高培程 王長(zhǎng)濤 劉曉 周建灃

摘要：鋼鐵冶金含鐵塵泥的低成本回收利用是一項(xiàng)降本增效的重大舉措，對(duì)企業(yè)的可發(fā)展具有重要意義。本文通過(guò)對(duì)含鐵塵泥固廢進(jìn)行燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)，固廢混合料透氣性較好，燒結(jié)速度快，但是燒結(jié)杯內(nèi)壁附著堿金屬，壁板存在糊堵。通過(guò)燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，按照不同的固廢比例進(jìn)行工業(yè)實(shí)驗(yàn)，生產(chǎn)的燒結(jié)礦堿度為3.70倍、TFe為49.54%、平均粒徑為21.78mm，質(zhì)量較好，滿足要求，但在生產(chǎn)過(guò)程中存在一定的問(wèn)題，同時(shí)提出一定的解決方案，有助于生產(chǎn)的穩(wěn)定和高效生產(chǎn)。

關(guān)鍵字： 高比例；固廢；超高堿度  

1 前言

鋼鐵冶金原料場(chǎng)、燒結(jié)、球團(tuán)、焦化、高爐、煉鋼、軋鋼等工序會(huì)產(chǎn)生大量的含鐵固體廢物，其中含有鐵、碳等有價(jià)元素，如果能對(duì)其進(jìn)行合理的資源化利用，不僅會(huì)降低其對(duì)環(huán)境的污染，還能節(jié)約資源，具有良好的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益^[1]。特別是，近年來(lái)受國(guó)際和國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)低迷態(tài)勢(shì)的影響，中國(guó)鋼鐵行業(yè)面臨著巨大的困難和挑戰(zhàn)，鋼鐵市場(chǎng)已進(jìn)入“寒冬”，行業(yè)出現(xiàn)大面積虧損，活下去是鋼鐵企業(yè)考慮的頭等大事。因此，鋼鐵冶金含鐵塵泥的低成本回收利用是一項(xiàng)降本增效的重大舉措，對(duì)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義^[2]。

根據(jù)相關(guān)研究^{[3 - 4]}，鋅元素是固廢中的主要有害元素，若高爐爐料含鋅量過(guò)高，鋅會(huì)在高爐內(nèi)揮發(fā)，與高爐內(nèi)襯和爐內(nèi)原料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成爐瘤，導(dǎo)致?tīng)t料空間變小，下降不暢，致使高爐發(fā)生崩料、滑料等事故，影響高爐正常運(yùn)行。鈉、鉀等堿性金屬含量過(guò)高，會(huì)影響燒結(jié)的透氣性，降低燒結(jié)礦強(qiáng)度，降低高爐爐內(nèi)料柱的透氣。因此，堿金屬含量高的含鐵塵泥固廢生產(chǎn)的燒結(jié)礦不能應(yīng)用于高爐煉鐵。

隨著帶式焙燒機(jī)的投入使用，球團(tuán)礦的產(chǎn)量大幅度提升，燒結(jié)礦的產(chǎn)量存在一定的富裕。因此，我們開(kāi)辟一條新途徑：用這些含鐵塵泥固廢生產(chǎn)超高堿度的燒結(jié)礦，作為煉鋼的造渣劑使用。

2 燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)

2.1 固廢混勻料化學(xué)成分

表1 固廢主要成分表

從表1可以看出：固廢混勻料的水份為14.5%左右，水份較高，影響混勻效果；堿金屬含量高，如鋅含量為8.73%等，極易造成篦條糊堵及電場(chǎng)板結(jié)等問(wèn)題；硫含量平均0.065%，含量高，影響外排指標(biāo)。

2.2燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)

表2 燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)料比

2.2.1混合料粒級(jí)

從造球效果看，濕料-3mm粒級(jí)較少，燒結(jié)透氣性較好；但烘干后球粒級(jí)較差，說(shuō)明混合料強(qiáng)度較差，具體情況如表3。

表3 混合料粒級(jí)

混合料粒級(jí)        烘干后混合料情況

2.2.2燒結(jié)參數(shù)變化

燒結(jié)杯采用定負(fù)壓操作，設(shè)定負(fù)壓-12KPa，因造球效果好，燒結(jié)負(fù)壓平均8KPa，燒結(jié)速度快。

2.2.3燒結(jié)杯分析

（1）從燒結(jié)杯上部看，存在較多、較大顆粒的固廢混勻料，分析混合料沒(méi)有與燃料結(jié)合，表層礦質(zhì)量較差；同時(shí)中下部燒結(jié)礦孔洞較多，結(jié)礦質(zhì)量較差，下部可見(jiàn)未點(diǎn)燃混合料，分析固廢混勻料的水份大，不利于燃料的混勻。

