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钢企固废资源合理化应用

把钢企除钢铁产品以外的冶炼产物统称为固废的说法不准确,其中高炉渣和转炉钢渣属于钢铁的副产品。对于钢铁流程内产生的粉尘、尘泥、废旧耐火材料等都可成为固体废物,有些含铁、含碳粉尘还可在企业内再次循环利用,实现固废资源化再利用。固废是指在人类一切活动过程中产生的,且对使用者来说已不再有使用价值而被丢弃的固态或半固态物质,或生产建设、日常生活和其他活动中产生污染环境的固态或半固态废弃物。伴随生态工艺技术的进步,钢企不再具备使用价值而被丢弃的固态或半固态物质,剩余仅仅很小一部分,但如何合理使用,并提高价值将是今后开展工作的主要方向。

钢企固废整体情况

钢铁多以长流程为主,涵盖焦化、烧结球团、高炉、转炉等主要工序,有流程厂、污染物生成量高,固废产生量大等特点。

钢企各工序固废及应用情况

炼焦工序的除尘灰和环境灰

粉状配合煤经过长时间的高温结焦过程才能被制备成焦炭,从焦炉炭化室推出的红焦温度在1000℃左右,需要经过冷却熄焦才能储运。传统水熄焦方式需要消耗大量的水资源,导致大量热量无法回收利用,造成能源损失的同时会产生大量含尘和有害物质的蒸汽,污染环境,腐蚀金属结构。尤其是焦化废水处理量难度大,环境污染严重,很多企业逐渐替代为干熄焦方式。干熄焦是用低温惰性气体为热载体,在干熄塔内将高温红焦冷却至250℃以下排出。吸收焦炭热量后的循环热气导入废热锅炉回收热量,产生的蒸汽可以回收发电。与湿熄焦相比,在密封系统内完成熄焦过程可基本减少焦尘排放,节省熄焦排水。将干熄焦除尘灰用于烧结会使烧结烟气携带大量干熄焦除尘灰逸出,环境污染严重,造成干熄焦除尘灰损失。

干熄焦除尘灰的组成性质与无烟煤非常相似,都具有固定碳含量高、挥发分低及含硫量低等特点,适用于高炉喷吹。目前干熄焦多用于烧结固体燃料,因粒度太细,燃烧过快,部分被抽入大烟道,造成烧结固体燃耗升高。干熄焦灰作为焦化厂固废,价格低廉,适于作为高炉喷吹煤燃料使用。

烧结球团工序电除尘灰和环境灰

烧结球团工序作为人工造块环节不可或缺,从料场到皮带通廊,卸料点的环境灰有较高铁元素,可通过管道气力输送或罐车倒运至灰仓直接进行混合配料。烧结机头灰、成品筛灰中的铁元素含量超过40%。可直接配加到混合料中。烧结机头灰含有较高的碱金属元素,无法通过烧结内循环进行使用。

高炉工序除尘灰

高炉为炼铁厂的核心工作单元,从矿槽开始一直到铁场的环境灰,高炉煤气净化系统的重力灰和布袋灰,会在高炉内富集循环,应严格限制入炉负荷。伴随轻薄料等废钢材料的使用,转炉灰使用较多的企业,其高炉锌负荷明显增大,炉身上部容易出现炉墙结厚等现象,严重影响高炉经济技术指标。布袋灰金属Zn、K、Na含量较高,不建议再次配加到高炉中使用。目前通常利用回转窑去除布袋灰含锌元素,补充少量热量即可,且成本较低。

转炉除尘灰

转炉分为一次除尘和二次除尘,有的钢企会增加三次除尘,主要配加到烧结混合料中循环使用。根据转炉除尘方式,除尘灰有湿法污泥和干法除尘灰。转炉除尘灰含量波动大,与所炼钢种有密切关系,一般碱金属元素含量较高,尤其使用轻薄料作为废钢的转炉除尘灰Zn含量更高。转炉除尘灰中的铁元素以三氧化二铁为主,粒度较细,细灰中100目细灰占比高达70%,是制备铁系颜料的理想原料。

轧钢污泥和氧化铁皮

轧钢工序按照处理方式分为热轧和冷轧工艺,在轧钢之前需要进行各种坯型的连铸工艺,连铸轧钢工序的固废包括氧化铁皮、生产过程中产生的废油桶、含油废弃物等含油废物及生产过程中的污水。氧化铁成分主要是氧化铁、三氧化二铁、四氧化三铁。氧化铁皮可分为一次氧化铁皮、二次氧化铁皮、三次氧化铁皮和红色氧化铁皮。含铁品味很高,可应用到烧结配矿工序进行资源化利用。

典型固废资源化处置工艺

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转底炉直接还原工艺

转底炉直接还原工艺是较为成熟的处理含锌固废粉尘的工艺,通过压球机把混合料压成球团然后烘干,再进入转底炉进行还原,可生产处金属化球团。

转底炉直接还原工艺投资较高,球团干燥,预热和还原都在转底炉内依次完成。突出的问题是粉化球团在炉底板熔化粘结,粘结到一定厚度无法正常出料,需人工清料处理,生产难度大,直接还原的球团金属化率80%左右。

回转窑处理含锌粉尘工艺

回转窑高温煅烧工艺应用比较广泛,有工艺简单、投资低等的特点。在处理钢铁企业含锌粉尘方面,工艺较为成熟。为提高氧化锌产品的效率,要求使用含锌5%以上的粉尘,可生产处含氧化锌50-70%的产品。处理过的含铁物料可在烧结配料中继续使用。高炉布袋灰含有30%左右的碳,使用较少燃料即可使其煅烧,经济性占很大优势。粉状物料与无烟煤粉混合,加水造球后送到窑尾,进入烘干段和预热段逐渐升温。

结论

钢企的固废资源可再次资源化利用,其中焦灰是有效的利用方式是直接喷吹到高炉中替代煤粉使用。含铁粉尘可循环到烧结配矿中再次烧结使用,含z、n、k、Na高的粉尘容易在高炉内循环富集,脱除后再利用。在含锌粉尘处理工艺上回转窑脱锌处理工艺投资低、技术可靠、有较大的优势。
















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