烧结厂固体废物治理1． 概述烧结是钢铁生产工艺中的一个重要环节，它是将铁矿粉、粉（无烟煤）和石灰按一定配比混匀。经烧结而成的有足够强度和粒度的烧结矿可作为炼铁的熟料。利用烧结熟料炼铁对于提高高炉利用系数、降低焦比、提高高炉透气性保证高炉运行有一定意义。烧结粉尘和污泥汇同炼铁炼钢等工序产出的粉尘和污泥，再加上轧钢生产过程中产出的轧钢皮（氧化铁皮）等，统称为含铁尘泥，其主要成分均含铁，是钢铁企业的一项可回收利用的大宗资源，其处理和综合利用技术大体相同，故将全厂的含铁尘、泥集中在本章加以介绍。含铁尘泥主要包括有烧结尘泥、高炉瓦斯灰、高炉瓦斯泥、转炉尘泥、平炉尘泥，化铁炉粉尘、电炉以及轨钢过程中的氧化铁皮等，含铁尘泥产生量见表 21 一 1 。2． 固体废物处理及利用 从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰称为粉煤灰，目前已用于工农业的许多方面。它已广泛地应用于建筑材料工业、建筑工程、市政工程、道路工程、矿井回填、塑料工业、军事工业中。粉煤灰中还含有一定数量的铁、铝、铁、钒、锗等金属，也可以回收。粉煤灰颗粒细、孔隙度好，同时它还含有磷、钾、镁、硼、铜、锰、钙等植物生长所必需的营养元素， 因而可以作为土壤的改良剂，并用它生产复合肥料。
钢铁工业中从燃料和原料的装卸运输开始，经过原料烧结、高炉冶炼、炼钢和轧钢，所有生产工序都产生各种含铁粉尘，按每吨钢 342kg （其中钢渣 150kg ）计算， 2003 年全国钢产量 22234 万吨，产生的含铁尘泥 7604 万吨（其中钢渣 3335 万吨），冶炼含铁尘泥的再资源化已逐渐纳入全国钢铁企业的行业规划中。
含铁尘泥是钢材生产中有价值的铁原料资源，随着钢铁工业的发展，无论是从合理利用资源出发、还是从保护环境消除粉尘污染出发，充分利用好钢铁企业的含铁尘泥，已是现代钢铁企业生产中不可缺少的一个组成部分。
一、含铁尘泥的来源，组成及性质
1 ．烧结尘泥
烧结尘泥产生的主要部位是烧结机机头、机尾，成品整粒、冷却筛分等工序，细度在 5—40 μm 之间，机尾粉尘的比电阻为 5×109—1.3×1010Ω?cm ，总铁含量 50％左右。通过各种除尘装置捕集而得到烧结尘泥。机头采用多管除尘器捕集烧结粉尘如图 21—1 所示，机尾电除尘器下部粉尘回收流程如图 21 一 2 所示。
2 ．高炉尘泥
高炉尘泥是炼铁过程中随高炉煤气带出的，原料、燃料的粉尘和高温区激烈反应产生低沸点的有金属的蒸气等经除尘器捕集而得到。筛分室返矿仓除尘系统粉尘处理及回收流程见图孔21- 3 。重力除尘器的瓦斯灰粒径较粗，含碳较高，湿式除尘或布袋除尘得到的尘泥粒径较小，不易脱水。部分瓦斯灰中含有较高的锌、铅等有金属，总含铁量 20％—40％。
高炉粉分干、湿两种。干粉尘颗粒用干式除尘器进行捕集，称为高炉瓦斯灰。湿式尘颗粒较细，经煤气洗涤塔及湿式防性之器捕集，一般呈泥浆状，称高沪瓦斯泥。通常情况下干、湿尘泥一般为1：1，但由于工艺及收尘方式不同，其比例也不同。
高炉瓦斯泥主要由磁铁矿、赤铁矿、焦炭、铁酸钙及其他矿物组成，铁矿物以Fe3O4和 Fe2O3为主，其他金属矿物多以氧化物形式存在高炉尘泥的化学成分和质量分 散度见表 21-2 和表 21-3 。金属铁含量极少，仅白的金属铁珠镶嵌在渣相之中，呈独立的金属铁几乎没有；磁铁矿部分为独立相的颗粒状，大部分为烧结矿中玻璃质胶结的自形晶磁铁矿；赤 铁矿多为原矿细小颗粒，粒径大小不等；焦炭以形状各异的颗粒存在，有粗粒镶嵌、细粒镶嵌、丝状等，各向同性较少见。铁物相分析结果见表 21-4 。铁矿物以磁胜铁及赤褐铁
矿为主，占有率为 89.55％。高炉尘泥的密度为 7.72 一 3.89g / cm3，比电阻为（ 2 . 2 —3 . 40 ）×108Ω?cm 。
铁矿物是高炉瓦斯泥（灰）的主要成分，全铁含量为 25%—50%，可直接用于烧结矿，但使用量太少，采用选矿方法回收高炉瓦斯泥（灰）的铁矿物可从根本上解决高炉瓦斯泥（灰）的再资源化问题。表 21-5 列出了宝钢瓦斯泥的成分。
3 ．炼钢尘泥
炼钢尘泥包括平炉尘、电炉尘和转炉尘，相对于炼铁尘泥来说．含铁量较高，杂质较少。在铁水加热精炼过程中，由于高温使铁水及一些低熔点金属杂质气化蒸发，钢水沸腾爆裂，溅起大量细微金属液滴进人气相，冷却后而成固体悬浮物，还有散装在炉料中夹带的粉尘也随烟气进入气相，这些悬浮物总和即为炼钢粉尘。
