鋼鐵冶金行業除塵灰球團粘結劑的成分及其主要用途

鋼鐵冶金行業除塵灰球團粘結劑的成分及其主要用途

鋼鐵冶金過程中，會產生大量的粉塵，據有關統計，各類粉塵的產生量總和一般為鋼產量的8%-12%。其中，燒結粉塵產量8-15kg/t燒結礦，高爐粉塵20-30kg/t鐵，轉爐粉塵8-20kg/t鋼，電爐粉塵10-20kg/t鋼。鋼鐵行業粉塵量大，且一般具有較好的利用價值，本文主要介紹目前常見的除塵灰用途。

除塵灰按照除塵設置的需要和性質，大致可分成兩類:煙氣除塵灰和環境除塵灰。煙氣除塵是生產工藝過程所必須產生的，例如燒結機頭高溫煙氣、高爐和轉爐煤氣系統的除塵，這類除塵灰是煙氣除塵灰。環境除塵是為減少環境粉塵污染所設置的，例如原料裝卸、轉運等崗位的除塵，這類除塵灰是環境除塵灰。一般來說，環境除塵灰是在常溫下聚集的，其介質粉塵性質無大變化，比較好利用，對生產基本無危害。

各類典型粉塵的成分

一、作為燒結、球團配料

   對于轉爐灰、轉爐污泥、氧化鐵皮等由于由于鐵含量較高，一般在60%以上，且k2o、zn含量較低，可以直接參加燒結配料。用好這一方法 ,有關崗位正確精心操作和密切配合是重要的 ,要求做到有序放灰 ,定量配加 ,均衡使用 ,也可以提前加水濕潤改善其造球性能。優點:方法簡單 ,處理成本低。缺點:對燒結生產造成一定的波動 ,影響燒結礦的產質量 ,有害元素仍在燒結內部循環。

二、采用轉底爐技術

上述處理方法用于燒結 ,除塵灰、 泥仍然在工序內部循環 ,存在著有害元素的富集問題。萊鋼各種粉塵的平均 zn、 pb含量分別為 1 . 1%、 0 .3% ,燒結機頭煙氣除塵灰 k、 na、cl富集含量分別高達17 . 75%、2 . 25%、 18 . 94%。有害元素的富集對鋼鐵生產危害大 ,應切斷他們在生產系統內的循環。當前 ,采用轉底爐開路處理鋼鐵冶金除塵灰、泥是可行的技術。轉底爐起源于鋼坯環形加熱爐 ,日本、美國等發達國家采用轉底爐技術成功地解決了冶金粉塵高效綜合利用的問題 ,該技術用于處理冶金粉塵可實現鐵與鉀、 鈉、 鋅、 鉛、 氯的分離,生產金屬化球團。日本新日鐵的工業實踐表明 ,轉底爐處理除塵灰、泥 ,鋅、 鉛回收率達 90%以上 ,技術經濟適宜的直接還原球團金屬化率為 70%左右 ,可作為高爐煉鐵的優質原料。

我國已掌握了用轉底爐生產金屬化球團的技術。轉底爐直接還原的基本工藝是:將鐵礦粉或除塵灰、泥及含鐵廢棄物與煤粉按一定的配比配料 ,再添加適量粘結劑 ,經過混碾機混合 ,送進對輥壓球機壓制成含碳球團礦 ,然后經過烘干機去除水分 ,提高強度 ,通過振動布料機均勻地布在轉底爐的爐底上。隨著爐底的轉動 ,含碳球團在爐內受到燃料燃燒的輻射傳熱,經過預熱段和還原段 ,在 1 000～1 300 ℃左右的高溫下還原 15～20 min完成金屬化過程 ,還原生成的鋅也同時被氣化。在轉底爐旋轉一圈后金屬化球團用螺旋出料機排出爐外 ,再經過冷卻機冷卻到 100 ℃ 以下,送進成品倉。轉底爐可用煤氣作燃料 ,高溫廢氣從煙道引出 ,首先經過余熱鍋爐生產蒸汽 ,再進入換熱器預熱助燃空氣 ,經過換熱后的廢氣 ,再用于生球烘干 ,最后通過除塵器從煙囪排入大氣。富集了鋅的粉塵可回收作為鋅冶金的原料。對含鐵品位較低和有害雜質較高的除塵灰、泥進行預處理對轉底爐高效生產是有利的。

