炼钢除尘灰的资源化利用

1.文献综述

1.1 除尘灰概况

1.1.1 除尘灰来源

在钢铁厂生产过程中，生产出来的副产品和粉尘主要是除尘灰，而这些除尘灰会在多个方面产生，比如电炉灰和高炉灰，不仅如此，在烧结冶炼过程中，也会产生大量的除尘灰，这些有害物对环境造成了严重的影响。

除尘灰的来源是多方面的，生活过程中会产生一部分的有害物，这些有害物中含有烟尘[1]等，除了生活中还有交通运输过程中，一些交通工具的尾气排放等产生的有害物也是除尘灰的来源，除尘灰的来源最多的是工艺生产中，这就是除尘灰的主要来源。现在除尘灰每年排放130万吨，造成了严重的环境污染，而电炉炼钢是造成烟尘污染最主要的来源。

在进行的电炉炼钢阶段，通常经过几道工序来完成生产电炉灰，最终在袋式除尘器来捕集电炉烟尘，这样完成了对电炉灰的生产，占产出炉料装入量2％～3％。电炉在冶炼过程中产生大量烟尘，每吨钢发生量大约为12～20 kg/t，烟尘中含FeO的在40 %以上。在钢铁这一行业当中电炉能够生出许多的烟尘，平均一年就可以捕集10万多吨，如果加上重机、电力制造、造船等行业数百台电炉排出的烟尘，数量就更为可观，这么多的烟尘会造成十分恶劣的环境污染，对人的健康造成影响，所以我们要对其进行有效的治理，不仅如此还要加以利用，变废为宝不浪费宝贵的资源[2]。

1.1.2除尘灰的利用

在钢铁企业，近些年越来越多人开始注意怎样再次利用烟尘[3]。对除尘灰的综合利用在国内研究课题中十分重要，目前对除尘灰的利用主要是两个方面，一个是球化后作为建材用料，另一个是作为原料进行回炉再利用，当作建材用料的时候，用作磁性材料的研究现在看来还是十分的少的。除尘灰球化后在回炉中作为炼钢原料还可以作一些像氧化红铁等技术水平低的材料，当作为这些技术水平低的材料时，对于除尘灰的资源是非常大的浪费，所以这些还有待考虑。国外和我国一样，对回收利用除尘灰这一项目也十分看重，他们回收其中的炭来作为墨水等等，或者作为活性炭这种吸附能力强的物质，对于水的合格和吸入的大气都起到了净化的作用[4]。

研究人员已经做了很多有关除尘灰综合利用的工作。目前所利用的方法总体

来说有两类：一为湿法处理；二为火法处理。相比于火法处理，湿法处理除尘灰更热门，后者其实是把其中的有色金属回收来产出炼铁和化工原料，减少环境污染，创造经济效益，而后者的主要处理方法是进行酸法处理的方式。用这种方法进行处理主要是对用酸液浸洗预处理过的除尘灰而言，回收其中的铁，并且去除其中的杂志，在进行酸法处理时，我们要用到侵出剂，一般有盐酸，硫酸和硝酸等。火法处理相比于湿法处理就要简单的多，直接烧结除尘灰就是其处理的方法。

1.1.3首钢除尘灰特性分析及综合利用技术研究

首钢在秦皇岛设有的公司一共有13台不同种类的除尘设备进行炼钢及炼铁等的生产，每月基本产出各种除尘灰5千吨。炼钢及炼铁的时候产生了大量的除尘灰，其中的大部分没有经过处理回收利用，而是跟随着烧结料回到系统中，这样产生了十分不理的影响，不仅是对烧结生产的，也是对机器的严重破坏，比如除尘器。这样研究各种除尘灰的特性对其预处理和综合利用以及烧结稳定运行、烧结机头电除尘器的除尘效率有很大的意义。

实验部分

1.除尘灰的化学成分

在研究除尘灰的化学成分时候，要先对其进行取样，在去过各种样品后用特定的光谱仪进行对样品的分析，通过对其的分析得出有用的结论。

不同的生产工艺、不同类型的除尘器产生的除尘灰成分产生明显差异，首秦公司研究的除尘灰基本可以分为5种，在根据不同除尘灰的化学成分的不同，像有的除尘灰含碳量高些，就称其为高碳灰，在如含铁高的就叫高铁灰，还有含钙高的高钙灰和含碱度高的高碱金属灰，最后还有炉尘的OG泥。并且值得关注的是烧结机头电除尘器，其中分为多个电场，在这些之中的除尘灰TFe的含量不是很多，与此相反的是碱金属的含量确是非常的多的，这是要考虑的重要的方面。熔点和沸点低。在烧结过程中碱金属会造成板结，这是由于其在温度降低后经过几个装置并且在负压下造成的。所以对烧结机头电除尘器第2、第3电场的除尘灰需要重点研究。