平炉尘是平炉吹氧炼钢生产中烟气净化电除尘收集下来的粉末，其中90%以上的粒径小于 10 μm ，呈棕红或黄棕粉末状，其主要成分是 Fe2O3，含量在90%以上，细度小于30μm，具有黏度大、粒度较细、极干燥、含铁量高、杂质少的特点。
转炉尘是炼钢厂转炉除尘污泥，呈胶体状．很难脱水浓缩，使用压滤机脱水后含水率还很高也很黏，氧化亚铁成分较高，其成分见表 21-6 、表 2-17 。转炉粉尘的捕集方式有两种：
一种是转炉烟尘经活动烟罩—冷却烟道—文丘里饱和洗涤器被捕集；另一种是转炉烟尘经活动烟罩—蒸汽锅炉—转发冷却器—干式静电除尘器被捕集。总铁量在 50 ％—60 % , 80 %的细度小于 40μm 。
电炉粉尘是电炉炼钢时产生的粉尘，粒度很细，除含铁外．还含有锌、铅、铬等金属，具体化学成分及含量与冶炼钢种有关，一般冶炼碳钢和低合金钢的粉尘含有较 多的铅和锌．冶炼不锈钢和特种钢的粉尘含铬、钼、镍等，其捕集途径主要是烟尘捕集器一烟道袋式除尘器，粉尘含铁30%左右 ，含锌铅 10％—20％，细度小于 2μm 的占90％以上。
二、尘泥的处理及利用
1 ．尘泥的处理方式
由干式集尘器捕集的粉尘一般采用气力输送和机械输送的方式集中处理，但采用机械输送时为避免产生二沃污染，应将粉尘进行加湿处理，也。 J 以将干粉尘水封，使其成为泥浆再输送到预定地点。由湿法除尘器排出的尘泥一般分散处理和集中处理，分散处理是在湿法除尘器整体或下部集水坑设刮板机等，将 刮出的污泥就地纳人丁一艺流程或运往他处，集中处理是将全厂含尘污泥纳人集中处理系统，经过沉淀、浓缩、脱水后进人相应的工艺流程或运往他处。
2 ．高炉瓦斯泥的利用
( l ）回收铁精矿不同厂家的高炉瓦斯泥因其矿物组成差异较大，采用的选矿力一法不相同，高炉瓦斯泥含磁性物质较多．一般采用弱磁方法进行分选，如邯钢高炉瓦斯 泥全铁含量 38.05 % ，经二次磁选后可获产率45.08 ％、全铁含量59. 6 ％的铁精矿，新钢高炉瓦斯泥的磁铁矿含量较少，多以假相赤铁矿的形式存在，粒度极不均匀．则必须采用摇床分选效果较好，对全铁含量 30 . 37 ％的原矿通过采用磁选摇床生产工艺流程进行分选，可获得产率 30 . 34 % ，全铁含量 62 . 10 ％的铁精矿。
( 2 ）碳的回收有的高炉瓦斯泥（灰）的含碳量高达 20 ％左右，所含碳多以焦粉形式存在，是可回收的二次资源，如攀钢从高炉瓦斯泥中富集碳，用作炼钢的喷碳小球，很有效果。碳粉表面疏水，密度小，可浮性好，采 用浮选方法易与其他矿物分离．如新钢将高炉瓦斯泥磨细后以柴油为捕收剂进行浮选．可将碳含量由 20 ％提高到 80 % ，宝钢瓦斯泥经一次粗选、三次精选后，碳含量由 14.1%。提高到67.6%、可得产率为18.43％的碳精矿。
( 3 ）有金属的回收有金属的回收多采用化学方法，在含量较低的情况下，采用选矿方法进行预富集，南昌钢铁厂采用七宝山矿石时，高炉瓦斯泥中的锌含量在 29 ％以上．采用氯化钱浸提、锌粉处理的回收方法可得到纯度为 98 ％以上的氧化锌，同时还回收不同光和影的传说
量的铜和铅等元素。
韶钢采用火法富集-湿法分离的综合处理方法回收高炉瓦斯泥中的有金属，该法是将高炉瓦斯泥挤压成球，与焦炭、钢渣、溶剂按一定比例混合加入鼓风炉内进行 高温熔炼，各种低沸点的有金属成为金属蒸气后随炉气带出炉外，经燃烧冷却后用布袋收集．再进行水洗，通过分离可回收有金属锌、铅、秘，回收率达到 72％、85％、65 %。
通化钢铁公司瓦斯泥含锌高达 20 % ，含全铁 25%，经还原焙烧后，锌以氧化锌的形式挥发进人收尘系统回收成为含锌产品，回收率达到98%以上，同时得到全铁原料，焙烧渣中的铁含量可达到 45 ％以上。
从表 2-15 可以看出，高炉瓦斯泥的主要特性为：锌含量高、水含量高、铁含量高、碳含量高、颗粒粒度细微、锌主要存在于较小的颗粒中，铁、碳主要集中在较大的颗粒中。 这些特性决定了常法回收高炉瓦斯泥时不能有较高的综合效益因此，采用水力旋流器对瓦斯泥进行湿式脱锌（图 21-4 ）是现有高炉瓦斯泥脱锌技术中设备最简单、运行费用最省的技术。
流程如下：炼铁生产中高炉瓦斯泥要经过脱水过程，脱水后的含水率一般为20％—35％。这种瓦斯泥必须进行稀释（样池）才能使用水力旋流器进行颗粒分级， 一般进人旋流器的
