不锈钢400 系列除尘灰用于小高炉冶炼的经济性评价

不锈钢400系列除尘灰用于小高炉冶炼的经济性评价

冯兵

(酒钢天风不锈钢有限公司，甘肃嘉峪关735100)

摘要：将400系列除尘灰用小高炉冶炼含铬铁水供不锈钢使用会显著提高其中Cr的回收价值。本文对不同途径实现单座小高炉配加400系列除尘灰的可行性进行了初步的对比分析，并对400系列除尘灰利用的经济性进行了评估。

关键词：400系列除尘灰；单高炉；铬

1 引言

天风不锈钢公司年产400系列不锈钢50万t左右，吨钢产生除尘灰约36kg，年产生400系列除尘灰约1．8万t。

2009年以前，由于不锈钢300系列和400系列除尘灰未分类，因此没有单独的400系列灰积存。

自2009年起不锈钢公司将两类灰分类，300系列灰通过冶炼低镍生铁全部回收利用，400系列的不锈钢除尘灰通过压球后在不锈钢三脱、转炉和电炉工艺过程回收利用，但年平均回收利用率只有40%～45%。也就是说，每年还有1万t左右的400系列灰积存，目前不锈钢400系列除尘灰的总库存量约4万t。400系列除尘灰化学成分见表1。

有人曾提出过将400系列灰配在300系列灰或300系列氧化铁皮中用于冶炼低镍生铁回收。我们认为这个方案不经济，因为400系列灰含镍很低，铁、铬总金属含量不足50%，而冶炼1t低镍生铁的加工成本约4250元/t(含税)，较传统高炉工艺高很多。相比较而言，用传统的烧结－炼铁工艺更经济。

但是，本部烧结－炼铁工艺生产的铁水以碳钢为主，其铁水中的铬基本上是按铁的价值予以采用，未能充分发挥其铬的有效利用价值，因此，如果将400系列除尘灰用于小高炉单独冶炼含铬铁水供不锈钢生产使用，可充分利用其中铬的有效价值。

2 铬在碳钢系统与不锈钢系统的回收价值对比

碳钢系统大部分钢种不需要额外配加铬，因此，在不考虑铬对钢材质量影响的情况下，铁水中的铬到了碳钢系统大部分情况下被作为铁的价值予以利用。而且，通过以往对铬渣配用的计算中发现，铬在碳钢系统的回收率仅41%左右，因此，铁水中的每1kg的铬到了碳钢系统其价值相当于0．41kg的铁。铁水价值按3000元/t计，则铁水中1kg的铬到了碳钢系统其价值约为：3000×0．41/1000=1．23元。

与此对应的是，铁水中的铬到了不锈钢系统，在脱磷的情况下，其回收率一般在70%左右，因此，铁水中的1kg铬到了不锈钢系统后可回收0．7kg的铬，按不锈钢提供的数据，使用铬铁合金钢水中每增加1kg铬需要增加成本15元，则钢水中0．7kg的铬其价值约为：0．7×150=10．5元。由此可见，铁水中同样是1kg的铬，用于不锈钢有明显的经济效益。

不锈钢天风公司每年产生400系列除尘灰1．5万t(目前库存的4万t)，其铬含量约11%，如果用于不锈钢其铬的价值约为：

15000×11%×10．5×1000=1732万元

用于碳钢则其铬价值为：

15000×11%×1．23×1000=203万元库存4万t400除尘灰经炼铁用于不锈钢比用于碳钢其铬的回收价值相差4000万元。

可见，仅考虑铬的回收价值，400系列灰用于不锈钢较用于碳钢有明显的经济效益。目前我公司不锈钢日平均消耗铁水约1800t左右，与一座小高炉日产铁水量(平均1550t)相当。

因此，如果能将不锈钢除尘灰加工处理后用于单座小高炉，其产生含铬铁水供不锈钢使用，就能实现铬的高效回收利用。

3 实现单高炉使用400系列除尘灰的途径

3．1 单座小高炉使用量测算

由于铬氧化物还原性差，且铬的熔点较铁高，高炉冶炼高含铬铁水在技术上存在一定的风险。国内研究结果显示：当铬含量较高时高炉焦比大幅度上升、炉温升高、高炉渣铁分离困难、出铁难度增加。

要使高炉设备、操作适应这些变化可能需要大量的工作要做。因此，对于400系列除尘灰利用的方向性研究，我们还没有能力将其建立在高配比、高含铬铁水的基础之上。从目前铬渣配加比例情况判断，铁水铬含量低于1%时不至于对高炉产生明显的影响。

