塵泥的處理方式及其利用方法

由干式集塵器捕集的粉塵一般采用氣力輸送和機(jī)械輸送的方式集中處理，但采用機(jī)械輸送時(shí)為避免產(chǎn)生二沃污染，應(yīng)將粉塵進(jìn)行加濕處理，也。 J 以將干粉塵水封，使其成為泥漿再輸送到預(yù)定地點(diǎn)。由濕法除塵器排出的塵泥一般分散處理和集中處理，分散處理是在濕法除塵器整體或下部集水坑設(shè)刮板機(jī)等，將 刮出的污泥就地納人丁一藝流程或運(yùn)往他處，集中處理是將全廠含塵污泥納人集中處理系統(tǒng)，經(jīng)過沉淀、濃縮、脫水后進(jìn)人相應(yīng)的工藝流程或運(yùn)往他處。
2 ．高爐瓦斯泥的利用
( l ）回收鐵精礦不同廠家的高爐瓦斯泥因其礦物組成差異較大，采用的選礦力一法不相同，高爐瓦斯泥含磁性物質(zhì)較多．一般采用弱磁方法進(jìn)行分選，如邯鋼高爐瓦斯 泥全鐵含量 38.05 % ，經(jīng)二次磁選后可獲產(chǎn)率45.08 ％、全鐵含量59. 6 ％的鐵精礦，新鋼高爐瓦斯泥的磁鐵礦含量較少，多以假相赤鐵礦的形式存在，粒度極不均勻．則必須采用搖床分選效果較好，對(duì)全鐵含量 30 . 37 ％的原礦通過采用磁選搖床生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行分選，可獲得產(chǎn)率 30 . 34 % ，全鐵含量 62 . 10 ％的鐵精礦。
( 2 ）碳的回收有的高爐瓦斯泥（灰）的含碳量高達(dá) 20 ％左右，所含碳多以焦粉形式存在，是可回收的二次資源，如攀鋼從高爐瓦斯泥中富集碳，用作煉鋼的噴碳小球，很有效果。碳粉表面疏水，密度小，可浮性好，采 用浮選方法易與其他礦物分離．如新鋼將高爐瓦斯泥磨細(xì)后以柴油為捕收劑進(jìn)行浮選．可將碳含量由 20 ％提高到 80 % ，寶鋼瓦斯泥經(jīng)一次粗選、三次精選后，碳含量由 14.1%。提高到67.6%、可得產(chǎn)率為18.43％的碳精礦。
( 3 ）有色金屬的回收有色金屬的回收多采用化學(xué)方法，在含量較低的情況下，采用選礦方法進(jìn)行預(yù)富集，南昌鋼鐵廠采用七寶山礦石時(shí)，高爐瓦斯泥中的鋅含量在 29 ％以上．采用氯化錢浸提、鋅粉處理的回收方法可得到純度為 98 ％以上的氧化鋅，同時(shí)還回收不同量的銅和鉛等元素。
韶鋼采用火法富集-濕法分離的綜合處理方法回收高爐瓦斯泥中的有色金屬，該法是將高爐瓦斯泥擠壓成球，與焦炭、鋼渣、溶劑按一定比例混合加入鼓風(fēng)爐內(nèi)進(jìn)行 高溫熔煉，各種低沸點(diǎn)的有色金屬成為金屬蒸氣后隨爐氣帶出爐外，經(jīng)燃燒冷卻后用布袋收集．再進(jìn)行水洗，通過分離可回收有色金屬鋅、鉛、秘，回收率達(dá)到 72％、85％、65 %。
通化鋼鐵公司瓦斯泥含鋅高達(dá) 20 % ，含全鐵 25%，經(jīng)還原焙燒后，鋅以氧化鋅的形式揮發(fā)進(jìn)人收塵系統(tǒng)回收成為含鋅產(chǎn)品，回收率達(dá)到98%以上，同時(shí)得到全鐵原料，焙燒渣中的鐵含量可達(dá)到 45 ％以上。
從表 2-15 可以看出，高爐瓦斯泥的主要特性為：鋅含量高、水含量高、鐵含量高、碳含量高、顆粒粒度細(xì)微、鋅主要存在于較小的顆粒中，鐵、碳主要集中在較大的顆粒中。 這些特性決定了常法回收高爐瓦斯泥時(shí)不能有較高的綜合效益因此，采用水力旋流器對(duì)瓦斯泥進(jìn)行濕式脫鋅（圖 21-4 ）是現(xiàn)有高爐瓦斯泥脫鋅技術(shù)中設(shè)備最簡單、運(yùn)行費(fèi)用最省的技術(shù)。
流程如下：煉鐵生產(chǎn)中高爐瓦斯泥要經(jīng)過脫水過程，脫水后的含水率一般為20％—35％。這種瓦斯泥必須進(jìn)行稀釋（樣池）才能使用水力旋流器進(jìn)行顆粒分級(jí)， 一般進(jìn)人旋流器的瓦斯泥顆粒濃度為 150 —250kg / m3 。通常，高爐瓦斯泥顆粒要通過兩級(jí)旋流分級(jí)才能達(dá)到高爐進(jìn)料含鋅量的要求。第一級(jí)旋流器的溢流粒度較細(xì)，含鋅量最高，經(jīng)脫水后可外送水泥廠或棄置，第一級(jí) 旋流器的底流，經(jīng)稀釋后作為第二級(jí)旋流器的進(jìn)料。第二級(jí)旋流器的溢流循環(huán)至第一級(jí)進(jìn)料稀釋池，其底流粒度較粗，含鋅量較低，經(jīng)過脫水后可送燒結(jié)廠作為燒結(jié) 煉鐵原料。如采用單級(jí)脫鋅技術(shù)，則旋流器溢流產(chǎn)品經(jīng)脫水后直接外送水泥廠或棄置，底流產(chǎn)品經(jīng)脫水后直接送燒結(jié)廠作為燒結(jié)煉鐵原料。
初步估計(jì)，瓦斯泥脫鋅后僅回收低鋅瓦斯泥代替鐵礦石作為煉鐵原料年創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益達(dá) 2700 萬元，其中末包括回收瓦斯泥帶來的節(jié)約碳資源的經(jīng)濟(jì)效益及瓦斯泥減量所節(jié)約的貯運(yùn)費(fèi)用和排污費(fèi)用。