瓦斯泥颗粒浓度为 150 —250kg / m3 。通常，高炉瓦斯泥颗粒要通过两级旋流分级才能达到高炉进料含锌量的要求。第一级旋流器的溢流粒度较细，含锌量最高，经脱水后可外送水泥厂或弃置，第一级 旋流器的底流，经稀释后作为第二级旋流器的进料。第二级旋流器的溢流循环至第一级进料稀释池，其底流粒度较粗，含锌量较低，经过脱水后可送烧结厂作为烧结 炼铁原料。如采用单级脱锌技术，则旋流器溢流产品经脱水后直接外送水泥厂或弃置，底流产品经脱水后直接送烧结厂作为烧结炼铁原料。
初步估计，瓦斯泥脱锌后仅回收低锌瓦斯泥代替铁矿石作为炼铁原料年创造经济效益达 2700 万元，其中末包括回收瓦斯泥带来的节约碳资源的经济效益及瓦斯泥减量所节约的贮运费用和排污费用。
证券监督管理条例瓦斯泥湿式旋流脱锌技术具有如下特点：湿式操作．无粉尘污染；＿上艺简单，能源消耗低；设备简单，占用空间小，投资费用少，运行可靠；物理分离，无化学反应，无二次污染；分离出的低锌瓦斯泥无需进一步干燥便可使用；系统用水可循环使用；瓦斯泥回收率及脱锌率较低。
另外，由于瓦斯泥很细，冷压后很难保证强度，瓦斯泥和其他添加剂（如生白云石和石灰石颗粒）通过合理配料后进行冷压块成形，配料起到骨料的作用，也利于泡 沫渣的形成。
在电炉富氧碳造泡沫渣的同时，采用合理的工艺将瓦斯泥压块加人电炉，增加外来碳源和氧源，强化泡沫渣的形成，可以降低发泡剂的用量，提高泡沫 渣的冶金效果。在此过程中压块中的铁和碳得到回收，废物得到循环利用，粉尘中的锌进入电炉除尘系统。其工艺如图 21-5 所示。
瓦斯泥压块中的全铁含量为35 . 11 % ，碳含量为扭14.96 %，在 1t 加入量的条件下，全铁携带量为351 . 1kg ，碳携带量为149.6kg。瓦斯泥压块中的全铁含量和碳含量参加了泡沫渣的反应，强化了吹氧喷碳操作，减少了金属损失并节约了喷碳量。物流变化见图 21- 6。
压块中铁、锌、铅在泡沫渣形成过程中均很快地被还原，泡沫渣操作稳定，熔炼很正常，瓦斯泥压块加入后对钢水和炉渣成分没有影响，对钢水增硫也没有明显影响。但压块的加人量应控制在合适的范围内，而且电炉的粉尘锌和铅富集得较为缓慢。
含锌尘泥可以采用氨法制氧化锌（图 21-7 ）。其原理是将含氧化锌的原料用 NH3- NH4 HCO3溶液浸取使锌形成锌氨络离子溶解于浸出液中，溶液经净化除杂后得碱式碳酸锌沉淀，经洗涤、干燥、灼烧得活性氧化锌。主要反应式如下：
宝钢还有 20 余万吨含锌较高的尘泥（锌含量高于 l % ) ，其中包括高炉瓦斯泥、转炉二次
粉尘和电炉粉尘等。 上述尘泥含有较高的铁，是一种值得回收利用的二次资源，其成分见表 21-8 。但由于上述三种尘泥含锌较高，如返回烧结生产将造成锌在高炉中结瘤，故高炉锌负荷一般要求小于 0 . 2kg / t 铁，返回烧结矿的尘泥含锌量必须小于 1 ％。故上述高锌尘泥无法返回烧结进行循环利用。因此，宝钢的含锌尘泥目前除少量外卖外，大部分于堆场露天堆放，不仅占用了场地，而且直接带来环境污染；更 为严重的是，由于粉尘中含有 Zn 、Pb等金属元素，露天堆放时，由于雨水的作用，有毒元素可被浸出渗人地下水，从而进入植物和食物圈，产生严重的后果。
对粉尘进行了电镜扫描，相应的能谱分析结果表明 Zn 分布在尺寸较小（ 3μm左右）的规则 Fe氧化物球体中。利用激光粒度仪对电炉粉尘、转炉二次除尘灰、烧结粉尘和高炉瓦斯泥的粒度进行了测定。 4 种粉尘的粒度分布范围在： 0.5 —130μm 之间。几种尘泥的粒度均很小，而以电炉粉尘为最（0.55—8.39μm）。理化指标的检测说明，含锌的尘泥是一种有价值的含铁资源，采用合理的工艺加以 循环利用，可以进一步降低工艺成本，并解决由于堆放带来的一系列问题。其中全铁含量均在 50％以上．除少量金属铁（低于5 % ）外，主要是三价和二价铁氧化物，另外瓦斯泥中还含有较高的碳。
由于粉尘的粒度小比表面积很大，存在输送性能很差，且不易浸润，成球性差；此外，瓦
斯泥滤饼还含有大量水分（ 20％以上），对可能的循环利用工艺带来了很大不便。因此现场实 际应用时，必须有针对性地加以解决。根据宝钢含锌尘泥的物化指标和宝钢现行的工艺过程，确定了如下二种循环利用的工艺路线，即将转炉二次除尘和电炉除尘应 用于铁水三脱处理和转炉造渣，将高炉瓦斯泥压块应用于电炉做泡沫渣。在此过程中，循环利用尘泥中的有价资源，并使尘泥富集减量。
粉尘经脱硅一扒渣—脱磷—脱硫一扒渣得到可用的尘泥。脱磷的基本反应式为：