不锈钢公司年产400系列除尘灰1．5万t，自行回收利用后年富余量约1万t，现有库存4万t，考虑综合利用的平衡，高炉使用的年均最低消耗量确定为1．5万t。

小高炉年铁产量54万t，400系列除尘灰平均铬含量11%，按全年均匀消耗1．5万t 除尘灰，铁水平均含铬量为0．3%。表2是单高炉不同消耗量、使用时限下铁水铬含量。

从表2可以看出，对于1．5万t400系列除尘灰，每年利用4-6个月时间对单座小高炉均匀配加，铁水平均Cr含量小于1%，应该对高炉的稳定顺行不会产生大的影响。

3．2 单座小高炉配加400系列除尘灰的途径及加工成本对比

除尘灰配入高炉的关键环节是“造块”。从公司内外部条件来看，实现“造块”的途径有四条：选烧厂烧结、选烧厂竖炉球团、周边小烧结机或回转窑烧结、冷压球。

除冷压球外，其它三条途径的产品对高炉来讲肯定是适应的。而冷压球能否在较低配比下适应高炉需要目前还没有可靠的结论。周边有一家公司自称有相关技术和专利，但未进行过验证。

由于选烧厂无论烧结还是竖炉都无法实现通过已有的运输系统向单座小高炉供料，因此，上述四条途径都需要通过离线倒运后再向高炉供料。这就要求在“造块”阶段需要尽可能提高400系列除尘灰的配入量以减少倒运成本(高配比造块，低配比冶炼)。表3是对各途径加工倒运成本的粗略估算。

说明：我们暂时无法确定各环节最大的配加比例，表中的配比是我们认为可实现的最低配比，实际能达到的配比可能高于上表中的值，但具体值需要通过实践来确定。

从表3可以看出：受配比限制竖炉球团综合加工成本最高，但关键是其离线倒运量高达30万t，这对选烧厂竖炉来说无法实现其它高炉正常供料和离线倒运的兼顾，即便将配比提

高到10%，正常生产组织也难以实现。

选烧厂烧结也存在离线倒运与正常生产之间的矛盾。从烧结机的工艺状况看，只有3#机具备单独配料的条件，但现场倒运条件还需要进一步论证，可能需要进行一定的改造才能满足要求。另外烧结矿倒运和储存会大幅度增加粉化率和降低产品冶金性能。

周边外委烧结和冷压球相比成本略高，但烧结产品是熟料，更加适用于高炉，最终铁水的成本并不一定高，况且300元/t的成本可能还有下调空间。但存在的问题是400系列灰需倒出厂区外，有一定的管理和环保风险。

综上分析，我们认为在解决好400系列灰外倒的管理和环保风险的条件下，选择周边小烧结烧制400系列灰用于单座小高炉应该是首选途径。

4 经济性综合分析

如前所述，将15000t400系列除尘灰通过单座小高炉冶炼用于不锈钢较用于碳钢多产生1500万元的铬回收价值，而为了用于单座小高炉相对于正常加入烧结使用相比多产生成本约200万元左右。因此，将15000t400系列除尘灰通过单座小高炉冶炼铁水用于不锈钢较用于碳钢多产生约1300万元以上的铬回收效益。

但这并不说明使用400系列除尘灰有很高的经济效益。因为铬的氧化物是一种高温难还原物质，且铬的熔点较高，高炉加入含铬铁料会提高高炉焦比，且含铬越高，焦比越高，虽然铁水中含Cr量与高炉焦比升高不一定是线性关系，但铁水含Cr焦比一定会升高应该是确定的。虽然我们在前面讨论中认为将铁水Cr含量控制在1%以内对高炉影响不大，但这并不等于对高炉焦比不会产生影响，只是当铬含量较低时其对焦比的影响难以突出表现出来而已。从我们掌握的有关高炉冶炼铬块矿的数据资料来看，铁水铬含量每提高1%，高炉焦比增加50kg，400系列除尘灰经烧结加工后用于高炉，其对焦比的影响远没有铬块矿大，但至少可以得出：如果考虑焦比的影响，400系列除尘灰经烧结加工后少量用于单高炉冶炼的含铬铁水只有用于不锈钢才有可靠的经济性。

5 结语

400系列除尘灰经烧结加工后少量用于单高炉冶炼的含铬铁水只有用于不锈钢，其回收利用的经济性才有保障。