利用冶金固废制作水泥铁质校正料的实践

王栋毅，徐 兵（宝武集团环境资源科技有限公司， 上海 201900）

A 公司每年产生上百万 t 的除尘灰和水处理污泥，其中大部分可以返产利用或内部处置，但约十多万 t 低含铁除尘灰和水处理污泥以及部分含有锌等对高炉生产有危害元素的尘泥。虽然不属于危废，但无法返产内部处置，只能委外处置。这种处置方式费用较高，增加了企业的成本，既存在一定的环保风险，也未充分利用这些尘泥的有效元素。B 公司通过与水泥企业对接，利用上述尘泥，在适当添加需要的元素后，通过混合设备按一定比例混合后，制作成水泥铁质校正料，替代水泥厂目前普遍使用的铜矿渣等材料。这样，既减少对社会环境的影响及处置成本，又可以减少黏土质等自然资源的使用。利用冶金固废制作水泥铁质校正料的实践实现了钢厂与城市和谐共生。

1 待处置物料情况

1.1 低含铁冶金除尘灰主要成分

A 公司低含铁冶金除尘灰主要成分，如表1 所示。堆比重约 1.2 g/cm3。

表1 低含铁冶金除尘灰主要成分表（平均值）%

1.2 低含铁冶金水处理污泥主要成分

A 公司低含铁冶金水处理污泥主要成分，如表2 所示。平均含水率为 65%，堆比重约 1.1 g/cm3。

表2 低含铁冶金水处理污泥主要成分表（平均值）%

2 利用冶金固废制水泥铁质校正料的实践

2.1 水泥铁质校正料主要指标

各个水泥厂对铁质校正料的成分要求不尽相同，经调研并与上海周边水泥厂对接，确定铁质校正料主要指标要求，如表3 所示。

表3 水泥铁质校正料主要成分控制要求表%

2.2 建设混合产线的基本要求

要将上述冶金尘泥制作成水泥铁质校正料，进行资源化利用，需要解决以下 2 个问题。

（1）水泥铁质校正料的配料配方，主要包括铁素的控制与水分的控制。

（2）可控可调节的混合生产线，主要要求：连续生产、自动控制、配方可调节、操作简便等。

2.3 高铁素添加物料的选择

由于高铁素物料一般都具有较高的价值，冶金固废处置作为环保项目，要充分考虑成本的因素，因此选择含锌较高的高含铁冶金除尘灰（不能返产利用，不含危废）作为铁素添加物料使用。其主要成分见表4；堆比重约 1.4 g/cm3。

表4 铁素添加物料高含铁冶金除尘灰主要成分表（平均值）%

2.4 冶金尘泥制作水泥铁质校正料配料配方的确定

根据水泥厂对铁质校正料的要求、需处置物料的成分以及铁素添加物料的成分，在考虑各种物料需处置量的前提下，通过理论计算，确定低含铁冶金水处理污泥、低含铁冶金除尘灰与高含铁冶金除尘灰的混合比例按重量比为 1:1:2。按此比例混合后物料的主要成分计算，如表5 所示。

表5 铁质校正料主要成分计算表 %

2.5 混合生产线简介

2.5.1 混合生产线主要性能参数

2018 年，为响应长江经济带固废整治行动的要求，A公司做到固废不出厂。为此，A 公司投资建设了一条水泥铁质校正料的混合生产线。混合生产线主要由除尘灰筒仓、污泥料仓、连续式犁刀混合机、空压机以及输送系统组成。生产线通过 PLC 系统实现自动控制，物料调节通过变频电机变频实现。生产线主要性能如下所示。

（1）工作方式：连续生产、自动控制、操作简便。

（2） 产量：最大 20 t/h，年产量 14 万 t 以上。

（3）总装机量：230 kW。

（4）设备占地：约 600 m2。

2.5.2 混合工艺

冶金水处理污泥进入污泥料仓，再通过料仓下部的螺旋给料机送至连续式犁刀混合机入料口（泥）。除尘灰存于筒仓，通过筒仓下部的旋转卸料阀和双向螺旋给料机将高、低含铁除尘灰送至混合机入料口（灰）。通过混合机混合后，在混合机出口处设置输送胶带机，将铁质校正料送至成品堆场。其工艺如图 1 所示。

图1 混合生产线工艺简图

2.5.3 成品主要指标抽检情况

混合后成品物料主要指标抽查情况，如表6 所示。水泥企业抽检一批次检测结果，如表7 所示。各项指标均符合水泥厂要求。

表6 水泥铁质校正料主要指标抽查表

表7 水泥铁质校正料主要成分检测表

3 水泥企业应用简介

混合后的成品料作为铁质校正料销售给水泥厂，水泥厂使用该铁质校正料生产的通用水泥熟料各项指标都符合标准GB/T 21372—2008《硅酸盐水泥熟料》。各项指标检测结果，如表8 所示。

表8 通用水泥熟料检验结果

4 结 语

（1）使用 A 公司冶金除尘灰与水处理污泥等固废制作水泥铁质校正料的配料工艺与混合生产工艺，经工程应用实践证明，混合生产线生产稳定，水泥铁质校正料各项指标都符合要求。目前已在上海周边多家水泥厂使用。

（2）将 A 公司部分冶金除尘灰与水处理污泥等固废制作成产品，实现了部分固废的资源化利用，既节约处置成本，又有一定的销售收入。

（3）为 A 公司固废不出厂、实现宝钢与城市的和谐共生做出了贡献。