高爐除塵灰綜合利用工藝探討

付章弦

摘要：由于高爐除塵灰含有大量的鐵和碳等元素，排放至環(huán)境中會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。本文闡述了幾種高爐除塵灰的綜利用方式，分析了其利用方式的優(yōu)勢(shì)與不足，同時(shí)指出了除塵灰綜合的利用價(jià)值和發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：高爐除塵灰;提質(zhì)洗選工藝;冷壓球團(tuán)工藝;高爐噴吹除塵灰工藝;探討

1 前言

高爐除灰塵由高溫再生礦組成，是含有鐵和碳等多種元素的自由態(tài)和結(jié)合態(tài)的復(fù)合物，其中以氧化鐵、氧化鋅、氧化鋁、氧化硅、氧化鈣成分居多，是一種質(zhì)量輕、顆粒微小且含有多種有害有毒元素的物質(zhì)，是鋼鐵企業(yè)主要固體排放物之一[1]。高爐除塵灰中含有尚可利用的鐵粉和焦炭粉，但含量均較少，因此大部分鋼鐵企業(yè)均沒(méi)有很好地利用。堆放高爐除塵灰不僅占用大量的土地，同時(shí)還會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。

因此，如何高效、環(huán)保的回收利用高爐除塵灰，實(shí)現(xiàn)高爐除塵灰資源化、減量化，對(duì)實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)的持續(xù)發(fā)展具有特別重要的意義。本文針對(duì)幾種高爐除塵灰綜合利用的工藝進(jìn)行探討。

2 高爐除塵灰綜合利用工藝

2.1除塵灰提質(zhì)洗選工藝

提質(zhì)洗選高爐除塵灰是高效低耗、綠色環(huán)保且符合國(guó)策的一種工藝技術(shù)。高爐除塵灰加水造漿后，采用浮選（分選出焦碳粉）—磁選（回收鐵精粉）—重選分離（回收非磁性和弱磁性鐵精粉，且在一定程度上將鋅等有價(jià)金屬元素富集至尾泥中）聯(lián)合洗選工藝。選出的焦碳粉可作為高爐噴吹燃料、燒結(jié)原料;鐵精粉可作為燒結(jié)原料、球團(tuán)原料;尾泥可用于生產(chǎn)氧化鋅、制磚原料、水泥原料，除塵灰利用率可達(dá)100%。該工藝采用濕法分選工藝，廢水經(jīng)沉淀可實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)，不會(huì)造成二次環(huán)境污染。

2.2除塵灰冷壓球團(tuán)工藝

除塵灰冷壓球團(tuán)工藝原理：利用壓球機(jī)設(shè)備中對(duì)滾成型壓輥，將粉狀的高爐除灰塵壓制成為大小不同的球團(tuán)。

該工藝優(yōu)勢(shì)在于，可以生產(chǎn)出塊度適合、透氣性良好的爐料，從而促進(jìn)還原電爐更好運(yùn)作。高爐除塵灰中含有大量的氧化鐵元素，并且也含有氧化鉻和氧化鎳，在電爐和轉(zhuǎn)爐當(dāng)中加入高爐除灰塵，其中有價(jià)元素和鋼水中的元素可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，煉鋼的溫度一般在1473～1973K，從熱力學(xué)角度進(jìn)行分析[2]可以得出，這個(gè)反應(yīng)在此種溫度條件下完全可行，將除灰塵加工成球后，加入AOD爐以及電爐內(nèi)進(jìn)行回收鎳、鉻元素完全可行。

冷壓球技術(shù)存在如下問(wèn)題[3]：（1）由于高爐除塵灰中CaO含量不穩(wěn)定，消化時(shí)間不易控制，成球率較低，粉末率較高，入爐后容易引起冒煙;（2）由于成球時(shí)需加入粘合劑，入爐后易增加煙氣中的氫含量，而干法電除塵系統(tǒng)對(duì)氫含量比較敏感，若煙氣中氫含量偏高，則電除塵系統(tǒng)容易發(fā)生泄爆，因此，單次加入冷固球團(tuán)不宜過(guò)多;（3）由于冷固球團(tuán)為低溫壓制成球，從化渣效果分析看，冷固球團(tuán)化渣效果不如燒結(jié)礦好。

