田曉霞

（安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司）

1 前言

轉(zhuǎn)爐污泥是轉(zhuǎn)爐煙氣濕法凈化時(shí)所產(chǎn)生的廢棄物，含鐵品位高(50%以上），堿性物含量高，是一種利用價(jià)值較高的含鐵資源。污泥資源化利用是指將污泥進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗?，從廢棄物變?yōu)榭梢岳玫馁Y源。目前主要采用以燒結(jié)法、煉鐵法、煉鋼法為代表的常規(guī)綜合利用方法和通過(guò)特殊工藝獲取高附加值產(chǎn)品的高附加值綜合利用方法。就目前世界范圍內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用以采用常規(guī)綜合利用方法居多。

某鋼鐵公司起初將轉(zhuǎn)爐污泥用于燒結(jié)配料，但因其利用效果不理想，開(kāi)發(fā)了塵泥冷固造球回用煉鋼造渣工藝。隨著鋼鐵企業(yè)微利時(shí)代的到來(lái)，降低成本的任務(wù)日益迫切，經(jīng)統(tǒng)計(jì)該公司2013年1～8月轉(zhuǎn)爐污泥的總產(chǎn)生量平均在30～40 kg/t鋼，遠(yuǎn)大于國(guó)內(nèi)同類型轉(zhuǎn)爐的污泥產(chǎn)生量。通過(guò)分析，認(rèn)為其主要原因是污泥球等含鐵原料含有大量的細(xì)粉，在轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程中這些細(xì)粉隨著轉(zhuǎn)爐爐氣進(jìn)入除塵系統(tǒng)重新成為轉(zhuǎn)爐塵泥，造成污泥球的平均吸收率僅為52.5%，比槽下燒結(jié)返礦的平均吸收率74.5%更低。為了提高轉(zhuǎn)爐污泥的吸收率，降低運(yùn)行成本，需對(duì)轉(zhuǎn)爐污泥資源化利用方式進(jìn)行研究。

2 轉(zhuǎn)爐污泥資源化利用現(xiàn)狀分析

2.1 作為燒結(jié)或球團(tuán)礦原料

轉(zhuǎn)爐污泥含有較高的鐵和CaO，用于燒結(jié)或球團(tuán)礦生產(chǎn)可代替部分含鐵原料和熔劑使用，從而節(jié)約礦產(chǎn)資源，降低生產(chǎn)成本。轉(zhuǎn)爐污泥用作燒結(jié)配料，是鋼鐵企業(yè)污泥綜合治理中投資少、見(jiàn)效快、收益高的項(xiàng)目之一[2]。其主要有四種利用方式，分別為制球法、混合使用法、直接使用法與濃縮噴漿法，這四種方法的工藝流程及其技術(shù)特點(diǎn)[3]見(jiàn)表1、表2。

（1)制球法。經(jīng)濃縮脫水處理后，與其他配料混合，進(jìn)入圓盤造球機(jī)造球，再經(jīng)回轉(zhuǎn)窯工藝得到具有一定機(jī)械強(qiáng)度的金屬化球團(tuán)，較適合高爐冶煉的要求。如唐鋼[4]將煉鋼濕污泥直接裝入料倉(cāng)，強(qiáng)行加入造球原料作為球團(tuán)生產(chǎn)原料，參與球團(tuán)礦生產(chǎn)。該法占用場(chǎng)地大、投資和運(yùn)行費(fèi)用高，生產(chǎn)適應(yīng)性差，污染嚴(yán)重，現(xiàn)已較少使用。

