钢铁冶金行业除尘灰球团粘结剂的成分及其主要用途

钢铁冶金行业除尘灰球团粘结剂的成分及其主要用途

钢铁冶金过程中，会产生大量的粉尘，据有关统计，各类粉尘的产生量总和一般为钢产量的8%-12%。其中，烧结粉尘产量8-15kg/t烧结矿，高炉粉尘20-30kg/t铁，转炉粉尘8-20kg/t钢，电炉粉尘10-20kg/t钢。钢铁行业粉尘量大，且一般具有较好的利用价值，本文主要介绍目前常见的除尘灰用途。

除尘灰按照除尘设置的需要和性质，大致可分成两类:烟气除尘灰和环境除尘灰。烟气除尘是工艺过程所****产生的，例如烧结机头高温烟气、高炉和转炉煤气系统的除尘，这类除尘灰是烟气除尘灰。环境除尘是为减少环境粉尘污染所设置的，例如原料装卸、转运等岗位的除尘，这类除尘灰是环境除尘灰。一般来说，环境除尘灰是在常温下聚集的，其介质粉尘性质无大变化，比较好利用，对基本无危害。

各类典型粉尘的成分

一、作为烧结、球团配料

   对于转炉灰、转炉污泥、氧化铁皮等由于由于铁含量较高，一般在60%以上，且k2o、zn含量较低，可以直接参加烧结配料。用好这一方法 ,有关岗位正确精心操作和密切配合是重要的 ,要求做到有序放灰 ,定量配加 ,均衡使用 ,也可以提前加水湿润改善其造球性能。优点:方法简单 ,处理成本低。缺点:对烧结造成一定的波动 ,影响烧结矿的产质量 ,有害元素仍在烧结内部循环。

二、采用转底炉技术

上述处理方法用于烧结 ,除尘灰、 泥仍然在工序内部循环 ,存在着有害元素的富集问题。莱钢各种粉尘的平均 zn、 pb含量分别为 1 . 1%、 0 .3% ,烧结机头烟气除尘灰 k、 na、cl富集含量分别高达17 . 75%、2 . 25%、 18 . 94%。有害元素的富集对钢铁危害大 ,应切断他们在系统内的循环。当前 ,采用转底炉开路处理钢铁冶金除尘灰、泥是可行的技术。转底炉起源于钢坯环形加热炉 ,日本、美国等发达**采用转底炉技术成功地解决了冶金粉尘综合利用的问题 ,该技术用于处理冶金粉尘可实现铁与钾、 钠、 锌、 铅、 氯的分离,金属化球团。日本新日铁的工业实践表明 ,转底炉处理除尘灰、泥 ,锌、 铅回收率达 90%以上 ,技术经济适宜的直接还原球团金属化率为 70%左右 ,可作为高炉炼铁的原料。

我国已掌握了用转底炉金属化球团的技术。转底炉直接还原的基本工艺是:将铁矿粉或除尘灰、泥及含铁废弃物与煤粉按一定的配比配料 ,再添加适量粘结剂 ,经过混碾机混合 ,送进对辊压球机压制成含碳球团矿 ,然后经过烘干机去除水分 ,提高强度 ,通过振动布料机均匀地布在转底炉的炉底上。随着炉底的转动 ,含碳球团在炉内受到燃料燃烧的辐射传热,经过预热段和还原段 ,在 1 000～1 300 ℃左右的高温下还原 15～20 min完成金属化过程 ,还原生成的锌也同时被气化。在转底炉旋转一圈后金属化球团用螺旋出料机排出炉外 ,再经过冷却机冷却到 100 ℃ 以下,送进成品仓。转底炉可用煤气作燃料 ,高温废气从烟道引出 ,首先经过余热锅炉蒸汽 ,再进入换热器预热助燃空气 ,经过换热后的废气 ,再用于生球烘干 ,通过除尘器从烟囱排入大气。富集了锌的粉尘可回收作为锌冶金的原料。对含铁品位较低和有害杂质较高的除尘灰、泥进行预处理对转底炉是有利的。

