转炉除尘灰的高附加值利用)

核心提示：摘要：随着转炉炼钢生产的发展，炼钢工艺的日趋完善，相应的除尘技术也在不断地发展完善。炼钢烟气的净化回收方法主要有两种，一种是湿法(OG 法)，一种是干法(LT 法)。LT 法(干法)为德国Lurgi 公司与Thyssen 钢铁厂研制成功的一种转炉烟气净化及煤气回收干式系统，该除尘方式不用大量浊环水洗涤烟气，而是采用蒸发冷却器+静电除尘器+煤气冷却器系统。它以净化效率高、能耗低、干粉尘可设置压块系统，粉尘经压块后直接供转炉利用等特点，得到广泛应用。

转炉除尘灰的高附加值利用

卜二军耿丽君刘红艳

随着转炉炼钢生产的发展，炼钢工艺的日趋完善，相应的除尘技术也在不断地发展完善。炼钢烟气的净化回收方法主要有两种，一种是湿法(OG 法)，一种是干法(LT 法)。LT 法(干法)为德国Lurgi 公司与Thyssen 钢铁厂研制成功的一种转炉烟气净化及煤气回收干式系统，该除尘方式不用大量浊环水洗涤烟气，而是采用蒸发冷却器+静电除尘器+煤气冷却器系统。它以净化效率高、能耗低、干粉尘可设置压块系统，粉尘经压块后直接供转炉利用等特点，得到广泛应用。

邯钢转炉烟气采用干法除尘技术，与湿法相比，分别节电、节水约1/3，减少建设用地1/2，烟尘含量由50mg/Nm3降到10mg/Nm3，同时烟尘可被全部回收再利用，实现节能4.5kgce/t 钢。现一炼钢厂的煤气回收量已稳定达到140Nm3/t 钢，回收煤气热值稳定在1500kcal/Nm3以上。这对我国转炉炼钢节能减排、实现负能炼钢起到了积极的推动作用。但是转炉除尘灰具有温度高、金属化程度高、易自燃、粒度细、扬尘二次污染大等特性，造成其处理及综合利用难度大，亟待开发一种适合干法粉尘特性的新型处理工艺。

1 国内转炉除尘灰的利用现状及合理性

1.1 热压块

热压块工艺是利用粉尘的自燃特性将粉尘加热，利用其在高温下的塑性，经高压压球机压制成块，然后在氮气密封状态下冷却后输送到转炉，代替废钢或矿石。该方法不需要另外添加黏结剂，粉尘团块的强度也很高，可直接用于转炉作冷却材料使用，是现在LT 粉尘处理应用最多的一种方法。但是，热压块生产需在高温和隔绝空气的条件下进行，对设备和工艺控制要求很高，一次性投资大、工艺条件苛刻、设备故障率很高，难以长期顺利生产。

1.2 冷压块

有企业在除尘灰及污泥中加入部分添加剂，通过冷固工艺制成转炉造渣剂压块，用于转炉造渣，强化了造渣，改善了脱磷效果，脱磷率提高；化渣效果好，能够起到防喷溅的作用。

1.3 返回烧结

邯钢西区转炉除尘灰的利用途径是加入烧结混合料中，经烧结后进入炼铁高炉进行循环。虽然该方法不需要增加设备，但粒度过细且能够自燃的干法除尘灰不利于烧结矿质量的

控制和热量的平衡。除尘灰含有有害杂质，而烧结难以有效地去除这些杂质，使得烧结配加和稳定操作困难，入高炉后将影响高炉正常操作和炉衬寿命；其化学成分、粒度、水分均存在较大差异，不利于烧结矿生产和质量的提高；该方法仅能回收部分含铁粉尘，从某利意义上讲，对这些宝贵的二次资源没有起到真正意义上的回收。因此，在烧结配料中加入除尘灰进行循环利用极不科学。

1.4 竖炉球团配加

有企业在竖炉中配加炼钢除尘细灰，经过近20 个月的摸索和改进，实现了生产稳定顺行，并保证了质量稳定。转炉干法除尘灰用于竖炉球团配加生产是可行的，配加量在5%以内，可减少对竖炉生产的影响。但是还存在炼钢除尘灰质量不稳定、成分波动大、倒运过程中二次扬尘太大等问题。

2 邯钢转炉除尘灰基本情况

2.1 转炉除尘灰产量及回收量

邯钢以转炉LT 除尘灰为研究对象，探索转炉除尘灰的高附加值利用途径。

转炉除尘灰分为粗灰、细灰两种。粗灰来自蒸发冷却器底部，细灰是炼钢过程中产生的烟尘经干法除尘、沉降得到的。2014 年12 月邯钢炼钢除尘灰当月产量、累计量及回收量，如表1 所示。

