鞍钢含铁尘泥的综合利用现状及发展于淑娟

第26卷第3期2007年6月样敬Vol.26.No.3IRONMAKINGJune2007鞍钢含铁尘泥的综合利用现状及发展于淑娟徐永鹏曲和廷汤清华杨大正张立国(鞍钢新轧股份有限公司)摘要对鞍钢生产过程中产生的含铁尘泥来源、种类、处理现状进行了阐述。通过分析各种尘泥的物理化学性能,比照国内外尘泥处理方法利弊,提出了鞍钢尘泥近期和远期处理方案。关键词综合利用尘泥物化性能1引言随着鞍钢钢铁产量的迅速提高,其冶金渣、尘泥废弃物的产出量也逐年增多,若不能很好的利用,将带来资源浪费和环保问题。据统计,鞍钢每年在烧结炼铁系统回收利用的含铁废弃物就有百余万吨,但仍有部分尘泥没有达到最合理利用(仅炼铁、炼钢尘泥的排放量就达几十万吨)。如何经济、合理地利用这些数量可观的含铁资源,不仅是关系到保护环境、减少堆放场地的问题,而且还可以有效地利用其中的Fe、C、Cao等有用资源,减少原生资源的消耗,对实施可持续发展战略具有十分重要的现实意义。2含铁尘泥的物化性能2.1尘泥化学成分高炉瓦斯灰、瓦斯泥中主要成分是铁和碳,其有用成分总含量较高,达77%一85%。但由于各高炉的原料条件和操作不同,铁和碳的含量差别较大,即使同一座高炉不同时间成分波动也较大,碳平均值从36.巧%至46.89%,波动范围为23.77%-57.10%;铁平均值从26.21%至34.n%,波动范围为18.29%一43.48%。高炉灰成分接近自熔性烧结矿的成分。转炉泥中可用物质含量较高,有害物质Zno含量比其他尘泥含量也高。鞍钢含铁尘泥中的含有的无用和有害成分,主要为5102、KZO、NaZo、S等,pbo和ZnO含量较低,可以不经脱锌处理直接使用。尘泥化学成分见表l。2.2粒度分析尘泥粒度分析结果见表2、表3。高炉瓦斯灰粒度较粗,平均粒径为151林m,小于200目部分只有表1鞍钢含铁尘泥化学成分,%项目高炉灰59.76瓦斯灰转炉泥转炉二次尘混铁炉尘8499783010住62.5456.14018099844900801815住氏55至.0eFTeOFMeFFeZ03C瓦斯泥33.644.7243.7014.667.2131.3146.3521.552.5638,68脱硫尘26~5010~207~1015一41)CaOM扣:.::22.00ù、一、ùù勺6,乙OC8329043510,A12O,PSKZONa,OPbOZnO5.882024.730.710.0170.1300.4680.220.0140.050(0.100.34007227433435.801.003.201.800.0490.4880.120.0280.0790.258.801.000.950.250.0260.0680.110.110.0200.506~302一63.301.750.0670.3700.180.2931.6%,若作为球团原料则需润磨。高炉灰粒度细,平均粒径仅有37卜m,小于200目部分高达90%,小于325目部分达到74%,与球团原料的粒度相似,适宜作为球团原料。瓦斯泥粒度介于二者之间,转炉泥粒度细,炼钢杂灰粒度比鞍钢球团精矿粒度粗。表2炼钢系统干法集尘粒度组成,%粒度,mm混铁炉尘转炉二次尘脱硫尘l~0.180.18一0.1250.125~0.0630.063一0.0450.000.000.0019.837.2022.708.389.9019.1521.1810.4919.1411.55O,04540.1160.5237.553.259.05表3尘泥粒度组成,%粒度,卜m280280一154154一100100一7171一5656一4343一3131一2121一10107143瓦斯灰7.521.025.414.46.211,07.22.81.23.231.614.4瓦斯泥3212.115.511.66.58.814.97.84.515.157.542.3高炉灰1.21.63.2352、214、011、08.813.241.390.574.4转炉泥11.38.98.04.59.76.95.83.02.040.067.350.7注:瓦斯灰、瓦斯泥、高炉灰、转炉泥的平均粒径分别为巧1、94、37、120林m。