摘要:介紹了萊鋼含鐵除塵灰和灰泥的利用狀況 ,對采用濕法噴漿和轉(zhuǎn)底爐技術(shù)處理除塵灰和灰泥進了探討。

關(guān)鍵詞:除塵灰,燒結(jié),配料,噴漿,轉(zhuǎn)底爐,灰泥

0　 前言

萊鋼是一個年產(chǎn)鋼過千萬噸的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè) ,經(jīng)過 37年的建設(shè)和發(fā)展 ,其生產(chǎn)設(shè)施已擁有 3個綜合原料場、6臺 105～265 m2燒結(jié)機、2座 8 m2球團豎爐、3臺 60萬 t鏈蓖機回轉(zhuǎn)窯、8座 750～1880 m3高爐、9座 40～120 t轉(zhuǎn)爐和 1座 50 t電爐及精煉爐。萊鋼生產(chǎn)所產(chǎn)生的含鐵除塵灰和灰泥 (下稱除塵灰、泥 )主要集中在燒結(jié)、煉鐵和煉鋼三個工序 ,除老區(qū) 4座 40～50 t轉(zhuǎn)爐仍沿用著濕法除塵外 ,其它全部采用干法除塵 ,主要除塵設(shè)備有重力除塵器、 電除塵器和布袋除塵器。萊鋼一直重視節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng)濟工作 ,對除塵灰、泥的利用方式不斷改進 , 2007年累計利用除塵灰、 泥等廢棄物 20余種 44萬 t,取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益。但是 ,大量利用除塵灰、 泥所存在的問題正日益受到重視 ,并在積極采用新的處理技術(shù)。

1　萊鋼除塵灰和灰泥的利用概況

萊鋼除塵灰按照除塵設(shè)置的需要和性質(zhì) ,大致可分成兩類:煙氣除塵灰和環(huán)境除塵灰。煙氣除塵是生產(chǎn)工藝過程所必須產(chǎn)生的 ,例如燒結(jié)機頭高溫煙氣、高爐和轉(zhuǎn)爐煤氣系統(tǒng)的除塵 ,這類除塵灰是煙氣除塵灰。環(huán)境除塵是為減少環(huán)境粉塵污染所設(shè)置的 ,例如原料裝卸、轉(zhuǎn)運等崗位的除塵 ,這類除塵灰是環(huán)境除塵灰。根據(jù)對兩大類 15種主要除塵灰和灰泥的統(tǒng)計 ,萊鋼除塵灰、泥產(chǎn)生量約 99 . 3萬 t /年 ,約占鋼產(chǎn)量的 9%。其中煙氣除塵灰產(chǎn)生量約 34 . 4萬 t /年,環(huán)境除塵灰 57 . 04萬 t /年 ,轉(zhuǎn)爐煙氣濕法除塵灰泥 7 . 72萬 t /年。萊鋼除塵灰、 泥產(chǎn)生量及利用概況見表1。

一般來說 ,環(huán)境除塵灰是在常溫下聚集的 ,其介質(zhì)粉塵性質(zhì)無大變化 ,比較好利用 ,對生產(chǎn)基本無危害。工藝除塵灰則是高溫物化反應(yīng)的產(chǎn)物,形成于高溫之中 ,其理化性質(zhì)發(fā)生變異 ,利用難度較大 ,對生產(chǎn)危害較大。

萊鋼針對除塵灰、 泥品種多 ,數(shù)量大 ,性質(zhì)差異大的問題 ,不斷研究改進利用方法 ,通過采取分類處理 ,分區(qū)消化的處理方法 ,每年約有 94 . 89萬 t除塵灰和灰泥回收利用 ,占總量的 95 . 7 % ,其中燒結(jié)利用 88 . 49萬 t,豎爐球團4.0萬t,鏈蓖機 -回轉(zhuǎn)窯1.77萬t,電爐 0.63萬 t。