三、转炉灰压块

3.1 热压块

热压块工艺是利用粉尘的自燃特性将粉尘加热，利用其在高温下的塑性，经高压压球机压制成块，然后在氮气密封状态下冷却后输送到转炉，代替废钢或矿石。该方法不需要另外添加黏结剂，粉尘团块的强度也很高，可直接用于转炉作冷却材料使用，是现在LT 粉尘处理应用多的一种方法。但是，热压块需在高温和隔绝空气的条件下进行，对设备和工艺控制要求很高，一次性投资大、工艺条件苛刻、设备故障率很高，难以长期顺利。

3.2 冷压块

有企业在除尘灰及污泥中加入部分添加剂，通过冷固工艺制成转炉造渣剂压块，用于转炉造渣，强化了造渣，改善了脱磷效果，脱磷率提高；化渣效果好，能够起到防喷溅的作用。

四、除尘灰选矿回收

除尘灰的可利用价值较高，可以通过选矿工艺技术对除尘灰进行分选处理。针对除尘灰中的有用元素或矿物的不同，除尘灰选矿中常用的工艺有磁选(回收铁)、重选(回收铁)、浮选(回收碳、锌)、火法(铅锌等重金属)、湿法(铅锌等重金属)。

除尘灰中有用元素主要是铁、碳、铅、锌，部分布袋除尘灰中可选铟、镍(不锈钢灰)等。其中选铁在除尘灰利用的各类用途中较为普遍。磁选在除尘灰选铁中具有重要的意义，不管是哪类除尘灰，在提取其中的含铁矿物时，磁选机是必不可少的。磁选在除尘灰选矿中使用普遍，磁选对除尘灰的选矿具有适应粒级广，回收率高的优点。

    通过选矿工艺处理后，分离出铁精粉、炭精粉和尾泥等，其中铁精粉和炭精粉可作为烧结原料返回高炉炼铁，尾泥作为铁质调节剂送水泥厂制作水泥，也可作添加原料内燃型节能砖。

五、用于矿山采空区膏体充填材料

目前，地下采空区已经成为制约矿山发展的一个重要难题 ，随着矿山向深部开采，地压增大，地下空区在强大的地压下，容易发生坍塌事故。目前金属矿山尾砂充填技术仍是目前应用为广泛的充填工艺技术，以自流输送为主。系统通过立式砂仓，采用创新活化造浆技术以及喷咀布置等，将全尾砂直接泵入立式砂仓，经沉淀、澄清脱水，采用高压水/气活化尾砂，将极细粒的全尾砂直接制备成高浓度砂浆，进行采场充填。

充填材料主要是采用本矿的煤矸石、自备电厂的粉煤灰，配以胶结材料。对于利用价值不大或者难以回收的除尘灰，可以用作膏体充填材料的配料。

六、制作电炉泡沫渣

对于高炉灰，除尘灰含碳量很高，达到40%，含铁量达30%，其余的为氧化钙、二氧化硅等，用于电炉氧化期冶炼造泡沫渣比较合适。根据分析成分进行了冶炼配比试验，试验效果良好。该除尘灰加入渣面后，碳和氧迅速发生化学反应，生成一氧化碳气泡，并穿越渣层形成良好的泡沫渣，可有效包裹住弧光，提高电弧热效率，同传统的焦粉造泡沫渣工艺相比，泡沫渣层厚，持续时间长，可完全替代焦粉，同时降低了成本，为电炉降本增效工作开辟了新的途径。

七、用于水泥熟料优化配料

钢铁行业的除尘灰还可以作为水泥熟料的优化配料，除尘灰含有较高的铁，可作为铁质校正原料；高炉除尘灰含有较高的Al2O3，且SiO2含量低，满足铝质校正原料要求。以这两种除尘灰分别代替镍渣和炉渣，可以取得较好的效果。