（2)混合使用法?；旌戏ㄊ菍掍撐勰嘟?jīng)濃縮、脫水過(guò)濾成濾餅后與其他含鐵粉塵等配料混合，再送入燒結(jié)廠混合機(jī)內(nèi)，作為燒結(jié)原料予以利用。如上鋼一廠[4]將煉鋼粗塵泥通過(guò)螺旋給料機(jī)與鋼渣、高爐灰、燒結(jié)灰、軋鋼氧化鐵皮、白云石等按一定比例混合、攪拌后，作為燒結(jié)料參與燒結(jié)礦生產(chǎn)。該法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單成熟，易于實(shí)現(xiàn)，污泥使用量大；缺點(diǎn)是污泥運(yùn)輸量大，運(yùn)行成本較高，容易產(chǎn)生二次污染且造成含鐵污泥的損失。

（3)直接使用法。將煉鋼污泥直接用作燒結(jié)配料，如首鋼[4]將濕法除塵泥與生石灰按1∶（0.3～0.7）的配比進(jìn)行破碎混合，經(jīng)消化后，使其產(chǎn)生松散、無(wú)揚(yáng)塵的散狀物料直接配入燒結(jié)拌和料中。該法的優(yōu)點(diǎn)是工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，運(yùn)輸量小，運(yùn)行成本低；缺點(diǎn)則是在污泥直接配加方式中易出現(xiàn)粘堵輸送系統(tǒng)、配料不暢、不易與拌和料混勻等問(wèn)題，同時(shí)無(wú)法解決二次污染以及運(yùn)輸過(guò)程物料損失問(wèn)題。

（4）濃縮噴漿法。將污泥泥漿用管道輸送至燒結(jié)廠，噴入燒結(jié)廠一次混合機(jī)。如寶鋼[4]、鞍鋼[4]、柳 鋼[5]、馬鋼[4]、邯鋼[6]、天鋼[7]等將濕塵泥加水稀釋成濃度15%～20%的泥漿，作為燒結(jié)配料水在一次混料工序中加入到圓筒混料機(jī)的料面上，參與燒結(jié)生產(chǎn)。

濃縮噴漿工藝除擁有直接使用法的優(yōu)點(diǎn)外，其動(dòng)力噴灑工藝使得污泥與其他燒結(jié)原料混合更加均勻，從而使得燒結(jié)工藝更加穩(wěn)定。同時(shí)操作簡(jiǎn)便、處理方式靈活，可有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度，其處理過(guò)程不產(chǎn)生二次污染。缺點(diǎn)是需對(duì)燒結(jié)設(shè)備進(jìn)行改造，投資相對(duì)較高，項(xiàng)目周期較長(zhǎng)；污泥使用量較少，需要汽車運(yùn)輸或建設(shè)遠(yuǎn)距離管道運(yùn)輸線，靈活性較差。

2.2 塵泥冷固造球回用煉鋼造渣

萊鋼[4]、沙鋼[8]等將煉鋼濕污泥與氧化鐵皮、輕燒白云石、石灰粉和結(jié)合劑等按一定比例混合后，通過(guò)專用設(shè)備加工成橢球狀的污泥球，再經(jīng)高溫焙燒后供轉(zhuǎn)爐作為造渣劑和冷卻劑使用。該公司目前也采用此法，雖然污泥球回用轉(zhuǎn)爐改善了煉鋼成渣過(guò)程，對(duì)抑制噴濺和減輕爐渣返干有一定效果，但該法污泥處理量大，含鐵原料利用率低，運(yùn)行成本高。

2.3 制備高附加值產(chǎn)品

利用轉(zhuǎn)爐污泥可以制備氧化鐵紅、還原鐵粉、FeCl3、聚合硫酸鐵、水處理劑和粉末冶金制品等高附加值產(chǎn)品，如長(zhǎng)沙礦冶總院[2]、馬鞍山礦山研究院[2]、攀鋼[1]等都進(jìn)行了相關(guān)的生產(chǎn)試驗(yàn)。該工藝提高了對(duì)煉鋼污泥的綜合化利用水平，可有效節(jié)約資源、減少污染。