3含铁尘泥利用现状及存在的问题3.1利用现状轧钢铁皮、瓦斯泥直接在烧结配料;目前轧钢油泥、瓦斯灰、转炉泥、炼铁、炼钢杂灰经简单混料后在烧结中使用。冬季无法混料,停止使用,储存在料场,既占用料场场地,又严重污染环境几年前,高炉瓦斯灰主要用在东烧烧结中。东烧厂在反浮选赤铁精矿中配人一定量的热瓦斯灰,用以调节反浮选赤铁精矿的水分,改善其细、泥、粘的特性。但由于瓦斯灰中铁和碳波动较大,造成烧结混合料中含碳量不均,导致烧结矿中铁和氧化亚铁含量的不稳定,并且在配加过程中二次污染严重。自从选矿工艺改造后,精矿水分降低,东烧已停用瓦斯灰。目前,瓦斯灰装火车运往料场,夏季、秋季简单加湿后返回烧结参加配料,在烧结中使用量约是瓦斯灰产生量的一半,另一半外销水泥厂。瓦斯泥输送到给水厂浓缩池,浓缩后用泥浆泵再送至齐选过滤间过滤脱水,然后,由皮带机输送到炼铁厂供烧结使用。炼铁杂灰、炼钢杂灰自2006年起经过简单混料,作为烧结原料。转炉泥自2004年7月起经管道输送给烧结一次混合机喷浆使用,由于受烧结混合料原始水分的影响和最终烧结混合料适宜水分的限制及泥浆沉降特性的影响,泥浆处理量受到限制。余下的浓缩压滤成滤饼。由于转炉泥颗粒极微细,水分难以脱除,含水高达30%一45%,不能分散,不能与其他料均匀混合,且皮带输送过程中易造成粘皮带和堵料口,给转炉泥的转运和使用带来困难。干燥后的污泥板结成块,也不能直接配入原料中利用,污泥场地倒运时,碾压后的干燥污泥又粉尘飞扬,严重污染环境。因此,解决这部分转炉泥的运输和利用问题是鞍钢尘泥利用的重点。轧钢油泥部分参加混料供烧结,部分含油较高并且含有生活垃圾难以利用,外销处理。3.2存在问题可利用的含铁尘泥只有返回烧结系统利用一种途径,利用途径单一,利用水平不高,属于粗放利用。含铁尘泥返回烧结利用,难以有效地除去有害杂质,如ZnO、pbo、NaZO、KZo等,易造成高炉内有害杂质的恶性循环;Na20、K:O对烧结电除尘有不利影响。在尘泥卸车和混料作业中,作业环境差,污染环境。冬季因冻结问题而无法作业,烧结停止使用。并且由于各种尘泥的化学成分、粒度、水分均存在着较大的差异,不经过专用混匀工艺预处理,会造成烧结矿质量的波动,不利于烧结矿产质量的提高。油泥不经脱油利用,长期大量使用会造成烧结风机叶片挂油垢,影响风机正常运转。有油污的轧钢铁皮会引起火花放电,破坏废气除尘设备的内部结构。为了避免火花放电的破坏作用,电除尘器粉尘中碳氢化合物的含量不应超过0.2%川。车L钢铁皮在烧结利用,利用的价值不高,不利于经济效益的提高。4含铁尘泥处理的发展方向鞍钢十分重视含铁尘泥的综合利用,含铁尘泥利用率逐年提高,从2005年的67%提高到目前的·55·90%。各种含铁尘泥返回烧结利用仅是近期方案。长远方案是尽最大努力提高尘泥的利用率,最终达到100%,并且拓宽利用渠道,合理综合利用。尘泥的处理方法较多,根据鞍钢尘泥的物化性能及鞍钢的实际情况(厂区内无场地),笔者提出了尘泥近期、远期处理方案。建议选适当场地,建多条尘泥处理专用线,采用不同方法分别处理不同性质的废弃物。4.1尘泥近期处理方案—机械强混返回烧结法充分挖掘现有处理尘泥设施的潜力,充分利用管道输送烧结喷浆系统处理转炉泥浆和齐矿过滤间的过滤瓦斯泥的能力,余下的部分尘泥用机械强混生产线加工成粒度适宜、成分稳定、水分适宜的尘泥混合料返回烧结配料系统使用。利用该系统,可将转炉湿法除尘后产生的易粘结的、难于应用的转炉泥处理加工成松散的、无扬尘的、便于加工的烧结混合料,可用火车或汽车运输到烧结料仓。鞍钢尘泥处理线距离烧结厂较远,不适宜将尘泥造小球并皮带输送到烧结混合机。本处理方法工艺流程如图1所示。该方法投资省,见效快,现已进人设计施工阶段。