（2） 燒結(jié)杯試驗(yàn)后，燒結(jié)杯杯壁、篦板以及風(fēng)箱都出現(xiàn)大量白色物質(zhì)，白色物質(zhì)為堿金屬；壁板出現(xiàn)糊堵問(wèn)題。從單杯試驗(yàn)結(jié)合分析，堿金屬過(guò)高很容易造成篦條糊堵及影響電場(chǎng)運(yùn)行。

通過(guò)燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)，可以看出含鐵塵泥固廢的混合料的制粒效果好，燒結(jié)透氣性好，燒結(jié)的負(fù)壓低、速度快，但是生產(chǎn)的燒結(jié)礦質(zhì)量較差，且燒結(jié)杯杯壁、壁板等出現(xiàn)大量的堿金屬，篦板出現(xiàn)糊堵問(wèn)題。

3 燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐

3.1料比

參考燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，同時(shí)考慮對(duì)環(huán)保、篦條、電場(chǎng)等的影響，組織制定分階段調(diào)整模式生產(chǎn)堿度為4倍的固廢燒結(jié)礦，料比情況如表4。

表4 含鐵塵泥固廢燒結(jié)礦料比

3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.2.1混合參數(shù)

表5 混合參數(shù)

通過(guò)表5可以產(chǎn)出，隨固廢配比增加，混合料-3mm粒級(jí)增加，最高增加4.34%，混合料的平均粒徑變化不大；混合料水份呈上升趨勢(shì)，最高上升2.46%。

3.2.2燒結(jié)參數(shù)

表6 燒結(jié)參數(shù)

從表6可以看出，燒結(jié)機(jī)的平均料厚與正?；旌狭舷啾认陆?1.20mm，主要是受風(fēng)門下調(diào)的影響。同時(shí)，為保證燒結(jié)機(jī)燒透冷好，減少糊篦條問(wèn)題發(fā)生，燒結(jié)機(jī)終點(diǎn)位置按照不超70米控制，總管溫度平均上漲16.18℃，導(dǎo)致主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)口溫度和脫硫脫銷布袋除塵器溫度過(guò)高甚至超標(biāo)，通過(guò)下調(diào)燒結(jié)機(jī)風(fēng)門使這兩個(gè)溫度達(dá)標(biāo)，主抽風(fēng)門最低下調(diào)至30%。

3.2.3燒結(jié)礦質(zhì)量

表7 燒結(jié)礦成份

從表7可以看出，燒結(jié)礦中S含量由0.03%上漲至0.06%，主要是隨著燒結(jié)礦堿度的提高，燒結(jié)反應(yīng)過(guò)程中CaO含量高,將部分硫固結(jié)在燒結(jié)礦中。

表8 燒結(jié)礦質(zhì)量

為減少對(duì)后續(xù)正常生產(chǎn)影響，燒結(jié)返礦全部進(jìn)入成品系統(tǒng)，對(duì)燒結(jié)礦的粒度組成造成一定的影響。從表8可以看出，燒結(jié)礦中-5mm占比上升4.16%、5-10mm占比降低8.12%、≥40.0mm占比上漲3.46%，燒結(jié)礦平均完成22.06mm，且轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度完成87.63%，燒結(jié)礦的質(zhì)量較好，分析主要原因是燒結(jié)機(jī)終點(diǎn)靠前，有利于燒結(jié)礦質(zhì)量提升。同時(shí)，燒結(jié)礦大塊增多，需要加強(qiáng)對(duì)后續(xù)料庫(kù)的檢查，避免大塊堵料庫(kù)對(duì)生產(chǎn)造成影響。

3.2.4外排情況

入口二氧化硫曲線                  出口二氧化硫曲線

通過(guò)上圖可以看出，脫硫系統(tǒng)入口SO₂ 的濃度由557.3mg/m³逐步降至60.3mg/m³，出口SO₂外排數(shù)據(jù)為2mg/m³左右，隨著固廢的配加增加入口SO₂有小幅度波動(dòng)，期間最高上升至305.2mg/m³。因出入口SO₂較低，兩個(gè)系列加水量由原來(lái)1.8m³/h降至0.6m³/h，兩個(gè)系列間斷停止加新灰，在生產(chǎn)含鐵塵泥固廢燒結(jié)礦過(guò)程中出口SO₂外排平均值2.16mg/m³。

4 生產(chǎn)中存在的問(wèn)題及控制措施

（1）固廢上料過(guò)程中需要頻繁攢料，影響上料效率，同時(shí)其他金屬料倉(cāng)倉(cāng)位下降；料場(chǎng)存儲(chǔ)空間少，存在和軋皮搭界混料問(wèn)題，有可能影響高爐。