3 轉(zhuǎn)爐污泥資源化利用方式選擇及其可行性分析

3.1 轉(zhuǎn)爐污泥資源化利用方式的選擇

本著資源化利用效率高、成本低、對(duì)現(xiàn)有工藝和環(huán)境影響小的原則，根據(jù)該公司現(xiàn)有的實(shí)際生產(chǎn)工藝與設(shè)備現(xiàn)狀，擬定將煉鋼污泥采用混合使用法作為燒結(jié)原料使用，而將燒結(jié)返礦代替污泥球作為轉(zhuǎn)爐煉鋼冷卻劑和造渣劑使用。

（1）現(xiàn)用塵泥冷固造球回用煉鋼造渣工藝表現(xiàn)出的主要問(wèn)題是煉鋼污泥產(chǎn)量大，含鐵原料吸收率低，運(yùn)行成本高，能耗高，而且存在二次污染和運(yùn)輸過(guò)程物料損失，已不適應(yīng)現(xiàn)在的低成本運(yùn)行模式。

（2）濃縮噴漿法和制備高附加值產(chǎn)品需進(jìn)行二次投資，建設(shè)周期長(zhǎng)，污泥處理量小，無(wú)法完全消化現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐污泥產(chǎn)量。

（3）該公司早先采用過(guò)混合使用法，設(shè)備投資、技術(shù)和生產(chǎn)難度均相對(duì)較低，通過(guò)近年的試驗(yàn)研究已能夠解決前期存在的問(wèn)題。更改工藝后，混合使用法相對(duì)直接使用法實(shí)施難度低，見(jiàn)效快，能較快實(shí)現(xiàn)工藝平穩(wěn)過(guò)渡。

該公司原工藝與新工藝的具體流程如圖1所示。

3.2 轉(zhuǎn)爐污泥資源化利用方式的可行性分析

3.2.1 新工藝下的物料平衡測(cè)算

根據(jù)轉(zhuǎn)爐煉鋼的熱平衡分析，1 t槽下返礦可以替換1.80～1.94 t的污泥球，此處返礦與污泥球的置換比例以1.80 t計(jì)算。采用槽下返礦替代污泥球返回轉(zhuǎn)爐煉鋼的工藝后，新工藝下的預(yù)計(jì)污泥產(chǎn)生量見(jiàn)表3。

由表3可知，新工藝下返礦總需求量為845 t/天，比原來(lái)增加了513 t/天；預(yù)計(jì)新工藝下污泥產(chǎn)生量為519 t/天，粗顆粒產(chǎn)生量為134 t/天，預(yù)計(jì)污泥、粗顆?？偖a(chǎn)生量比原來(lái)減少304 t/天，約減少31.73%，將大大減輕燒結(jié)消化轉(zhuǎn)爐污泥的壓力和轉(zhuǎn)爐除塵的壓力，也能降低污泥的運(yùn)輸費(fèi)用。

新工藝下將轉(zhuǎn)爐污泥與燒結(jié)除塵灰、返礦的混合物用于燒結(jié)，與現(xiàn)有污泥產(chǎn)量（754 t/天）按1∶(1.2～1.5)比例混合需要的返礦量約為905 t/天～1131 t/天，目前槽下返礦產(chǎn)量約2700 t/天，轉(zhuǎn)爐煉鋼可支配的槽下返礦量約1569 t/天～1795 t/天，完全能夠滿足日常煉鋼需求。目前僅以360 m2燒結(jié)機(jī)為主消化污泥料(可消化污泥約900 t/天），為了降低污泥料在燒結(jié)混勻料中的配比 (一般控制在10%)，將來(lái)另外兩臺(tái)400 m2和500 m2燒結(jié)機(jī)也要少量使用(同時(shí)配加高品位鐵皮)煉鋼污泥，以完全消化所有污泥。因此，采用新工藝完全能夠達(dá)到物料平衡。

