本钢高锌含铁尘泥回转窑处理工艺研究
2016-04-13
张庆明 ，段志军 ，幺田林，靳朝晖
本溪钢铁公司新实业有限公司
含铁尘泥(Fe-bearing dusts and sludges)是指钢铁生产过程中对所排烟尘进行干法除尘、湿法除尘和废水处理后的固体废物，其作为烧结、球团原料在企业内部钢铁生产工艺上直接循环利用是钢铁企业对含铁尘泥处理的主要方式之一。但为了提高原料品质，需要对含铁尘泥中的有害成分进行加工处理。锌是有害元素之一，对高炉生产容易产生较大的危害。本钢借鉴国内尘泥脱锌工艺经验，结合自身实际，摸索出了一套适合钢铁企业实际的回转窑处理高锌含铁尘泥工艺，为钢铁企业实现循环经济做出了有益的探索。
1 含铁尘泥的来源及处置
1.1 含铁尘泥的来源
含铁尘泥中主要化学成分有T.Fe、CaO、MgO、SiO2、Al2O3、P2O5、TiO2、MnO、ZnO、Pb、C、S和碱金属(Na2O + K2O)等，其中可以在钢铁生产过程中直接回收利用的成分T.Fe、CaO、MgO、C等为有用成分，不能在钢铁生产过程中直接回收利用、且对钢铁生产过程有害的成分Zn、Pb、K、Na、S、P等为有害成分。
含铁尘泥来源及主要成分如表1所示。
由表1可见，含铁尘泥来源主要包括烧结尘泥、球团尘泥、高炉瓦斯灰、高炉瓦斯泥、炼钢尘泥、转炉污泥、电(转)炉除尘灰、冷(热)轧污泥、轧钢氧化铁鳞、原料场集尘和出铁场集尘等，其中高炉瓦斯灰、高炉瓦斯泥、电(转)炉除尘灰含锌量较高。一般而言，对锌含量≥1%的中高锌含铁尘泥均需进行脱锌处理后才能返回钢铁工艺。
表1 含铁尘泥来源及主要成分
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尘泥 种类 |
来源 |
收集方式 |
性质 |
主要成分 |
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原料准备尘泥 |
在原料场、烧结、球团、炼铁、炼钢和轧钢等工艺的原料准备过程中产生的尘泥。 |
多管除尘器、电除尘器和布袋等。 |
粉体为主，随工艺变化较大。 |
Fe, Ca等，随工艺变化较大 |
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烧结尘泥 |
在烧结原料准备、配料、烧结与成品处理等过程中，除尘器收集的粉尘，包括烧结机机头、机尾、成品整粒和冷却筛分等收集的烟粉尘。 |
干法：多管除尘器、电除尘器和布袋等。 |
粉体，其细度在5~40μm之间。 |
TFe含量约50% |
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球团尘泥 |
在球团原料准备、配料、焙烧与成品处理等过程中，除尘器收集下来的烟尘、粉尘。 |
干法：多管除尘器或电除尘器 |
同上 |
TFe含量50%左右 |
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高炉 瓦斯泥 |
在高炉炼铁过程中高炉煤气洗涤污水排放于沉淀池中经沉淀处理而得到的固体废物。 |
湿法：文丘里洗涤等 |
呈黑色泥浆状，表面粗糙，有孔隙，粒度<75μm占50%~85%。 |
TFe=25~45%，锌含量较高。 |
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高炉 瓦斯灰 |
在高炉炼铁过程中随高炉煤气一起排出，经干式除尘器收集的粉尘。 |
干法：多管除尘器或电除尘器等。 |
呈灰色粉末状，粒度较高炉瓦斯泥粗，干燥，易流动，堆放、运输污染严重 |
TFe以FeO为主,锌含量较高 |
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高炉 除尘灰 |
高炉炼铁过程中矿槽、筛分、转运、炉顶、出铁场等除尘收集到的粉尘 |
干法：多管除尘器或电除尘器等。 |
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/ |
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转炉尘泥 |
转炉炼钢过程中经文丘里洗涤器或干式静电除尘器收集而得的固体废物，包括转炉污泥和转炉粉尘。 |
文丘里洗涤器或干式静电除尘器 |
呈胶体状，很粘，难以浓缩脱水，粒度<40μm颗粒占80%。 |
Fe、Zn成分较高，TFe在50% ~ 60%。 |
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电炉粉尘 |
电炉炼钢时产生的粉尘 |
干式静电除尘器等 |
粒度很细，<2μm颗粒>90%。 |
TFe约30%，锌铅10~20%。 |
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轧钢尘泥 |
在轧钢过程中回收的尘泥，不包括含油、含酸碱的尘泥。 |
干式静电除尘器等 |
随工艺变化较大。 |
/ |
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氧化铁皮 |
在钢材轧制过程剥落的固体物质。 |
干湿法收集 |
铁含量最高的废渣。 |
TFe>70%。 |
1.2 含铁尘泥的处置
发达国家由于有严格的法律规定及较为完整的环保产业链，大多数钢铁企业基于集中管理和处理的原则，由环保公司统一处理。目前国外含铁尘泥典型尘泥处理技术包括：尘泥冷固结造块回用高炉炼铁技术、转底炉处理高锌尘泥技术、熔融还原法处理尘泥技术。这些技术存在投资高，加大生产成本，同时伴有能源浪费的问题，不适在国内推广。
国内钢铁企业主要采用直接配入烧结系统回用的方式处理含铁尘泥，存在的问题：烧结透气性差，烧结生产波动较大，影响烧结产品质量及正常生产;由于杂质元素(锌、铅、钾、钠)等有害元素，影响烧结除尘和高炉的正常生产。
具体而言，锌对高炉生产危害主要是随烧结矿进入高炉，并在高炉内循环富集，致使高炉结瘤，影响高炉正常生产。因此，直接回用烧结的方式不能彻底解决钢铁尘泥高效资源化回收利用问题，需要开发均质化、整粒和除杂工艺来避免对烧结生产和烧结矿质量的负面影响。
2 本钢高锌含铁尘泥的处理措施
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