2.烧结机头电除尘灰物相分析

采用X光粉晶衍射仪并且依据ASTM法对除尘灰进行物相分析。测试条件分别为电压35 kV，扫描速度4b/min，电流25 mA，接收狭缝0.3mm，当然还有发散狭缝1b和防散射狭缝1b，有了这些条件才能顺利进行分析。通过对物相分析得出的结果看出作为第1电场除尘灰的电除尘器以磁铁矿、赤铁矿为主，碱金属化合物类为次，少量水云母、高岭石及羟钙石也会有；以碱金属化合物类为主的第2、第3电场除尘灰并且含有少量磁铁矿、赤铁矿以及蒙脱石。这样烧结机头电除尘灰物相分析的结果与和化学成分的分析结果是相一致的。

除尘灰的分类

首秦公司研究的除尘灰基本可以分为5种，在根据不同除尘灰的化学成分的不同，像有的除尘灰含碳量高些，就称其为高碳灰，在如含铁高的就叫高铁灰，还有高钙灰和高碱金属灰，还有炉尘的OG泥。高铁灰包括了炼铁联合料仓除尘灰，在炼铁前还有一部分炉前除尘灰、在烧结的时候车放料时期及烧结机器的除尘灰和其头部的电除尘器1电场灰等。炼铁联合料仓、炼铁炉前除尘等处产生的粉尘铁含量高而且TFe质量分数一般在49%以上，矿物成分主要是磁铁矿和赤铁矿而有害元素含量少；烧结汽车卸料间及烧结机尾电除尘器的粉尘含铁量高，有害元素含量较低。高碳灰周瑶有炼铁重力除尘灰，含铁中等，TFe质量分数在35%左右，铁矿物以磁铁矿和赤铁矿为主，含碳量较高，可以到达30%以上，主要以焦炭粉末及不定型碳形式存在；炼铁干法除尘灰含铁量较低(20%~30%)，铁矿物以磁铁矿和赤铁矿为主，不但含有较高的碳(25%左右)，这些碳主要以焦炭粉末及不定型碳形式存在,而且含有较高的有害元素。高钙灰主要有炼钢、散料间、套筒窑及烧结联合料仓除尘灰等。炼钢2次除尘灰的铁质量分数在20%~25%之间，其他成分是CaO及MgO；铁矿物以磁铁矿和赤铁矿为主，其次是方解石、白云石及粘土。炼钢散料间及套筒窑除尘灰具有较低的含铁量，CaO及MgO是其主要的成分，矿物成分是石灰、方解石、白云石及Ca(OH)2等。烧结配料间除尘灰的TFe质量分数为25%左右，CaO质量分数在30%左右。分析完上述碳铁钙的除尘灰后接下来就是高碱金属灰，这种除尘灰主要来自第二和三的电场灰，其TFe在20%左右，含有部分碱金属。OG泥：OG泥TFe在50%左右，CaO 20%左右。上述就是这五种除尘灰的形式，而对于铁来说也有其自己的存在形式，比如我们在日常中经常看见的金属铁，有磁铁矿，还有其他形式的浮氏体等等，对于钙来说主要是对CaO而言，Ca(OH)2、方解石、白云石等都是它的主要存在形式[5]。

结论

(1)首秦公司各种类型的除尘器在炼钢等生产中产生了较大差异的除尘灰并且一些没有区分开的除尘灰的其中的大部分没有经过处理回收利用，而是跟随着烧结料回到系统中，这样产生了十分不理的影响，不仅是对烧结生产的，也是对机器的严重破坏，比如除尘器。

(2) 不同的生产工艺、不同类型的除尘器产生的除尘灰成分产生明显差异，首秦公司研究的基本可以分为5种，在根据其化学成分的不同，像有的含碳量高些，就称其为高碳灰，在如含铁高的就叫高铁灰，还有含钙高的高钙灰和含碱度高的高碱金属灰，最后还有炉尘的OG泥。

(3)首秦公司科学分类的各种除尘灰提供了各种除尘灰的预处理和综合利用技术的依据。