改進(jìn)措施：在倒運(yùn)前，做好場(chǎng)地清理，滿足消耗量場(chǎng)地需求；固廢進(jìn)料前做好軋皮倒運(yùn)工作，在固廢進(jìn)料過(guò)程中停止軋皮進(jìn)料，減少交叉卸車造成混料問(wèn)題發(fā)生；上料過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)配備一臺(tái)鉤機(jī)，隨時(shí)做好備料工作，提高上料效率；生產(chǎn)固廢燒結(jié)礦期間，制造部物流室提前協(xié)調(diào)火運(yùn)計(jì)劃，減少生產(chǎn)期間翻車數(shù)量，保證粗破上料效率。

（2）在生產(chǎn)過(guò)程中固廢混勻料雜物、大塊多，原料上料需專人看護(hù)；二混中間倉(cāng)圓輥頻繁堵篦子，需專人清理；緩沖礦槽閘門頻繁卡塊，影響燒結(jié)機(jī)布料，嚴(yán)重影響燒結(jié)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

改進(jìn)措施：組織固廢混勻料篩分，避免大塊進(jìn)入流程，嚴(yán)格控制+8mm粒級(jí)；在篦子、圓輥等點(diǎn)位多安排人員組織處理，避免給生產(chǎn)帶來(lái)影響。

（3）配料室倉(cāng)出現(xiàn)蓬倉(cāng)，頻繁下料達(dá)不到，只能電震振打才能下料，影響下料波動(dòng)；同時(shí)，由于電振的振打，固廢混勻料噴出，可能導(dǎo)致電子稱的零點(diǎn)漂移，也影響下料穩(wěn)定。這些直接影響混合料含碳、水分，造成含碳過(guò)大，機(jī)尾出現(xiàn)生料。

改進(jìn)措施：采用中間倉(cāng)雙倉(cāng)生產(chǎn)方式，異常物料單獨(dú)灌倉(cāng)小比例配加，減少生產(chǎn)過(guò)程中的波動(dòng)；配料室出現(xiàn)蓬倉(cāng)也可能是因?yàn)榕淞蟼}(cāng)中間下料，造成下部邊緣的物料長(zhǎng)時(shí)間不流動(dòng)造成的蓬倉(cāng)，可以通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程中根據(jù)計(jì)算生產(chǎn)時(shí)間和配比，使每一個(gè)倉(cāng)的使用時(shí)間不一致，保證在生產(chǎn)過(guò)程中每一個(gè)倉(cāng)都拉空一次，有助于降低蓬倉(cāng)的頻次；噴灰后及時(shí)對(duì)電子秤的零點(diǎn)進(jìn)行檢查，避免電子秤跑零點(diǎn)。

（4）固廢配比上調(diào)至70%后，混合料水分升高以及固廢混合料黏度大，造成二混中間倉(cāng)下料不暢、頻繁蓬倉(cāng)，形成大量板結(jié)料，需大量人力處理，也影響正常生產(chǎn)。

改進(jìn)措施：生產(chǎn)過(guò)程中采用逐步變料模式，減少大比例調(diào)整對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)的影響；盡可能的降低固廢的比例，降低中間倉(cāng)蓬倉(cāng)的幾率；做好中間倉(cāng)電震等檢查，確保靈敏可靠，在發(fā)現(xiàn)蓬倉(cāng)問(wèn)題后，及時(shí)協(xié)調(diào)人員處理；建議含鐵塵泥固廢燒結(jié)礦固廢混勻料配比不超50%。

（5）在開(kāi)始生產(chǎn)和生產(chǎn)結(jié)束變料過(guò)程中，混合料含碳、水份波動(dòng)，影響燒結(jié)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至機(jī)尾出紅塊、生料，嚴(yán)重影響燒結(jié)礦的質(zhì)量。

改進(jìn)措施：生產(chǎn)固廢燒結(jié)礦，混合料含碳采取分步調(diào)整模式，在開(kāi)始生產(chǎn)變料時(shí)上調(diào)測(cè)算含碳的50%，減少與正常料混合后含碳過(guò)大問(wèn)題發(fā)生；在正常物料拉空后，再次上調(diào)測(cè)算含碳的50%，避免混合料含碳過(guò)低，影響結(jié)礦質(zhì)量；上調(diào)含碳物料機(jī)尾后，及時(shí)查燒結(jié)機(jī)機(jī)尾斷面情況，根據(jù)實(shí)物質(zhì)量做好含碳下一步調(diào)整。生產(chǎn)結(jié)束后，正?；旌狭仙狭?，含碳較正常生產(chǎn)下調(diào)0.1%，10分鐘后恢復(fù)正常含碳。

