段世鈺，陳永軍

（山東省冶金設(shè)計院股份有限公司，山東濟南250101）

轉(zhuǎn)底爐處理鋼鐵廠塵泥

段世鈺，陳永軍

（山東省冶金設(shè)計院股份有限公司，山東濟南250101）

介紹了轉(zhuǎn)底爐的發(fā)展歷史、工業(yè)用途、工藝流程和主要設(shè)備，簡述了轉(zhuǎn)底爐的經(jīng)濟效益和社會效益，并展望了其美好的發(fā)展前景。

轉(zhuǎn)底爐；含鐵塵泥；綜合利用

轉(zhuǎn)底爐是從軋鋼環(huán)形加熱爐移植而來，經(jīng)過在加料、出料和燃燒熱工系統(tǒng)等方面作了改變后，主要用于生產(chǎn)金屬化球團。轉(zhuǎn)底爐最初由美國和加拿大有關(guān)公司分別開發(fā)，后由德國德馬克公司和日本神戶制鋼分別買得專利并繼續(xù)開發(fā)。目前美國和日本已建成并投產(chǎn)了多條轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)線。我國在上世紀(jì)90年代開始進行轉(zhuǎn)底爐工藝的研究，并在山西建成年產(chǎn)7萬t金屬化球團生產(chǎn)線，金屬化率達85%。

1 應(yīng)用

含鐵塵泥是鋼鐵工業(yè)種類最多、成分最雜的固體廢物，是指鋼鐵生產(chǎn)過程中對所排煙塵進行干法除塵、濕法除塵和廢水處理后的固體廢物，其含鐵量一般在TFe=30%～70%，主要包括：燒結(jié)塵泥、球團塵泥、高爐瓦斯灰/泥、轉(zhuǎn)爐塵泥、電爐除塵灰、冷軋污泥、軋鋼氧化鐵皮、出鐵場集塵、鋼管石墨污泥和含油鐵屑等。

據(jù)統(tǒng)計，2009年我國粗鋼產(chǎn)量為5.7億t，而塵泥產(chǎn)量一般為鋼產(chǎn)量的8%～12%。若不對鋼鐵工業(yè)的固體廢物進行處理和綜合利用，會出現(xiàn)渣滿為患，不僅直接影響鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，而且要占用土地、淤塞河道、破壞環(huán)境并造成環(huán)境污染。

目前鋼鐵廠含鐵塵泥利用存在的問題：

（1）含鐵塵泥中的含鐵量普遍低于煉鐵對燒結(jié)礦含鐵量要求（TFe≥58%），這就要求使用含鐵量更高的鐵精礦進行配礦，增加了燒結(jié)原料成本。

（2）含鐵塵泥粒度細，大大影響了燒結(jié)料層的透氣性，進而影響了燒結(jié)礦的強度。

（3）含鐵塵泥中的金屬雜質(zhì)Zn含量高，而Zn在高爐冶煉過程中易于形成爐瘤而限制爐內(nèi)固體和氣體的流動（高爐的Zn負荷一般要求低于0.2 kg/t鐵）。

（4）含鐵塵泥用作燒結(jié)原料會導(dǎo)致鋅的循環(huán)富集，增加燒結(jié)混料均勻的困難，使燒結(jié)生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量下降。

因此，含鐵塵泥不適宜大量用作燒結(jié)配料。而應(yīng)用轉(zhuǎn)底爐工藝可以實現(xiàn)含鐵塵泥鐵的回收利用、鋅及鉀和鈉的分離。

2 轉(zhuǎn)底爐工藝流程及特點

2.1 工藝流程

轉(zhuǎn)底爐工藝流程如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)底爐工藝流程示意圖

原料準(zhǔn)備系統(tǒng)：將粉塵配加還原劑（煤粉）、黏結(jié)劑。

生球準(zhǔn)備系統(tǒng)：將原料進行造球，造好的具有一定強度的生球經(jīng)烘干機烘干后生球的水分降低至3%以下。

焙燒還原系統(tǒng)：將烘干的生球通過振動布料機均勻布置在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)，轉(zhuǎn)底爐爐內(nèi)溫度控制在1 100～1 300℃，球團在爐內(nèi)發(fā)生直接還原反應(yīng)，70%以上的鐵氧化物還原為金屬鐵保留在金屬化球團中，而球團中的鋅、鉀和鈉還原或揮發(fā)后進入轉(zhuǎn)底爐煙氣系統(tǒng)，最終實現(xiàn)球團中鐵與鋅、鉀、鈉的分離，從而實現(xiàn)鐵回收利用、鋅及鉀和鈉的分離。焙燒還原后的球團經(jīng)螺旋出料機排出，進入冷卻系統(tǒng)。