根据上面的反应式，将除尘产生的转炉和电炉粉尘取代一定数量的烧结矿粉作为脱磷粉剂，从而节约烧结矿粉。根据粉尘粒度很细，输送性能较差的特点，采取了以下措施：粉剂加工过程中加人一定量的流动性改善剂改善其流动性；适当地增大脱磷过程中的气氧比；降低喷吹时载气的流量。
通过铁水的三脱处理，粉尘中的锌铅得到了显著的富集（表 2-19 ) ，三脱结束后锌和铅的含量为 17.97％和 1.76％。其中锌以 ZnO 和 ZnFe2O4形式存在，铅以 Pb3SiO5形式存在。通过富集，为下一阶段的回收利用打下了基础。对处理过程中的金属样和处理结束后的渣样进行了分析，分析均无法检测到锌和铅的存 在，也说明粉尘脱磷剂中的锌铅含量均在处理中快速挥发至二次粉尘中。图 21- 8 为三脱过程中加人粉尘的物流。
坏疽
高锌含铁尘泥采用 BSR (Baosteel Slag Reduction）法，将宝钢高锌含铁尘泥冷固结压块后，利用宝钢厂尚未得到利用的钢渣显热将其熔融还原，回收铁资源，脱除锌等有害物质，此法工艺投资 与成本低，不但消除了尘泥污染，而且回收了铁资源，简单而有效地实现了高锌粉尘的回收利用。
BSR 的实现途径是：高锌含铁尘泥配加一定量碳制成自还原含碳团块，并预先铺放在钢渣罐中，在转炉出渣过程中兑入 1600℃ 以上的高温红渣与其混合，利用高温红渣的显热来加热尘泥团块，在运输过程中团块被红渣加热到 1300℃ 以上并保持 20—30min ，使尘泥中的氧化铁被还原为粒铁夹杂在红渣中，再利用钢铁厂现有的滚筒-热焖罐法处理设备及磁选机将粒铁与钢渣分离，同时尘泥团块中的氧化锌被还原挥发， 挥发出的高锌气体可以被收尘设备回收，作为锌精矿副产品出售。
该技术的优点是利用了钢铁厂尚未利用的钢渣显热将高锌尘泥变为粒状废钢，不需要燃料加热，可节省大量能源，除了少量冷态混合、压块、加料设备外，不需要专门的窑、炉设备，其工艺见图 21-9。
表 21-10 列出了 BSR、SPM 两种方法的详细比较，采用 SPM 法其投资较大，需企业补贴，产品得不到炼钢用金属料的含铁量，只能作为炼铁高品位铁矿使用，其残余的锌超过
宝钢高炉的要求，需要另出路。用钢渣处理高锌 含铁尘泥投资少、产品价值高，一年可收回资金，并有一定的经济效益。铁收得率与脱锌率都大于 90％。
3 ．炼钢尘泥
炼钢尘泥含水量高时呈黑泥浆状，脱水后成致密块状，粒度较细，分散后比表面积较大。研究结 果表明，炼钢尘泥具有以下特性：粒径小，分散后比表面积较大。炼钢尘泥中 200 目含量大于 70 %；325 目含量占 50 ％以上。平炉尘粒径小于转炉尘，一般 20μm 含量占 80 ％以上。由于尘泥粒度较细．表面活性大，易豁附，干燥后易扬尘，会严重污染周围环境。 TFe 含量高，杂质少。绝大多数炼钢尘泥组成简单，铁矿物含量高，杂质相对较少，有利于综合回收利用，若适当处理，可以制备成各种化工产品。
炼钢尘泥中含有较多的 Cao、Mgo，一些尘泥中还含有较多的 K2O 、 Na2O ，这些氧化物吸水后生成呈强碱性的氢氧化物，造成周围水体和土壤的 pH值偏高，影响了作物的生长。毒性较大。由于电炉炼钢的特殊性，其粉尘中含有较高的 Zn、Pb、Ni、Cr 等重金属元素，且一般以氧化物的形式存在，露天堆放过程中，易受雨水的浸蚀而溶出，造成水体和土壤的重金属污染。表 21-11 列出了部分转炉尘泥的元素分析。
( l ）直接做烧结生产的原料配料将炼钢尘泥与其他干粉及烧结返矿等配料、混合，作为烧
结原料使用，也是我国主要的使用方法，占利用量的 85 ％以上；或将含铁尘泥金属化球团后送到回转窑还原焙烧，作为高炉炼铁原料，或将含铁尘泥混合料直接送到回转窑进行还原焙烧制成海绵体。烧结分为两种。
① 直接烧结法把干湿尘泥直接与烧结原料混合进人烧结，作为高炉原料。利用颗粒较粗的高炉瓦斯灰、瓦斯泥、烧结尘泥及轧钢铁磷等，含水较高的尘泥可与石灰窑炉 气净化下来的干石灰粉尘一起混合，使水分降低 3％—4% ，再与烧结矿配料一起使用，每吨烧结矿中尘泥的利用量可达 140—18okg ，平均每利用 lt 含铁尘泥可节约铁矿石和精矿石 740kg 、石灰石 150kg 、锰矿石 33kg 、烧结燃料 37kg 。