含鐵除塵灰、 泥主要作為燒結(jié)原料回收利用 ,其中一部分是燒結(jié)工序自產(chǎn)的除塵灰 34.98萬 t /年 ,直接在燒結(jié)內(nèi)部循環(huán)參加配料 ,另一部分是原料、球團、煉鐵、煉鋼工序的除塵灰和灰泥 53.51萬 t /年 ,送到原料場作為雜料 ,加濕后參與燒結(jié)場一次原料混勻配料后供燒結(jié)利用。

萊鋼高爐煤氣除塵全部采用了干法除塵 ,產(chǎn)生的一次除塵灰 (重力除塵器 )和二次除塵灰 (煤氣凈化布袋除塵器 )主要成分是鐵和碳 ,全部返燒結(jié)作為燒結(jié)原料。

轉(zhuǎn)爐煤氣電除塵灰含鐵量 50%以上 ,一次除塵(設(shè)備:蒸發(fā)冷卻器 ,作用:除塵、降溫)灰 (粒度較粗 )作為燒結(jié)原料 ,二次除塵 (除塵設(shè)備:靜電除塵器 ,作用:除塵降溫)灰 (粒度較細 )一部分作為燒結(jié)原料回收利用 ,一部分作為豎爐球團原料回收利用。作為球團原料配比控制在 5%以下對球團礦產(chǎn)質(zhì)量指標影響不大 ,是可行的。

電爐除塵灰含鐵量 60%以上 ,特鋼廠利用自行研發(fā)的冷壓塊技術(shù)部分回收利用。

長期以來 ,萊鋼大量除塵灰、 泥在燒結(jié)循環(huán)利用 ,存在著許多問題。一是除塵灰品種、數(shù)量多 ,成分復(fù)雜差異大 ,難以做到定量配料 ,造成燒結(jié)礦物化性能指標下降。二是除塵灰、泥燒結(jié)性能差 ,據(jù)萊鋼等鋼鐵企業(yè)多年來的生產(chǎn)經(jīng)驗 ,燒結(jié)生產(chǎn)能力降低
3%左右。三是煙氣除塵灰中 K、 Na、 Cl、 Zn等元素富集危害燒結(jié)煉鐵生產(chǎn) ,造成燒結(jié)臺車糊篦條 ,風機葉片掛泥 ,除塵器效率降低 ,煙塵污染加重 ,設(shè)備維護量加大 ,高爐因有害元素富集而影響順行和壽命甚至造成事故也是不乏先例的。四是除塵灰、 泥一直用敞車運輸、 落地 ,在裝、 卸現(xiàn)場及運輸途中造成多次揚塵 ,污染環(huán)境。

相對于把除塵灰、 泥廢棄 ,回收只是對資源的重復(fù)利用 ,大量除塵灰、泥的簡單、低技術(shù)水平的循環(huán)利用要重新投入人工物料和能源 ,造成浪費 ,重復(fù)污染 ,勢必降低生產(chǎn)效率。國外發(fā)達國家鋼鐵廠除塵灰、泥量約占其鋼產(chǎn)量的 4%,我國約占 10% ,我國
鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量差 ,生產(chǎn)能耗高 ,污染重的問題也是與此有關(guān)的。發(fā)達國家早已重視減排 ,所以指標先進。

2　 對除塵灰和污泥利用方式的探討

在鐵礦資源緊缺和環(huán)保治理壓力日益加重的情況下 ,正確解決除塵灰、 泥利用問題顯得尤為重要。當前 ,萊鋼采用分類處理 ,分區(qū)消化 ,循環(huán)利用的方法是可行的。但是 ,技術(shù)水平不高 ,危害依然存在。學習借鑒國內(nèi)外先進經(jīng)驗和成熟技術(shù) ,結(jié)合萊鋼具
體情況 ,對除塵灰、泥的利用方式逐步改造和采用新技術(shù) ,提高利用水平勢在必行。最初對除塵灰、泥大都對外處理或堆存 ,一部分直接在燒結(jié)配料利用 ,在建設(shè)原料場后又分流一部分在料場混勻后供燒結(jié)使用 ,這種方法工藝簡單 ,應(yīng)用普遍。后來針對難處理塵、泥采用濕法噴漿技術(shù)得到發(fā)展 ,對減少揚塵和穩(wěn)定生產(chǎn)有好的效果。近幾年隨著含鐵粉塵中有害元素富集的問題 ,開路處理方法正得到重視。

