含鐵物料固廢循環利用技術的應用

楊雄 侯小海

摘要：鋼鐵行業在煉鐵工序中經燒結加工、高爐冶煉及轉爐冶煉過程會產生大量的含鐵固體廢棄物，其中據鋼鐵協會數據統計，高爐煉鐵除塵灰的產出率約為生鐵產量的0.8%～1.5%，我國每年的產出量高達600～1000萬噸，同時轉爐冶煉產生的轉爐泥數量也是千萬噸級。中國的生鐵產量占全球60%以上，冶煉過程中每年產生的上千萬噸含鋅塵泥，對我國的環境形成嚴重的威脅，并持續造成寶貴二次資源的嚴重浪費，給社會和環境帶來嚴重的負擔。傳統冶金工藝產生大量的固體廢棄物，利用率低，造成環境污染嚴重。因此，采用先進、實用技術來加強和促進鋼鐵企業固廢的合理處置，已被列入了國家重點扶持戰略性新型產業。本文著重闡述了含鐵物料固廢循環利用技術在陽春新鋼鐵有限責任的應用。

關鍵詞：高爐、轉爐、含鐵物料、固廢、保護環境

一、 情況簡介

陽春新鋼鐵有限責任公司擁有1250m3高爐2座、180m2燒結機2臺、120t轉爐2座、方坯連鑄機3臺、LF鋼包精煉爐1座、CAS2套、80萬t棒材生產線2條、120萬t雙高線生產線1條以及配套的能源公輔、環保設施。在冶煉過程中產生大量含鐵固廢，其中包括燒結除塵灰、煉鐵除塵灰、轉爐除塵灰、轉爐泥、轉爐細顆粒等，每月固廢量在1萬噸以上。由于此類含鐵固廢中夾雜有較高含量的鋅和堿金屬有害物，直接返燒結工序處置會造成入高爐的鋅和堿金屬積累過多，產生不良的負面影響，同時固廢處置需要具有相應資質的配套單位才能處理，且均為細粉狀物，難以運輸，運輸途中極易造成環境污染。

二、 含鐵物料固廢處理方案的確定

1.可行性分析

鋼鐵企業含鐵物料固廢具有的主要特點，其中鐵含量較高，具有較高的循環利用價值;產生量大，需配套規模化處置技術;粒度較小，運輸和混合處理過程容易產生揚塵污染環境;有害雜物鋅和堿金屬含量高，容易影響高爐的冶煉。考慮到固廢中鐵含量較高，利用價值大，且有害雜物鋅和堿金屬對轉爐冶煉影響不大，需避開固廢物料直接進入高爐冶煉，項目則具備實施的可行性。為此，公司根據實際情況特委托湖南省冶金規劃設計院進行分析論證，考慮到固廢物料加工后可投入鐵溝融化，同時可加入轉爐冶煉，湖南省冶金規劃設計院提出了項目可行性要點分析，并完成了論證報告。后續根據公司的委托，一并進行了方案設計、系統選型、初步設計以及施工圖設計等一系列設計工作。

2.方案對比分析

陽春新鋼鐵有限責任公司在生產過程中產生的含鐵固廢物料有，轉爐細顆粒8000 t/m，回收鐵精粉1200 t/m，煉鐵爐前除塵灰800 t/m，煉鋼除塵粉600 t/m，合計約10600 t/m，全年約12.72萬噸。根據此情況，結合公司低成本戰略，同時考慮鋼鐵工業新時期發展的需要，形成了兩種建設方案。

方案一：建設一條年產120萬噸氧化球團礦生產線

配套設備：回轉窯?5.0×33m+鏈篦機4x35m+環冷機75m2+圓盤造球機6m+圓筒干燥機3.2×20m +高壓輥磨機+強力混合機及配套輔助系統

方案二：建設一條年產14萬噸冷固球團生產線

配套設備：壓球機2臺+滾軸篩1臺+雙軸混合攪拌機2臺+強力混合機2臺+直線振動篩1臺及配套輔助系統

由于新建年產120萬噸氧化球團礦生產線要求外購大量原材料磁鐵礦及海砂礦，自產含鐵固廢物料量相對較小，同時需要產能置換，增加產能指標，屬于國家嚴格控制的范圍。而新建一條年產14萬噸冷固球團生產線只需要在含鐵固廢混合物料中添加少量消解劑、粘結劑、自發熱劑等即可，純屬物理反應，不需要增加產能指標，屬國家大力扶持的范疇。經對公司自產含鐵固廢物料量及國家政策情況綜合分析后，公司決定采納方案二建設一條年產14萬噸冷固球團生產線。

