不锈钢除尘灰再利用技术

总第２００期２０１２年第８期

河北冶金

ＨＥＢＥＩＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ

ＴｏｔａｌＮ０２００

２０１２，Ｎｕｍｂｅｒ８不锈钢除尘灰再利用技术

张增武

（山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂，山西太原０３０００３）

摘要：随着不锈钢产能不断扩大，如何消化不锈钢除尘灰已成为不锈钢生产企业必须面对的一大问题，山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂于２００７年２月在３０ｔ超高功率电炉上自主开发了用不锈钢除尘灰冶炼铬镍铁合金技术，并推广应用到工业化生产中。５年的运行实践表明，该技术在保护环境、解决镍资源和降低生产成本方面发挥了巨大作用，值得同类企业借鉴。

关键词：不锈钢除尘灰；铬镍铁合金；开发与应用

中图分类号：Ｘ７５６文献标识码：Ａ文章编号：１００６—５００８（２０１２）０８—００７０—０３

ＯＦＲＥＵＳ矾ＧＴＥＣＨＮＩＱＵＥＯＦ

ＤＥＤＵＳＴＩＮＧＡＳＨ玳ＳＴＡ玳ＬＥＳＳＳＴＥＥＬＰＲＯＤＵＣＴＩｏＮ

ＺｈａｎｇＺｅｎｇｗｕ

（Ｎｏ．２Ｓｔｅｅｌｗｏｒｋｓ，ＳｔａｉｎｌｅｓｓＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＴａｉＳｔｅｅｌ，Ｔａｉｙｕａｎ，Ｓｈａｎｘｉ，０３０００３）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｌｏｎｇｗｉｔｈｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｇｅｔｔｉｎｇｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｅｘｐａｎｄｅｄｂｏｗｔｏｄｉｇｅｓｔｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒｄｕｓｔｏｆｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｈａｓｂｅｃｏｍｅａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｑｕｅｓｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｂｕｓｉｎｅｓｓ．Ｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｔｏｓｍｅｌｔｉｎｃｏｎｅｌｗｉｔｈｄｅｄｕｓｔｉｎｇａｓｈｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎ３０ｔｕｌｔｒａ—ｈｉｇｈｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｉｃｆｕｒｎａｃｅｂｙｔｈｅｍｓｅｌｖｅｓｉｎＮｏ．２Ｓｔｅｅｌｗｏｒｋｓ，ＳｔａｉｎｌｅｓｓＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＴａｉＳｔｅｅｌｉｎＦｅｂ．ｏｆ２００７．Ｔｈｅｎｉｔｉｓｓｐｒｅａｄｔｏｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｉｔｉｓｓｈｏｗｅｄｆｒｏｍｔｈｅｐｒａｃｔｉｃｅｏｆｆｉｖｅｙｅａｒｓｔｈａｔｉｔｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｓｏｌｖｉｎｇｎｉｃｋｅｌｂｅｉｎｇｓｈｏｒｔａｎｄｒｅｄｕｃｉｎｇｃｏｓｔ．

ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｄｅｄｕｓｔｉｎｇａｓｈ；ｉｎｃｏｎｅｌ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

１前言

不锈钢除尘灰中含有ＦｅＯ、Ｃｒ：Ｏ，和ＮｉＯ等金属氧化物，如不经处理，直接排放，不但污染环境，而且其中所含的贵重金属也得不到利用。

据统计，冶炼１ｔ不锈钢平均产生除尘灰约４３蚝。对一个年产３００万ｔ不锈钢企业，年除尘灰排放量将达到１２．９万ｔ。随着经济的发展，不锈钢产能仍在不断扩大，寻求一个好的不锈钢除尘灰再利用方法已成为生产企业所面临的一大问题。

太钢作为一个有社会责任感的大型企业，为构建持续发展和谐社会，一直重视环境保护，不但对污染物排放实施了严格管理，而且还加强了对排放物的再利用。从２００７年２月份开始，在山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂３０ｔ超高功率电炉上，进

收稿日期：２０１２—０４—０５

作者简介：张增武（１９６３一），男，工程师，２００３年毕业于北京科技大学计算机科学与技术专业，现在山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂技术质量科，从事不锈钢冶炼、模注和方坯连铸工艺研究及特殊钢品种开发，Ｅ—ｍａｉｌ：Ｚｈａｎｇｚｗｔｇ＠１２６．ｃｏｍ

７０行了不锈钢除尘灰再利用技术的开发与应用，月消化不锈钢除尘灰压球２９００ｔ，金属收得率５３％以上，填补了太钢在该技术领域的空白。

２不锈钢除尘灰再利用技术开发

２．１铁合金冶炼原理的引入

铁合金冶炼是利用还原剂还原金属氧化物，得到所需元素的过程。碳是铁合金冶炼中主要的和广泛使用的还原剂，用固体碳还原金属氧化物时，碳的还原作用是通过ＣＯ来实现的。在冶炼中，有固定碳存在时，金属氧化物被还原的反应：