國內(nèi)外處理除塵灰、泥的方法有多種 ,總的來說有兩大途徑 ,一是采用干法或濕法配入燒結(jié)料中進行燒結(jié);二是進行造球 ,用于球團工藝當中。當前,用于燒結(jié)作原料仍然是主要途徑。筆者認為 ,因除塵灰、 泥種類多 ,數(shù)量及特性差異大 ,不宜采取一種方法集中處理 ,而應(yīng)針對不同種類的除塵灰和塵泥作具體分析 ,選擇合適的方法分別處理。本文針對萊鋼現(xiàn)狀所講到的方法 ,有的已行之有效 ,有的對現(xiàn)行方法進行改造 ,還有是可以采用的新技術(shù)。多種方法并舉 ,一可減輕集中處理的難度 ,二可達到消除對燒結(jié)生產(chǎn)危害、有效利用、改善環(huán)境的目的。

2 . 1　 直接用于燒結(jié)生產(chǎn)

可以直接參加燒結(jié)配料。用好這一方法 ,有關(guān)崗位正確精心操作和密切配合是重要的 ,要求做到有序放灰 ,定量配加 ,均衡使用 ,也可以提前加水濕潤改善其造球性能。優(yōu)點:方法簡單 ,處理成本低。缺點:對燒結(jié)生產(chǎn)造成一定的波動 ,影響燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量 ,有害元素仍在燒結(jié)內(nèi)部循環(huán)。

隨著環(huán)保和職業(yè)病危害防治、 高爐大型化對燒結(jié)礦高質(zhì)量 (減少燒結(jié)礦生產(chǎn)波動 )的要求 ,燒結(jié)工序生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的除塵灰使用的有效方式是環(huán)境除塵灰參與原料場混勻配料 ,燒結(jié)機頭煙氣除塵灰開路外運處理。

2 . 2　 在原料場混勻后用于燒結(jié)

高爐礦槽、 出鐵場及球團豎爐環(huán)境除塵灰可通過在燒結(jié)工序前的原料場混勻后供燒結(jié)使用 ,但要對現(xiàn)有設(shè)施進行改造 ,采用全封閉接灰、 輸送和加濕配加使用的工藝流程。在混勻料場增建密閉式配灰倉 ,除塵灰用吸排車運輸 ,直接參加混勻配料。與現(xiàn)
行除塵灰在雜礦堆落地翻倒相比 ,一可全線密封 ,消除塵源 ,避免了斗車在裝、 運、 卸過程中新的揚塵 ,改善了料場管理狀況。二可實現(xiàn)定量配料 ,提高混勻料穩(wěn)定率。

高爐煤氣重力除塵灰含碳量高 ,粒度適中 ,早已成功用于燒結(jié) ,在有害元素含量允許的條件下可以通過混勻配料后使用。

目前中國大量使用進口富礦粉 ,造成此類除塵灰的 K、Na、Zn、Cl含量較高 ,氯化物 (NaCl、KCZnCl)的蒸發(fā)和二次冷凝溫度較低 ,只有 800～90℃,在燒結(jié)過程中產(chǎn)生蒸發(fā)、冷凝 ,再蒸發(fā) ,再冷凝的循環(huán)富集和結(jié)晶 ,對燒結(jié)生產(chǎn)產(chǎn)生較多的危害。

2 . 3　 采用灰泥噴漿技術(shù)用于燒結(jié)

