1. 概述

轉(zhuǎn)爐煉鋼是目前各國廣泛采用的煉鋼方法，尤其在我國，轉(zhuǎn)爐煉鋼產(chǎn)量占全部鋼產(chǎn)量的80%以上。轉(zhuǎn)爐塵泥的發(fā)生量（干重量）約為鋼產(chǎn)量的2%，目前我國轉(zhuǎn)爐污泥的產(chǎn)生量為每噸鋼15kg～20kg，全國轉(zhuǎn)爐污泥發(fā)生量為700 萬t/a～950 萬t/a。轉(zhuǎn)爐在吹氧冶煉過程中，鋼液翻騰及熔體表面氣流爆裂，使一定量的鐵和鐵的氧化物蒸發(fā)并隨爐氣逸出，加料過程中散料的細(xì)微顆粒也被爐氣帶入煙道。煙氣加水潤濕被捕集后經(jīng)濃縮成為轉(zhuǎn)爐塵泥。轉(zhuǎn)爐塵泥具有含鐵高、含鈣高、含水高（可達(dá)20%～50%）、粒度細(xì)、粘度大、活性高、雜物多（含有Mg、 Si、Al、P、Mn、C、S 等）等性質(zhì)，是一種良好的二次資源[1-5]。

2. 轉(zhuǎn)爐塵泥組分及性質(zhì)

轉(zhuǎn)爐塵泥含有 Fe、Ca、Mg、Al、Si、S、P、C、Pb、Zn 等多種元素，根據(jù)地區(qū)和生產(chǎn)工藝的不一樣，元素含量和物化性質(zhì)也有一定的差別，但是都具有，含鐵高、含鈣高、粒度細(xì)，粘度高，雜質(zhì)多、孔隙大的基本特點(diǎn)。

從化學(xué)元素分析結(jié)果可以明顯的看出，轉(zhuǎn)爐塵泥中的鐵主要以二價(jià)鐵的形式存在，由于較高的鐵含量（42.71%～55.99%）和可觀的鈣含量（4.63%～19.92%），所以轉(zhuǎn)爐塵泥回收起來是一種很好的冶煉工業(yè)原材料。

轉(zhuǎn)爐塵泥中的Fe，CaO 及酸不溶物都均勻的分布在所有的粒度級別上，因此，運(yùn)用簡單的選別技術(shù)來分選Fe 或者CaO 是很難達(dá)到的[7]。粒級以及元素的分布。

轉(zhuǎn)爐塵泥樣品X 射線衍射分析圖譜。X 射線衍射分析是用來區(qū)分樣品中不同的礦物晶相的[8]。從以下三種樣品：（1）塊樣，（2）950℃下煅燒過的塊樣，（3）磁選精礦的波峰來分析，分別包含有：赤鐵礦、石英、方鐵礦、方解石和金屬鐵。

但是不同鋼鐵廠由于原料、工藝、設(shè)備不盡相同，其轉(zhuǎn)爐塵泥的化學(xué)成分組成、性質(zhì)相差很大，即使同一個(gè)鋼鐵廠當(dāng)操作因素發(fā)生變化時(shí)，轉(zhuǎn)爐塵泥的化學(xué)成分組成也不同[9,10]。

3. 轉(zhuǎn)爐塵泥回收利用方法及現(xiàn)狀

3.1 轉(zhuǎn)爐塵泥返回?zé)掍摲椒?/p>

3.1.1 直接燒結(jié)法

在有燒結(jié)廠的企業(yè)中,將轉(zhuǎn)爐塵泥作為原料，把干、濕塵泥直接與燒結(jié)原料混合進(jìn)入燒結(jié)，是最簡單的一種方法。這種方法國內(nèi)外的許多企業(yè)都在使用,其優(yōu)點(diǎn)是：投入少、見效快。

但同時(shí)也有一些不利因素。加入一定量的轉(zhuǎn)爐塵泥，有利于混合料制粒，但隨著塵泥量的增加，因其粒度細(xì)而易粘糊成塊而各自成團(tuán)，影響混合料制粒和燒結(jié)效果[11-13]。

3.1.2 小球燒結(jié)法

直接燒結(jié)法是利用比較粗的塵泥與礦石團(tuán)礦而成，但對于塵泥的細(xì)度過細(xì)而使燒結(jié)性能變差，為此最近幾年小球燒結(jié)法被廣泛使用。其工藝是：濕泥漿在料場經(jīng)自然干燥后送人料倉，將泥漿與粘結(jié)劑混勻送入圓盤造球機(jī)造成2～8mm 的小球，送到成品槽作燒結(jié)原料。該工藝寶鋼從日本引進(jìn)，現(xiàn)在國內(nèi)許多鋼廠使用[14]。

