炼钢除尘泥(灰)资源化利用分析

炼钢除尘泥(灰)资源化利用分析
吾塔;臧疆文;丁国东;王新成;宋维兆
【摘要】低碳循环经济是当今国际社会推进的可持续发展的一种新型实践模式,它强调最有效利用资源和保护环境.钢铁企业炼钢过程产生大量除尘产物,这些除尘产物是很好的二次资源.仅2009年,八钢公司转炉炼钢过程产生除尘干污泥约5.8万t,平均含铁量在50%以上;电炉炼钢过程产生的除尘灰1.4万t以上,平均含铁量在42%以上,科学合理地利用这些资源,既可创造经济效益又能减轻环境负担.目前转炉除尘污泥的利用途径是加人烧结混合料,烧结后进入炼铁高炉进行循环.这种做法虽然解决了污泥给环境造成的污染,但极不科学.实践证明,各种含铁尘泥不经预处理,直接加入烧结混合料中进行烧结并非经济科学的利用途径,其主要危害是转炉尘泥中含有害杂质,如ZnO、PbO、Na2O、K2O等,随烧结矿加入高炉,将影响高炉顺行和寿命.其次化学成分、粒度、水分均存在较大差异,污泥的含铁量低(与精矿粉相比),配人烧结后降低了烧结矿的质量和品位,增加高炉能耗,使炼铁产率降低.经分析将这些转炉炼钢除尘污泥和电炉炼钢除尘灰加工成炼钢造渣剂,加入转炉循环使用,有利于降低炼钢成本和环境保护,是科学利用这些资源的最佳途径,将为企业带来巨大的经济效益和社会效益.
【期刊名称】《新疆钢铁》
【年(卷),期】2010(000)004
【总页数】3页(P14-16)
【关键词】转炉除尘泥;电炉除尘灰;科学利用
【作者】吾塔;臧疆文;丁国东;王新成;宋维兆
【作者单位】宝钢集团八钢公司制造管理部;宝钢集团八钢公司制造管理部;宝钢集
团八钢公司制造管理部;宝钢集团八钢公司制造管理部;宝钢集团八钢公司制造管理
部
【正文语种】中文
【中图分类】X756
低碳循环经济是当今国际社会推进的可持续发展的一种新型实践模式，它强调最有效利用资源和保护环境，表现为“资源——产品——再生资源”的经济增长方式，做到生产和消费“污染排放最小化”，以最小成本获得最大的经济效益和环境效益。

转炉污泥是转炉炼钢过程中湿法除尘系统产生的含铁尘泥，每吨钢可产生约12kg （干）污泥。

转炉除尘泥的利用途径是加入烧结混合料，烧结后进入高炉进行循环，是目前国内多数钢厂的做法。

电炉灰是电炉炼钢时电炉烟尘经捕集器、烟道、最后经袋式除尘器处理捕集的。

电弧炉炼钢产出炉料装入量1%～2%的粉尘。

电炉灰中含有40%～50%TFe与大量
的锌、钾、钠、铅等有害元素。

这些有害元素对高炉冶炼危害极大。

锌、钾、钠、氧化物会造成高炉炉壁结瘤，恶化高炉炉况，影响高炉顺行，这种危害对高炉是致命的，甚至影响一代炉龄，铅在高炉炉缸内聚集将影响高炉的使用寿命，存在安全隐患。

因此，电炉灰不能直接加入高炉。

炼钢厂每年产生大量的转炉除尘污泥和电炉除尘灰，约占钢产量的1.5%，经分析这些除尘泥和除尘灰中含有较高的铁，是很好的二次资源。

八钢是1951年建厂的老企业，在固体废弃物的利用和环境污染防治方面做了大量的探索和实践，但企业生产造成的环境污染问题以及资源能源的科学合理利用还有待于更进一步解决。

笔者就炼钢除尘泥（灰）的资源化利用进行分析，探讨资源充分利用的有效途径。

以八钢炼钢为例，电炉除尘灰和转炉除尘干污泥的主要成分及含量见表1、图1、
图2所示。

电炉除尘灰中平均全铁含量是43.79%；转炉污泥全铁含量是52.2%，主要成分为铁及氧化钙，这些都是有益的金属原料及炼钢造渣熔剂。

2005～2009年5 年期间，除2008年受金融危机影响钢产量有下降外，八钢钢产量逐年稳步增长，从图3可以看出随着钢产量的增加，产生的转炉除尘污泥和电
炉除尘灰也相应在增长。

2009年转炉除尘干污泥和电炉除尘灰产生量约7.23万t。

科学合理地利用好这些资源，会为企业带来巨大的经济效益和社会效益。

目前转炉除尘污泥的利用途径是加入烧结混合料，由烧结后进入高炉进行循环。

这种做法虽然解决了污泥给环境造成的污染。

但各种含铁尘泥不经预处理，直接加入烧结混合料中进行烧结并非最佳利用途径，对高炉冶炼造成的危害主要有两点：（1）转炉尘泥中含有害杂质，如ZnO、PbO、Na20、K2O等，随烧结矿加入高炉，将影响高炉顺行和寿命；（2）化学成分、粒度、水分均存在较大差异，污泥的含铁量低（与精矿粉相比），配入烧结后降低了烧结矿的质量和品位，增加高炉能耗，使炼铁产率降低。