灰泥噴漿是把除塵干灰或灰泥調(diào)制成一定濃度的灰漿 ,再按一定配比加入到生產(chǎn)過程中進行利用的一種技術(shù)。

轉(zhuǎn)爐煙氣除塵灰、 泥處理難度大 ,在燒結(jié)采用灰泥噴漿是行之有效的好方法。在萊鋼老區(qū)轉(zhuǎn)爐煤氣現(xiàn)有濕法除塵的情況下 ,其灰漿即可采用噴漿法直接加到燒結(jié)混合機或生石灰消化機中 ,作為混合機或消化機的添加水 ,這種方法在許多燒結(jié)廠已得到廣泛應(yīng)用。采用噴漿法可以克服煉鋼廠和原料場處理轉(zhuǎn)爐除塵灰、 泥所遇到的困難 ,減輕污染 ,生產(chǎn)效果比目前在混勻料場作鋪底處理好。

在國內(nèi)燒結(jié)廠實施的灰泥噴漿法有多種方案一是只噴煉鋼除塵灰漿 ,用罐車或泥漿泵通過管道把灰漿送到燒結(jié)攪拌池 ,再經(jīng)調(diào)節(jié)濃度 ,攪拌均勻后用泥漿泵打入一次混合機參與配料混合造球。二是把一部分干灰制成灰漿加入一次混合機中。三是把灰漿加入到燒結(jié)配料室生石灰消化機內(nèi) ,作為生石灰消化用水 ,生石灰得到充分消化。四是把干灰制漿后與煉鋼灰泥同時加入混合機和生石灰消化機新興鑄管煉鋼廠濕法除塵用焦化污水 ,灰漿通過管道輸往燒結(jié)廠 ,使污水灰泥同時得到利用。上海寶鋼是把煉鋼的所有除塵灰、 污泥制漿后用管道打到燒結(jié)制漿池 ,攪拌過濾后用到燒結(jié)混合機加濕混合料。還有的廠利用多余蒸汽加熱灰漿 ,采用噴熱灰漿技術(shù) ,起到了提高料溫和消化速度的綜合效果在球團廠 ,攀鋼 10 m2球團豎爐利用轉(zhuǎn)爐灰漿替代造球添加水 ,對改善和提高生球質(zhì)量 ,降低膨潤土消耗量起到顯著作用。在工藝條件允許時 ,濕法噴漿與干法配灰相比具有一定的優(yōu)越性 , ‘ 上述方式都取得了很好的效果?；夷鄧姖{技術(shù)改造工藝簡單 ,投資少 ,容易實施 ,效果顯著。

2 . 4　 建立鋼鐵廠廢棄物綜合處理廠

就是把鋼鐵生產(chǎn)各個工序產(chǎn)生的廢棄物如燒結(jié)煙氣除塵灰、 高爐的重力除塵和煤氣凈化除塵灰、 轉(zhuǎn)爐和電爐產(chǎn)生的干法除塵粗細灰、 轉(zhuǎn)爐污泥、 軋鋼污泥、 氧化鐵皮等集中運至鋼鐵廠廢棄物綜合處理廠,進料倉通過加濕、 配料后生產(chǎn)出一種成份較穩(wěn)定的含鐵原料 ,作為燒結(jié)的一種含鐵原料參與燒結(jié)的混勻配料 ,寶鋼的干灰處理就是采用的此類方式。有的還生產(chǎn)出含鐵球團料參與燒結(jié)配料。優(yōu)點:產(chǎn)品成分穩(wěn)定 ,環(huán)境改善效果好。缺點:各種有害元素仍在燒結(jié)和高爐大循環(huán)。

2 . 5　 采用轉(zhuǎn)底爐技術(shù)

上述處理方法用于燒結(jié) ,除塵灰、 泥仍然在工序內(nèi)部循環(huán) ,存在著有害元素的富集問題。萊鋼各種粉塵的平均 Zn、 Pb含量分別為 1 . 1%、 0 . 3% ,燒結(jié)機頭煙氣除塵灰 K、 Na、Cl富集含量分別高達17 . 75%、 2 . 25%、 18 . 94%。有害元素的富集對鋼鐵生產(chǎn)危害大 ,應(yīng)切斷他們在生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)。當前 ,采用轉(zhuǎn)底爐開路處理鋼鐵冶金除塵灰、 泥是可行的技術(shù)。轉(zhuǎn)底爐起源于鋼坯環(huán)形加熱爐 ,日本、美國等發(fā)達國家采用轉(zhuǎn)底爐技術(shù)成功地解決了冶金粉塵高效綜合利用的問題 ,該技術(shù)用于處理冶金粉塵可實現(xiàn)鐵與鉀、 鈉、 鋅、 鉛、 氯的分離,生產(chǎn)金屬化球團。日本新日鐵的工業(yè)實踐表明 ,轉(zhuǎn)底爐處理除塵灰、泥 ,鋅、 鉛回收率達 90%以上 ,技術(shù)經(jīng)濟適宜的直接還原球團金屬化率為 70%左右 ,可作為高爐煉鐵的優(yōu)質(zhì)原料。

