高爐除塵灰綜合利用工藝探討

付章弦

摘要：由于高爐除塵灰含有大量的鐵和碳等元素，排放至環境中會造成嚴重的環境污染。本文闡述了幾種高爐除塵灰的綜利用方式，分析了其利用方式的優勢與不足，同時指出了除塵灰綜合的利用價值和發展方向。

關鍵詞：高爐除塵灰;提質洗選工藝;冷壓球團工藝;高爐噴吹除塵灰工藝;探討

1 前言

高爐除灰塵由高溫再生礦組成，是含有鐵和碳等多種元素的自由態和結合態的復合物，其中以氧化鐵、氧化鋅、氧化鋁、氧化硅、氧化鈣成分居多，是一種質量輕、顆粒微小且含有多種有害有毒元素的物質，是鋼鐵企業主要固體排放物之一[1]。高爐除塵灰中含有尚可利用的鐵粉和焦炭粉，但含量均較少，因此大部分鋼鐵企業均沒有很好地利用。堆放高爐除塵灰不僅占用大量的土地，同時還會對環境產生嚴重的污染。

因此，如何高效、環保的回收利用高爐除塵灰，實現高爐除塵灰資源化、減量化，對實現鋼鐵工業的持續發展具有特別重要的意義。本文針對幾種高爐除塵灰綜合利用的工藝進行探討。

2 高爐除塵灰綜合利用工藝

2.1除塵灰提質洗選工藝

提質洗選高爐除塵灰是高效低耗、綠色環保且符合國策的一種工藝技術。高爐除塵灰加水造漿后，采用浮選（分選出焦碳粉）—磁選（回收鐵精粉）—重選分離（回收非磁性和弱磁性鐵精粉，且在一定程度上將鋅等有價金屬元素富集至尾泥中）聯合洗選工藝。選出的焦碳粉可作為高爐噴吹燃料、燒結原料;鐵精粉可作為燒結原料、球團原料;尾泥可用于生產氧化鋅、制磚原料、水泥原料，除塵灰利用率可達100%。該工藝采用濕法分選工藝，廢水經沉淀可實現閉路循環，不會造成二次環境污染。

2.2除塵灰冷壓球團工藝

除塵灰冷壓球團工藝原理：利用壓球機設備中對滾成型壓輥，將粉狀的高爐除灰塵壓制成為大小不同的球團。

該工藝優勢在于，可以生產出塊度適合、透氣性良好的爐料，從而促進還原電爐更好運作。高爐除塵灰中含有大量的氧化鐵元素，并且也含有氧化鉻和氧化鎳，在電爐和轉爐當中加入高爐除灰塵，其中有價元素和鋼水中的元素可以發生化學反應，煉鋼的溫度一般在1473～1973K，從熱力學角度進行分析[2]可以得出，這個反應在此種溫度條件下完全可行，將除灰塵加工成球后，加入AOD爐以及電爐內進行回收鎳、鉻元素完全可行。

冷壓球技術存在如下問題[3]：（1）由于高爐除塵灰中CaO含量不穩定，消化時間不易控制，成球率較低，粉末率較高，入爐后容易引起冒煙;（2）由于成球時需加入粘合劑，入爐后易增加煙氣中的氫含量，而干法電除塵系統對氫含量比較敏感，若煙氣中氫含量偏高，則電除塵系統容易發生泄爆，因此，單次加入冷固球團不宜過多;（3）由于冷固球團為低溫壓制成球，從化渣效果分析看，冷固球團化渣效果不如燒結礦好。

2.3高爐噴吹除塵灰工藝

高爐噴吹除塵灰工藝簡單、投資少，在各鋼鐵廠廣泛應用。通過物料平衡和熱平衡模型計算結果可知[4]：噴吹除塵灰后，焦比、爐渣堿度和理論燃燒溫度將隨除塵灰噴入量的增加而下降，且理論燃燒溫度下降幅度很小，這些變化可通過調整配料來應對。該工藝存在的最大問題是，Zn等金屬元素會對爐襯造成侵蝕，可能導致高爐內鋅等金屬元素富集，影響高爐順行。故此工藝在高品質礦物加工冶煉具有較大優勢，卻并不適用于低品質礦物加工冶煉。

因此，采用該工藝時，應考慮先對除塵灰進行脫鋅處理。實際生產中常采用“堿法堆浸—萃取—電積”工藝，能有效分離出對爐村有害的Zn等元素，在保證高效率和低成本的基礎上，去除K和Na等溶堿性金屬，并且浸出的渣體能夠繼續回收利用。浸出法適合處理含有貴重金屬的高爐除塵灰，不足之處在于：堆浸時間較長，且由于除塵灰中各元素的含量具有不穩定性，導致過程管控較為困難。

2.4高爐除塵灰其他處理工藝

高爐除塵灰制造泡沫渣工藝：除塵灰加入渣面后，碳和氧迅速發生化學反應，生成一氧化碳氣泡，并穿越渣層形成良好的泡沫渣，可有效包裹住弧光，提高電弧熱效率，同傳統的焦粉造泡沫渣工藝相比，泡沫渣層厚，持續時間長，可完全替代焦粉，同時降低了生產成本。

高爐除塵灰作原料優化配料生產水泥熟料工藝：加入高爐除塵灰作為原料后，由于熟料早期強度的提高，避免了原先的“早期強度低而后期強度超”的現象，水泥熟料質量提高。

3 結束語

經上述對比分析可知，冷壓球團工藝和高爐噴吹除塵灰工藝均存在有害元素循環累積問題;除塵灰提質洗選工藝能根本性的解決有害元素循環累積問題，對可利用元素（鐵、碳等）進行綜合回收和利用，具有極大的經濟價值，且大有可能成為今后除塵灰處理的主要發展方向。

參考文獻：

[1]張紅麗，秦延華.安鋼鐵前系統含鐵除塵灰冶煉價值的分析[J].河南冶金，2005，（13）1：17.

[2]王建新.不銹鋼除塵灰應用技術研究[J].不銹鋼?？?2010（4）：33-38.

[3]胡佛明，宋凱偉，施得旸，張馳，章曉林，劉殿文.高爐除塵灰加工處理技術研究與進展[J].礦產綜合利用，2015，06：11-15..

[4]苑興庭，徐輝，王慶義，王曉鳴，鄒宗樹木.高爐噴吹除塵灰研究[J].材料與冶金學報，2008，7（2）.