ＭｅＯ＋ＣＯ＝Ｍｅ＋Ｃ０２（１）

Ｃ＋Ｃ０２＝２ＣＯ（２）由反应（１）、（２）得

ＭｅＯ＋Ｃ＝Ｍｅ＋ＣＯ（３）不锈钢除尘灰类同矿石粉，由铁合金冶炼原理可知，利用电炉法直接用不锈钢除尘灰冶炼铬镍铁合金是可行的，但冶炼中粉尘较大，不但增加除尘设备负荷，而且也影响金属收得率。为此，太钢将不锈钢除尘灰压制成具有一定强度的压球后再冶炼铬镍

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铁合金。

２．２再利用技术的开发

根据不锈钢生产线各工序冶炼的钢种不同，对除尘灰分时分段回收，进行分类管理，以提高除尘灰回收利用率。

不锈钢除尘灰分选后，压制成球，用皮带送入电炉高位料仓，冶炼时加入电炉内，熔化成液体，用碳作主还原剂，从金属液中将Ｆｅ、Ｎｉ、ｃｒ等元素还原出来，铸成铬镍铁合金锭。

为提高金属收得率、缩短冶炼周期，在电炉冶炼前期用一定量的普通碳素废钢（或不锈渣钢、海绵铁等）和焦炭熔化后作母液，再向母液中逐批加入除尘灰压球，同时配加一定量的焦炭（或碳粉），保持金属液中［Ｃ］≥２．５０％，从而借助除尘灰中的氧化物被碳还原产生ＣＯ的动力条件，促使ＣＯ搅拌动力在电炉冶炼全过程持续不断，除尘灰在炉内快速熔化成液体，使其中ＦｅＯ、ＮｉＯ、Ｃｒ：Ｏ，等金属氧化物中含有的金属元素在短时间内被还原。

３除尘灰再利用技术的工业化应用

３．１工艺流程

不锈钢除尘灰压球冶炼铬镍铁合金技术应用到太钢不锈钢公司炼钢二厂３０ｔ超高功率电炉（参数见表１）上，其生产工艺流程为：

不锈钢除尘灰一分选一压球一电炉一模注一铬镍铁合金锭

表１３０ｔ超高功率电炉技术参数

Ｔａｂ．１Ｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆ３０ｔｕｌｔｒａ—ｈｉｇｈｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｉｃｆｕｒｎａｃｅ

３．２分选与压球

压球前对不锈钢除尘灰进行分选，化学成分符合表２的选为压球原料，配５％粘结剂，搅拌混合后用压球机压制成球，自然风干，压球粒度和强度符合表３的，上电炉高位料仓，不达标的，返回作骨料继续压球。

表２压球用不锈钢除尘灰化学成分％

Ｔａｂ．２Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆ

ｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｄｅｄｕｓｔｉｎｇａｓｈｆｏｒｐｒｅｓｓｕｒｉｎｇｂａｌｌ％

表３不锈钢除尘灰压球粒度和强度

Ｔａｂ．３Ｇｒａｉｎｓｉｚｅａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆ

ｐｒｅｓｓｕｒｉｎｇｂａｌｌｗｉｔｈｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｄｅｄｕｓｔｉｎｇａｓｈ

３．３铬镍铁合金的冶炼

用不锈钢除尘灰压球在电炉内冶炼铬镍铁合金的操作主要分为制作母液、逐批还原和终还原３步。３．３．１制作母液

在电炉冶炼前期用普通碳素废钢、不锈渣钢或海绵铁熔化后均可作母液。虽然母液选料不同，但是冶炼方法一样。用普通碳素废钢作母液的具体操作步骤：

（１）先在电炉底平铺石灰０．３～０．５ｔ，再铺焦炭

１．０～１．５ｔ。

（２）用料蓝往电炉内加人７～１０ｔ普通碳素废钢，废钢条件见表４。

（３）用５档（电压１９０±５Ｖ，每相电流４１０００±１００Ａ）熔化，炉内废钢全部熔清，渣子化透后，将金属液升温至１５９０±１０ｏＣ。

表４母液原料普碳废钢技术指标

Ｔａｂ．４Ｔｅｃｈｎｉｃａｌｉｎｄｅｘｏｆ

ｏｒｄｉｎａｒｙｃａｒｂｏｎｗａｓｔｅｒｓｔｅｅｌｏｆｍｏｔｈｅｒｌｉｑｕｏｒ

３．３，２逐批还原

（１）档位由５档调至８档（电压１７０±５Ｖ，每相电流３９０００±１００Ａ），在送电过程中往母液中加入压球和焦炭。

（２）每隔３～５ｍｉｎ加一批，每批加入压球０．３～０．５ｔ、焦炭３０～５０ｋｇ，压球和焦炭交替加入。

（３）每送电２０～３０ｒａｉｎ停电测温、取样、观察炉况，加入硅铁粉３０～１００ｋｇ。

（４）保持金属液中［ｃ］≥２．５０％，［ｓｉ］≥０．２０％，渣呈泡沫状，过程中从炉门口放渣１～２次。

（５）过程温度控制在１５７０±２０℃。

３．３．３终还原

（１）金属液成分达到终还原控制目标（见表５），用５档升温，金属液温度达到１６２０±１０℃，加入石灰１００～３００ｋｇ，萤石１００～２００ｋｇ，碳粉１００～２００

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