瓦斯泥濕式旋流脫鋅技術(shù)具有如下特點(diǎn)：濕式操作．無粉塵污染；＿上藝簡單，能源消耗低；設(shè)備簡單，占用空間小，投資費(fèi)用少，運(yùn)行可靠；物理分離，無化學(xué)反應(yīng)，無二次污染；分離出的低鋅瓦斯泥無需進(jìn)一步干燥便可使用；系統(tǒng)用水可循環(huán)使用；瓦斯泥回收率及脫鋅率較低。
另外，由于瓦斯泥很細(xì)，冷壓后很難保證強(qiáng)度，瓦斯泥和其他添加劑（如生白云石和石灰石顆粒）通過合理配料后進(jìn)行冷壓塊成形，配料起到骨料的作用，也利于泡 沫渣的形成。在電爐富氧碳造泡沫渣的同時(shí)，采用合理的工藝將瓦斯泥壓塊加人電爐，增加外來碳源和氧源，強(qiáng)化泡沫渣的形成，可以降低發(fā)泡劑的用量，提高泡沫 渣的冶金效果。在此過程中壓塊中的鐵和碳得到回收，廢物得到循環(huán)利用，粉塵中的鋅進(jìn)入電爐除塵系統(tǒng)。其工藝如圖 21-5 所示。
瓦斯泥壓塊中的全鐵含量為35 . 11 % ，碳含量為扭14.96 %，在 1t 加入量的條件下，全鐵攜帶量為351 . 1kg ，碳攜帶量為149.6kg。瓦斯泥壓塊中的全鐵含量和碳含量參加了泡沫渣的反應(yīng)，強(qiáng)化了吹氧噴碳操作，減少了金屬損失并節(jié)約了噴碳量。物流變化見圖 21- 6。
壓塊中鐵、鋅、鉛在泡沫渣形成過程中均很快地被還原，泡沫渣操作穩(wěn)定，熔煉很正常，瓦斯泥壓塊加入后對(duì)鋼水和爐渣成分沒有影響，對(duì)鋼水增硫也沒有明顯影響。但壓塊的加人量應(yīng)控制在合適的范圍內(nèi)，而且電爐的粉塵鋅和鉛富集得較為緩慢。
含鋅塵泥可以采用氨法制氧化鋅（圖 21-7 ）。其原理是將含氧化鋅的原料用 NH3- NH4 HCO3溶液浸取使鋅形成鋅氨絡(luò)離子溶解于浸出液中，溶液經(jīng)凈化除雜后得堿式碳酸鋅沉淀，經(jīng)洗滌、干燥、灼燒得活性氧化鋅。主要反應(yīng)式如下：

寶鋼還有 20 余萬噸含鋅較高的塵泥（鋅含量高于 l % ) ，其中包括高爐瓦斯泥、轉(zhuǎn)爐二次粉塵和電爐粉塵等。 上述塵泥含有較高的鐵，是一種值得回收利用的二次資源，其成分見表 21-8 。但由于上述三種塵泥含鋅較高，如返回?zé)�結(jié)生產(chǎn)將造成鋅在高爐中結(jié)瘤，故高爐鋅負(fù)荷一般要求小于 0 . 2kg / t 鐵，返回?zé)�結(jié)礦的塵泥含鋅量必須小于 1 ％。故上述高鋅塵泥無法返回?zé)�結(jié)進(jìn)行循環(huán)利用。因此，寶鋼的含鋅塵泥目前除少量外賣外，大部分于堆場露天堆放，不僅占用了場地，而且直接帶來環(huán)境污染；更 為嚴(yán)重的是，由于粉塵中含有 Zn 、Pb等金屬元素，露天堆放時(shí)，由于雨水的作用，有毒元素可被浸出滲人地下水，從而進(jìn)入植物和食物圈，產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。
對(duì)粉塵進(jìn)行了電鏡掃描，相應(yīng)的能譜分析結(jié)果表明 Zn 分布在尺寸較小（ 3μm左右）的規(guī)則 Fe氧化物球體中。利用激光粒度儀對(duì)電爐粉塵、轉(zhuǎn)爐二次除塵灰、燒結(jié)粉塵和高爐瓦斯泥的粒度進(jìn)行了測(cè)定。 4 種粉塵的粒度分布范圍在： 0.5 —130μm 之間。幾種塵泥的粒度均很小，而以電爐粉塵為最（0.55—8.39μm）。理化指標(biāo)的檢測(cè)說明，含鋅的塵泥是一種有價(jià)值的含鐵資源，采用合理的工藝加以 循環(huán)利用，可以進(jìn)一步降低工藝成本，并解決由于堆放帶來的一系列問題。其中全鐵含量均在 50％以上．除少量金屬鐵（低于5 % ）外，主要是三價(jià)和二價(jià)鐵氧化物，另外瓦斯泥中還含有較高的碳。
由于粉塵的粒度小比表面積很大，存在輸送性能很差，且不易浸潤，成球性差；此外，瓦斯泥濾餅還含有大量水分（ 20％以上），對(duì)可能的循環(huán)利用工藝帶來了很大不便。因此現(xiàn)場實(shí) 際應(yīng)用時(shí)，必須有針對(duì)性地加以解決。根據(jù)寶鋼含鋅塵泥的物化指標(biāo)和寶鋼現(xiàn)行的工藝過程，確定了如下二種循環(huán)利用的工藝路線，即將轉(zhuǎn)爐二次除塵和電爐除塵應(yīng) 用于鐵水三脫處理和轉(zhuǎn)爐造渣，將高爐瓦斯泥壓塊應(yīng)用于電爐做泡沫渣。在此過程中，循環(huán)利用塵泥中的有價(jià)資源，并使塵泥富集減量。
粉塵經(jīng)脫硅一扒渣—脫磷—脫硫一扒渣得到可用的塵泥。脫磷的基本反應(yīng)式為：
根據(jù)上面的反應(yīng)式，將除塵產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐和電爐粉塵取代一定數(shù)量的燒結(jié)礦粉作為脫磷粉劑，從而節(jié)約燒結(jié)礦粉。根據(jù)粉塵粒度很細(xì)，輸送性能較差的特點(diǎn)，采取了以下措施：粉劑加工過程中加人一定量的流動(dòng)性改善劑改善其流動(dòng)性；適當(dāng)?shù)卦龃竺摿走^程中的氣氧比；降低噴吹時(shí)載氣的流量。