含铁尘泥金属化工艺是将灰泥按产生量配料、均匀混合、加水湿润、添加勃结剂在圆盘造球机上加水造球，生球经 700—750 ℃ 低温焙烧或在 250℃ 以下干燥后，在回转窑内利用尘泥内的碳及外加部分还原剂（无烟煤或碎焦），在固态下还原，经冷却、分离获得金属化球团。回转窑直接还原法处理含铁尘泥能充 分利用尘泥中的铁碳资源，可有效地脱除 Pb、Zn、S等有害杂质，回收部分 Pb、Zn ，获得的球团还原后含铁超过75 % ，金属化率＞90 % ，其高温软化性能接近普通烧结矿，抗压强度可达60kg／球团以上，在高炉内极少产生粉化现象。该方法不仅有利于环境保护，而且还提供了优质廉价的冶金原 料。武钢
半工业试验结果表明，当球团 TFe61％—71％、 MFe > 69 ％时，由于成品球品位提高和带人铁量增多，与烧结矿相比，配入15％这样的球团，高炉产量提高 12％—14 % ，焦比降低10 % ，经济效益相当可观。因此，无论从技术上还是经济上考虑，这种工艺流程是回收利用钢铁厂含铁尘泥较合理的方法，具有明显的优越性。但该法需建设链蓖机、回 转窑等大型复杂设备，因而投资高，占地面积大。
但是，这种处理方法存在着许多问题：一是这些尘泥含有较高的有害杂质，如 ZnO、 PbO、 Na2O、 K2O等．而烧结过程氧势较高，难以有效地除去这些有害杂质，故尘泥装人高炉易造成高炉内有害杂质的恶性循环，危及高炉的正常操作及炉衬寿命。其二，由于 各种尘泥的化学成分、粒度、水分均存在着较大的差异，会造成烧结矿成分和强度的波动，不利于烧结矿产、质量的提高，同时，也影响高炉冶炼的稳定顺行。其 三，该方法仅能回收部分含铁粉尘，不能将其全部利用，且回收利用的价值不高，平均每吨利用价值仅 173 元左右，经济上并不合算，从某种意义上讲，也是对这些宝贵二次资源的浪费。
② 小球烧结法比较细的尘泥适合用此法。其工艺是湿泥浆在料场自然干燥后送到料仓，干湿泥浆与私结剂混匀送人圆盘造球机造成 2—8mm 的小球，送成品槽作为烧结原料。小球烧结工艺过程设备简单、投资低、生产操作易于掌握、影响生产的技术问题少，有利于提
高烧结矿的产量、质量，而巨占地面 积小；但脱Pb 、Zn 效果差．不能利用 Pb、Zn 含量高的含铁尘泥。因此，要求将瓦斯泥脱除 Zn 后利用。攀钢研究院瓦斯泥脱Zn选铁试验结果表明，采用湿式脱Zn法，铁回收率≥80 % , Zn 回收率≥40 % ；脱 Zn 后瓦斯泥含铁≥46 %， Zn≦0.8 %，可循环使用。
( 2 ）冷赫球团直接人炉冶炼此工艺不用加热工序，将含铁尘泥与黏结剂混合，在造球机上制成10—20mm 的小球，经养生而固结。一般养生固结时间为室内 2—3d ，室外 7—8d , 成品抗压强度 1000—15000MP，达到人高炉的要求，入转炉强度可降低一些，但原料的成分要求较严格。
( 3 ）转炉尘泥作炼钢造渣剂 生产冷固结块渣料转炉泥配加少量的萤石、黏结剂等辅料，经造块冷固结作为炼钢的冷却剂和造渣剂，国外已有成功的报道，我国的鞍钢、武钢、昆钢、涟钢等也进 行了工业化生产，并用于炼钢生产。将含水转炉污泥滤饼与石灰粉等碱性物料在搅拌机内强制混合消化，再将物料放到消化场进一步消化，完全消化好的污泥送压球 机压球，球团送固结罐固结，产品经筛分后送转炉作造渣剂，直接回转炉不经过烧结、炼铁工序，对降低能耗有明显效果，同时回收了其中的铁，又降低石灰、萤石 的消耗量。采用转炉污泥球团造渣，化渣快，除磷效果好，喷溅少，金属收得率高。攀钢研究院与攀
钢炼钢厂进行了转炉泥造块返回炼钢的试验研究，结果表明：其 工艺可行．冶炼效果好，对钢质量无不良影响，改善了半钢炼钢的化渣条件造渣块在开吠初期加人炉内能很快熔化，可使成渣时间提前 l —2min，脱硫效果可提高 l0％—15 % ，吨钢铁料消耗降低 1 . 22kg 。转炉泥冷固结造块生产炼钢渣料是一种工艺简单、投资少、见效快、经济效益较好的含铁尘泥回收方法，既可充分发挥闲置设备的作用，又可实现含铁尘泥的合理 利用，提高其利用价值。
将转炉二次粉尘和电炉粉尘的混合物通过添加一定量生白云石和低锰矿一并加工成冷压块．在转炉吹炼前期加人．促进了石灰的溶解，改善了前期化渣，提高了炉内 脱磷率，石灰和轻烧自云石的用量有所降低，钢水终点锰有所提高， LT压块和矿石的耗量减少。造渣剂加人没有引起钢水的增硫明显：粉尘造渣剂的加人对钢水和炉渣成分没有影响。
宝钢现行的转炉造渣在操作工艺上有以下不足：在高炉实行低硅冶炼的条件下，石灰和轻烧的投入量过大，虽然采用复吹技术，但化渣效果并不理想，表现为终渣中 终渣自由 CaO偏高（ l0％以上） ，MgO结晶析出因此，为了强化转炉前期造渣，以宝钢的转炉二次粉尘和电炉粉尘为主原料，经过冷压块制成一种复合型转炉造渣剂。该造渣剂除含有较高的氧化 铁外．还含有多种氧化物，如 MnO、 MgO 和Al2O3等。在吹炼初期加人，进一步
