鋼鐵冶金粉塵處置技術(shù)

印子林，竇 君，馬居安

（華北理工大學，河北 唐山 063210）

1 鋼鐵冶金粉塵的簡介

鋼鐵行業(yè)在促進國民經(jīng)濟發(fā)展方面起到了重要影響力，鋼鐵生產(chǎn)需要經(jīng)歷多個環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)過程都將產(chǎn)生粉塵，這些粉塵對環(huán)境造成了一定影響。分析鋼鐵生產(chǎn)全過程，主要由燒結(jié)、煉鐵、煉鋼等工序構(gòu)成，且每個生產(chǎn)工序皆會產(chǎn)生冶金粉塵。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，燒結(jié)工序?qū)a(chǎn)生達到燒結(jié)礦2%～4%的粉塵量，煉鐵工序?qū)a(chǎn)生達到鐵水量3%～4%的粉塵量，煉鋼工序?qū)a(chǎn)生達到鋼產(chǎn)量3%～4%的粉塵量，將這些冶金粉塵收集起來，合理利用能夠避免資源浪費，這些冶金粉塵同時散落各處還將影響生產(chǎn)環(huán)境，進而對各工序生產(chǎn)造成一定的環(huán)境污染，有礙于正常生產(chǎn)工作的推進，同時吸入粉塵還將損害人們的身體。鋼鐵冶金粉塵的產(chǎn)生主要原因在于生產(chǎn)工序受到了各種因素的不良影響，與此同時，入爐原材料的質(zhì)量、化學組成、冶金工藝參數(shù)這些因素也對于粉塵量產(chǎn)生一定影響。鋼鐵冶金粉塵可以回收再利用，冶金粉塵中富含大量金屬元素，采取合理的處理手段能夠有效提取這些金屬元素，借助于靈活多樣的回收手段，充分發(fā)揮出冶金粉塵的作用，回收冶金粉塵也將徹底解決粉塵污染環(huán)境問題。鋼鐵冶金粉塵中包含的金屬元素有些具有較強的污染性，因此處理手段過于簡單將不能消除其中的污染元素，冶金粉塵將無法得到有效的再回收、再利用，這些污染性金屬元素將加重環(huán)境污染，導(dǎo)致破壞性較強的重金屬污染，不利于再次治理。不科學的冶金工藝、原材料質(zhì)量不達標都將導(dǎo)致產(chǎn)生鋼鐵冶金粉塵，構(gòu)成粉塵的物質(zhì)來源于原材料的化學結(jié)構(gòu)，鋼鐵冶金粉塵的構(gòu)成物十分復(fù)雜，包含的金屬元素較多，因此各種冶金粉塵混合在一起將提高處理操作的復(fù)雜性。

2 目前沿用的鋼鐵冶金粉塵再利用處置技術(shù)

鋼鐵冶金粉塵如果不能得到有效處理，將造成巨大危害。粉塵資源的有效處理和利用有必要引起人們的重視，只有充分利用粉塵資源，才能提高資源利用率。鋼鐵生產(chǎn)過程中，利用返燒結(jié)的方式使粉塵在高爐中再次燃燒，將粉塵中的鐵、碳提煉出來，然而這種循環(huán)燒結(jié)將提高鋼鐵冶金粉塵中鉀、鉛、鋅的濃度，造成高爐結(jié)瘤，這將使高爐難以正常運行，如此以往將縮短高爐的正常使用年限。所以，粉塵回收再利用處理過程中使用內(nèi)循環(huán)返燒模式，必須達到一定的循環(huán)標準，才能外排粉塵中的鉀、鉛、鋅等物質(zhì)，進而防止出現(xiàn)高爐結(jié)瘤。

3 先進的鋼鐵冶金粉塵處置技術(shù)

3.1 生物納膜抑塵技術(shù)概述

上述內(nèi)容闡釋了鋼鐵冶金粉塵的產(chǎn)生原因、性質(zhì)特點以及危害性，缺乏有效處置手段的狀態(tài)下，鋼鐵冶金粉塵將造成嚴重的影響。伴隨科學技術(shù)水平的提高，專家們積極研究處置鋼鐵冶金粉塵的有效方式，生物納膜抑塵技術(shù)就是其中之一。該技術(shù)具體應(yīng)用在層間的間距為納米級的雙電離層膜，在此種狀況下水分子的延展性逐步提高，增加到最大效果，同時電荷的吸附性不斷增強。在鋼鐵冶金物料上噴灑生物納膜材料，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的冶金粉塵顆粒將增加自重，由于自重大，這些粉塵的沉降效應(yīng)明顯，為粉塵處理提供了便利。實踐中發(fā)現(xiàn)，生物納膜抑塵技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)99%的粉塵除塵率，這種技術(shù)的成本不高，因此使用范圍較廣。

3.2 云霧抑塵技術(shù)概述

鋼鐵冶金粉塵在沒有得到有效處理的情況下，不僅會污染環(huán)境，而且危害人體健康，必須從實際情況出發(fā)研究合理的處置方式，將鋼鐵冶金粉塵的危害降至最低。云霧抑塵技術(shù)是一種有效的處理酐鐵冶金粉塵技術(shù)，主要借助于超聲波霧化、高壓離子霧化技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生大量超細小干霧，此類干霧將會接觸鋼鐵冶金粉塵，進而增加接觸面，促進水霧顆粒和粉塵顆粒的凝聚，粉塵呈現(xiàn)出團聚物形態(tài)，隨著團聚物體積變大、重量增加，團聚物沉降效果明顯，這將促進鋼鐵冶金粉塵的消除。當粉塵團聚物全部自然下沉之后，鋼鐵冶金粉塵將隨之消除。這種方式能夠有效消除粉塵，避免環(huán)境污染。