通過鐵水的三脫處理，粉塵中的鋅鉛得到了顯著的富集（表 2-19 ) ，三脫結(jié)束后鋅和鉛的含量為 17.97％和 1.76％。其中鋅以 ZnO 和 ZnFe2O4形式存在，鉛以 Pb3SiO5形式存在。通過富集，為下一階段的回收利用打下了基礎(chǔ)。對(duì)處理過程中的金屬樣和處理結(jié)束后的渣樣進(jìn)行了分析，分析均無法檢測(cè)到鋅和鉛的存 在，也說明粉塵脫磷劑中的鋅鉛含量均在處理中快速揮發(fā)至二次粉塵中。圖 21- 8 為三脫過程中加人粉塵的物流。
高鋅含鐵塵泥采用 BSR (Baosteel Slag Reduction）法，將寶鋼高鋅含鐵塵泥冷固結(jié)壓塊后，利用寶鋼廠尚未得到利用的鋼渣顯熱將其熔融還原，回收鐵資源，脫除鋅等有害物質(zhì)，此法工藝投資 與成本低，不但消除了塵泥污染，而且回收了鐵資源，簡單而有效地實(shí)現(xiàn)了高鋅粉塵的回收利用。
BSR 的實(shí)現(xiàn)途徑是：高鋅含鐵塵泥配加一定量碳制成自還原含碳團(tuán)塊，并預(yù)先鋪放在鋼渣罐中，在轉(zhuǎn)爐出渣過程中兌入 1600℃ 以上的高溫紅渣與其混合，利用高溫紅渣的顯熱來加熱塵泥團(tuán)塊，在運(yùn)輸過程中團(tuán)塊被紅渣加熱到 1300℃ 以上并保持 20—30min ，使塵泥中的氧化鐵被還原為粒鐵夾雜在紅渣中，再利用鋼鐵廠現(xiàn)有的滾筒-熱燜罐法處理設(shè)備及磁選機(jī)將粒鐵與鋼渣分離，同時(shí)塵泥團(tuán)塊中的氧化鋅被還原揮發(fā)， 揮發(fā)出的高鋅氣體可以被收塵設(shè)備回收，作為鋅精礦副產(chǎn)品出售。
該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是利用了鋼鐵廠尚未利用的鋼渣顯熱將高鋅塵泥變?yōu)榱�狀廢鋼，不需要燃料加熱，可節(jié)省大量能源，除了少量冷態(tài)混合、壓塊、加料設(shè)備外，不需要專門的窯、爐設(shè)備，其工藝見圖 21-9。
表 21-10 列出了 BSR、SPM 兩種方法的詳細(xì)比較，采用 SPM 法其投資較大，需企業(yè)補(bǔ)貼，產(chǎn)品得不到煉鋼用金屬料的含鐵量，只能作為煉鐵高品位鐵礦使用，其殘余的鋅超過寶鋼高爐的要求，需要另找出路。用鋼渣處理高鋅 含鐵塵泥投資少、產(chǎn)品價(jià)值高，一年可收回資金，并有一定的經(jīng)濟(jì)效益。鐵收得率與脫鋅率都大于 90％。
3 ．煉鋼塵泥
煉鋼塵泥含水量高時(shí)呈黑色泥漿狀，脫水后成致密塊狀，粒度較細(xì)，分散后比表面積較大。研究結(jié) 果表明，煉鋼塵泥具有以下特性：粒徑小，分散后比表面積較大。煉鋼塵泥中 200 目含量大于 70 %；325 目含量占 50 ％以上。平爐塵粒徑小于轉(zhuǎn)爐塵，一般 20μm 含量占 80 ％以上。由于塵泥粒度較細(xì)．表面活性大，易豁附，干燥后易揚(yáng)塵，會(huì)嚴(yán)重污染周圍環(huán)境。 TFe 含量高，雜質(zhì)少。絕大多數(shù)煉鋼塵泥組成簡單，鐵礦物含量高，雜質(zhì)相對(duì)較少，有利于綜合回收利用，若適當(dāng)處理，可以制備成各種化工產(chǎn)品。
煉鋼塵泥中含有較多的 Cao、Mgo，一些塵泥中還含有較多的 K2O 、 Na2O ，這些氧化物吸水后生成呈強(qiáng)堿性的氫氧化物，造成周圍水體和土壤的 pH值偏高，影響了作物的生長。毒性較大。由于電爐煉鋼的特殊性，其粉塵中含有較高的 Zn、Pb、Ni、Cr 等重金屬元素，且一般以氧化物的形式存在，露天堆放過程中，易受雨水的浸蝕而溶出，造成水體和土壤的重金屬污染。表 21-11 列出了部分轉(zhuǎn)爐塵泥的元素分析。
( l ）直接做燒結(jié)生產(chǎn)的原料配料將煉鋼塵泥與其他干粉及燒結(jié)返礦等配料、混合，作為燒結(jié)原料使用，也是我國主要的使用方法，占利用量的 85 ％以上；或?qū)⒑�鐵塵泥金屬化球團(tuán)后送到回轉(zhuǎn)窯還原焙燒，作為高爐煉鐵原料，或?qū)⒑�鐵塵泥混合料直接送到回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行還原焙燒制成海綿體。燒結(jié)分為兩種。
① 直接燒結(jié)法把干濕塵泥直接與燒結(jié)原料混合進(jìn)人燒結(jié)，作為高爐原料。利用顆粒較粗的高爐瓦斯灰、瓦斯泥、燒結(jié)塵泥及軋鋼鐵磷等，含水較高的塵泥可與石灰窯爐 氣凈化下來的干石灰粉塵一起混合，使水分降低 3％—4% ，再與燒結(jié)礦配料一起使用，每噸燒結(jié)礦中塵泥的利用量可達(dá) 140—18okg ，平均每利用 lt 含鐵塵泥可節(jié)約鐵礦石和精礦石 740kg 、石灰石 150kg 、錳礦石 33kg 、燒結(jié)燃料 37kg 。
