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钢渣及含锌尘泥综合利用现状

2020/9/22

  经过多年发展,我国钢铁工业固废综合利用率取得了巨大的进展,多数固体废物实现了资源回收及综合利用,但钢渣及含锌尘泥未能找到合适综合处理途径。本文分析了钢渣、含锌尘泥处理现状,针对钢渣活化改性,安定性改善及尘泥脱锌工艺进行分析比较。

  钢铁行业是典型的资源、能源密集型工业,钢铁企业生产在消耗大量资源的同时产生大量废弃物,钢铁行业固体废弃物产生量占工业固废总量超过18%,多数固体废物实现了资源回收及综合利用,但钢渣、含锌尘泥的综合处理是一直困扰着企业。目前,钢渣资源化利用主要方式是回收其中的金属铁,将尾渣深加工,尾渣综合性能差、处理难度大、大量尾渣堆存在钢铁企业内无法处理。含铁尘泥主要利用方式为回配返烧结、炼钢工序,虽实现了资源回收,但金属锌等有害元素的循环富集对企业正常运行有阻碍。

  钢渣是炼铁过程中产生的一种工业废渣,工序的不同,可分为脱硫、转炉、铸余、电炉渣等等。钢渣利用的主要方式是回收其中的金属铁和渣铁,渣钢、磁性粉分别返炼钢,烧结工序,尾渣用于水泥生料及混合料、工程回填、混凝土掺和料。为了提高尾渣的利用率,部分钢铁企业建立了钢渣微粉生产线,将为渣粉磨成合格粒度钢渣微粉与水泥熟料混合制备水泥。

  含铁尘泥指烧结、炼铁、炼钢、轧钢等工序除尘过程收集的颗粒物,尘泥量一般为钢产量的8-12%。含铁尘泥根据工序不同,成分差异性较大,普遍含有30%以上的有价铁元素,具有巨大的资源化利用潜力。目前,含铁尘泥大部分返回烧结配料,部分冷压球团加工后返炼钢作为冷却剂和造渣剂使用等等,虽然基本实现了资源化利用,但由于含铁尘泥品味差别较大,且含有有害杂质,长期直接循环使用会造成烧结矿铁品味降低、有害杂质含量提高,导致炉衬寿命和高炉利用系数降低,实际生产过程中需结合尘泥不同成分,采取针对工艺,充分挖掘资源价值。

  钢渣尾渣的三个特性:1.凝胶活性低。相较于高炉矿渣,钢渣内有效凝胶成分含量占比低,矿物内晶体致密、粗大、尾渣综合胶凝活性较低。2.难磨性。尾渣中含有部分金属铁以及铁氧化物,易磨性差,加工能耗高。3.安定性不良。内部含有较高含量的氧化钙,完全水化时间长,水化膨胀造成体积安定性的隐患。目前,尾渣综合利用率不足40%,多为附加值应用。为实现尾渣资源化利用,需要在钢渣活化改性、安定性改善方面实现突破。

  活化改性

  尾渣有与普通硅酸盐水泥相似的化学成分及矿物组成,有很大的活性潜力,为改善尾渣活性,提高利用率,对尾渣展开活性化改性研究,力求寻找破解尾渣综合处理难现状,主要方法包括:化学激发活化、物理磨细活化、相分离活化及高温重构。

  安定性改善

  合适钢渣预处理方式,可保证其矿物活性不降的情况下,有效 促进钢渣建材资源化利用,现有的钢渣预处理工艺包括冷弃法、水淬法、风淬法、热泼法、浅盘法、滚筒法、粒化轮法和热焖法等。其中应用广泛的是滚筒法和热焖法。

  含锌尘泥

  含锌尘泥主要包括高炉煤气净化过程中收集的粉尘或尘泥、转炉、电炉烟气收集的粉尘等等,含锌尘泥简单回配烧结会造成锌的循环富集,影响高炉和烧结机使用寿命。

  回转窑

  回转窑法是把钢铁厂内各种来源的废料经过预处理,然后同还原剂送入还原窑,窑内炉料被加热装置加热至一定温度使用废料中的铁和锌的氧化物被还原,这样锌在窑温下蒸发并与排出的烟气一起离开回转窑,经过收集装置富集锌。

  回转窑工艺再国内应用较广泛,具有工艺成熟、投资成本较低、设备运行简单等优点。但存在生产过程中窑内高温段易结圈,工序能耗大,产品质量低等缺点。

  转底炉

  转底炉工艺是将含锌 尘泥、碳粉和黏结混合造球。生球经过烘干后置于转底炉内加热至氧化锌被还原,还原出的锌被蒸发并随烟气一起排出,经冷却系统时被氧化成细小的固体颗粒而沉积在除尘器内。

  转底炉具有原料适应性好、运行成本低等特点。主要缺点包括:原料中的硫未能在转底炉内有效脱硫,从而导致生产的产品中硫含量普遍提高,在还原的过程中较生二次氧化使得产品质量金属化率降低。

  当前,转底炉、回转窑工艺因现工艺存在不足,综合处理费用较高,未能实现规模化应用。众多研究机构在探索含锌尘泥处理新工艺等机构提出的熔融还原电炉工艺处理含锌尘泥,与现有火法处理工艺相比较,新工艺原燃料适应性广,污染少,能耗低,生产成本低。

  结论

  钢铁企业固废正在经历资源处理向资源高价值利用转变阶段,在提高资源利用率基础上,如何充分利用固废有价资源成分企业绿色发展前提。钢渣和含锌尘泥综合处理问题成为钢企需要攻克的难题。

  钢渣应加速破解资源化利用地现状,重点拓展建材化应用方向,加强针对尾渣活化改性,安定性改善研究。

  中高锌尘泥循环使用前需要进行脱锌处理及锌粉回收,转底炉工艺再环保节能方面有一定优势,推广使用,熔融还原工艺原燃料适应性广、处理能力大。有研究价值。

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康宁07:46:31
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