3.1.3 煉鐵法

將轉(zhuǎn)爐塵泥造塊用來生產(chǎn)金屬化球團(tuán)，返回高爐是國外處理轉(zhuǎn)爐塵泥較為普遍的一種方法。金屬化球團(tuán)的典型工藝為：含鐵塵泥經(jīng)濃縮、過濾、干燥后，再粉碎、磨細(xì)，加入添加劑造球、干燥后，由回轉(zhuǎn)窯焙燒制成金屬化球團(tuán)塊[15]。

高爐用轉(zhuǎn)爐塵泥金屬化球團(tuán)的生產(chǎn)，也有用冷固結(jié)法，或加粘結(jié)劑壓團(tuán)法，這些方法均需加入含碳物(焦粉，煤炭)，以減少冶金焦的消耗。

3.1.4 煉鋼法

將轉(zhuǎn)爐塵泥造塊返回?zé)掍摴に嚕米鰺掍摰睦鋮s劑是轉(zhuǎn)爐塵泥回收利用的又一途徑，國內(nèi)許多企業(yè)已使用該方法[16]。

由于轉(zhuǎn)爐塵泥塊中含有很高的CaO、FeO，用于煉鋼工藝種可起到一定的造渣劑、助熔劑的作用。煉鋼工藝的特點(diǎn)對塵泥塊的強(qiáng)度要求相對較低，因此，用于煉鋼的塵泥造塊多選用冷固結(jié)、加粘結(jié)劑壓團(tuán)、熱壓團(tuán)或中溫固結(jié)壓團(tuán)[17]等工藝。

3.1.5 轉(zhuǎn)底爐

轉(zhuǎn)爐塵泥經(jīng)濃縮、脫水(含水30%左右)、烘干(含水1%左右)后與各種除塵灰和粘結(jié)劑按比例配料(主要控制碳含量在14%以下)。經(jīng)潤磨、造球、篩分，合格生球(粒徑Φ6～Φ16 mm)再經(jīng)干燥(生球含水量由11%降到1%以下)后均勻布到轉(zhuǎn)底爐 (RHF) [18]環(huán)形臺車上,在還原性氣氛和1000~1300℃高溫下鐵被還原,高溫球團(tuán)從RHF 排出經(jīng)還原性氣氛冷卻到300℃，形成金屬化球團(tuán)；鋅被還原成氣態(tài)隨高溫廢氣從RHF 排出，經(jīng)余熱鍋爐、換熱器、布袋除塵器等冷卻、收集。

3.2 轉(zhuǎn)爐塵泥返回?zé)掍摾矛F(xiàn)狀

攀鋼、漣鋼、湘鋼、本鋼等[19-23]的轉(zhuǎn)爐污泥用回轉(zhuǎn)窯烘干配煅燒造粒，成品直接加于燒結(jié)混合料中用于燒結(jié)生產(chǎn)，工藝簡單，一次性投資少。唐鋼 [24]將轉(zhuǎn)爐污泥替代精礦粉，直接參與燒結(jié)配料。安鋼、馬鋼、長鋼等[25-29]將轉(zhuǎn)爐污泥冷球團(tuán)用于轉(zhuǎn)爐造渣，在提高轉(zhuǎn)爐初期爐渣的堿度，加快初期爐渣的形成時(shí)間、提高轉(zhuǎn)爐爐渣的去硫、去磷能力等方面有明顯作用；另外結(jié)合轉(zhuǎn)爐冶煉操作，還可以降低終點(diǎn)爐渣的TFe 含量，減小轉(zhuǎn)爐的鐵損。并可回收一定量的鐵元素，降低石灰和氧氣消耗。寶鋼、包鋼[30,31]將轉(zhuǎn)爐塵泥采用冷固結(jié)工藝替代原有熱壓工藝生產(chǎn)冷固球團(tuán)返回轉(zhuǎn)爐應(yīng)用，可以替代原有除塵灰熱壓球團(tuán)和部分鐵礦石等，并經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)，得到較好的冷卻和化渣效果。濟(jì)鋼、蘭鋼等[32,33]單位將轉(zhuǎn)爐污泥用管道直接送到燒結(jié)配料。首鋼、鞍鋼等[34]將轉(zhuǎn)爐污泥做成OG 泥消化料進(jìn)入燒結(jié)，降低了石灰燃料的消耗。新疆鋼鐵公司用轉(zhuǎn)爐污泥生產(chǎn)高爐用球團(tuán)礦。奧鋼聯(lián)[35]在多拉維茨鋼廠的60 t 轉(zhuǎn)爐進(jìn)行了氧槍噴吹轉(zhuǎn)爐粉塵的工業(yè)試驗(yàn)，結(jié)果表明：