含鐵塵泥金屬化工藝是將灰泥按產(chǎn)生量配料、均勻混合、加水濕潤、添加勃結(jié)劑在圓盤造球機(jī)上加水造球，生球經(jīng) 700—750 ℃ 低溫焙燒或在 250℃ 以下干燥后，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)利用塵泥內(nèi)的碳及外加部分還原劑（無煙煤或碎焦），在固態(tài)下還原，經(jīng)冷卻、分離獲得金屬化球團(tuán)。回轉(zhuǎn)窯直接還原法處理含鐵塵泥能充 分利用塵泥中的鐵碳資源，可有效地脫除 Pb、Zn、S等有害雜質(zhì)，回收部分 Pb、Zn ，獲得的球團(tuán)還原后含鐵超過75 % ，金屬化率＞90 % ，其高溫軟化性能接近普通燒結(jié)礦，抗壓強(qiáng)度可達(dá)60kg／球團(tuán)以上，在高爐內(nèi)極少產(chǎn)生粉化現(xiàn)象。該方法不僅有利于環(huán)境保護(hù)，而且還提供了優(yōu)質(zhì)廉價(jià)的冶金原 料。武鋼半工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)球團(tuán) TFe61％—71％、 MFe > 69 ％時(shí)，由于成品球品位提高和帶人鐵量增多，與燒結(jié)礦相比，配入15％這樣的球團(tuán)，高爐產(chǎn)量提高 12％—14 % ，焦比降低10 % ，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。因此，無論從技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上考慮，這種工藝流程是回收利用鋼鐵廠含鐵塵泥較合理的方法，具有明顯的優(yōu)越性。但該法需建設(shè)鏈蓖機(jī)、回 轉(zhuǎn)窯等大型復(fù)雜設(shè)備，因而投資高，占地面積大。
但是，這種處理方法存在著許多問題：一是這些塵泥含有較高的有害雜質(zhì)，如 ZnO、 PbO、 Na2O、 K2O等．而燒結(jié)過程氧勢(shì)較高，難以有效地除去這些有害雜質(zhì)，故塵泥裝人高爐易造成高爐內(nèi)有害雜質(zhì)的惡性循環(huán)，危及高爐的正常操作及爐襯壽命。其二，由于 各種塵泥的化學(xué)成分、粒度、水分均存在著較大的差異，會(huì)造成燒結(jié)礦成分和強(qiáng)度的波動(dòng)，不利于燒結(jié)礦產(chǎn)、質(zhì)量的提高，同時(shí)，也影響高爐冶煉的穩(wěn)定順行。其 三，該方法僅能回收部分含鐵粉塵，不能將其全部利用，且回收利用的價(jià)值不高，平均每噸利用價(jià)值僅 173 元左右，經(jīng)濟(jì)上并不合算，從某種意義上講，也是對(duì)這些寶貴二次資源的浪費(fèi)。
② 小球燒結(jié)法比較細(xì)的塵泥適合用此法。其工藝是濕泥漿在料場自然干燥后送到料倉，干濕泥漿與私結(jié)劑混勻送人圓盤造球機(jī)造成 2—8mm 的小球，送成品槽作為燒結(jié)原料。小球燒結(jié)工藝過程設(shè)備簡單、投資低、生產(chǎn)操作易于掌握、影響生產(chǎn)的技術(shù)問題少，有利于提高燒結(jié)礦的產(chǎn)量、質(zhì)量，而巨占地面 積小；但脫Pb 、Zn 效果差．不能利用 Pb、Zn 含量高的含鐵塵泥。因此，要求將瓦斯泥脫除 Zn 后利用。攀鋼研究院瓦斯泥脫Zn選鐵試驗(yàn)結(jié)果表明，采用濕式脫Zn法，鐵回收率≥80 % , Zn 回收率≥40 % ；脫 Zn 后瓦斯泥含鐵≥46 %， Zn≦0.8 %，可循環(huán)使用。
( 2 ）冷赫球團(tuán)直接人爐冶煉此工藝不用加熱工序，將含鐵塵泥與黏結(jié)劑混合，在造球機(jī)上制成10—20mm 的小球，經(jīng)養(yǎng)生而固結(jié)。一般養(yǎng)生固結(jié)時(shí)間為室內(nèi) 2—3d ，室外 7—8d , 成品抗壓強(qiáng)度 1000—15000MP，達(dá)到人高爐的要求，入轉(zhuǎn)爐強(qiáng)度可降低一些，但原料的成分要求較嚴(yán)格。
( 3 ）轉(zhuǎn)爐塵泥作煉鋼造渣劑 生產(chǎn)冷固結(jié)塊渣料轉(zhuǎn)爐泥配加少量的螢石、黏結(jié)劑等輔料，經(jīng)造塊冷固結(jié)作為煉鋼的冷卻劑和造渣劑，國外已有成功的報(bào)道，我國的鞍鋼、武鋼、昆鋼、漣鋼等也進(jìn) 行了工業(yè)化生產(chǎn)，并用于煉鋼生產(chǎn)。將含水轉(zhuǎn)爐污泥濾餅與石灰粉等堿性物料在攪拌機(jī)內(nèi)強(qiáng)制混合消化，再將物料放到消化場進(jìn)一步消化，完全消化好的污泥送壓球 機(jī)壓球，球團(tuán)送固結(jié)罐固結(jié)，產(chǎn)品經(jīng)篩分后送轉(zhuǎn)爐作造渣劑，直接回轉(zhuǎn)爐不經(jīng)過燒結(jié)、煉鐵工序，對(duì)降低能耗有明顯效果，同時(shí)回收了其中的鐵，又降低石灰、螢石 的消耗量。