提高了渣中的氧化铁含量，加速石灰熔解，使 C2S 与2FeO?SiO2作用生成低熔点的钙铁橄榄石 CaO? FeO?SiO2（熔点 1223℃ ），使C2S壳层疏松，从而促使石灰颗粒逐步溶解。携带加人的其他氧化物，还可以缩小石灰溶解的多相区，推迟 C2S的出现。
优化工艺参数为：
① 石灰的加人石灰在吹炼前期分批加人，使尽快形成高碱度的熔渣以利脱磷，在吹炼超低钢时，应尽量使用 CaO含量高、粒度小的活性石灰；
② 轻烧白云石的加入适当降低轻烧的用量使终渣 MgO含量控制在 8 ％一 10 % ，轻烧在前期分批投人；
③ 复合造渣剂的加人分批少量加人以避免过量 FeO在渣中的聚集造成喷溅；
④ 位控制采用“高—低—高—低”的模式试验结果表明，在转炉条件下加人冷压块造渣剂，物料中的锌和铅将很快产生与铁水中碳（或硅）的置换反应并气化，然后 在氧化条件下迅速氧化成相应的氧化物，进人烟气中。对应用造渣剂条件下的钢水和终渣进行了取样分析，两者中锌和铅的含量均低于可以检测的最低限度，说明对 钢渣没有副作用。粉尘造渣剂加人后锌的物流如图 21-10所示。除极少量（小于 3 % ）锌进人钢水和熔渣外，大部分锌进入了二次粉尘。
稻草秸秆
目前，国内外还没有应用于转炉尘泥造渣冷却剂的专门技术标准，根据首钢转炉尘泥性能及首钢转炉炼钢工艺要求，提出的理化性能如表 21-12 所示。
转炉尘泥造渣冷却剂的物相组成以铁酸钙、赤铁矿、磁铁矿为主，铁酸钙大多与磁铁矿相互熔蚀，在局部区域有较完整的板柱状结晶，赤铁矿多以自形晶或半自形晶出现，磁铁矿多以他型晶或熔蚀结构出现，在反射光中带有蓝调．说明其中熔有钙的成分。
世界温州人大会转炉尘泥中含有较多的细粒状物料和以胶体形式存在的 Ca ( OH ) 2，其含水率较高，采用真空抽滤、压滤等脱水手段后，含水滤仍为 25 ％—35 % ，给转炉尘泥的综合利用造成了很大困难，因此，在转炉尘泥中添加细粒度粉尘如膨润土，提高其塑性，利用砖瓦行业的挤出成型和轮窑设备生产转炉尘泥造渣冷却 剂，主要特点是尘泥不需要干燥，也不需要配加石灰，其产品全铁、氧化钙含量较高，用于炼钢生产可替代铁矿石，促进化渣、降低炼钢石灰及钢铁材料消耗，降低 了炼钢成本。
( 4 ）电炉粉尘作炼钢增碳造渣剂电炉粉尘代替生铁做电炉炼钢的增碳造渣剂，增碳准确率达到 94 % ，并有一定的脱磷效果。同时，在节电、缩短冷冻时间、延长炉龄等方面具有明显的效果，其工艺如下：粉尘十碳素-配料-混合-轮碾-成型-烘干-成品。该产 品的物理性能：抗压强度 20—25MPa ，熔点1350℃ ，水分小于3%。
含锌尘泥压块应用于电炉泡沫渣宝钢电炉在熔氧期全程喷碳，采用泡沫渣埋弧加快了电炉冶炼，提高生产效率。泡沫渣操作是电炉很重要的上艺手段，进一步强化泡 沫渣的形成，对于降低电耗、电极消耗和耐材消耗，改善熔渣的冶金效果将起到很好的作用。宝钢的高炉瓦斯泥含有较高的 TFe 含量和碳含量，但因为含有水分和其他杂质而限制了它的循环利用。宝钢的电炉生产全程采用泡沫渣操作，因此事先将瓦斯泥和其他添加剂通过合理配料后进行冷压 块成形，在电炉富氧喷碳造泡沫渣的同时，采用合理的工艺将瓦斯泥压块加人电炉，以此增加外来碳源和氧源，强化泡沫渣的形成，降低发泡剂的用量，提高泡沫渣 的冶金效果。
( 5 ）轧钢铁鳞的利用
① 利用轧钢铁鳞生产冶金粉末产品炼钢尘泥中的铁绝大多数以氧化物的形式存在，可采用直接还原方法处理炼钢尘泥，把铁的氧化物还原成金属铁，然后分离金属铁制 得还原铁粉。中南大学的张清岑等人以直接还原的方法处理铁品位60％的尘泥，制备还原铁粉的工艺流程为：首先将含铁尘泥与还原煤按比例混合，然后经还原焙 烧、磨矿、磁选制取还原铁粉。采用此流程，最终铁粉中铁品位可达 97 % ，铁的回收率可达 89 ％。该工艺简单，经济上合理，得到的产品可作为电炉炼钢的原料，因此，直接还原炼钢尘泥是大规模处理
含铁较高尘泥的有效方法。
轧钢铁鳞含铁高 70.8 % ，杂质（SiO2 + A12O3 + CaO + MgO ) < 2.5 % ，是制取粉末冶金用铁粉的好原料。将轧钢铁鳞经过干燥炉去油、去水后，经磁选、破碎、筛分人料仓，作为还原剂的焦粉配入10％—20％的脱硫剂（石灰石） 后经干燥后人料仓，将轧钢铁鳞按环装法装人碳化硅还原罐内，中心和最外边装焦炭粉，将装好料的还原罐放在窑车上送人隧道窑进行一次还原，停留90多小时后 冷却出窑，此时，铁鳞被还原成海绵铁，含铁量98％以上，卸锭机将还原铁卸出，经清渣、破碎、筛分磁选后进行二次精还原，生产出合格铁粉出厂。
