摘要：本文研究了马钢特钢110吨电炉采用料篮加入方式直接回用电炉除尘灰的一种除尘灰环保绿处置方式。通过优化电炉冶炼操作实现回用不同除尘灰量的操作模式，分析直接回用除尘灰后对电炉终点钢水成分及电炉成本等的影响，分析了除尘灰中Zn等元素含量及灰量的变化，完成除尘灰中锌的富集和除尘灰外排减量的目标。 关键字：除尘灰；电炉回用；工业实践
1. 前言
电炉在生产过程中会产生大量的除尘灰，电炉除尘灰中因含有Pb等元素，被国家列入危废品，但除尘灰中含有一定量的Zn和Fe元素，具有较高的回收利用价值。目前电炉除尘灰的主要处理方式有：高炉喷吹、压球、转底炉回用等[1] [2]。高炉回用除尘灰后，由于除尘灰中含有Zn，会造成高炉结瘤，影响高炉顺行[3]；压球工艺增加了电炉除尘灰的处理成本[4]。
马钢特钢110吨电炉吨钢排灰量为13.5kg/吨钢，日产除尘灰量约35吨。马钢转底炉维持在每天处理15吨电炉灰，尚存在每天20吨新增除尘灰没有去向，无法及时有效处理，除尘灰堆积在室内仓库，造成了极大的环境污染和资源浪费。自2018年9月马钢特钢公司采用除尘灰通过废钢料篮直接加入电炉中进行回
用的攻关和工业实践，实现除尘灰的内部处置平衡，减少了电炉除尘灰的外排量，并实现除尘灰中Zn的富集。
2. 电炉回用除尘灰方案
2.1 电炉除尘灰的成分
对电炉除尘灰进行取样分析，其成分见表1所示。
表1 电炉除尘灰成分
苏门答腊小矮人成分TFe SiO2CaO Al2O3MgO Pb P Zn S
含量41.09 3.80 8.66 1.13 4.65 0.36 0.29 10.42 0.51 2.2 试验方案
蛋白质晶体2.2.1电炉回用除尘灰的方式
电炉回用除尘灰的方式直接在废钢料篮中加入除尘灰来实现。首先，在电炉除尘系统放灰收集处装入吨袋，后运送至废钢车间，并通过料篮和废钢一同加入到电炉炉内。吨袋除尘灰加入到料篮的中上部，并避开电炉电极位置。
图1 电炉回用除尘灰流程图
2.2.2除尘灰的回用量
制订了三种不同用量的试用方案，具体回用量见表2所示。
表2 除尘灰的回用量
试验进度除尘灰回用量(kg/t)
方案一7.9
方案二15.8
方案三23.8
3. 电炉回用除尘灰工业试验结果及分析
3.1电炉回用除尘灰后工艺操作的优化
由于除尘灰中含有大量的固态养氧，在加入到电炉后，可以减少电炉的供氧量，且除尘灰中的TFe含量能达到35%以上，有利于电炉的化渣操作，在生产过程中发现，电炉初期会出现炉渣较稀的情况，渣中TFe含量达到了30%以上，后经调整石灰加入时间和重量，采用前期不放渣操作，电炉炉渣得到改善。
除尘灰在加入到电炉后，Zn会和铁水中的C发生还原反应，此过程为吸热反应，此时需要加大供电量来补充这部分的热量，导致了电炉电耗相应增加，为了达到供电和供氧的平衡，电炉操作上调整了供电时间，废钢加完后立即供电。
以铁水温度1320℃，C含量4.7%，Si含量0.40%作为入炉铁水条件，不同铁水比条件下加入不同量的除尘灰后，对电炉冶炼工艺进行调整，具体电炉冶炼工艺如图6所示。通过电炉的工艺调整，马钢110t电炉可以实现吨钢直接回用23.8kg除尘灰。根据电炉除尘灰的产出和回用量进行计算，可实现电炉除尘灰的
全量回收利用，减少了电炉除尘灰的外排量。
图3 电炉回用不同量除尘灰冶炼标准
3.2电炉回用除尘灰对电炉终点成分的影响
电炉加入除尘灰后对电炉生产工艺产生一定的影响，图2所示为除尘灰对电炉冶炼吨钢电耗的影响。可以看出电炉吨钢电耗187~234kwh/t，随着除尘灰回用量的增加，电炉电耗持续升高。
表3所示为给出了除尘灰回用的不同阶段钢水终点成分。可以看出，随着电炉灰的持续回用，钢水中S含量有升高趋势，但通过LF脱硫仍能达到控制要求；此外，钢水中的P和Pb含量均能满足工艺要求。
试验阶段 /周
折算后成本增加 /元