采用轉(zhuǎn)爐污泥球團(tuán)造渣，化渣快，除磷效果好，噴濺少，金屬收得率高。攀鋼研究院與攀鋼煉鋼廠進(jìn)行了轉(zhuǎn)爐泥造塊返回?zé)掍摰脑囼?yàn)研究，結(jié)果表明：其 工藝可行．冶煉效果好，對(duì)鋼質(zhì)量無不良影響，改善了半鋼煉鋼的化渣條件造渣塊在開吠初期加人爐內(nèi)能很快熔化，可使成渣時(shí)間提前 l —2min，脫硫效果可提高 l0％—15 % ，噸鋼鐵料消耗降低 1 . 22kg 。轉(zhuǎn)爐泥冷固結(jié)造塊生產(chǎn)煉鋼渣料是一種工藝簡單、投資少、見效快、經(jīng)濟(jì)效益較好的含鐵塵泥回收方法，既可充分發(fā)揮閑置設(shè)備的作用，又可實(shí)現(xiàn)含鐵塵泥的合理 利用，提高其利用價(jià)值。
將轉(zhuǎn)爐二次粉塵和電爐粉塵的混合物通過添加一定量生白云石和低錳礦一并加工成冷壓塊．在轉(zhuǎn)爐吹煉前期加人．促進(jìn)了石灰的溶解，改善了前期化渣，提高了爐內(nèi) 脫磷率，石灰和輕燒自云石的用量有所降低，鋼水終點(diǎn)錳有所提高， LT壓塊和礦石的耗量減少。造渣劑加人沒有引起鋼水的增硫明顯：粉塵造渣劑的加人對(duì)鋼水和爐渣成分沒有影響。
寶鋼現(xiàn)行的轉(zhuǎn)爐造渣在操作工藝上有以下不足：在高爐實(shí)行低硅冶煉的條件下，石灰和輕燒的投入量過大，雖然采用復(fù)吹技術(shù)，但化渣效果并不理想，表現(xiàn)為終渣中 終渣自由 CaO偏高（ l0％以上） ，MgO結(jié)晶析出因此，為了強(qiáng)化轉(zhuǎn)爐前期造渣，以寶鋼的轉(zhuǎn)爐二次粉塵和電爐粉塵為主原料，經(jīng)過冷壓塊制成一種復(fù)合型轉(zhuǎn)爐造渣劑。該造渣劑除含有較高的氧化 鐵外．還含有多種氧化物，如 MnO、 MgO 和Al2O3等。在吹煉初期加人，進(jìn)一步提高了渣中的氧化鐵含量，加速石灰熔解，使 C2S 與2FeO?SiO2作用生成低熔點(diǎn)的鈣鐵橄欖石 CaO? FeO?SiO2（熔點(diǎn) 1223℃ ），使C2S殼層疏松，從而促使石灰顆粒逐步溶解。攜帶加人的其他氧化物，還可以縮小石灰溶解的多相區(qū)，推遲 C2S的出現(xiàn)。
優(yōu)化工藝參數(shù)為：
① 石灰的加人石灰在吹煉前期分批加人，使盡快形成高堿度的熔渣以利脫磷，在吹煉超低鋼時(shí)，應(yīng)盡量使用 CaO含量高、粒度小的活性石灰；
② 輕燒白云石的加入適當(dāng)降低輕燒的用量使終渣 MgO含量控制在 8 ％一 10 % ，輕燒在前期分批投人；
③ 復(fù)合造渣劑的加人分批少量加人以避免過量 FeO在渣中的聚集造成噴濺；
④ 槍位控制采用“高—低—高—低”的模式試驗(yàn)結(jié)果表明，在轉(zhuǎn)爐條件下加人冷壓塊造渣劑，物料中的鋅和鉛將很快產(chǎn)生與鐵水中碳（或硅）的置換反應(yīng)并氣化，然后 在氧化條件下迅速氧化成相應(yīng)的氧化物，進(jìn)人煙氣中。對(duì)應(yīng)用造渣劑條件下的鋼水和終渣進(jìn)行了取樣分析，兩者中鋅和鉛的含量均低于可以檢測(cè)的最低限度，說明對(duì) 鋼渣沒有副作用。粉塵造渣劑加人后鋅的物流如圖 21-10所示。除極少量（小于 3 % ）鋅進(jìn)人鋼水和熔渣外，大部分鋅進(jìn)入了二次粉塵。
目前，國內(nèi)外還沒有應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐塵泥造渣冷卻劑的專門技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)首鋼轉(zhuǎn)爐塵泥性能及首鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝要求，提出的理化性能如表 21-12 所示。
轉(zhuǎn)爐塵泥造渣冷卻劑的物相組成以鐵酸鈣、赤鐵礦、磁鐵礦為主，鐵酸鈣大多與磁鐵礦相互熔蝕，在局部區(qū)域有較完整的板柱狀結(jié)晶，赤鐵礦多以自形晶或半自形晶出現(xiàn)，磁鐵礦多以他型晶或熔蝕結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，在反射光中帶有藍(lán)色色調(diào)．說明其中熔有鈣的成分。
轉(zhuǎn)爐塵泥中含有較多的細(xì)粒狀物料和以膠體形式存在的 Ca ( OH ) 2，其含水率較高，采用真空抽濾、壓濾等脫水手段后，含水濾仍為 25 ％—35 % ，給轉(zhuǎn)爐塵泥的綜合利用造成了很大困難，因此，在轉(zhuǎn)爐塵泥中添加細(xì)粒度粉塵如膨潤土，提高其塑性，利用磚瓦行業(yè)的擠出成型和輪窯設(shè)備生產(chǎn)轉(zhuǎn)爐塵泥造渣冷卻 劑，主要特點(diǎn)是塵泥不需要干燥，也不需要配加石灰，其產(chǎn)品全鐵、氧化鈣含量較高，用于煉鋼生產(chǎn)可替代鐵礦石，促進(jìn)化渣、降低煉鋼石灰及鋼鐵材料消耗，降低 了煉鋼成本。
