朱全政 呂 文 張志帥 劉月建

（安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司）

0 前言

安鋼燒結(jié)系統(tǒng)使用的各類除塵灰、雜料等廠間循環(huán)物資成分復(fù)雜，性狀、產(chǎn)量、有害元素含量等各有特點(diǎn)，在實(shí)際使用時(shí)存在分配不合理問(wèn)題，造成個(gè)別機(jī)組燒結(jié)礦和高爐有害元素超標(biāo)，影響高爐穩(wěn)定性[1-2]。因此，需要根據(jù)各燒結(jié)系統(tǒng)和高爐的要求，根據(jù)各品種回收物料的自身特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行合理分配，研究更為均勻和準(zhǔn)確的配加方式，以達(dá)到在保證燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定、有害元素可控和高爐穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)上，廠間循環(huán)物資的高效化配加。

1 國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

在長(zhǎng)流程的鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)，含鐵廠間回收料是生產(chǎn)過(guò)程排放出的成分復(fù)雜的一類固體廢棄物，主要是含30%～70%的品位和部分碳的除塵灰，其數(shù)量隨著各企業(yè)原料條件、工藝流程、設(shè)備配置、管理水平的差異而不同，但一般達(dá)到鋼產(chǎn)量的8%～12%。由于這些含鐵廠間回收料數(shù)量巨大[3]，其資源化利用問(wèn)題一直是鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗和環(huán)境保護(hù)的重要課題，國(guó)內(nèi)先進(jìn)企業(yè)面對(duì)這類問(wèn)題時(shí)，主要從以下幾方面采取措施：

（1）對(duì)鐵前系統(tǒng)需要使用的不同類型的各類除塵灰、雜料、返礦等回收物資的來(lái)源、產(chǎn)生量、外排周期、儲(chǔ)運(yùn)情況和當(dāng)前的走向進(jìn)行摸排和分析[4]。據(jù)此可得到當(dāng)前鐵前系統(tǒng)需要消化使用的各類回收物資的總體情況。

（2）對(duì)鐵前系統(tǒng)需要使用的不同類型的各類除塵灰、雜料、返礦等回收物資的物理化學(xué)成分、有害元素和物理性狀等進(jìn)行化驗(yàn)分析。據(jù)此可得到當(dāng)前鐵前系統(tǒng)需要消化使用的各類回收物資的使用價(jià)值和缺陷情況。

（3）研究使用回收物資后，燒結(jié)礦堿金屬和鋅元素等有害元素對(duì)高爐的影響。

（4）研究根據(jù)各高爐和燒結(jié)系統(tǒng)的生產(chǎn)組織模式、燒結(jié)礦質(zhì)量要求、高爐有害元素含量要求，對(duì)各類回收物料的分配、配加方式進(jìn)行優(yōu)化，形成技術(shù)方案。

在以上措施的基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)企業(yè)處理廠間回收物料的方式主要有以下幾種：

（1）將各類回收物資經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理后，集中在一個(gè)或幾個(gè)機(jī)組使用，避免此類物資危害其他高價(jià)值產(chǎn)線。

（2）廠內(nèi)回收部分含鐵品位高、有害元素含量少、利用價(jià)值高的物資循環(huán)使用，剩余利用價(jià)值低的物資采取出售等方式，委托其他企業(yè)處理。

（3）建設(shè)回收物料處理中心，對(duì)各類除塵灰中含有的堿金屬、重金屬元素進(jìn)行提取，保留有益的TFe 元素供循環(huán)使用。對(duì)于處理過(guò)后的各類除塵灰尾渣，需要建設(shè)混勻堆取設(shè)施，將其制備為一種成分相對(duì)穩(wěn)定的混合型含鐵回收料，并定期對(duì)其成分進(jìn)行取樣化驗(yàn)?？朔黝惓龎m灰有害元素、水分及粒級(jí)等含量不均一、波動(dòng)大的缺點(diǎn)，供各機(jī)組根據(jù)配料需求進(jìn)行配加使用。

2 除塵灰配加設(shè)施的改造

2.1 燒結(jié)系統(tǒng)配料室配加設(shè)施改造

1#燒結(jié)系統(tǒng)配料室現(xiàn)有6#倉(cāng)（6a 和6b 兩個(gè)卸灰口）用于接收煉鐵廠焦線和補(bǔ)焦口除塵灰，7#倉(cāng)用于接收煉鐵廠高爐環(huán)境除塵灰，8#倉(cāng)用于接收燒結(jié)系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)除塵灰。為接收高爐環(huán)境除塵灰，對(duì)7#倉(cāng)進(jìn)行改造，增設(shè)輸灰管道，使其具備接收罐車裝除塵灰條件。灰倉(cāng)下部配料裝置無(wú)需改造，僅對(duì)該倉(cāng)配料操作畫(huà)面和系統(tǒng)進(jìn)行微調(diào)改造，以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)自動(dòng)控制。