2.3高爐噴吹除塵灰工藝

高爐噴吹除塵灰工藝簡(jiǎn)單、投資少，在各鋼鐵廠廣泛應(yīng)用。通過(guò)物料平衡和熱平衡模型計(jì)算結(jié)果可知[4]：噴吹除塵灰后，焦比、爐渣堿度和理論燃燒溫度將隨除塵灰噴入量的增加而下降，且理論燃燒溫度下降幅度很小，這些變化可通過(guò)調(diào)整配料來(lái)應(yīng)對(duì)。該工藝存在的最大問(wèn)題是，Zn等金屬元素會(huì)對(duì)爐襯造成侵蝕，可能導(dǎo)致高爐內(nèi)鋅等金屬元素富集，影響高爐順行。故此工藝在高品質(zhì)礦物加工冶煉具有較大優(yōu)勢(shì)，卻并不適用于低品質(zhì)礦物加工冶煉。

因此，采用該工藝時(shí)，應(yīng)考慮先對(duì)除塵灰進(jìn)行脫鋅處理。實(shí)際生產(chǎn)中常采用“堿法堆浸—萃取—電積”工藝，能有效分離出對(duì)爐村有害的Zn等元素，在保證高效率和低成本的基礎(chǔ)上，去除K和Na等溶堿性金屬，并且浸出的渣體能夠繼續(xù)回收利用。浸出法適合處理含有貴重金屬的高爐除塵灰，不足之處在于：堆浸時(shí)間較長(zhǎng)，且由于除塵灰中各元素的含量具有不穩(wěn)定性，導(dǎo)致過(guò)程管控較為困難。

2.4高爐除塵灰其他處理工藝

高爐除塵灰制造泡沫渣工藝：除塵灰加入渣面后，碳和氧迅速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一氧化碳?xì)馀?，并穿越渣層形成良好的泡沫渣，可有效包裹住弧光，提高電弧熱效率，同傳統(tǒng)的焦粉造泡沫渣工藝相比，泡沫渣層厚，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，可完全替代焦粉，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。

高爐除塵灰作原料優(yōu)化配料生產(chǎn)水泥熟料工藝：加入高爐除塵灰作為原料后，由于熟料早期強(qiáng)度的提高，避免了原先的“早期強(qiáng)度低而后期強(qiáng)度超”的現(xiàn)象，水泥熟料質(zhì)量提高。

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)上述對(duì)比分析可知，冷壓球團(tuán)工藝和高爐噴吹除塵灰工藝均存在有害元素循環(huán)累積問(wèn)題;除塵灰提質(zhì)洗選工藝能根本性的解決有害元素循環(huán)累積問(wèn)題，對(duì)可利用元素（鐵、碳等）進(jìn)行綜合回收和利用，具有極大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，且大有可能成為今后除塵灰處理的主要發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]張紅麗，秦延華.安鋼鐵前系統(tǒng)含鐵除塵灰冶煉價(jià)值的分析[J].河南冶金，2005，（13）1：17.

[2]王建新.不銹鋼除塵灰應(yīng)用技術(shù)研究[J].不銹鋼?？?2010（4）：33-38.

[3]胡佛明，宋凱偉，施得旸，張馳，章曉林，劉殿文.高爐除塵灰加工處理技術(shù)研究與進(jìn)展[J].礦產(chǎn)綜合利用，2015，06：11-15..

[4]苑興庭，徐輝，王慶義，王曉鳴，鄒宗樹(shù)木.高爐噴吹除塵灰研究[J].材料與冶金學(xué)報(bào)，2008，7（2）.