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炼钢污泥的综合利用一直是钢铁企业研究的课题之一。河北钢铁集团邯钢公司针对炼钢污泥产出量大、处理困难的现状,在对国内炼钢污泥主要利用工艺进行分析,并对其特性进行研究的基础上,开发出炼钢污泥利用新工艺。经工业化的实际生产和实践验证,该工艺是可行的,并且具有显著的经济效益和社会效益,可以在钢铁行业逐步推广。
统观炼钢污泥处理工艺
炼钢污泥是炼钢过程中产生的烟尘经湿法除尘、除尘污水固液分离得到的污泥。炼钢污泥的铁品位较高,杂质较少,是宝贵的二次资源。炼钢污泥主要含有金属铁、活性石灰和废钢熔化产生的各种有机物等,具有粒度细、有黏度的特点。当前钢铁企业对炼钢污泥的利用水平较低,主要是将其添加到烧结料中生产烧结矿,作为炼铁原料,或者作为烧结球团的原料和炼钢熔剂,但其中的金属铁未能得到更好的利用。
国内钢铁企业目前炼钢污泥利用工艺大致分为以下几种。
烧结配料。把炼钢污泥直接作为铁精矿粉烧结的配料,这是我国目前炼钢污泥最主要的利用方法,占总利用量的85%以上。这种方法的优点是工艺简单、投资少,几乎无须添置加工设备。但这种方法的明显缺点是原料的物理化学性质波动大、烧结配料比较困难。因为与其他烧结原料的粒度相差悬殊,且黏性很大,该污泥不易混匀,会造成烧结矿成分偏析,导致一级品率下降5%;烧结料层透气性恶化,相应垂直烧结速度下降,会因烧结机利用系数降低而产量减少。因此,转炉污泥用于烧结生产效果较差。
烧结球团用于炼铁。烧结球团一般情况下优于烧结矿,这是因为烧结球团有利于高炉炉料透气性的改善和气流的均匀分布。邯钢炼钢污泥原来采用制污泥球法,但该方法有粉尘污染,运输中易造成二次污染,操作环境恶劣,同时耗费大量煤气。经过改造后,邯钢目前采用浓缩喷浆法,可以避免粉尘污染,改善环境和劳动条件,节省投资和运行费用,同时可最大限度地利用污泥,带来经济效益。
炼钢球团用于转炉。该方法是转炉污泥资源化处理的小循环模式,即转炉污泥制成碱性球团直接返回转炉。从铁资源回收率、能源消耗、工艺适应性和处理费用等4个方面与大循环模式相比,该方法是是比较合理的循环模式。转炉污泥球团的成分就是很好的FeO-CaO基炼钢合成渣剂,直接用于转炉炼钢冶金效果显著。一是起渣时间提前,冶炼时间可缩短0.5分钟~1分钟;二是可以不使用萤石;三是由于化渣快,并且增加了前期炉渣中FeO和CaO的含量,有利于早脱磷、多脱磷。但是,该工艺目前仅有小规模的生产试验和应用。
研究炼钢污泥特性
由于不同钢铁企业的炼钢过程存在差异,以及转炉工况的变化和除尘回收系统不同,得到的炼钢污泥成分也有所不同。邯钢三炼钢厂的转炉除尘采用湿法除尘,得到的炼钢污泥含水量较高,呈灰黑色,粒度较细,表面活性大,干燥后易扬尘。该污泥TFe(全铁)含量较高,以单质铁为主,主要杂质为CaO,呈强碱性,易受雨水的侵蚀而溶出,会造成水体和土壤的重金属污染。但是,该污泥组成简单,有利于综合回收利用,其主要特点是:粒度细(-200目占99%以上)、品位高(含铁55%以上)、碱度高(2.5以上)、含水分15%~20%、污泥中含有约20%~30%的铁粒。
从能谱和X射线衍射分析得出:炼钢污泥中的主要杂质为Ca、Mg、Si等,遍布于整个物质界面,这就需要很好的分离方法;其矿物组成主要为金属铁、磁铁矿(Fe3O4)、磁赤铁矿(Fe2O3)、方铁矿(FeO)的含铁矿物和硅灰石(CaSiO3)、方解石(CaCO3)等非铁矿物。炼钢污泥中矿物间的磁性强弱差异大,而且强磁性矿物多分布于粗粒级中。综合分析认为,炼钢污泥属于细粒易选物料。
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