（6）生產(chǎn)固廢燒結(jié)礦過(guò)程中，鋪底料上料困難，為保證后續(xù)正常生產(chǎn)，鋪底料厚度由80mm下調(diào)至50mm，但仍無(wú)法滿足生產(chǎn)需求，生產(chǎn)固廢燒結(jié)礦結(jié)束，鋪底料倉(cāng)下降至57噸，高溫區(qū)接觸篦條，篦條損耗增加，且容易造成篦條糊堵。

改進(jìn)措施：控制固廢燒結(jié)礦生產(chǎn)時(shí)間，按照每批次3000噸左右組織，減少鋪底料降倉(cāng)；根據(jù)鋪底料倉(cāng)位情況，及時(shí)調(diào)整鋪底料料厚，避免造成鋪底料厚度過(guò)低造成粘臺(tái)車等現(xiàn)象對(duì)生產(chǎn)帶來(lái)大的影響。

（7）燒結(jié)機(jī)終點(diǎn)位置控制在不超70米，篦條仍出現(xiàn)大量白色物質(zhì)，篦條出現(xiàn)糊堵跡象；電場(chǎng)具體情況等需結(jié)合檢修進(jìn)入電場(chǎng)內(nèi)部檢查。

改進(jìn)措施：燒結(jié)過(guò)程中做好燒結(jié)機(jī)篦條、電場(chǎng)參數(shù)檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理；嚴(yán)格控制燒結(jié)機(jī)終點(diǎn)位置，減少篦條糊堵問(wèn)題發(fā)生；結(jié)合檢修對(duì)電場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行檢查；盡可能減少生產(chǎn)固廢燒結(jié)礦的產(chǎn)量，輕微的篦條糊堵可通過(guò)后續(xù)的穩(wěn)定生產(chǎn)得到緩解。

（8）生產(chǎn)固廢燒結(jié)礦的混合料的透氣行較好，為了控制終點(diǎn)位置、脫硫脫銷入口溫度等，主抽風(fēng)門下調(diào)，影響生產(chǎn)的穩(wěn)定和生產(chǎn)的效率。

改進(jìn)措施：為穩(wěn)定燒結(jié)機(jī)的控制，在固廢混合料達(dá)到燒結(jié)機(jī)的臺(tái)車時(shí)，布料厚度逐步上調(diào)，在生產(chǎn)完固廢燒結(jié)礦時(shí)，正?；旌狭系竭_(dá)臺(tái)車，布料厚度逐步下調(diào)至正?？刂?；由于混合料透氣行好，燒結(jié)參數(shù)變化較快，調(diào)整燒結(jié)機(jī)機(jī)速的幅度要相對(duì)大點(diǎn)。

（9）生產(chǎn)固廢時(shí)脫硫脫銷系統(tǒng)入口二氧化硫濃度低，易于控制，當(dāng)?shù)缴a(chǎn)正常料時(shí)，由于入口二氧化硫濃度的突然上漲，對(duì)脫硫的控制帶來(lái)一定的壓力，甚至出現(xiàn)壓風(fēng)門現(xiàn)象。

改進(jìn)措施：通過(guò)計(jì)算來(lái)料到達(dá)燒結(jié)機(jī)的時(shí)間，提前上調(diào)加濕機(jī)的加水量和加新灰，低控本小時(shí)數(shù)據(jù)；正常上料時(shí)，由于自返的硫含量低于高返，可提前高控自返倉(cāng)倉(cāng)存，在此時(shí)大幅度上調(diào)自返配比和下調(diào)高返配比，來(lái)降低脫硫脫硝系統(tǒng)入口SO₂濃度。

（10）此次生產(chǎn)之后，下一批次的燒結(jié)礦的堿度較高，為出格品，特別是氧化鈣的含量上漲1.5%左右。原因?yàn)椋轰伒琢系膲A度較高，影響燒結(jié)礦的堿度；雖然不生產(chǎn)返礦，但由于成品篩密封不嚴(yán)仍有一定的高堿度的返礦。

改進(jìn)措施：正常料比下料過(guò)程中，灰石配比下調(diào)2%配比，3個(gè)小時(shí)后恢復(fù)1%灰石配比，保證燒結(jié)礦堿度；生產(chǎn)之前，對(duì)成品篩進(jìn)行檢查處理，保證不產(chǎn)生返礦。

5 結(jié)論

（1）生產(chǎn)的高比例含鐵塵泥燒結(jié)礦堿度為3.70倍、TFe為49.54%、平均粒徑為21.78mm，結(jié)礦質(zhì)量好，符合生產(chǎn)的要求。

（2）生產(chǎn)過(guò)程中存在一定的問(wèn)題，需要不斷的改進(jìn)來(lái)降低對(duì)生產(chǎn)的影響，提高生產(chǎn)效率。

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