鋼鐵塵泥的利用技術(shù)現(xiàn)狀及展望

徐 陽，隋 然，周晶晶，李 晶

（蘭州工業(yè)學(xué)院 材料工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730050）

1 鋼鐵塵泥的特性

在鋼鐵冶煉是因?yàn)槊總€(gè)程序產(chǎn)生的粉塵以及污泥因?yàn)楣ば蛱攸c(diǎn)不相同所以性質(zhì)會存在差異，主要是通過化學(xué)、堆密度等來進(jìn)行表現(xiàn)[1，2]。

在鋼鐵冶煉中質(zhì)量分?jǐn)?shù)波動(dòng)大的是燒結(jié)機(jī)頭除灰塵的全鐵，具體來講，大約質(zhì)量分?jǐn)?shù)為百分之二十的燒結(jié)機(jī)頭灰全鐵，可以屬于低鐵含鐵泥，而中途含鐵塵泥是由高爐的布袋灰以及瓦斯泥構(gòu)成的；高鐵含鐵塵泥是由球團(tuán)工藝、高爐槽下、爐前、重力、轉(zhuǎn)爐泥等為主要構(gòu)成。特別是燒結(jié)機(jī)頭甲中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量最多的就是鈉、含鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)最多的是以布袋、瓦斯、電路除塵灰為主。化學(xué)成分不同的鋼鐵塵泥，塵泥會有各種有價(jià)成分，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)也存在明顯差異。而質(zhì)量分?jǐn)?shù)靠前的是鋅、鉀、鈉，分?jǐn)?shù)靠前的元素在高爐進(jìn)行煉制的時(shí)候是存在危害的雜志，但是對于它們本身來說都是含有一定價(jià)值的。對此價(jià)值不能進(jìn)行合適使用，會造成環(huán)境破壞、資源短缺浪費(fèi)等問題。因此對于塵泥的不同類型，我們可以使用的回收方式也需要進(jìn)行慎重考慮，確保能處理塵泥的同時(shí)，又可以取得相應(yīng)的附加利潤。

2 鋼鐵塵泥資源化利用方法

2.1 廠內(nèi)循環(huán)處理工藝

2.1.1 燒結(jié)法

鋼鐵冶煉時(shí)產(chǎn)生含鐵泥并把它作為燒結(jié)原料進(jìn)行返還給燒結(jié)過程的方法被稱為燒結(jié)法。將回收取得的塵泥進(jìn)行利用，達(dá)到了鋼鐵塵泥資源有效處理。其方法簡單容易，能快速取得效果，投資低回收快等特點(diǎn)。對于燒結(jié)工序來說對燒結(jié)原料是有要求的。因?yàn)殇撹F塵泥種類繁多且成分不同，燒結(jié)配料準(zhǔn)確比例和混合要求在沒有沒有達(dá)到要求的時(shí)候，會引線燒結(jié)礦的堿度和相關(guān)成分，會帶來生產(chǎn)波動(dòng)，因此影響高爐正常有序進(jìn)行。此外，將粒度細(xì)的粉塵加入混合料中會產(chǎn)生料層透氣性進(jìn)行惡化，進(jìn)而導(dǎo)致燒結(jié)礦的整體產(chǎn)量和質(zhì)量存在下降趨勢。降低品質(zhì)的燒結(jié)礦會對高爐造成影響，其焦比提高的同時(shí)，減少了鐵水量。存在有害元素的含鐵塵泥，而燒結(jié)工序可以對其進(jìn)行去除但是成效低，高爐中存在較多有害元素并進(jìn)行聚集循環(huán)，會產(chǎn)生嚴(yán)重的高爐結(jié)瘤情況的發(fā)生。對于含鐵塵泥粒度細(xì)以及透氣性的問題，可以利用小球燒結(jié)法對其進(jìn)行改善。其有助于處理干塵粉，現(xiàn)在廣泛進(jìn)行投產(chǎn)取得了明顯的程序，若有害元素不能鋼鐵塵泥中驅(qū)除，在選擇燒結(jié)法進(jìn)行處理時(shí)，必須選取含鐵塵泥低的有害元素來進(jìn)行。

處理含鐵塵泥雖然燒結(jié)法取得了相應(yīng)的效果，但是其產(chǎn)生的有價(jià)元素并不能進(jìn)行有效利用，進(jìn)而產(chǎn)生資源浪費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生，因此處理鋼鐵塵泥的道路并不能借助燒結(jié)法來完成。

2.1.2 球團(tuán)法

把含鐵塵泥作為球團(tuán)的原料將其于其他原料進(jìn)行混合制造后送入高爐煉鐵的方法叫做球團(tuán)法。球團(tuán)法投資力度不大，對鋼鐵廠現(xiàn)有及其進(jìn)行有效利用，進(jìn)行焙燒，加入適當(dāng)數(shù)量的塵泥，降低球團(tuán)原材料的使用等好處。礦粉的成球性能是受到原料粒度、水分等因素的引線。因此在加入適當(dāng)含鐵塵泥以后，需要對上述情況進(jìn)行注意。把鋼鐵塵泥加入球團(tuán)的實(shí)驗(yàn)。得出細(xì)灰降低消耗，加入對應(yīng)的氧化鐵粉不會對球團(tuán)礦的性能產(chǎn)生影響，進(jìn)而提升其品質(zhì)。要把鐵精礦水分控制在相應(yīng)數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，增加對應(yīng)的煉鐵污泥，提高球團(tuán)使用率，降低膨潤土使用量，可將此方法運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)時(shí)。把含鐵粉塵和還原劑等進(jìn)行混合制造球團(tuán)，在室外進(jìn)行加固以后進(jìn)行高爐冶煉。缺點(diǎn)就是含鐵塵泥量減少，不能有效處理含鐵粒度粗的塵泥以及高爐生產(chǎn)受到損失等情況。