( 4 ）電爐粉塵作煉鋼增碳造渣劑電爐粉塵代替生鐵做電爐煉鋼的增碳造渣劑，增碳準(zhǔn)確率達(dá)到 94 % ，并有一定的脫磷效果。同時(shí)，在節(jié)電、縮短冷凍時(shí)間、延長爐齡等方面具有明顯的效果，其工藝如下：粉塵十碳素-配料-混合-輪碾-成型-烘干-成品。該產(chǎn) 品的物理性能：抗壓強(qiáng)度 20—25MPa ，熔點(diǎn)1350℃ ，水分小于3%。
含鋅塵泥壓塊應(yīng)用于電爐泡沫渣寶鋼電爐在熔氧期全程噴碳，采用泡沫渣埋弧加快了電爐冶煉，提高生產(chǎn)效率。泡沫渣操作是電爐很重要的上藝手段，進(jìn)一步強(qiáng)化泡 沫渣的形成，對(duì)于降低電耗、電極消耗和耐材消耗，改善熔渣的冶金效果將起到很好的作用。寶鋼的高爐瓦斯泥含有較高的 TFe 含量和碳含量，但因?yàn)楹�有水分和其他雜質(zhì)而限制了它的循環(huán)利用。寶鋼的電爐生產(chǎn)全程采用泡沫渣操作，因此事先將瓦斯泥和其他添加劑通過合理配料后進(jìn)行冷壓 塊成形，在電爐富氧噴碳造泡沫渣的同時(shí)，采用合理的工藝將瓦斯泥壓塊加人電爐，以此增加外來碳源和氧源，強(qiáng)化泡沫渣的形成，降低發(fā)泡劑的用量，提高泡沫渣 的冶金效果。
( 5 ）軋鋼鐵鱗的利用
① 利用軋鋼鐵鱗生產(chǎn)冶金粉末產(chǎn)品煉鋼塵泥中的鐵絕大多數(shù)以氧化物的形式存在，可采用直接還原方法處理煉鋼塵泥，把鐵的氧化物還原成金屬鐵，然后分離金屬鐵制 得還原鐵粉。中南大學(xué)的張清岑等人以直接還原的方法處理鐵品位60％的塵泥，制備還原鐵粉的工藝流程為：首先將含鐵塵泥與還原煤按比例混合，然后經(jīng)還原焙 燒、磨礦、磁選制取還原鐵粉。采用此流程，最終鐵粉中鐵品位可達(dá) 97 % ，鐵的回收率可達(dá) 89 ％。該工藝簡單，經(jīng)濟(jì)上合理，得到的產(chǎn)品可作為電爐煉鋼的原料，因此，直接還原煉鋼塵泥是大規(guī)模處理含鐵較高塵泥的有效方法。
軋鋼鐵鱗含鐵高 70.8 % ，雜質(zhì)（SiO2 + A12O3 + CaO + MgO ) < 2.5 % ，是制取粉末冶金用鐵粉的好原料。將軋鋼鐵鱗經(jīng)過干燥爐去油、去水后，經(jīng)磁選、破碎、篩分人料倉，作為還原劑的焦粉配入10％—20％的脫硫劑（石灰石） 后經(jīng)干燥后人料倉，將軋鋼鐵鱗按環(huán)裝法裝人碳化硅還原罐內(nèi)，中心和最外邊裝焦炭粉，將裝好料的還原罐放在窯車上送人隧道窯進(jìn)行一次還原，停留90多小時(shí)后 冷卻出窯，此時(shí)，鐵鱗被還原成海綿鐵，含鐵量98％以上，卸錠機(jī)將還原鐵卸出，經(jīng)清渣、破碎、篩分磁選后進(jìn)行二次精還原，生產(chǎn)出合格鐵粉出廠。
攀鋼研究院使用軋鋼鐵鱗成功制取了含TFe97.05 ％、Si0.15％、酸不溶物0.202％的鐵粉。隨著我國汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)鐵粉的需求量必將不斷增加。利用軋鋼鐵鱗作原料生產(chǎn)鐵粉，將會(huì)獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益，這是提高攀鋼含鐵塵泥經(jīng)濟(jì)價(jià)值的一條重要途徑。
② 利用軋鋼鐵鱗做轉(zhuǎn)爐煉鋼化渣劑 螢石、鐵礦石是轉(zhuǎn)爐的傳統(tǒng)化渣劑，但雜質(zhì)多、溫度大，影響鋼的質(zhì)量且成本也高。采用軋鋼鐵鱗替代部分螢石化渣快、渣量少，節(jié)約了煉鋼時(shí)間，爐內(nèi)熱損少，鐵耗降低，鋼的質(zhì)量有所提高。該工藝簡單，只需要軋鋼鐵鱗烘干生產(chǎn)線，烘干的水分下降到 0 . 91 ％以下，可滿足煉鋼要求。
( 6 ）制備氧化鐵紅濕法處理煉鋼煙塵濕法處理煉鋼煙塵是近期的熱門研究項(xiàng)目。 國外對(duì)該方法進(jìn)行了大量的研究，尤其是日本在這方面成績突出，已經(jīng)取得了多項(xiàng)專利技術(shù)。由于煉鋼塵泥中的鐵礦物以 Fe2O3 和 Fe3O4 為主，雜質(zhì)以CaO、MgO 等堿性氧化物為主，因此，濕法處理煉鋼煙塵的主要任務(wù)是回收煙塵中的鐵元素，使之變?yōu)槠渌�產(chǎn)品的主成分，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，減少環(huán)境污染。
