回轉窯處理鋼廠含鋅粉塵工藝介紹

2019-04-08 10:58:00 作者:huangj 來源: 瀏覽次數:0 網友評論 0

鋼鐵企業含鐵塵泥的再加工和循環利用是實現資源高效循環利用的主要途徑之一,通過對鋼鐵企業含鐵塵泥處理現狀的分析以及對本鋼回轉窯處理高鋅含鐵塵泥工藝的論述,對鋼鐵企業資源循環再利用途徑做出了有益的探索。
   陶江善

  天津奧沃冶金技術咨詢有限公司

  鋼鐵企業在煉鐵、煉鋼以及軋鋼等各工序會產生大量粉塵,約占到總鋼產量的8-12%左右, 2017年我國粗鋼產量8.317億t,即每年產生的含鐵塵泥量達8000萬t以上。近年來霧霾天氣頻發,環境保護意識增強,國家針對工業粉塵排放的管控趨嚴,鋼鐵企業的粉塵排放成為環保監控重點,各工序除塵設施不斷增加升級,使粉塵的數量也持續增加,這些粉塵往往含有大量鐵和碳而具有很高的利用價值,傳統方式一般將其作為配料返回燒結,實現企業內部回收。但其中部分粉塵含有較高的鋅等有害元素,直接回配將使鋅不斷循環富集,導致高爐鋅負荷超標,對生產順行和安全長壽造成危害,而另一方面由于含鋅粉塵質量遠不及傳統煉鋅原料,提鋅價值有限,通常也無法直接給煉鋅企業使用,因此如何有效處置含鋅粉塵一直是業界的重要課題。

  1 鋼廠含鋅粉塵的來源及處置

  1.1  鋼廠含鋅粉塵的來源

  含鐵塵泥是指鋼鐵生產過程中對所排煙塵進行干法除塵、濕法除塵和廢水處理后的固體廢物,其含鐵量(TFe)一般在20%-70%,主要包括:燒結塵泥、球團塵泥、高爐瓦斯灰、高爐瓦斯泥、煉鋼塵泥、轉爐污泥、電(轉)爐除塵灰、冷(熱)軋污泥、軋鋼氧化鐵鱗、原料場集塵和出鐵場集塵等。鋼鐵生產系統中的鋅初始主要來源于鐵礦原料,雖然鐵礦中伴生的鋅含量都極低,但由于鋅的循環富集特點使其在系統中會不斷累積,而迫于成本壓力使用低價料比例增大,入爐品位降低,也促使進入系統的鋅量增加。另一方面,隨著鍍鋅產品增長,煉鋼中使用的含鋅廢鋼也成為鋼鐵系統中鋅的一大來源,含鋅廢鋼的使用使轉爐粉塵的鋅含量明顯提高,電爐煉鋼粉塵的鋅含量通常會更高。一般而言,鋅含量≥1%的中高鋅含鐵塵泥均需進行脫鋅處理后才能返回鋼鐵工藝。

  由于經營形勢、原料條件或主觀上不重視,很多企業的高爐鋅負荷都超出標準。以鞍鋼為例,鞍鋼鲅魚圈分公司4038m3高爐鋅負荷曾達到1.5kg/t左右,通過進行高爐鋅平衡分析發現,90%以上的鋅都是由燒結礦帶入,表1為燒結部分原料檢驗鋅含量后的對比結果。

   表1鞍鋼鲅魚圈分公司燒結部分原料鋅含量檢驗結果

高爐干法灰

高爐重力灰

煉鋼二次塵

燒結機頭4電場灰

轉爐泥

燒結機頭3電場灰

燒結機頭2電場灰

礦槽除塵灰

混勻礦

燒結機尾除塵灰

16.9

4.12

3

1.06

1.02

0.98

0.44

0.25

0.18

0.16

高爐返礦

燒結機頭1電場灰

軋鋼鐵皮

精礦1

球團除塵灰

精礦2

精礦3

精礦4

生石灰

石灰石

0.15

0.12

0.029

0.009

<0.005

<0.005

<0.005

<0.005

<0.005

<0.005


由表1可知,粉塵類物料的鋅含量普遍較高,尤其高爐干法布袋灰含鋅最高,而各精礦的鋅含量都較低(均未超過0.01%),因此含鋅粉塵回配燒結是導致高爐鋅負荷過高的直接原因。

1.2  含鋅粉塵的分類

按含鐵塵泥中鋅(Zn)含量可分為:

低鋅含鐵塵泥(Zn1%);中鋅含鐵塵泥(1%Zn8%;高鋅含鐵塵泥(8%Zn)

對于低鋅含鐵塵泥可直接作為燒結配料使用,鋅含量≧1%的中高鋅含鐵塵泥需進行脫鋅處理后才能返回鋼鐵工藝

1.3  含鋅粉塵的處置

發達國家由于有嚴格的法律規定及較為完整的環保產業鏈,大多數鋼鐵企業基于集中管理和處理的原則,由環保公司統一處理。目前得到工業生產應用及正在研發的火法處理工藝有多種,如轉底爐工藝、回轉窯工藝、等離子爐工藝、韋氏爐工藝、豎式爐工藝、垂直噴射火焰爐工藝、電爐還原工藝等。其中回轉窯及轉底爐是目前世界上處理鋼廠含鋅粉塵技術相對成熟、應用較多的工藝技術,也是目前國內比較受關注的用于處理鋼廠含鋅鉛粉塵的技術。

轉底爐處理含鋅粉塵工藝,其生產規模大、產品質量較穩定、產品附加值高、反應速度快、脫除鋅鉛率高,并可脫除部分堿金屬,但投資相對較高。回轉窯法工藝設備簡單、技術成熟、投資較低,能耗較高,窯內易結圈,但回轉窯生產規模靈活,尤其適用于粉塵量較少的企業,使得回轉窯處理含鋅粉塵工藝具有一定優勢。

   
表2 不同含鋅粉塵處理工藝對比

項目

OXICUP豎爐

RHF轉底爐

回轉窯

原料

鋼鐵廠粉塵

鋼鐵廠粉塵

鋼鐵廠粉塵

原料處理

混料-壓塊100~150mm

烘干-混勻-造球8~20mm-干燥

粉料/小球入窯

本體設備

原料:燒結礦

原料:球團;傳熱:輻射;

還原溫度1000~1200

燃料:焦炭+噴煤

還原不用焦炭

冶煉時間1.5h

冶煉時間:15~20min

冶煉時間:30~50min

還原溫度:1000~1400

還原溫度:1200

回旋區溫度:2200

 

脫鋅率

>90%

>90%

>90%

產品

鐵水

金屬化球團

鐵精粉/還原鐵粉

產品金屬化率

——

70~80%

可控

產品用途

鑄造、煉鋼

高爐、轉爐、電爐

燒結

業績

太原鋼鐵公司

日照鋼鐵1X20;萊蕪鋼鐵1X30;馬鞍山 1X20;沙鋼 1X30;燕鋼2X20;寶鋼2 X20

本鋼、昆鋼、酒鋼多家鋼廠,以及鋅礦冶煉企業

285m3

21備。

投資

處理20萬噸/年:投資2.3億,制塊大于50%

處理30萬噸/年:投資約2

較少

  2  回轉窯含鋅粉塵處理工藝
……
 

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