三、 主體設備選型

為考慮充分回收利用含鐵固廢物料，同時又不造成設備系統過多閑置，設計院根據公司近幾年產生含鐵固廢物料的統計量進行物料平衡測算，確定建設一條年產14萬噸冷固球團生產線，配套壓球機、滾軸篩、混合攪拌機、直線振動篩及輔助系統等，主要設備設計參數如下：

1、壓球機2臺：

型號：GY1005高壓壓球機;成球能力：15-20t/h;裝機功率：235kW/臺;產品粒度：30～50mm;

2、雙軸混合機：3臺

型號：SJ60-5;能力：30～55t/h;電機功率：55kW;

3、強力混合機1臺

型號：YL1032;能力：40-50t/h;電機功率：75kW;

4、振動給料機1臺

型式：封閉式;給料量0-25t/h

5、定量螺旋輸送機1臺

型號：LX400;能力：30-45t/h;電機功率：30kW;

6、直線振動篩：1臺，產能：20-30t/h;

7、雙軸攪拌機：1臺，產能：45t/h;

8、滾軸篩：1臺，產能：40-50t/h;

四、 主要工藝流程及關鍵技術

1. 主要工藝流程

煉鐵、煉鋼工序中產生的除塵灰先經運輸至除塵灰倉存儲，再與攪拌后的轉爐泥、氧化鈣粉、鐵精粉混合，通過加水攪拌均勻，送至消解倉消解24小時。物料經消解后，再加入粘結劑和發熱劑，經過2次攪拌混勻后，最后送至壓球機壓制成塊狀金屬球，經3～4小時自發熱，含水率由15%降至5%以下，并且強度增強后，再運輸至轉爐使用，篩下破碎物則返回攪拌機攪拌均勻后重新壓制成球。

2. 關鍵技術

（1）含鐵混合物料的消解

除塵灰、轉爐泥等含鐵固廢混合物需送至消解倉進行24消解，消解需要混入添加劑，而本項目采用獨特的專利技術，混入淀粉作為添加劑，既起到消解作用又不造成物料進行化學反應。

（2）含鐵物料的成球率

成球率是衡量含鐵物料固廢處理項目是否合格的重要指標，本項目在壓球工藝環節往消解后的混合物中添加了粘結劑及自發熱劑，采用自發熱劑專利技術，控制含水率由15%降至5%以下，同時在已經攻克和取得的科技成果基礎上，取消傳統的壓球后烘干工藝，不僅降低了能耗，而且提高了成球率，目前成球率達95%以上，取得良好的效果。

五、項目投運后的效果

本項目于2019年11月正式投入生產，至2020年7月份期間實際產球團107676.69噸，實際含鐵固廢處理量107750.65噸。根據目前共9個月處理量估算一年可得，年產球團約為14.36萬噸，年處理固廢量14.37萬噸，滿足了設計要求，同時全年預估新增銷售收入約6000萬元，新增利潤約900萬元，新增稅收約400萬元，為企業和社會做出巨大的貢獻。

六、結束語

本項目的實施，不僅能夠減少除塵灰對環境的污染，而且能夠優化企業原料結構，節省能源，降低生產成本，同時還可以實現含鐵資源的循環再利用。本項目符合國家發展循環經濟的產業政策，是促進企業降本增效，改善環境的新型項目。同時本項目的經濟效益和社會效益顯著，具有良好的發展前景，建議在行業中推廣使用。

參考文獻：

1. 陽春新鋼鐵有限責任公司含鐵物料資源綜合利用項目初步設計

2. 陽春新鋼鐵有限責任公司生產日報表