而且电炉除尘灰需要贮存在固定的场所，影响周边的生态环境，也危害居民的健康。

在转炉炼钢过程中为了造好渣，早化渣及控温要求，需要加冷却、助熔剂。

目前，炼钢厂以废钢、萤石、轧钢氧化铁磷及块状铁矿石作为化渣和冷却。

助熔剂，上述冷却助熔剂在转炉炼钢中存在以下三点不足。

（1）以散状铁鳞为冷却助熔剂，质量较轻的散状氧化铁皮很容易被风机带走，不但增加了材料的消耗也增加了除尘设备的负荷，最终造成除尘污泥增加。

（2）以块状铁矿石作为冷却助熔剂，由于块状铁矿石较致密，活性差融化速度慢，也起不到较好的助熔剂作用。

（3）以废钢、萤石做冷却助熔剂，使转炉炼钢不易精确命中终点温度。

入炉铁水、废钢一般难以精确计算，铁水、废钢配比难以精确控制，铁水中含硅量波动大，吹炼过程缺少必要的、灵活的降温、调温条件，造成出钢后钢水温度波动大，给工序
间的衔接配合带来困难。

同时，铁水中硅高、锰低，转炉吹炼中期炉渣容易返干，萤石消耗量大，给操作、炉龄造成不利影响。

3.2.1 电炉除尘灰提锌预处理
由于电炉除尘灰中锌的含量比较高（5%～7%），锌粉收集后是很好的资源。

关于电炉除尘灰脱锌，八钢公司曾在回转窑中做了有效的试验，脱锌率可以达到90%
以上，效果显著，但锌粉没有收集利用。

在国内，马鞍山钢铁公司采用转底炉脱锌，再用布袋集尘装置收集、分离提取锌粉，该系统运行一年多，取得了很好的效果。

3.2.2 炼钢除尘泥（灰）生产炼钢造渣剂工艺
将轧钢氧化铁皮、连铸铁鳞、转炉除尘污泥、脱锌处理后电炉除尘灰、粘结剂按照一定比例混合后再压制成型，作为冷却助熔剂，用于转炉（电炉）既可以缩短返干期和整个冶炼周期，又可节省铁水烧损和氧耗，有利于钢厂的铁料平衡，所以说污泥球是转炉生产理想的造渣材料。

转炉污泥及电炉除尘灰生产炼钢造渣剂流程如图4。

采用2.5%的彭润土和3.5%的生石灰作为粘结剂，并加入0.2%的羧甲基纤微素，制作工艺简单，设备投资低，冷固结干燥后可加入转炉（电炉）造渣，可长时间存储。

国内某钢厂[1]以转炉炼钢除尘污泥和电炉炼钢除尘灰为原料生产的造渣球（复合
造渣剂）与矿石的化渣、助熔及冷却效果进行了工业试验对比。

试验条件：转炉容量40t，铁水加入量39～41.6t，平均40.5t/炉；废钢加入量为每炉5.7～7.0t，平均6.0 t/炉；出钢碳含量大于0.1%。

每炉平均加入量污泥球316kg（试验12炉），每炉平均加入量铁矿石610kg（试验10炉），试验各项
指标如表2。

试验(与未使用复合造渣剂的炉次比较)平均每炉加入此复合造渣料316kg（吨钢加入7kg），化渣速度快，喷溅次数明显低于加入矿石的炉次。

P、S去除率较高，
渣中S提高约0.05%，渣中TFe降低约1.52%，提高了金属收得率，转炉开吹时
加人200～300kg，可提高炼钢造渣速度，完全可取代矿石，而且石灰消耗降低，整体效果显著。

通过对炼钢转炉除尘污泥和电炉除尘灰成分分析，认为电炉除尘灰通过脱锌处理后，在炼钢污泥及除尘灰中加入部分粘结剂，通过冷固结工艺制成造渣剂，可用于转炉（电炉）冶炼造渣。

有试验证明，这种处理方式可达到以下效果:
(1)强化造渣，炉渣流动性改善，提高了脱硫、脱磷效果；(2)该造渣剂在转炉（电炉）冶炼时对助熔、化渣、冷却有显著效果，可达到替代矿石的目的；(3)渣中自
由氧化钙降低，石灰用量有所降低；(4)有利于抑制铁水的氧化，提高铁水收得率。

以八钢转炉年产量600万t、电炉产钢60万t计算，每年将产生转炉污泥7.2万t，电炉除尘灰1.5万t。

吨钢加入13～14kg/t复合造渣剂，每年炼钢产生的转炉污
泥和电炉除尘灰可完全消化，不但可以降低（外买）石灰、矿石等造渣助熔、冷却材料的消耗，降低炼钢成本，实现炼钢产生的除尘灰及污泥全面资源化利用，利于环境保护，能产生巨大的经济和社会效益。

【相关文献】
[1] 郑力宁.沙钢污泥和除尘灰资源应用实践.江苏冶金.2008（4），51～52.。