① 制備鐵紅若以轉(zhuǎn)爐或電爐煙塵為原料則需鍛燒除碳，鍛燒溫度為 700℃ ，時(shí)間為3h。酸洗液含 HCl 5％—10% ，酸浸的固液比為 1：3 ，酸浸時(shí)間為 lh ，酸浸溫度50℃ ，酸浸后過濾得到的溶液可制備 FeCl3。過濾得到的濾渣可進(jìn)行鍛燒氧化，溫度控制在 600 —700℃，時(shí)間為 1.5—2h 。鍛燒氧化得到的鐵紅產(chǎn)品經(jīng)有關(guān)單位測(cè)試，鐵紅產(chǎn)品 Fe2O3含量大于98 % ，320目篩上的篩余物占0.1 % ，遮蓋力為 7.8g/cm2 ，產(chǎn)品符合一級(jí)鐵紅的要求。該產(chǎn)品得到許多用戶的好評(píng)，認(rèn)為用平爐塵生產(chǎn)的氧化鐵紅在細(xì)度上明顯優(yōu)于其他同類產(chǎn)品。建成的生產(chǎn)線運(yùn)行成本低，凈利川率川達(dá) 30%—40%左右。工藝如圖 21-11 所示。
② 制備 FeC13 制備FeC13的工藝流程如前所述。制備FeC13的原理為：
在這個(gè)反應(yīng)中催化劑起了至關(guān)重要的作用。催化劑分批或連續(xù)加人到溶液中，溫度控制在 50—60℃ 。制得的 FeC13產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到工業(yè)級(jí)液體三氯化鐵（HG 1207-79）的一級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)。可作凈水劑或化工原料使用。
( 7 ）電爐干法除塵泥的應(yīng)用 火法處理煉鋼煙塵鋼鐵企業(yè)的除塵器可分為兩大類：于式除塵器和水力除塵器。電爐生產(chǎn)過程中用干式除塵器捕集的煙塵，可作為鐵質(zhì)原料配制水泥熟料，采用回轉(zhuǎn) 窯法燒制 425號(hào)礦渣水泥；采用水力除塵器收集的煉鋼煙塵可經(jīng)過處理后制成加工物料，將加工物料用于燒結(jié)生產(chǎn)，可提高燒結(jié)礦質(zhì)量。
① 從電爐干式除塵器中捕集的煙塵作為鐵質(zhì)原料配制水泥的熟料通過除塵系統(tǒng)捕集的除塵灰 Fe3O4＞50%，其主要成分一般不因冶煉鋼種的變化產(chǎn)生大的波動(dòng)。其密度 3.5 —5.2g / cm3 。粒徑分布小于1μm 的占11.8 % , 1—8μm的占 72 . 1 ％，大于8μm 的占 16.1 % , 中等粒徑為3.67μm 。這種除塵灰含鐵高，成分穩(wěn)定，粒度和密度適中，是理想的水泥鐵質(zhì)熟料。電爐除塵灰作鐵質(zhì)原料配制水泥的基本配比是：石灰石78％—80%，黏土 16％—19% ，除塵灰2.5％—3.5％。研磨生料用1.5m×5.7m 的球磨機(jī)，鍛燒熟料用1.6m 只1.35m×29.5m的回轉(zhuǎn)窯，成品研磨用1.83m×6.4m 的球磨機(jī)。通過熟料的產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)比，回收煙塵熟料和普通熟料在強(qiáng)度方面非常接近，水化基本相同。經(jīng)有關(guān)部門鑒定，用電爐粉塵作原料配制的 425 ＃礦渣硅酸鹽水泥質(zhì)量全部符合 GB 1 344—92標(biāo)準(zhǔn)。
② 轉(zhuǎn)爐塵泥加工成加工物料，用于燒結(jié)生產(chǎn)我國轉(zhuǎn)爐煙塵的凈化，一般采用水力除塵器，塵泥含鐵量 56 ％左右， CaO和 MgO 含量較高。為充分利用礦物資源，將熱瓦斯灰配人轉(zhuǎn)爐塵泥中進(jìn)行兩級(jí)攪拌混合，獲得松散的轉(zhuǎn)爐塵泥加工物料，粒度均勻，水分穩(wěn)定，適宜燒結(jié)生產(chǎn)使用。
將大于 100 ℃ 的熱瓦斯灰，按比例配人轉(zhuǎn)爐塵泥中，進(jìn)人一段攪拌機(jī)混合后，吸收水分，產(chǎn)生蒸氣，使塊狀塵泥變軟，且．成松散小塊，通過運(yùn)輸皮帶再進(jìn)人二段攪拌機(jī)混合，使 粒度細(xì)化，制成粉粒狀物料。使用這種轉(zhuǎn)爐泥加工物料，可改善燒結(jié)礦質(zhì)量，節(jié)省燃料，經(jīng)濟(jì)效果很好。燒結(jié)生產(chǎn)中該加工物料的一般配比 4 ％能加快燒結(jié)速度，同時(shí)生產(chǎn)出的燒結(jié)礦物料熔點(diǎn)低，燒結(jié)條件好，成品率高，強(qiáng)度增加，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)（ > 5mm ) 80 . 67 % ，燃料消耗下降。
( 8）制備磁性材料平爐塵鐵品位高，粒度細(xì)且均勻，其化學(xué)純度可以滿足制備磁性材料的要求。煉鋼塵泥中鐵礦物的主晶相為 γ-Fe2O3 、Fe3O4和 α- Fe2O3，次晶相為 FeO，塵泥在氧化氣氛中焙燒可實(shí)現(xiàn)晶相的轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)化后塵泥的主晶相為α- Fe3O4 ，并具有較高的化學(xué)活性，因此，雜質(zhì)少的平爐塵可直接作為制備鐵氧體磁性材料的原料。