但必须限制进口矿和废钢中的有害元素的含量,定期检测尘泥中的Pb、Zn、K、Na等有害元素的含量,关注富集程度。烧结混合料中配加这种尘泥铁料时,应使进人高炉的锌含量0.Zk岁t铁川,NaZO和KZO总量1.sk梦t铁[’〕。图l机械强混处理尘泥工艺流程4.2尘泥远期处理方案—金属化球团该方法彻底解决尘泥利用问题。将含铁尘泥造块生产金属化球团,用回转窑或转底炉生产金属化球团供给高炉炼铁或生产直接还原球团代替废钢供给转炉冶炼纯净钢。这不仅使尘泥能全面利用,同时还可除去尘泥中的有色金属(铅、锌),如氧化锌去除率90%以上。将含铁尘泥造块生产金属化球团(或海绵铁),返回高炉是国外处理含铁尘泥较普遍的一种方法。例如日本川崎千叶、川崎水岛、钢管福山、住友和歌山、住友鹿岛、新日铁室兰等厂将转炉泥干燥后混合其他粉尘、粉矿、煤、膨润土等润磨,经造球、筛分及链算机回转窑的干燥、焙烧、冷却、筛分等工序得到的金属化球团供高炉使用。据日本千叶报道,若按10%的添加量配人高炉中,则可使高炉的产量增加8%、焦比降低slk留t。·56·尽管生产金属化球团设备工艺复杂,投资大,工期长,但产品质量好、用途广,金属化球团用于高炉生产,可降低高炉焦比,增加铁的回收量,也可供转炉和电炉使用。鞍钢目前尘泥铅锌含量低,不必考虑脱锌问题。但随着废钢的短缺及镀锌板材生产、使用、回收规模的增大、尘泥中有害元素循环富集,用金属化工艺处理尘泥将是必然趋势。4.3开发高附加值产品轧钢铁鳞可以用于干法工业化生产高性能永磁预烧原料—氧化铁红,其关键技术是铁鳞除杂(尤其是降硅技术)和高纯铁精粉氧化焙烧工艺及参数,只要解决了上述关键技术就可以用轧钢氧化铁鳞生产高档氧化铁红,进而生产软磁材料。5建议(1)按有用成分高低,尘泥按类分别存放。炼钢系统产生的转炉二次尘、混铁炉尘、脱硫扒渣尘与LF炉尘、散料系统除尘灰应分别存放,以方便利用。有些含铁较低的尘泥在目前技术经济条件下不便利用,可考虑将来利用的可能性。(2)瓦斯灰加湿。有条件的高炉应在重力除尘器处增加加湿机,减少干灰运输及装卸的二次飞扬污染。(3)新建高炉和转炉的烟气净化。在鱿鱼圈建设中,考虑资源充分利用和环境保护,在确保生产产品质量好、效益高的同时,对三废资源(废水、废气、固体废弃物)综合利用应进行充分论证,采用合理工艺实现三废资源化。尤其对高炉煤气和转炉烟气除尘净化回收工艺的设计,应充分考虑采用干法捕集尘工艺。新建的4号高炉煤气净化系统宜采用干法净化。据文献「2,3〕报道,干法除尘除保留了湿法除尘系统的优点外,还较湿法除尘系统具有烟气含尘量低可直接送给用户使用、消除了湿法除尘系统污泥压滤、运输过程中产生的二次污染、节约大量用水、能源和占地等更多的优点。6结语鞍钢由于受到场地的限制和季节气候变化的影响以及生产工艺的制约,目前对含铁粉尘的处理和综合利用的研究和实践尚处于起步阶段,处理方法粗放,处理途径单一。鞍钢目前应以机械强混烧结提高尘泥利用率和用轧钢铁皮开发高附加值的产品为主,同时应全面长远考虑各种尘泥(包括炉渣、钢渣、粉煤灰等废弃物)处理方案,进行金属化球团前期的试验研究,加强与院校科研机构合作,开拓新的应用渠道,经济合理的利用各种废弃物,创造更大的经济效益和社会效益。7参考文献1吴文达.利用廉价原料降低烧结生产成本.鞍钢技术,1997(5):l~52曹德鞍.LT法在宝钢250t转炉上的应用.宝钢技术,1999(3):19一21.3万成略.我国炼铁除尘技术存在的问题及改进措施.论坛,1998(12):11一13联系人:于淑娟(114021)辽宁省鞍山市鞍钢技术中心收稿日期:2006一08一22第十届炼铁原料学术会议征文通知为进一步提高我国炼铁精料水平,交流近2年来在炼铁精料方面的研究成果、设备进步与生产经验,中国金属学会炼铁分会炼铁原料学术委员会将于2007年下半年召开第十届全国炼铁原料学术会议。征文具体内容:(l)改善烧结矿质量、提高烧结矿产量的研究成果和生产实践经验;(2)发展球团矿生产、提高球团矿质量和产量的研究成