图2电炉灰回用对电炉电耗的影响
表3 电炉灰回用对钢水终点成分的影响
试验阶段（周）
终点成分
S （%） C （%） P （%）
Pb （%） 1 0.020-0.030 >0.08 / 0.0005-0.0020 2 0.020-0.030 >0.08(90%） <0.008(98.9%) 0.0005-0.0020 3 0.020-0.030 >0.08(93%） <0.01 (95.2%） 0.0005-0.0015 4 0.020-0.030 >0.08(90%） <0.01 (99%） 0.0005-0.0015 5 0.020-0.030 >0.08(80.4%） <0.01 (97.8%） 0-0.0015 6 0.025-0.035 >0.08(96.8%） <0.01 (99.3%）
0-0.0015 7 0.020-0.030 >0.08(97%） <0.01 0.0005-0.0015 8 0.01-0.035 >0.08(88.7%) <0.01 0.0005-0.0015 9 0.015-0.045 >0.08(90.6%) <0.01 (98.3%)
0.0005-0.0015 10 0.015-0.035 >0.08(91.2%) <0.01 0.0005-0.0010 11 0.015-0.04 >0.08(79.14%) <0.01 0.0002-0.0014 12 0.015-0.035 >0.08(85.7%) <0.01 0-0.0015 13 0.015-0.035 >0.08(88.5%) <0.01 0.0005-0.0030 14 0.015-0.030 >0.08(88.5%) <0.01 0-0.0020 15
0.015-0.035
>0.08(88.5%)
<0.01
0-0.0015
3.3电炉回用除尘灰后对电炉成本的影响
辣椒红素的提取
电炉回用除尘灰后，电炉电耗、渣料消耗、电极消耗、喷吹碳粉消耗、除尘电耗均有所增加，以2018年11月电炉生产成本统计，吨钢回用13.67kg 除尘灰后电炉成本统计见表4所示：
表4 电炉吨钢回用13.67kg除尘灰后成本统计
项目单位消耗差值
时间/ 1-8月11月/ 除尘灰用量kg/t 0 13.67 +13.67 铁水比% 52.2 52.6 +0.4 钢铁料消耗kg/t 1092 1086 -6 电耗kWh/t 195 225 +30
氧耗Nm3/t 34 30 -4 渣料消耗kg/t 38 44 +6
喷吹碳粉kg/t 0.7 1.7 +1
钢铁料成本元/t 2597 2583 -14
变电站模型
能耗成本元/t 143 160 +17
电极成本元/t 125 138 +13
高平市阳光农廉网辅料成本元/t 25 32 +7
除尘电耗成本元/t 19 25 +6
综合成本元/t 2909 2938 +29
表4中的统计数据显示，电炉吨钢回用13.67kg除尘灰后，吨钢冶炼成本增加29元，不计电炉钢铁料消耗对成本影响，电炉吨钢冶炼成本增加42元，电炉处理1公斤除尘灰的成本约为3.07元。
3.4电炉回用除尘灰后除尘灰中Zn含量及灰量的影响
对电炉回用除尘灰后新产出的除尘灰进行成分跟踪，除尘灰中Zn含量的变化见图4所示：
有机锡化合物
图4电炉除尘灰中Zn含量变化
从图中除尘灰的Zn含量变化可以看出，电炉除尘灰初始Zn含量为10%左右，前期电炉吨钢回用7.9kg除尘灰，电炉除尘灰的Zn含量开始出现富集，Zn含量最高能达到15.41%，9月4日以后电炉吨钢回用15.8kg除尘灰，至9月7日，除尘灰中的Zn含量开始增加明显，随着除尘灰的循环使用，除尘灰中的Zn含
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