粉塵可部分取代廢鋼做冷卻劑，1 kg 粉塵可取代2.7 kg 廢鋼，熔爐溫度降低了大約25℃；粉塵對鋼水成分和爐渣成分沒有影響。加拿大鋼公司[36]分別在希爾頓和伊利湖鋼廠進(jìn)行過轉(zhuǎn)爐除塵循環(huán)利用試驗(yàn)。即將轉(zhuǎn)爐粉（鋅含量0.6％～2％）做成球團(tuán)或壓塊，加入爐內(nèi)，加入量為48 t，為補(bǔ)償粉塵的吸熱，料塊里加入了焦粉和瓦斯泥。結(jié)果表明：粉塵的加入對于轉(zhuǎn)爐操作沒有產(chǎn)生影響，只是在加入量較高的情況下，出鋼溫度有所降低；S 和P 的含量與常規(guī)情況沒有差別，爐渣的成分也沒有發(fā)現(xiàn)變化。伯利恒鋼公司[37]在雀點(diǎn)鋼廠將含鋅濾餅與熱渣混合，加工成一種低水分的礦石替代物。爐渣和濾餅的混合比例為0.2∶1，混合前爐渣約810℃，混合物的水分為6％左右，主要含有鐵和氧化鈣等物質(zhì)，每爐加入量為3t 以上。不僅回收了有價(jià)資源，還減少粉塵掩埋費(fèi)用及氧氣轉(zhuǎn)爐操作費(fèi)用。

3.3 轉(zhuǎn)爐塵泥其他回收利用方法現(xiàn)狀及進(jìn)展

3.3.1 制備還原鐵粉

晁月盛等[38]研究出將轉(zhuǎn)爐塵泥先于濃度為3.5mol/L 的濃硫酸以14：1 的比例混合，在75℃下溶解，浸出1.5h，在85℃滴定，然后再在900℃溫度下灼燒2.5h，冷卻至室溫，經(jīng)過如此一系列提純處理后的塵泥，經(jīng)過2h 球磨處理，在550℃溫度下進(jìn)行還原2h，再在NH3/H2=3/4 氣氛下作3h 氮化處理，可得到較高生成量的氮化鐵磁粉γ?-Fe4N。

高家誠等[39]將轉(zhuǎn)爐塵泥通過球磨，重力沉降分選手段得到的含鐵量90%鐵粉末進(jìn)行脫硫、改性、還原等處理，獲得高質(zhì)量的還原鐵粉，基本上能滿足粉末冶金使用的要求。

3.3.2 改性水玻璃

李祥興[40]利用轉(zhuǎn)爐塵泥顆粒高度的表面效應(yīng)和潛在水化活性，采用水力漂洗處理分離粗顆粒組分后，將其過濾脫水濃縮成含水量在40%～50%懸濁液漿，按水玻璃漿液與塵泥100：70～100 混合，改性后的水玻璃膠凝能力沒有明顯下降，耐高溫性能得到很大提高。

3.3.3 制備脫硫劑

張小敏等[41]利用煉鋼塵泥的懸浮液進(jìn)行脫硫?qū)嶒?yàn)，并與石灰石脫硫效果進(jìn)行了對比。結(jié)果表明，煉鋼塵泥的懸浮液是一種性能較好的鐵系列脫硫劑，可以作為常用脫硫劑的替代品。

3.3.4 從轉(zhuǎn)爐塵泥中分選鐵

傅平豐等[42]進(jìn)行了馬鋼煉鋼污泥綜合回收與氧化鐵紅制備的試驗(yàn)研究。經(jīng)過對磨礦細(xì)度、磁場強(qiáng)度、上升水流量等工藝參數(shù)尋優(yōu)試驗(yàn)后，確定采用二段磨礦、二段磁選的流程回收鐵。

羅立群等[43]對轉(zhuǎn)爐塵泥進(jìn)行磁選，磁選粗精礦再磨再選以及搖床分選等實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：轉(zhuǎn)爐塵泥經(jīng)過適當(dāng)細(xì)磨后，經(jīng)磁選再磨，然后搖床分選，鐵元素可以得到有效分離，提高轉(zhuǎn)爐塵泥綜合回收利用價(jià)值。

3.3.5 生產(chǎn)海綿鐵

王莉馨與董宏[44]用煤粉、氧化鐵皮與轉(zhuǎn)爐煙塵生產(chǎn)海綿鐵，研究得出以下結(jié)論：用煤粉還原氧化鐵皮、轉(zhuǎn)爐煙塵生產(chǎn)海綿鐵含鐵量高，雜志含量低且成分穩(wěn)定，較之用礦石生產(chǎn)的海綿鐵不含脈石雜質(zhì)，可作優(yōu)質(zhì)廢鋼使用。

