钢铁企业粉尘综合利用技术研究

房金乐， 张朝晖， 王建鹏

（1.西安建筑科技大学， 陕西 西安 710055； 2.陕钢集团汉中钢铁有限责任公司， 陕西 汉中 724200）

钢铁企业粉尘综合利用技术研究

房金乐1，2， 张朝晖1， 王建鹏2

（1.西安建筑科技大学， 陕西 西安 710055； 2.陕钢集团汉中钢铁有限责任公司， 陕西 汉中 724200）

简要分析了钢铁企业粉尘对生产的影响和目前相对成熟的除尘灰处理加工方式，并以国内某钢铁企业除尘灰的利用情况为例，研究除尘灰产生数量、除尘灰成分、除尘灰利用结果。研究结果显示：通过外销有害元素高的除尘灰以及控制进厂炉料有害元素含量，该钢企烧结、球团的生产指标达到了预期效果，高炉有害元素负荷得到了有效的控制。

除尘灰 有害元素 球团 烧结

钢铁企业粉尘的综合利用一直困扰着众多企业，主要原因有：一是粉尘粒度细、亲水性差，有害元素如Pb、Zn、K2O、Na2O高，如果直接在烧结或球团工序配加，对烧结、球团的正常生产以及新产品质量造成一定影响，同时导致有害元素在铁前的循环富集，对高炉的正常生产及一代炉龄造成一定影响。二是随着钢铁工业的发展，各企业对粉尘的再加工利用不断摸索，慢慢产生了各类粉尘加工再利用的方式，如粉尘加工化渣剂、粉尘小球烧结法、粉尘分离法、转底炉直接还原脱锌等工艺。但选取何种粉尘加工方法与企业原料条件、生产工艺以及企业经营形势有关，粉尘的加工方式各个企业不尽相同。

1 除尘灰加工方式

在烧结工序对球团直接配加粉尘，由于粉尘粒度细、亲水性差，会导致混合料混匀效果差、生球强度差，恶化烧结、球团生产，影响烧结矿、球团矿质量，大量配加甚至会导致粉尘黏结在炉篦条、球团竖炉而结瘤，可见直接将粉尘配入烧结、球团对生产、质量影响较大。除尘灰中碱金属及重金属含量高，在高炉冶炼过程中的危害深远。K、Na、Zn进入炉内首先在高温区挥发，上升后冷凝沉积于炉身上部炉墙以及矿石和焦炭的孔隙中，破坏炉墙内衬同时降低原燃料强度；Pb作为重金属会沉积于炉缸，破坏炉底碳砖，引起炉底碳砖上涨。这些都会破坏高炉顺行乃至影响高炉一代炉龄。

因此，各钢铁企业均根据实际情况对粉尘的综合利用技术摸索改进，多数将粉尘处理加工后再次投入生产中。目前，国内较为成熟的、使用较多的除尘灰加工方式包括以下几种。

1.1 粉尘小球烧结

为了解决粉尘粒度细、在混合料中混匀效果差的问题，某些钢铁企业研发了粉尘小球烧结法，将粉尘制为小球配入到烧结机中，可以充分减弱粉尘对烧结机生产指标的影响，但是无法减轻粉尘中有害元素在铁前的富集。

1.2 除尘灰加工转炉化渣剂

含铁较高的高炉粉尘经过多种干料混合后压球，进入炉窑中焙烧，或直接经冷压成型，作为炼钢造渣剂使用。此技术改变了将炼钢除尘灰等进入烧结配料的工艺，减轻了环境污染，降低了能源消耗（原工艺需经烧结、高炉冶炼等工序，增加了能源消耗），有效地回收了除尘灰中的铁，还能起到化渣和降温的作用；同时避免了除尘灰中碱金属、重金属等有害元素对高炉生产及高炉寿命的影响。

1.3 除尘灰分离法

为防止粉尘中的锌在高炉循环富集，对于中低锌（w（Zn）=1%～4%）粉尘，部分钢铁企业将含锌粉尘通过一定的处理脱除部分锌后，再按一定的比例用于烧结或球团配加。

机械法和磁性选矿法是此类工艺的代表，由于钢铁粉尘中的铁主要以氧化物形式存在，可采用磁选、重选等方法加以回收。碳主要以焦炭形式存在，密度较小，表面疏水而亲油，可采用浮选方法进行分离，锌主要富集于细粒度和磁性弱的粉尘上。因此，对于中低锌（w（Zn）=1%～4%）粉尘，采用不同的选矿工艺分离其中的铁和碳，从而得到含锌相对较低的铁精矿和碳精矿以及含锌相对较高的尾矿。

1.4 火法脱锌

对于锌含量较高的粉尘，一般使用火法脱锌，我国多数为转底炉直接还原脱锌。转底炉工艺是近30年才兴起的直接还原技术，现已日趋成熟，马钢、莱钢、日照钢铁等企业均使用转底炉脱锌。

转底炉火法脱锌是利用锌熔、沸点较低的特性，将含锌粉尘、煤粉、黏结剂混匀后造球，烘干球团后平铺在转底炉环形台车上，炉内球团在高温下发生自还原反应，得到金属化球团，用于转炉；同时还原挥发的锌在低温区被氧化，随烟气进入除尘器中被收集起来，用于炼锌行业。

1.5 脱钾

烧结机头电除尘灰中碱金属含量较高，而我国严重缺乏钾盐，钾盐储量仅占世界储量的0.002%左右，国内部分企业采购烧结机头电除尘灰，通过浮-重选、化学反应，有效提取了烧结机头电除尘灰中的K元素制备钾盐。好多钢铁企业因烧结机头电除尘灰产生数量少，一般并不设钾盐生产线。

