei)600元(yuan)/噸(dun)(dun)、轉(zhuan)爐(lu)煤氣0.416元(yuan)/米3、蒸(zheng)汽70元(yuan)/噸(dun)(dun)，其金屬化(hua)高(gao)爐(lu)爐(lu)料制造成本833.73元(yuan)/噸(dun)(dun)。假設金屬化(hua)高(gao)爐(lu)爐(lu)料價(jia)(jia)格按940元(yuan)/噸(dun)(dun)計，氧化(hua)鋅粉塵（含(han)(han)氧化(hua)鋅～65%）9000元(yuan)/噸(dun)(dun)計，則年銷售(shou)額可達43500萬元(yuan)，稅后投(tou)資(zi)收益(yi)率63.29%，全部投(tou)資(zi)回(hui)收期(qi)2.66年

在獲(huo)得(de)以上產(chan)(chan)品與(yu)(yu)(yu)效益(yi)的同(tong)時，對鋼鐵廠塵泥(ni)的有效綜合處理，可(ke)以排(pai)除(chu)粉塵加入(ru)燒結原料對燒結生(sheng)產(chan)(chan)主流(liu)程的干擾，提高燒結礦的產(chan)(chan)量(liang)與(yu)(yu)(yu)質量(liang)，可(ke)以排(pai)除(chu)原料中氧(yang)化鋅對高爐爐襯的破壞與(yu)(yu)(yu)消(xiao)除(chu)高爐上部結瘤，總之(zhi)可(ke)以使高爐順行，延長高爐壽命，并(bing)對煉鋼生(sheng)產(chan)(chan)也會產(chan)(chan)生(sheng)積極的作用。

4 結語

目前，國(guo)內用(yong)轉底爐直接還原法(fa)(fa)處(chu)(chu)(chu)理鋼鐵(tie)(tie)廠塵(chen)(chen)(chen)泥(ni)尚未(wei)有建成(cheng)工(gong)程，但根據我們(men)的試驗研究與工(gong)程研究，其(qi)方(fang)法(fa)(fa)是(shi)可(ke)行(xing)的。筆者(zhe)論為加強對鋼鐵(tie)(tie)生(sheng)產中各種(zhong)塵(chen)(chen)(chen)泥(ni)的有效(xiao)處(chu)(chu)(chu)理，是(shi)每(mei)一個(ge)鋼鐵(tie)(tie)企業(ye)(ye)的責(ze)任(ren)，采(cai)用(yong)蓄熱式轉底爐直接還原工(gong)藝是(shi)當前較為理想(xiang)的一種(zhong)綜合處(chu)(chu)(chu)理方(fang)法(fa)(fa)，它在獲得經(jing)直接還原后(hou)的優質高爐爐料以(yi)外還能夠有效(xiao)回收粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)中的氧化鋅，同時使粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)中的含炭也得到充(chong)分利(li)用(yong)。因此，它是(shi)一種(zhong)鋼鐵(tie)(tie)廠塵(chen)(chen)(chen)泥(ni)綜合處(chu)(chu)(chu)理資源循環利(li)用(yong)的好方(fang)法(fa)(fa)，它在減少廢物排(pai)放、顧及社(she)會(hui)公眾利(li)益(yi)的同時，也能為企業(ye)(ye)自身(shen)帶來良好的經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)。

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