3.3.6 制備氧化鐵紅

以轉(zhuǎn)爐塵泥為原料，鍛燒除碳。然后經(jīng)酸浸除雜、過濾、燃燒氧化后制得鐵紅，產(chǎn)品符合一級鐵紅的要求；其氧化鐵紅還可用于磁性材料[45]。有許多利用鋼廠除塵灰制備氧化鐵紅的研究，并且取得了一定的成果，攀鋼、武鋼等一些大型鋼鐵公司對除塵灰在鐵系顏料方面的利用有不少研究，尤其是在鐵紅的制備上，不僅技術(shù)成熟，而且已有多項(xiàng)專利成果[46]。

3.3.7 轉(zhuǎn)爐塵泥去除水中重金屬離子

利用鐵及其氧化物的化學(xué)特性與水中的重金屬發(fā)生一系列的反應(yīng)，然后在一定的pH 下使重金屬與未溶的塵泥及生成的氫氧化物一起從水中分離出來[47]。

加拿大的S. Kelebek 等[48]以Dofasco 公司的轉(zhuǎn)爐塵泥為樣，基于XRD、SEM、EDX 等表征手段，采用篩分磨礦，顆粒離析為粗顆粒（+38μm）和細(xì)顆粒（-38μm），采用十二烷二亞乙基三胺和煤油代替磺酸鹽作為捕收劑進(jìn)行浮選，硫酸代替鹽酸浸選，沉降分級等方法，最終得到轉(zhuǎn)爐塵泥粗粒礦（>38μm）在pH=2 的時(shí)候，鋅去除率達(dá)到了大約81%，而相應(yīng)量的鐵損失率只有18%。轉(zhuǎn)爐塵泥吸附鋅后的顆粒代表組成。酸濾后，轉(zhuǎn)爐塵泥總體去除鋅和鐵的效果。

韓國延世大學(xué)Joo Sung Ahn 等[49]曾研究利用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐塵泥去除砷，將砷由25mg/L降低到了不到0.5mg/L，效果非常好。

蘭堯中等[50]研究了轉(zhuǎn)爐污泥作為一種吸附劑對廢水中磷吸附的一般規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，轉(zhuǎn)爐污泥的投加量、溶液pH 值、接觸時(shí)間是影響污泥對磷吸附的主要因素；當(dāng)投加量為2.0mg/100ml、接觸時(shí)間4h、溶液pH 值為4 時(shí)，廢水中88%的磷被除去；轉(zhuǎn)爐污泥對廢水中磷的吸附符合Freundlich 模型。轉(zhuǎn)爐污泥是一種比較有效的廢水吸附劑。

4. 轉(zhuǎn)爐煉鋼廢棄物利用存在的問題及展望

（1）傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐塵泥回收后主要運(yùn)用于制造球團(tuán)，此類方法雖然使煉鋼二次資源——轉(zhuǎn)爐塵泥得到了利用，但是，難以去除塵泥中有害雜質(zhì)（K、Na、 Pb、S、Zn 等），容易造成高爐內(nèi)有害雜質(zhì)的惡性循環(huán)，降低燒結(jié)礦的質(zhì)量，而且對生產(chǎn)設(shè)備使用壽命具有一定影響。

（2）轉(zhuǎn)爐塵泥的元素組成根據(jù)地區(qū)礦種的不同而具有一定差別，有些地區(qū)的轉(zhuǎn)爐塵泥含有大量的有用元素，比如Zn 是我國目前很匱乏的資源；Ca，Si，Mg 等元素可用作硅酸鹽類建筑原料�，F(xiàn)有的回收方法不能有效利用里面的有用成分，在某種程度上也是一種資源浪費(fèi)。

（3）轉(zhuǎn)爐塵泥用作廢水吸附劑是目前新興的一種利用途徑，使用效果好，如果能替代現(xiàn)有吸附劑，則具有良好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但是吸附后的轉(zhuǎn)爐塵泥處理回收技術(shù)亟待解決。

如無法解離回收再利用，直接填埋，會造成嚴(yán)重的二次污染轉(zhuǎn)爐塵泥是一種發(fā)生量大，組成復(fù)雜，元素含量多的二次資源，極具經(jīng)濟(jì)和利用價(jià)值。能根據(jù)具體元素組成進(jìn)行分選，針對各階段礦物組分特點(diǎn)進(jìn)行分類回收利用，例如含鐵量高的精礦產(chǎn)品可用于生產(chǎn)鐵化工產(chǎn)品，含鐵量較低，且極具吸附性能的產(chǎn)品可用于吸附材料的制備，鐵含量低的尾礦用于燒結(jié)造球，最好同時(shí)能分離有效成分用于其它領(lǐng)域產(chǎn)品的生產(chǎn)，將對我國綠色鋼鐵行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有很大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境意義。

參考文獻(xiàn)：（略）

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