三、轉爐灰壓塊

3.1 熱壓塊

熱壓塊工藝是利用粉塵的自燃特性將粉塵加熱，利用其在高溫下的塑性，經高壓壓球機壓制成塊，然后在氮氣密封狀態下冷卻后輸送到轉爐，代替廢鋼或礦石。該方法不需要另外添加黏結劑，粉塵團塊的強度也很高，可直接用于轉爐作冷卻材料使用，是現在LT 粉塵處理應用最多的一種方法。但是，熱壓塊生產需在高溫和隔絕空氣的條件下進行，對設備和工藝控制要求很高，一次性投資大、工藝條件苛刻、設備故障率很高，難以長期順利生產。

3.2 冷壓塊

有企業在除塵灰及污泥中加入部分添加劑，通過冷固工藝制成轉爐造渣劑壓塊，用于轉爐造渣，強化了造渣，改善了脫磷效果，脫磷率提高；化渣效果好，能夠起到防噴濺的作用。

四、除塵灰選礦回收

除塵灰的可利用價值較高，可以通過選礦工藝技術對除塵灰進行分選處理。針對除塵灰中的有用元素或礦物的不同，除塵灰選礦中常用的工藝有磁選(回收鐵)、重選(回收鐵)、浮選(回收碳、鋅)、火法(鉛鋅等重金屬)、濕法(鉛鋅等重金屬)。

除塵灰中有用元素主要是鐵、碳、鉛、鋅，部分布袋除塵灰中可選銦、鎳(不銹鋼灰)等。其中選鐵在除塵灰利用的各類用途中較為普遍。磁選在除塵灰選鐵中具有重要的意義，不管是哪類除塵灰，在提取其中的含鐵礦物時，磁選機是必不可少的。磁選在除塵灰選礦中使用普遍，磁選對除塵灰的選礦具有適應粒級廣，回收率高的優點。

    通過選礦工藝處理后，分離出鐵精粉、炭精粉和尾泥等，其中鐵精粉和炭精粉可作為燒結原料返回高爐煉鐵，尾泥作為鐵質調節劑送水泥廠制作水泥，也可作添加原料生產內燃型節能磚。

五、用于礦山采空區膏體充填材料

目前，地下采空區已經成為制約礦山發展的一個重要難題 ，隨著礦山向深部開采，地壓增大，地下空區在強大的地壓下，容易發生坍塌事故。目前金屬礦山尾砂充填技術仍是目前應用最為廣泛的充填工藝技術，以自流輸送為主。系統通過立式砂倉，采用創新活化造漿技術以及噴咀布置等，將全尾砂直接泵入立式砂倉，經高效沉淀、澄清脫水，采用高壓水/氣活化尾砂，將極細粒的全尾砂直接制備成高濃度砂漿，進行采場充填。

充填材料主要是采用本礦的煤矸石、自備電廠的粉煤灰，配以膠結材料。對于利用價值不大或者難以回收的除塵灰，可以用作膏體充填材料的配料。

六、制作電爐泡沫渣

對于高爐灰，除塵灰含碳量很高，達到40%，含鐵量達30%，其余的為氧化鈣、二氧化硅等，用于電爐氧化期冶煉造泡沫渣比較合適。根據分析成分進行了冶煉配比試驗，試驗效果良好。該除塵灰加入渣面后，碳和氧迅速發生化學反應，生成一氧化碳氣泡，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，同傳統的焦粉造泡沫渣工藝相比，泡沫渣層厚，持續時間長，可完全替代焦粉，同時降低了生產成本，為電爐降本增效工作開辟了新的途徑。

七、用于水泥熟料優化配料

鋼鐵行業的除塵灰還可以作為水泥熟料的優化配料，除塵灰含有較高的鐵，可作為鐵質校正原料；高爐除塵灰含有較高的Al2O3，且SiO2含量低，滿足鋁質校正原料要求。以這兩種除塵灰分別代替鎳渣和爐渣，可以取得較好的效果。