2 某钢铁企业粉尘综合利用技术

国内某钢铁企业产能为300万t/年，其除尘系统均采用干法除尘（重力除尘、布袋除尘、电除尘）。

2.1 除尘灰产生数量（见表1）

表1 除尘灰产生数量

2.2 除尘灰成分（见下页表2）

2.2.1 烧结机头电除尘灰

烧结机头电除尘灰中TFe、SiO2、CaO、MgO、Al2O3含量随着电场收集顺序逐渐降低，K2O、Na2O、PbO、C含量随着电场收集顺序逐渐升高，烧结机头电除尘灰中碱金属及重金属含量较高，碱金属含量（质量分数）高于8%，重金属含量（质量分数）高于4%。

2.2.2 高炉煤气除尘灰

高炉煤气除尘灰中K2O、Na2O、ZnO、C含量较高，重力除尘灰碱金属含量（质量分数）约1%，w（ZnO）约1%、w（C）约46%，布袋除尘灰碱金属含量（质量分数）约3%，w（ZnO）约5%、w（C）约36%。

2.2.3 球团、炼钢除尘灰

球团、炼钢除尘灰有害元素含量与烧结、高炉除尘灰相比较低，但K2O、Na2O、PbO、ZnO含量均高于企业对进厂原料有害元素的要求。

2.3 除尘灰利用情况

2.3.1 外售除尘灰

因高炉煤气布袋除尘灰中Zn含量较高，烧结机头电除尘中K2O、Na2O含量高，因此该钢铁企业选择了外售高炉煤气除尘灰及烧结机机头电除尘灰。为杜绝外售除尘灰随矿粉再次流入，该钢铁企业在除尘灰销售合作方明确要求为直接生产商，而非贸易商。

2.3.2 除尘灰加工化渣球

炼钢除尘灰粒度较细、亲水性较差，为减小这部分除尘灰在烧结配加时对烧结正常生产的影响，该钢铁企业将炼钢除尘灰与氧化铁皮加工为化渣球直接加入转炉使用，这样不仅减小了对烧结正常生产的影响，而且阻断了炼钢除尘灰中的有害元素进入铁前循环富集。

生产的化渣球中的FeO可与CaO产生低熔点的化合物，促进石灰熔化，对阻碍石灰熔解的硅酸二钙外壳的形成也有显著效果，从而达到化渣脱P脱S的目的。化渣球具有较合适的粒度和较大的堆密度，使复合化渣剂加入炉内后能快速进入渣层，同炉渣发生冶金反应达到快速熔化的目的。其生产的化渣球质量如下页表3所示。

2.3.3 合理配加除尘灰

高炉煤气重力除尘灰中碳含量较高，该钢铁企业在烧结混匀矿中配加煤气重力除尘灰。配加前，经加湿机加湿，将水分质量分数控制在7%左右，在汽车配料槽中稳定配加。球团静电除尘灰及环境除尘灰由球团竖炉配加，烧结区域除尘灰被统一收集在混合机前粉尘配加室，经加湿机加湿后配加。

2.4 除尘灰利用效果

通过外销有害元素含量高的除尘灰以及控制进厂炉料有害元素，该钢铁企业烧结、球团的生产指标达到了预期效果（见表4），高炉有害元素负荷得到了有效的控制（见表5）。

表2 烟气除尘灰成分

表3 化渣球质量

表4 除尘灰使用优化后烧结机指标

表5 高炉有害元素负荷 kg/t

3 结语

粉尘的综合利用方法众多，各个企业在选取综合利用方法时要抓关键点，以不影响生产顺行以及高炉有害元素受控为原则，根据企业自身实际情况选择粉尘的综合利用方法。

［1］ 佘雪峰，薛庆国，王静松，等.钢铁厂含锌粉尘综合利用及相关处理工艺比较［J］.炼铁，2010，29（4）：56-58.

［2］ 胡俊鸽，周文涛，赵小燕.转底炉炼铁工艺发展现状［J］.冶金丛刊，2009（5）：43-46；50

［3］ 王全利.含铁尘泥的综合利用［J］.包钢科技，2002（6）：75-77.

［4］ 佘雪峰，薛庆国，董杰吉，等.钢铁厂典型粉尘的基本物性与利用途径分析［J］.过程工程学报，2009，9（S1）：7-12.

［5］ 陈砚雄，冯万静.钢铁企业粉尘的综合处理与利用［J］.烧结球团，2005（5）：42-46.

（编辑：胡玉香）

Research on Comprehensive Utilization Technology of Dust in Iron and Steel Enterprises

FANG Jinle1，2，ZHANG Zhaohui1，WANG Jianpeng2
（1.Xi'an University of Architecture and Technology，Xi'an Shaanxi 710055；2.Hanzhoung Iron and Steel Co.，Ltd.，Shaanxi Iron and Steel Group，Hanzhong Shaanxi 724200）

This paper briefly analyzes the impact of dust on the production of iron and steel enterprises and dust removal processing method.Taking the utilization of dust removal in domestic iron and steel enterprises as an example，this paper researches on dust quantity，dust composition，and dust utilization results.The results shows through the output of dust removal with harmful elements and control of burden with harmful elements，this enterprise achieves the desired effect of production index of sintering and pellet，and the load of harmful elements in blast furnace is controlled effectively.

dust removal，harmful elements，pellet，sintering

X757

A

1672-1152（2016）05-0053-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.05.20

2016-08-30

房金乐（1982—），男，西安建筑科技大学在职硕士研究生，长年从事冶金企业粉尘研究、钢铁行业新技术研究工作，工程师。