钢铁企业除尘灰综合利用现状与发展研究报告.docVIP

PAGE 1 钢铁企业除尘灰综合利用现状与发展研究报告 摘要：本文通过分析 \o 钢铁企业新闻专题 钢铁企业含有害元素 K、Na、Cl 和 Zn 较多的烧结机头灰、高炉布袋灰及转炉灰的形成及性质，归纳总结了这三种 \o 除尘灰新闻专题 除尘灰综合利用的实验室研究及国内外现有的生产工艺，重点介绍了烧结机头灰和高炉布袋灰脱氯提盐工艺，以及高炉布袋灰和转炉灰回转窑提锌工艺,并结合生产过程中的难点提出了改进措施。通过成本及效益分析，湿法脱氯提盐-回转窑提锌工艺是比较适合钢厂推广的工艺。 关键词：钢铁企业；除尘灰；综合利用；脱氯提盐;回转窑 引 言 钢铁企业的除尘灰是指从烧结到轧钢的各个工序生产过程中，通过电除尘器、重力除尘器和布袋除尘器等除尘设备收集的灰尘。据不完全统计，钢铁企业除尘灰产生总量约为钢产量的 10%左右[1]。对于这些除尘灰的处理方式，传统的方法是烧结配料中低比例配加[2]，有的则是通过造小球和压团等预处理后再使用[3-4]。随着高炉冶炼技术的发展，钾、钠和锌对高炉生产的危害性越来越受到重视[5-6]，很多钢厂禁止将含有害元素较多的除尘灰内循环使用，选择堆放或对外销售的处理方式。堆放会占用大量土地资源；对外销售价格低廉，每吨从几十到一百元不等，这两种处理方式没有从根本上解决问题。 2021 年发改环资下发了“关于“十四五”大宗 \o 固体废弃物新闻专题 固体废弃物综合利用的指导意见”，明确提出“创新大宗固废综合利用模式，在钢铁冶金行业推广“固废不出厂”，加强全量化利用”。成熟的除尘灰综合利用工艺成为钢厂的迫切需求。 根据对各钢厂的调研，目前各钢厂处理需求最迫切的除尘灰主要有三种：烧结机头灰、高炉布袋灰和转炉除尘灰，这也是有害元素钾、钠、氯和锌含量相对较高的除尘灰。本文针对这三种除尘灰介绍了各自的特点及不同的综合利用工艺，以期为钢厂提供参考。 1 除尘灰的性质 1.1 烧结机头灰 烧结机头灰是指在烧结工序中，烧结烟气通过大烟道再到电除尘灰器中捕捉下来的灰尘。表 1 为烧结机头灰的化学成分。 由表 1 可知，烧结机头灰中的有害元素主要为 K、Na 和 Cl，部分钢厂的烧结机头灰里的 K2O 含量高达 30%。钢厂的烧结机头电除尘器一般有四个电场，从第一到第四电场，烧结机头灰中的 Fe 含量呈下降趋势，K、Na 和 Cl 的含量则呈上升趋势。其产量约为 0.5~1.5 kg/t 烧结矿，烧结机面积越小，使用的含铁原料品质越差，灰量越多。 烧结机头灰的粒度极细，呈灰白色，平均粒径在 100 μm 左右，堆密度在 0.5 g/cm3～1 g/cm3。因粒度细，堆密度小，这种灰堆存时流动性好，不易打跺，采用翻斗车卸灰时，扬尘很大。 烧结机头灰中的 Fe 主要以 Fe2O3和 Fe3O4的形式存在，K 和 Na 主要以 KCl 和 NaCl的形式存在，同时也存在 CaCl2、MgCl2、PbCl2、ZnCl2等氯化物。在烧结的高温还原气氛下，含有碱金属元素的复杂硅铝酸盐，如钾长石、钠长石和六方钾石等部分会发生分解及还原反应，与 CaCl2再次反应而生成 KCl 和 NaCl[7-8]。烧结机头灰中的 Cl 的来源，一般认为，烧结使用进口矿较多，在船运及开采过程中有海水渗入所致[9]，其真正根源仍有待确定。 烧结机头灰如果返回烧结使用，会造成碱金属富集，常见的影响是烧结“糊篦条”，引起烧结矿产量、质量降低[10-11]。烧结机头灰因有价元素含量低，除含有稀贵金属金和银等，价值较低，是最难销售的除尘灰。 1.2 高炉布袋灰 高炉布袋灰，也称为高炉瓦斯灰或高炉二次灰，是指在高炉冶炼过程中，从炉顶产生出来的烟气经重力除尘器后，再通过布袋除尘灰收集的灰尘。表 2 为高炉布袋灰的化学成分。 由表 2 可知，高炉布袋灰中的有害元素主要是锌、钾、钠和氯，同时含有较多的有价元素铁和碳。其产量约为 3~6 kg/t 铁水，与入炉原料及炉容有关，入炉原料综合铁品位越低，炉容越小，灰量越多。 高炉布袋灰的粒度较烧结机头灰粗，呈黑灰色，平均粒径在 130 μm 左右，堆密度在 0.7~1.1 g/cm3，外观类似于磁铁精粉。 高炉布袋灰中的 Fe 主要以 Fe2O3和 Fe3O4的形式存在，C 则以单质 C 的形式存在。 高炉布袋灰中的 K 和 Na 同样主要以 KCl 和 NaCl 的形式存在，Zn 则以 ZnO、ZnFe2O4和 ZnCl2等形式存在[7,12]。高炉布袋灰中的 K、Na、Cl 和 Zn 主要来源于入炉原料烧结矿、球团矿、块矿和焦炭等。 高炉布袋灰中当 Zn 含量1%时，可以返回烧结配料使用。大部分钢厂高炉布袋灰都在 1%以上，如果返回烧结工序继续使用，会造成烧结矿中的 Zn 富集，导致高炉 Zn负荷超标，易产生降低焦炭