钢铁冶金尘泥的产生及处置利用技术分析

钢铁冶金尘泥的产生及处置利用技术分析
发布时间：2021-11-10T07:37:51.708Z 来源：《中国科技人才》2021年第22期作者：沈广华
[导读] 钢铁冶金过程中会不可避免地产生尘泥，而尘泥中铁、锌等有价元素丰富，若处理不当，不仅会引发环境污染，也造成资源浪费。

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摘要：钢铁冶金过程中会不可避免地产生尘泥，而尘泥中铁、锌等有价元素丰富，若处理不当，不仅会引发环境污染，也造成资源浪费。

基于可持续发展理念，钢铁生产中必须关注尘泥的有效处理与科学利用，创新处理技术，实现各流程、各工序的改革，以实现尘泥的有效处理和可回收利用。

本文在论述尘泥处理现状的基础上，重点论述了钢铁冶金尘泥的有效处理技术，希望为尘泥的循环利用提供相应的指导与参考，真正走可持续发展之路。

关键词：钢铁冶金；尘泥；处置；利用；工艺
钢铁冶金生产过程中产生的尘泥量大，如果不直接处理直接排放浪费资源且污染环境。

现阶段尘泥处理的主要方式也是应用经验较为充足的处理方式主要是固化处理、填海处理及生态处理，固化处理法、填海法没有从根本上解决环境二次污染问题，而生态处理是可持续发展理念下钢铁冶金尘泥科学处理的正确选择，也是当前研究的热点。

一、钢铁冶金尘泥的特征及危害
钢铁冶金尘泥种类较多，既有瓦斯灰、烧结灰，也有转炉灰、轧钢杂灰，还包括有色冶炼产生的沉淀污泥，其含铁氧化物、含钙氧化物含量丰富。

钢铁冶金尘泥力度较细，很容易引发大气污染。

我国钢铁冶金尘泥处置技术起步较晚，但因为产量大、利用附加值高，是目前冶金固废利用与循环经济发展的重点关注对象[1]。

从行业发展前景来看，冶金尘泥处理市场广阔，发展前景光明，做好钢铁冶金尘泥产生及处置利用技术的创新研究与推广应用具有现实必要性与可行性。

二、我国目前钢铁冶金尘泥处理利用现状
现阶段冶金尘泥处理效果并不理想，主要在于其工序、工艺，没有考虑到尘泥处理过程中的环境二次污染风险，在尘泥处理上只追求眼前利益，缺乏长期规划，将尘泥进行基础的烧结处理，后将其送入高炉冶炼。

但这种处理方法较单一，且管理粗放，缺点明显，各种尘泥成分及水分差别大，烧结原料成分不够稳定，最终影响烧结效果。

一些有毒有害物质会富集，引发的污染风险，对人体的健康威胁程度加剧，也不利于除尘工作的深化开展，除尘效果大打折扣 [2]，也影响烧结矿或球团矿的强度，对其他性能稳定性也有不利。

其有一定的厂区环保威胁性，在运输过程中很容易因为扬尘问题引发大气污染，一些有色冶炼尘泥因为有用元素含量较低其处理费用高，多数企业选择直接堆放的粗暴处理方式，既污染环境又浪费土地资源，甚至引发有毒有害元素的渗透。

三、钢铁冶金尘泥的有效处置及资源化利用
（一）企业内部的利用
首先是烧结配料利用，这是主要处理方法之一。

需要注意的是，配料过程中的投放比例应控制在3%-5%之间，以减少烧结矿质量风险，也降低出尘影响，从长远看，尘泥直接回收利用的比例将会继续减少。

冶金尘泥冷固结造球技术，以金矿粉、冶金尘泥为原料，基于造球原理进行高炉、转炉、电炉系列流转作业的处理技术，其优点是成本较低，粉尘危害较小。

缺点是负面影响大，如果引入水泥有机质等粘接剂会增加出渣，杂质循环处理效果不明显，其多在一些杂质含量低的尘泥处置场景下使用。

物理分离工艺，主要是基于机械分离、磁选分离等进行尘泥的有效处理，例如含锌尘泥主要以物理方法完成初步分离，被分离后的粗粉用于炼铁，细粉可回收利用。

磁选是利用瓦斯灰粒度分布特点，根据其磁性强弱的差异，以离心或磁选的方式实现新元素的富集。

物理分离效率偏低，粗粉中锌脱除效果不明显，而富锌粉的锌含量较低[3]，一般作为初级处理来使用。

（二）磁性材料的制备
在钢铁冶金过程中产生的部分尘泥主要是氧化铁皮等，含铁氧化物较多，可以作为磁性加工材料进行处理利用。

氧化铁红作为冷轧废盐酸处理铁锈再生副产品，在深加工之后可转变为永磁材料，对应的附加值较高，我国宝钢武钢等已经建立了铁氧体磁性材料生产线，进行尘泥到磁性材料的转换，目前主要的转换方法是干法和湿法，其中干法以氧化铁皮为原材料，让其与被氧化物混合造球，经过氧化、预烧结、压制后成型。