3.2.2 新工藝下的效益預(yù)估

該公司原有的塵泥冷固造球設(shè)備完全能夠滿足混合使用法的要求，基本不需額外投資。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，轉(zhuǎn)爐污泥的運(yùn)輸、混料等總承包費(fèi)用為21.30元/t。返礦、粗顆粒、氧化鐵皮等運(yùn)輸費(fèi)用為5.82元/t。含鐵塵泥的除塵工序運(yùn)行費(fèi)用以50元/t計(jì)算。

采用冷固造球工藝時(shí)，每噸污泥球包括0.35 t污泥和0.65 t粗顆粒、鐵皮、粘結(jié)劑等，其運(yùn)行費(fèi)用為70.82元/t。采用新工藝后，同等條件下的運(yùn)行費(fèi)用為0.35×21.30＋5.82×0.65=11.24元/t，可節(jié)約費(fèi)用923×(70.82-11.24)=54992.34元/天。

新工藝比原工藝產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐污泥量預(yù)計(jì)減少235 t/天，粗顆粒量減少69 t/天，新增返礦量513 t/天，從而減少運(yùn)輸費(fèi)用235×21.30＋69×5.82－513×5.82=2421.42元/天，節(jié)約除塵工序運(yùn)行費(fèi)用為：(235＋69)×50=15200元/天。

綜上所述，采用新工藝后，預(yù)計(jì)全年可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用(54992.34＋2421.42＋15200)×365=2650.4022萬(wàn)元/年，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，同時(shí)還具有降低轉(zhuǎn)爐熱損失、降低能耗、提高含鐵原料吸收率、減少二次污染等間接經(jīng)濟(jì)效益。

綜合來(lái)看，現(xiàn)階段混合使用法比原來(lái)的冷固造球回用煉鋼造渣工藝更能適應(yīng)低成本運(yùn)行的需要。

4 生產(chǎn)實(shí)施效果

自2013年11月開(kāi)始實(shí)施到目前為止，基本形成了穩(wěn)定的操作工藝。轉(zhuǎn)爐工序的鐵水比、鋼鐵料消耗基本保持原有水平，燒結(jié)工序的基本技術(shù)數(shù)據(jù)沒(méi)有明顯變化。使用返礦后實(shí)際污泥產(chǎn)生量平均約為528 t/天，粗顆粒平均產(chǎn)生量為106 t/天，與預(yù)計(jì)相差不大。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)來(lái)看，爐前的煙塵量明顯減少，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境明顯改善，原來(lái)由于使用大量污泥球造成的轉(zhuǎn)爐除塵系統(tǒng)的生產(chǎn)故障也完全消除了。另外，針對(duì)車輛運(yùn)輸過(guò)程的二次污染問(wèn)題，一方面通過(guò)對(duì)汽車輪胎進(jìn)行噴水沖洗，避免了輪胎進(jìn)出料場(chǎng)時(shí)帶出污泥；另一方面對(duì)運(yùn)輸車輛嚴(yán)格要求，做好防護(hù)，較好地避免了運(yùn)輸過(guò)程的污泥泄漏。

5 結(jié)論

為了提高轉(zhuǎn)爐污泥的吸收率，降低運(yùn)行成本，從常用污泥資源化利用方式的優(yōu)缺點(diǎn)入手，結(jié)合該公司設(shè)備工藝現(xiàn)狀，確定了混合使用法的新工藝流程，其物料平衡與經(jīng)濟(jì)效益顯著。

（1）采用混合使用法，轉(zhuǎn)爐污泥和返礦在燒結(jié)和煉鋼工序能夠達(dá)到物料平衡。

（2）采用混合使用法比冷固造球回用煉鋼造渣，可減少造球、運(yùn)輸和除塵運(yùn)行費(fèi)用等，預(yù)計(jì)可節(jié)約成本2650萬(wàn)元/年。

（3）采用混合使用法可減少轉(zhuǎn)爐污泥產(chǎn)生量，降低轉(zhuǎn)爐含鐵塵泥循環(huán)過(guò)程熱量損失，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗和減少污染。

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