3.3 含堿金屬粉塵除雜技術(shù)概述

在研究鋼鐵冶金粉塵的產(chǎn)生原因時發(fā)現(xiàn)，鋼鐵冶金粉塵中含有多種金屬元素，含金屬量較大，排除其中的金屬元素以及金屬量，對冶金粉塵實現(xiàn)有效再利用將推動鋼鐵冶金行業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。舉例來說，鋼鐵生產(chǎn)各環(huán)節(jié)將產(chǎn)生可溶堿金屬氯化物，和難溶于水的雜質(zhì)，想要去除含堿金屬雜質(zhì)，可采用水溶分離以及結(jié)晶提純技術(shù)，在水中分離出可溶于水的氯化物，針對于從水中分離出來的氯化物性質(zhì)特點選擇合理的利用方式，最大化發(fā)揮出氯化物的作用。第一步，含堿金屬粉塵除雜技術(shù)通過充分攪拌鋼鐵冶金粉塵和水，使二者完全混合。第二步，使用特殊工具將鋼鐵冶金粉塵和水的混合物中的殘渣浸出，這些殘渣具有不溶于水的性質(zhì)，屬于冶金粉塵中的雜質(zhì)。第三步，繼續(xù)攪拌鋼鐵冶金粉塵和水的混合物，使其得到進一步的凈化、純凈，采用真空過濾的方式將混合物中的細微殘渣沉淀浸出，這一環(huán)節(jié)浸出的殘渣更小，雜質(zhì)去除率更高。第四步，利用蒸發(fā)的方式使混合物液體溶液逐步濃縮，冷卻使溶液結(jié)晶，待結(jié)晶成功后采取兩種操作：第一種操作是采用離心分離的方式進一步濃縮結(jié)晶，然后實施分離干燥操作得到混合鹽。

第二種操作是采取分離干燥操作得到氯化鉀，這兩種處理工藝完全不同，得到的物質(zhì)也截然不同，這兩種工藝都能夠?qū)崿F(xiàn)科學處理鋼鐵冶金粉塵，實現(xiàn)回收再利用，大大節(jié)約了能源，避免了粉塵污染環(huán)境。

3.4 含重金屬粉塵處置技術(shù)概述

鋼鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵不可避免，粉塵中含有多種重金屬物質(zhì)，有些冶金粉塵中含有大量鋅，針對于這類粉塵在處理過程中必須慎之又慎。含重金屬粉塵處置效果不當將帶來對環(huán)境的巨大污染。

在處理重金屬粉塵時，應(yīng)采取物理分離法處置技術(shù)，以及火法、濕法處置技術(shù)，實施物理分離法處置鋼鐵冶金粉塵的效果并不顯著，濕法處置技術(shù)在使用過程中依托氧化鋅不溶于水的特點、乙醇可溶于氫氧化鈉、氧化銨、酸的特點，利用堿、酸、氨聯(lián)合浸出混合物中的鋅，在運用濕法鋼鐵冶金粉塵處置技術(shù)的過程中，需要準備相關(guān)藥劑，需要的水量較大，處置過程中將產(chǎn)生大量泥漿，這些泥漿很難處理，會腐蝕、磨損設(shè)備。采用火法處置鋼鐵冶金粉塵效果較為顯著，高溫環(huán)境為粉塵中的Zn、Pb等雜質(zhì)元素的揮發(fā)提供了有利條件，同時有效收集排除的煙氣，有利保護大氣環(huán)境，火法的劣勢在于成本較高。

伴隨社會的迅猛發(fā)展，重金屬粉塵處置技術(shù)正得到逐步完善。舉例來說，轉(zhuǎn)底爐脫除冶金粉塵重金屬工藝在處置含有重金屬粉塵的過程中能夠發(fā)揮出較好的效果。該技術(shù)通過混合煤粉和鋼鐵冶金粉塵，在混合物中加入粘結(jié)劑，使混合物加濕造塊，同時對其采取干燥處理操作，再將干燥處理后的混合物送入到轉(zhuǎn)底高溫金屬化，進行回收預(yù)熱、處理尾氣操作，這種技術(shù)推出的時間不長，并未得到大范圍的開發(fā)和利用，性能用途有待進一步開發(fā)和嘗試，利用轉(zhuǎn)底爐脫除冶金粉塵中共書工藝具有良好的環(huán)保效果。

除此之外，將鋼鐵冶金粉塵與煤粉混合，能夠?qū)崿F(xiàn)部分地臺還原劑煤粉，提高資源利用率，增強鋼鐵冶金效率，對于保護環(huán)境起到了不可忽視的作用。

4 總結(jié)

歸納上述內(nèi)容，鋼鐵生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量冶金粉塵，這些粉塵在缺乏合理處置、利用的狀態(tài)下，極易造成環(huán)境污染、資源浪費，嚴重的情況下將對人體健康產(chǎn)生危害。本文主要闡釋了鋼鐵冶金粉塵的處置現(xiàn)狀，介紹了幾種有效的鋼鐵冶金粉塵處置技術(shù)，期待能夠為鋼鐵企業(yè)有效處置冶金粉塵提供幫助。