( 9 ）制備聚合硫酸鐵聚合硫酸鐵 簡稱為 PFS , PFS 是一種六價(jià)鐵的化合物，在溶液中表現(xiàn)出很強(qiáng)的氧化性，因此是一種集消毒、氧化、混凝、吸附為一體的多功能無機(jī)絮凝劑，在水處理領(lǐng)域中有廠闊的應(yīng)用前景。蘭 州鋼廠的王獻(xiàn)科等人以煉鋼煙塵（含鐵62.46 % ）、鋼渣（含鐵 46.80%）、廢硫酸和工業(yè)硫酸為原料，經(jīng)過配料、溶解、過濾、中和、水解和聚合等步驟，生產(chǎn)出了優(yōu)質(zhì)的聚合硫酸鐵，并建成了年產(chǎn) 1000t 的生產(chǎn)線。
整個(gè)流程的反應(yīng)原理是：
生產(chǎn)的聚合硫酸鐵符合化工部聚合硫酸鐵一等品標(biāo)準(zhǔn)，使用安全可靠。
( 10 ）制備中溫變換催化劑 Fe-Cr 系 中溫變換催化劑是合成氨工業(yè)不可缺少的催化劑。催化劑主體相 Fe2O3，還原后使用，活性組分為Fe3O4。γ-Fe2O3與 Fe3O4同屬一個(gè)晶系，晶胞常數(shù)相近，還原成Fe3O4能耗低，活性高，因此Fe3O4的γ形態(tài)適用于制備中溫變換催化劑，而平爐塵主晶相為γ- Fe2O3，粒度很細(xì)，雜質(zhì)少，可以用來制備中溫變換催化劑。內(nèi)蒙古大學(xué)的格日勒等人以包鋼平爐塵為原料，將二價(jià)鐵鹽與三價(jià)鉻鹽（作助劑）在室溫下與平爐 塵混合沉淀處理，然后將沉淀物在 350—400℃下焙燒 2h 即可制備成中溫變換催化劑。制得的中溫變換催化劑活性超過部頒標(biāo)準(zhǔn)，平爐塵在制備過程中微孔結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，催化劑的微孔容積增大，比表面積比平爐塵增加了 6 倍。
4 ．污泥的處理及利用
表21-13 列出了洗滌水污泥的特性。從此表中可以看出，污泥中含有可利用的成分仍較多，如棄置不用，也會(huì)造成資源的浪費(fèi)。
污泥的處置與利用方式見圖 21-12 。
另外，還可以制作球團(tuán)，采用的工藝如下。
( l ）碳化球團(tuán)含水 25％—30％的污泥摻入 20％左右石灰粉，加以攪拌，石灰粉吸收污泥中的水分而消化，同時(shí)產(chǎn)生熱量，攪拌后的污泥壓制成生球，然后裝人碳化罐，通入CO2氣對(duì)生球進(jìn)行碳化，使消 石灰和CO2作用生成碳酸鈣固結(jié)球，碳化球團(tuán)作為煉鋼的冷卻劑，其工藝如圖 21-13 所示。
( 2 ）制球焙燒向含水 50％—60％的污泥加人石灰粉，用攪拌機(jī)攪拌1min 裝人消化捅，消化后加以研磨，同時(shí)按一定比例摻入精礦粉，壓制成球，用豎窯焙燒 40—50min，熟球后可供煉鋼使用，工藝見圖 21-14 。
( 3 ）高壓成球烘干造球污泥與石灰混合消化，與軋鋼的氧化鐵皮混合，然后用 70—100MPa 的壓力機(jī)壓制成球，在 200℃ 烘干后即可用于煉鋼，工藝見圖 21 -15 。
當(dāng)前，我國鐵礦富礦資源匾乏，貧、細(xì)、雜礦產(chǎn)資源的開采量增大，礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的成本升高，已出現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源日益枯竭的矛盾；另一方面，礦產(chǎn)資源 的大規(guī)模開采造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，并破壞局部地區(qū)的生態(tài)平衡，形成資源開發(fā)與環(huán)境污染的矛盾。煉鋼塵泥的綜合回收利用及進(jìn)一步開發(fā)出高附加值產(chǎn)品無疑是 解決這兩對(duì)矛盾的重要措施之一。煉鋼塵泥具有污染與利用的雙重性，利用煉鋼塵泥制備成高附加值產(chǎn)品，不僅有效地回收利用了二次資源，減少對(duì)環(huán)境的污染，而 且提高了煉鋼塵泥綜合回收利用的水平，并可為鋼鐵企業(yè)創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益，是鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。
三、尾泥的綜合利用
回收了各種有用金屬的煉鋼塵泥，還會(huì)殘留 20％—60％的尾泥，這部分尾泥的存在仍對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生二次污染，唯一的方法就是對(duì)其綜合利用，據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，這部分尾泥可作為水泥廠鐵質(zhì)校正劑、制磚原料和其他建筑材料。
由于冶金含塵泥為高溫產(chǎn)物，其礦石性質(zhì)與天然礦物有所差別，磁性率相對(duì)較低，而分選過程中尾礦的鐵品位較高，其粒度和密度也比較適中，是理想的鐵質(zhì)水泥熟 料，此產(chǎn)品可以完全替代鐵礦物，形成所需比例的水泥，用此原料配制425 號(hào)礦渣硅酸鹽水泥符合 GB 1344—92 標(biāo)準(zhǔn)。