2.1.3 粉塵噴吹法

把鋼鐵粉塵進(jìn)而煤粉按照合適的比例對高爐進(jìn)行噴射，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用粉塵的方法叫做粉塵噴吹法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是成本低、能對粉塵中所含的鐵、碳元素進(jìn)行有效利用，與其他方法相比省去了相關(guān)中間環(huán)節(jié)，不容易產(chǎn)生高爐結(jié)瘤的情況。目前以自成系統(tǒng)對高爐進(jìn)行噴吹和除塵分煤灰共同噴射的方法為主。不能解決揚(yáng)塵問題的是自成系統(tǒng)對高爐進(jìn)行噴吹的方法，其缺點(diǎn)是溫度、質(zhì)量、混合不均等問題。第二種方法則是揚(yáng)塵現(xiàn)象更加嚴(yán)重，對噴吹使用量不能進(jìn)行控制，容易發(fā)生操作種植現(xiàn)象，進(jìn)而使用第二種方法對技術(shù)要求和處理粉塵量都是由要求和限制的。

當(dāng)前，鞍鋼的高爐綜合噴吹技術(shù)可以滿足其不揚(yáng)塵，能有效控制粉塵的優(yōu)勢，因此，未來能有效處理鋼鐵粉塵的手段可能是借助粉塵噴吹法來完成的。

2.2 物理法處理工藝

水力旋流脫鋅和磁性、機(jī)械分離法構(gòu)成物理法處理工藝，其磁性分離法是因?yàn)榈V物磁導(dǎo)率是不一樣的，使用此技術(shù)時(shí)需要對鋅聚集在磁性不強(qiáng)的粒子中聚集鋅元素。處理高爐粉塵運(yùn)用此方法時(shí)，需要附加工藝，提升分離效果。機(jī)械分離法是借助重力以及離心力的作用對其粒度不相同的物質(zhì)進(jìn)行有效分離，其分為干式和濕式分離。運(yùn)用鋅富集在顆粒細(xì)的特性，采用離心力的手段進(jìn)行分類。

經(jīng)過分離后產(chǎn)生的含鋅粉塵能進(jìn)行煉鐵。水力旋流器其生產(chǎn)簡單，投資成本低，容易處理，沒有產(chǎn)生二次污染的特點(diǎn)，現(xiàn)在使用水力旋轉(zhuǎn)流處理高爐瓦斯泥是很常見的。主要運(yùn)用其技術(shù)內(nèi)部的離心作用力完善對其分類，因?yàn)榇诸w粒比細(xì)顆粒離心力大。而鋅通常在細(xì)顆粒內(nèi)部，所以可利用水力旋轉(zhuǎn)器對其進(jìn)行分類，回收使用高鋅頂流。而處理了低鋅低流后將其按照燒結(jié)工序進(jìn)行重復(fù)進(jìn)行。具體來講，使用物理工藝方法處理塵泥的效果不是很好，通常大多使用處理方法是火法和濕法進(jìn)行前期預(yù)處理。

2.3 濕法處理工藝

選取適當(dāng)?shù)慕鰟︿撹F塵泥力的金屬氧化物進(jìn)行浸出，再進(jìn)行渣分離、進(jìn)行凈化等環(huán)節(jié)取得品位較高的金屬氧化物，抱歉渣料能進(jìn)行回收并能達(dá)到排放的標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在，濕法工藝在進(jìn)行處理高鋅塵泥以及含有鋅的塵泥時(shí)，鋅是通過氧化鋅的方式展現(xiàn)的。

兩性的氧化物又被稱為氧化鋅，它不溶解乙醇和水當(dāng)中，但是卻會在酸類物質(zhì)中進(jìn)行溶解，對此我們需要對氧化鋅的特性進(jìn)行適度把握，關(guān)鍵就在于如何選擇適當(dāng)?shù)慕鰟?、酸、堿工藝可以對含鋅塵泥進(jìn)行有效浸出。

其酸性工藝使用強(qiáng)酸進(jìn)行，鋅的浸出率在正常溫度下含量比較弱，大概在百分十八十左右，溫度高時(shí)，浸出率可以到達(dá)百分之九十五。對其進(jìn)行加壓和提高溫度時(shí)，浸出的鋅會增多，鐵的浸出率也隨之增加。把鐵融進(jìn)溶液里，使用工藝將鐵進(jìn)行去除，對鐵資源進(jìn)行了浪費(fèi)，成本也隨之增加。

使用強(qiáng)酸把鋅浸出，產(chǎn)生的雜質(zhì)也會同時(shí)進(jìn)入溶液里，進(jìn)而會造成鋅純度降低。此外，強(qiáng)酸浸出的渣里，會存在含量高的鋅，但是不能達(dá)到回收要求和排放標(biāo)準(zhǔn)，對環(huán)境會造成危害，其塵泥所含的有用物質(zhì)也沒有充分利用。而堿性浸出的優(yōu)點(diǎn)很多，但是浸出率低，在浸出是損耗大，不能對其雜質(zhì)進(jìn)行處理等缺陷。

3 結(jié)論

總而言之，科學(xué)進(jìn)步的同時(shí)，促進(jìn)鋼鐵冶金塵泥資源的回收使用工藝也取得了進(jìn)步。其技術(shù)在未來發(fā)展時(shí)，可以將其技術(shù)運(yùn)用到其他技術(shù)之中，將鋼鐵冶金塵泥資源回收利用技術(shù)存在的不足進(jìn)行完善，促進(jìn)行業(yè)朝著新的方向發(fā)展和進(jìn)步。