冷卻系統(tǒng)：在干熄冷卻爐中金屬化球團與惰性氣體直接進行熱交換，金屬化球團被冷卻至200℃左右，經(jīng)排出裝置卸到輸送機上，最終經(jīng)鏈?zhǔn)捷斔蜋C送入成品料倉。

余熱利用/回收系統(tǒng)：轉(zhuǎn)底爐的廢煙氣預(yù)熱助燃空氣，然后將廢煙氣剩余熱量采用余熱鍋爐回收蒸汽并入管網(wǎng)；冷卻紅球的循環(huán)氣體余熱回收。

2.2 特點

（1）還原劑：利用除塵灰中的殘C，不足部分用煤粉作為補充。不使用冶金焦，所以還原劑成本低。

（2）主要設(shè)備為環(huán)形轉(zhuǎn)底爐，該工藝占地面積小、對原料無特殊要求、生產(chǎn)時間短。

（3）配備了高效的加熱裝置和熱交換系統(tǒng)：采用蓄熱式燒嘴，預(yù)熱溫度高，能源的燃燒利用更充分。

（4）節(jié)能：采用廢煙氣多級余熱利用技術(shù)，對助燃空氣、二次風(fēng)進行預(yù)熱，剩余熱量采用余熱鍋爐回收；采用紅球余熱回收技術(shù)。

（5）黏結(jié)劑：采用皂土作為粘結(jié)劑，在成本和可獲得性方面具有明顯優(yōu)勢。

3 主要設(shè)備及參數(shù)（以某廠為例）

（1）強力混合機

混合機處理量：53 t/h（η=1.44 t/m2·d）

工作制度：連續(xù)工作制

（2）壓球機

壓球機規(guī)格：Ф850 mm四輥壓球機

設(shè)備能力：35 t/h

（3）生球篩分

篩子規(guī)格：ZSG-06×15

輥子間隙：8mm

篩分能力：60 t/h

（4）連篦機

連篦機規(guī)格：2.5m×25m

速度：2m/min

烘干時間：20min

烘干能力：60 t/h

（5）轉(zhuǎn)底爐

規(guī)格為：底寬5 m；爐底中心線直徑Ф32m

利用系數(shù)：正常1.33 t/m2·d

作業(yè)率：82.2%

（6）干熄冷卻爐

冷卻溫度：由1 100℃冷卻到200℃以下

冷卻介質(zhì)：氮氣

最大處理能力：30 t/h

冷循環(huán)氣體量：28 000m3/h

4 物料平衡及產(chǎn)品

（1）物料平衡（見表1）。

表1 物料平衡表

（2）主要產(chǎn)品：金屬化球團（見圖2），品位67.631%，金屬化率70%，粒度15mm×20mm×30mm，溫度<300℃，堆比重2.1～2.2 t/m3，小于5mm的碎球及粉料不超過3%。金屬化球團的質(zhì)量指標(biāo)見表2。

表2 金屬化球團成分表（%）

圖2 金屬化球團

圖3 鋅灰

（3）副產(chǎn)品：鋅灰（見圖3），氧化鋅含量≥50%

5 前景和意義

轉(zhuǎn)底爐工程集經(jīng)濟效益和社會效益于一體。其生產(chǎn)過程中使用凈化的煤氣作燃料，并且爐料在爐膛內(nèi)無相對運動，所以排出的廢煙氣中含塵量低于國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，約為20～50 mg/m3；焙燒還原為含碳球團的直接還原，煤中的硫只有極少量通過煙氣排出，大部分固結(jié)在金屬化球團內(nèi)，當(dāng)用該球團代替燒結(jié)礦和球團礦加入高爐時，可以大大降低SO2的排放；生產(chǎn)過程無污水和固體廢棄物的排放，工藝過程產(chǎn)生的粉塵可以全部重新利用。

發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、實行清潔化生產(chǎn)是未來的發(fā)展方向，隨著人們環(huán)保意識的不斷增強，運用轉(zhuǎn)底爐處理鋼鐵廠塵泥將得到普遍推廣。

Treatment Steel Plant Dust by Rotary Hearth Furnace

DUAN Shiyu,CHEN Yongjun
（Shandong Province Metallurgical Engineering Co.,Ltd,Jinan 250101,China）

The development history,industrial use,technological process and major equipmentof rotary hearth furnace are introduced.The economic benefit and social benefit of rotary hearth furnace are briefly described and its bright prospect is expected.

rotary hearth furnace;iron-bearing dustand sludge;comprehensive utilization

X757；TF559

B

1001-6988（2016）05-0020-03

2016-06-22

段世鈺（1983—），女，工學(xué)碩士，工程師，主要從事冶金工藝設(shè)計工作.