攀钢研究院使用轧钢铁鳞成功制取了含TFe97.05 ％、Si0.15％、酸不溶物0.202％的铁粉。随着我国汽车工业的迅速发展，对铁粉的需求量必将不断增加。利用轧钢铁鳞作原料生产铁粉，将会获得可观的经济效益，这是提高攀钢含铁尘泥经济价值的一条重要途径。
② 利用轧钢铁鳞做转炉炼钢化渣剂 萤石、铁矿石是转炉的传统化渣剂，但杂质多、温度大，影响钢的质量且成本也高。采用轧钢铁鳞替代部分萤石化渣快、渣量少，节约了炼钢时间，炉内热损少，铁耗降低，钢的质量有所提高。该工艺简单，只需要轧钢铁鳞烘干生产线，烘干的水分下降到 0 . 91 ％以下，可满足炼钢要求。以药养医
( 6 ）制备氧化铁红湿法处理炼钢烟尘湿法处理炼钢烟尘是近期的热门研究项目。 国外对该方法进行了大量的研究，尤其是日本在这方面成绩突出，已经取得了多项专利技术。由于炼钢尘泥中的铁矿物以 Fe2O3 和 Fe3O4 为主，杂质以CaO、MgO 等碱性氧化物为主，因此，湿法处理炼钢烟尘的主要任务是回收烟尘中的铁元素，使之变为其他产品的主成分，创造经济效益，减少环境污染。
① 制备铁红若以转炉或电炉烟尘为原料则需锻烧除碳，锻烧温度为 700℃ ，时间为3h。酸洗液含 HCl 5％—10% ，酸浸的固液比为 1：3 ，酸浸时间为 lh ，酸浸温度50℃ ，酸浸后过滤得到的溶液可制备 FeCl3。过滤得到的滤渣可进行锻烧氧化，温度控制在 600 —700℃，时间为 1.5—2h 。锻烧氧化得到的铁红产品经有关单位测试，铁红产品 Fe2O3含量大于98 % ，320目筛上的筛余物占0.1 % ，遮盖力为 7.8g/cm2 ，产品符合一级铁红的要求。该产品得到许多用户的好评，认为用平炉尘生产的氧化铁红在细度上明显优于其他同类产品。建成的生产线运行成本低，净利川率川达 30%—40%左右。工艺如图 21-11 所示。
② 制备 FeC13 制备FeC13的工艺流程如前所述。制备FeC13的原理为：
在这个反应中催化剂起了至关重要的作用。催化剂分批或连续加人到溶液中，温度控制在
50—60℃ 。制得的 FeC13产品质量达到工业级液体三氯化铁（HG 1207-79）的一级品标准。可作净水剂或化工原料使用。
( 7 ）电炉干法除尘泥的应用 火法处理炼钢烟尘钢铁企业的除尘器可分为两大类：于式除尘器和水力除尘器。电炉生产过程中用干式除尘器捕集的烟尘，可作为铁质原料配制水泥熟料，采用回转 窑法烧制 425号矿渣水泥；采用水力除尘器收集的炼钢烟尘可经过处理后制成加工物料，将加工物料用于烧结生产，可提高烧结矿质量。
① 从电炉干式除尘器中捕集的烟尘作为铁质原料配制水泥的熟料通过除尘系统捕集的除尘灰 Fe3O4＞50%，其主要成分一般不因冶炼钢种的变化产生大的波动。其密度 3.5 —5.2g / cm3 。粒径分布小于1μm 的占11.8 % , 1—8μm的占 72 . 1 ％，大于8μm 的占 16.1 % , 中等粒径为3.67μm 。这种除尘灰含铁高，成分稳定，粒度和密度适中，是理想的水泥铁质熟料。电炉除尘灰作铁质原料配制水泥的基本配比是：石灰石78％—80%，黏土 16％—19% ，除尘灰2.5％—3.5％。研磨生料用1.5m×5.7m 的球磨机，锻烧熟料用1.6m 只1.35m×29.5m的回转窑，成品研磨用1.83m×6.4m 的球磨机。通过熟料的产品质量对比，回收烟尘熟料和普通熟料在强度方面非常接近，水化基本相同。经有关部门鉴定，用电炉粉尘作原料配制的 425 ＃矿渣硅酸盐水泥质量全部符合 GB 1 344—92标准。
② 转炉尘泥加工成加工物料，用于烧结生产我国转炉烟尘的净化，一般采用水力除尘器，尘泥含铁量 56 ％左右， CaO和 MgO 含量较高。为充分利用矿物资源，将热瓦斯灰配人转炉尘泥中进行两级搅拌混合，获得松散的转炉尘泥加工物料，粒度均匀，水分稳定，适宜烧结生产使用。
将大于 100 ℃ 的热瓦斯灰，按比例配人转炉尘泥中，进人一段搅拌机混合后，吸收水分，产生蒸气，使块状尘泥变软，且．成松散小块，通过运输皮带再进人二段搅拌机混合，使 粒度细化，制成粉粒状物料。使用这种转炉泥加工物料，可改善烧结矿质量，节省燃料，经济效果很好。烧结生产中该加工物料的一般配比 4 ％能加快烧结速度，同时生产出的烧结矿物料熔点低，烧结条件好，成品率高，强度增加，转鼓指数（ > 5mm ) 80 . 67 % ，燃料消耗下降。