我國已掌握了用轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)金屬化球團的技術(shù)。轉(zhuǎn)底爐直接還原的基本工藝是:將鐵礦粉或除塵灰、 泥及含鐵廢棄物與煤粉按一定的配比配料 ,再添加適量粘結(jié)劑 ,經(jīng)過混碾機混合 ,送進對輥壓球機壓制成含碳球團礦 ,然后經(jīng)過烘干機去除水分 ,提高強度 ,通過振動布料機均勻地布在轉(zhuǎn)底爐的爐底上。隨著爐底的轉(zhuǎn)動 ,含碳球團在爐內(nèi)受到燃料燃燒的輻射傳熱,經(jīng)過預(yù)熱段和還原段 ,在 1 000～1 300 ℃左右的高溫下還原 15～20 min完成金屬化過程 ,還原生成的鋅也同時被氣化。在轉(zhuǎn)底爐旋轉(zhuǎn)一圈后金屬化球團用螺旋出料機排出爐外 ,再經(jīng)過冷卻機冷卻到 100 ℃ 以下 ,送進成品倉。轉(zhuǎn)底爐可用煤氣作燃料 ,高溫廢氣從煙道引出 ,首先經(jīng)過余熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽 ,再進入換熱器預(yù)熱助燃空氣 ,經(jīng)過換熱后的廢氣 ,再用于生球烘干 ,最后通過除塵器從煙囪排入大氣。富集了鋅的粉塵可回收作為鋅冶金的原料。對含鐵品位較低和有害雜質(zhì)較高的除塵灰、泥進行預(yù)處理對轉(zhuǎn)底爐高效生產(chǎn)是有利的。

我國轉(zhuǎn)底爐技術(shù)發(fā)展較晚 ,大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用技術(shù)和裝備還有待研發(fā)。目前 ,萊鋼與北科大合作進行的轉(zhuǎn)底爐直接還原處理除塵灰、 泥項目將會在這一領(lǐng)域起到示范作用。

3　 結(jié)語

1) 含鐵除塵灰、 泥主要作為燒結(jié)原料回收利用是可行的 ,但其負面影響正日益引起重視。針對不同除塵灰、 泥特性 ,分別采用燒結(jié)配料、 料場混勻、 灰泥噴漿、 轉(zhuǎn)底爐技術(shù)進行處理 ,多種方法并舉 ,可以化解處理的難度 ,達到節(jié)能減排 ,綜合利用資源的目的。

2) 萊鋼各種除塵灰、 泥的處理方式是都集中運至燒結(jié)工序消化利用。萊鋼燒結(jié)廠采取分類處理,分區(qū)利用、 減量消化的方式使用 ,取得一定效果 ,但技術(shù)水平不高 ,環(huán)境污染嚴重 ,燒結(jié)、轉(zhuǎn)爐、高爐產(chǎn)生的含有害元素和細粉狀的煙氣除塵灰、污泥對燒結(jié)
生產(chǎn)過程產(chǎn)生巨大危害。

3) 結(jié)合國內(nèi)多種處理方式的分析和效果 ,各類環(huán)境類除塵灰可參與燒結(jié)混勻料的生產(chǎn) ,煙氣類除塵灰不能再進入燒結(jié)循環(huán) ,可開路生產(chǎn)高爐、轉(zhuǎn)爐或電爐的原料。

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