2.2 转炉除尘灰的化学成分

转炉除尘灰的化学成分，见表2。

转炉除尘粗灰为灰黑色，为细颗粒。转炉除尘细灰为红-褐色，颜色与氧化铁红相近，粒度较细，100 目的占70%以上。转炉除尘细灰中氧化铁的含量比较高，含有少量Fe3O

4，是制备铁系颜料的理想原料。

3 创新研究

邯钢以转炉除尘细灰为原料，以制备出高附加值产品为目标，提出氧化焙烧制备成高纯氧化铁红的方案。氧化铁红制备试验采用高温氧化培烧法。

3.1 制备氧化铁红的研究

1)烘干除水工艺

对转炉除尘灰进行现场取样，在烘箱中烘干2h 以上，温度控制在100℃左右。

2)混匀物料工艺

转炉除尘灰质量不稳定，TFe 和CaO 含量波动较大。-应采取质量控制措施，即将其进行初步混匀处理，以降低成分波动。

3)磨样制备工艺

转炉除尘灰为粒度较细的粉尘，为了达到粒度均匀、氧化效果好的目的，采用制样机对转炉除尘灰进行一次粗破，其出料粒度200 目达到92%以上。

4)焙烧氧化工艺

本研究是在碳管炉内进行静态焙烧氧化制备氧化铁红，氧化过程中所需氧气来自空气，工艺温度控制在850-900℃，恒温时间为30mmin。其炉内反应为:

碳管炉升温速率的控制如图1 所示。

焙烧所得物料产生结块，经简单磨细至-200 目占90%以上，可获得纯度较高的氧化铁红产品。氧化铁红的化学成分，如表3 所示。氧化铁红质量与标准对比，如表4 所示。该产品不存在有机着色物，不仅可用作涂料或建材的着色剂或添加剂，更适宜做磁性材料的原料，可直接生产铁氧体预烧料。

3.2 制备磁性材料的研究

以氧化铁红为原料生产高品质铁氧体预烧料，进而生产铁氧体材料已被磁性材料厂广泛采用。其原理及化学方程式如下:

碳酸盐分解反应:(300-0-800℃)

中间反应:(600-800℃)

通过以上流程制得的铁氧体性能优良，与利用铁鳞作原料制备的铁氧体预烧料性能相当或优于铁鳞。邯钢于2012 年分别建成铁鳞、氧化铁红生产永磁铁氧体预烧料生产线，采用链篦机-回转窑的方法，每年可生产出2 万多吨永磁铁氧体预烧料，现已稳定生产运行两年多。氧化铁红和铁鳞的利用提高了邯钢产品的综合利用程度及科技含量，填补了邯钢磁性材料的空白，发展壮大了其非钢产业。

如果通过转炉除尘灰批量生产氧化铁红，进而再生产铁氧体材料，附加值水平将得到更大提升。针对这种情况，邯钢进行了利用转炉干法除尘细灰制备铁氧体预烧料的试验研究，材料磁性能检测结果如表5 所示。

3.3 经济性能评价

炼钢除尘灰的价格约100-200 元/t，氧化铁红的价格为1400 元/t，铁氧体预烧料的价格则超过3000 元/t，采用炼钢除尘灰生产氧化铁红，进而再生产高性能永磁铁氧体，昔日炼钢除尘灰作为固体废弃物易污染、难治理的现状将得到根本性的改善，其高附加值、高效的利用得以实现。

4 结语

邯钢西区转炉除尘细灰的处理方式为返回烧结配料，利用档次低，经济效益不明显。除尘细灰返回烧结配加困难，经常造成烧结故障。本工艺可将转炉除尘细灰全部回收利用生产出氧化铁红，不仅有效回收利用了二次资源、减少环境污染，而且提高了除尘细灰的利用水平，对企业的可持续发展有重要意义，以利用促治理，可达到经济效益、环境效益和社会效益协调发展的目的。

1)通过开展转炉除尘灰的二次回收利用试验研究，拓展了思路，验证了可行性，为进一步工业化生产铺平了道路。

2)转炉除尘灰作为氧化铁红生产的原料，资源丰富，可利废为宝，生产中不使用酸、碱及其他化学原料进行处理、无废物排放，可防止环境污染、方法简单快捷、能耗小、生产成本低，成品中氧化铁红含量高达95%以上，具有竞争力。

3)利用制备出来的氧化铁红制备铁氧体预烧料，将会创造更多利润。