( 8）制备磁性材料平炉尘铁品位高，粒度细且均匀，其化学纯度可以满足制备磁性材料的要求。炼钢尘泥中铁矿物的主晶相为 γ-Fe2O3 、Fe3O4和 α- Fe2O3，次晶相为 FeO，尘泥在氧化气氛中焙烧可实现晶相的转变，转化后尘泥的主晶相为α- Fe3O4 ，并具有较高的化学活性，因此，杂质少的平炉尘可直接作为制备铁氧体磁性材料的原料。
( 9 ）制备聚合硫酸铁聚合硫酸铁 简称为 PFS , PFS 是一种六价铁的化合物，在溶液中表
现出很强的氧化性，因此是一种集消毒、氧化、混凝、吸附为一体的多功能无机絮凝剂，在水处理领域中有厂阔的应用前景。兰 州钢厂的王献科等人以炼钢烟尘（含铁62.46 % ）、钢渣（含铁 46.80%）、废硫酸和工业硫酸为原料，经过配料、溶解、过滤、中和、水解和聚合等步骤，生产出了优质的聚合硫酸铁，并建成了年产 1000t 的生产线。
整个流程的反应原理是：
生产的聚合硫酸铁符合化工部聚合硫酸铁一等品标准，使用安全可靠。
( 10 ）制备中温变换催化剂 Fe-Cr 系 中温变换催化剂是合成氨工业不可缺少的催化剂。催化剂主体相 Fe2O3，还原后使用，活性组分为Fe3O4。γ-Fe2O3与 Fe3O4同属一个晶系，晶胞常数相近，还原成Fe3O4能耗低，活性高，因此Fe3O4的γ形态适用于制备中温变换催化剂，而平炉尘主晶相为γ- Fe2O3，粒度很细，杂质少，可以用来制备中温变换催化剂。内蒙古大学的格日勒等人以包钢平炉尘为原料，将二价铁盐与三价铬盐（作助剂）在室温下与平炉 尘混合沉淀处理，然后将沉淀物在 350—400℃下焙烧 2h 即可制备成中温变换催化剂。制得的中温变换催化剂活性超过部颁标准，平炉尘在制备过程中微孔结构发生变化，催化剂的微孔容积增大，比表面积比平炉尘增加了 6 倍。
4 ．污泥的处理及利用
表21-13 列出了洗涤水污泥的特性。从此表中可以看出，污泥中含有可利用的成分仍较多，如弃置不用，也会造成资源的浪费。
污泥的处置与利用方式见图 21-12 。
另外，还可以制作球团，采用的工艺如下。
( l ）碳化球团含水 25％—30％的污泥掺入 20％左右石灰粉，加以搅拌，石灰粉吸收污泥中的水分而消化，同时产生热量，搅拌后的污泥压制成生球，然后装人碳化罐，通入CO2气对生球进行碳化，使消 石灰和CO2作用生成碳酸钙固结球，碳化球团作为炼钢的冷却剂，其工艺如图 21-13 所示。
( 2 ）制球焙烧向含水 50％—60％的污泥加人石灰粉，用搅拌机搅拌1min 装人消化捅，消化后加以研磨，同时按一定比例掺入精矿粉，压制成球，用竖窑焙烧 40—50min，熟球后可供炼钢使用，工艺见图 21-14 。
( 3 ）高压成球烘干造球污泥与石灰混合消化，与轧钢的氧化铁皮混合，然后用 70—100MPa 的压力机压制成球，在 200℃ 烘干后即可用于炼钢，工艺见图 21 -15 。
当前，我国铁矿富矿资源匾乏，贫、细、杂矿产资源的开采量增大，矿产资源开发利用的成本升高，已出现了经济发展与资源日益枯竭的矛盾；另一方面，矿产资源 的大规模开采
造成了严重的环境污染，并破坏局部地区的生态平衡，形成资源开发与环境污染的矛盾。炼钢尘泥的综合回收利用及进一步开发出高附加值产品无疑是 解决这两对矛盾的重要措施之一。炼钢尘泥具有污染与利用的双重性，利用炼钢尘泥制备成高附加值产品，不仅有效地回收利用了二次资源，减少对环境的污染，而 且提高了炼钢尘泥综合回收利用的水平，并可为钢铁企业创造一定的经济效益，是钢铁工业实现可持续发展的重要途径。
三、尾泥的综合利用
回收了各种有用金属的炼钢尘泥，还会残留 20％—60％的尾泥，这部分尾泥的存在仍对周围环境产生二次污染，唯一的方法就是对其综合利用，据有关资料报道，这部分尾泥可作为水泥厂铁质校正剂、制砖原料和其他建筑材料。
由于冶金含尘泥为高温产物，其矿石性质与天然矿物有所差别，磁性率相对较低，而分选过程中尾矿的铁品位较高，其粒度和密度也比较适中，是理想的铁质水泥熟 料，此产品可以完全替代铁矿物，形成所需比例的水泥，用此原料配制425 号矿渣硅酸盐水泥符合 GB 1344—92 标准。
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