而湿法则是以氧化铁红为原料，让其与被氧化物湿混烧结粉碎，最终成型。

软磁材料是以氧化铁红为原料，与锰等氧化物化浆混合，经预烧干燥成型加工处理。

（三）湿法除杂再利用
因为钢铁冶金原料本身含有一些钾、锌等杂质元素，生成的化合物具有熔点低、沸点低的特性，很容易在高温窑炉中挥发[4]，但又容易在尘泥中富集。

一般来说尘泥越细，这些杂质元素的富集程度越高，因此应采用湿法除杂后再利用。

主要对应湿法工艺和活法工艺两种
工艺。

湿法可以有效处置含钾和锌的尘泥。

烧结机头含钾除尘灰湿法除杂溶解分离、结晶提纯的方式进行尘泥处理。

而含锌尘泥湿法除杂技术又对应水力漩流分离技术和湿法冶金技术，锌含量在0.2%以下的瓦斯泥烧结，锌含量高于0.2%的瓦斯泥转底炉利用，这种处理方法产生的泥浆对设备有一定的腐蚀性。

湿法冶金工艺则是利用含锌氧化物与酸碱盐溶液反应的天然属性，让其于合适参数下完成金属分离，从而提纯。

（四）火法除杂再利用
主要是将含锌尘泥于高温还原条件下让其转变为蒸汽，最后随烟气排出并得以有效收集，是目前比较推崇的，又具体分为循环流化床技术、回转窑技术、转底炉技术等。

其中循环流化床技术主要是通过对气氛和温度的控制，让锌还原挥发并抑制氧化铁的还原，以减少尘泥处理过程中的能耗，因粉尘较细，还原挥发出的新灰纯度低。

硫化床的操作状态控制也并非易事，其对应的生产效率也不高。

回转窑对应的是沿轴向布置的燃烧器内的焦炉煤气和空气加热还原并进行脱锌处理，回转窑处理工艺的缺点在于填充率较低，金属化率较低，且伴有结圈问题。

而隧道窑在小规模生产场景中应用效果较明显，这也是我国部分地区应用较多的处理工艺，但其缺陷也比较明显，还原热效率低、能耗高、生产周期长、污染性大、产品质量不稳定等。

转底炉工艺则是将含锌尘泥碳粉与粘结剂进行混合，用于造球，加入转动环形炉中，烧嘴提供热量，让氧化锌最终还原为新蒸汽排出，在处理后还得到了金属化球团，锌转化为氧化锌颗粒，最终沉积下来[5]。

目前转底炉工艺主要应用于欧美、日本等发达国家，我国还处于初步尝试阶段，但国家对转底炉处理技术效能进行肯定，并将其作为重点扶持项目。

结束语：国内外学者对钢铁冶金尘泥处置方式进行了大量的研究与探讨，也推出了各类钢铁冶炼尘泥处理技术。

在尘泥的处理中必须多种技术融合使用，联合处理，以克服单一处理方法的缺点，以实现钢铁冶金尘泥中有害元素的富集回收，并实现有效循环利用，不仅减少生态污染，也实现了资源重复利用。

当前来说，应掌握几种典型的冶金尘泥处理方法，根据不同种类尘泥的特征、工艺参数灵活运用，也应立足于我国钢铁企业自身的实际情况，大力开发经济高效的尘泥处理反应器，以实现钢铁冶金尘泥的科学处理高效利用，让我国钢铁工业走上绿色、健康、可持续发展的正轨。

参考文献：
[1]魏恒,范越文,胡晓军.钢铁冶金尘泥返烧结利用的理论分析与试验研究[J].江西冶金,2021,41(01):6-11.
[2]伍颖,姚俊,彭波.浅议钢铁冶金除尘灰的处理工艺[J].低碳世界,2019,9(12):30-31.
[3]田玮,岳昌盛,彭犇.钢铁冶金尘泥的产生及处置利用技术分析[J].矿产保护与利用,2019,39(03):105-110.
[4]雷玉办,韦响,谢玉艳,韦文业,王岩.冶金尘泥处理技术及资源化利用现状与进展[J].山西冶金,2019,42(03):96-99.
[5]刘海涛. 冶金尘泥制备掺杂型铁基载氧体的研究[D].安徽工业大学,2019.。