2#燒結(jié)系統(tǒng)配料室現(xiàn)有14#倉(cāng)用于接收燒結(jié)系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)除塵灰（煉鋼灰備用倉(cāng)），15#倉(cāng)用于接收高爐重力除塵灰，擬通過(guò)改造現(xiàn)有15#倉(cāng)，使其滿足接收罐車裝除塵灰及參與燒結(jié)配料的需求?；覀}(cāng)增加倉(cāng)頂密封蓋板、落灰箱、倉(cāng)頂泄壓布袋除塵器，倉(cāng)下增加手動(dòng)插板閥+星型卸灰閥+螺旋輸送機(jī)+螺旋稱，使除塵灰落到配料皮帶上。

3#燒結(jié)系統(tǒng)配料室現(xiàn)有11# 倉(cāng)用于接收燒結(jié)系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)除塵灰，經(jīng)對(duì)煉鋼除塵灰和運(yùn)輸部環(huán)境灰化驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)該種灰與燒結(jié)系統(tǒng)自循環(huán)灰化學(xué)成分相近，故對(duì)3# 燒結(jié)系統(tǒng)配料室11# 倉(cāng)進(jìn)行改造，使其滿足接收罐車裝煉鋼除塵灰和運(yùn)輸部環(huán)境灰及參與燒結(jié)配料的需求。

2.2 高爐噴煤系統(tǒng)除塵灰接收倉(cāng)建設(shè)

煉鐵廠3#高爐噴煤系統(tǒng)為滿足接收脫硫脫硝除塵灰，在現(xiàn)有3#高爐噴煤車間西側(cè)增設(shè)緩沖灰倉(cāng)。為使緩沖灰倉(cāng)的灰順利落入現(xiàn)有噴吹罐，灰倉(cāng)采用高架布置，總高度約28 m，有效倉(cāng)容200 m3，倉(cāng)頂設(shè)泄壓袋式除塵器。煉鐵廠3#高爐噴煤系統(tǒng)脫硫脫硝活性炭接收倉(cāng)建成后，實(shí)現(xiàn)了脫硫脫硝活性炭除塵灰的密閉輸送，提高了高爐噴煤配灰質(zhì)量，有效減輕了爐況波動(dòng)的不利影響，降低了高爐噴煤成本。

2.3 3#燒結(jié)系統(tǒng)滾筒噴加除塵灰工藝

3 號(hào)燒結(jié)系統(tǒng)新建一套一混滾筒添加除塵灰氣力輸送及自動(dòng)噴吹系統(tǒng)。新增兩臺(tái)（套）容積60 m3的除塵灰儲(chǔ)倉(cāng)，兩套容積6.0 m3的噴吹罐及配套閥門，管線相關(guān)設(shè)施，從上到下依次為除塵器、灰倉(cāng)、進(jìn)料密封閥（密封壓力）、進(jìn)料閥、平衡閥、倉(cāng)泵、噴吹閥、星型給料機(jī)、進(jìn)氣閥和出料閥。通過(guò)在滾筒內(nèi)噴加除塵灰，可實(shí)現(xiàn)廠間回收料再利用，噴加焦化除塵灰及脫硫脫硝除塵灰等含碳回收物料，實(shí)現(xiàn)降低固體消耗目的，該項(xiàng)目為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。3#燒結(jié)系統(tǒng)滾筒噴加除塵灰工藝流程如圖1 所示。

3 煉鋼除塵灰的使用優(yōu)化

3.1 建立煉鋼除塵灰取樣和跟蹤監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

為了保證煉鋼干法除塵灰成分穩(wěn)定，燒結(jié)礦有害元素含量可控，成立了監(jiān)測(cè)小組，每天對(duì)出廠的煉鋼除塵灰進(jìn)行取樣、化驗(yàn)，監(jiān)測(cè)其有害元素含量變化，采取控制廢鋼配加量和改變廢鋼品種的辦法，嚴(yán)格控制除塵灰Zn 和堿金屬含量。各品種煉鋼除塵灰主要成分見(jiàn)表1。

表1 各品種煉鋼除塵灰主要成分 %

3.2 煉鋼除塵灰配比與燒結(jié)熔劑配比調(diào)整

化驗(yàn)結(jié)果分析顯示，轉(zhuǎn)爐除塵灰除堿金屬和Zn 含量較高外，CaO 含量也較高，轉(zhuǎn)爐除塵灰中CaO 含量均值約為15%。1%轉(zhuǎn)爐灰配比對(duì)于CaO含量的影響量為0.2%，對(duì)應(yīng)生石灰配比約為0.26%。在使用時(shí)要盡可能保證除塵灰均勻配加，密切注意燒結(jié)礦中CaO 含量與R 的變化。

由于各機(jī)組配料倉(cāng)配置不同，1#燒結(jié)系統(tǒng)和2#燒結(jié)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐除塵灰單獨(dú)配加，3#燒結(jié)系統(tǒng)煉鋼除塵灰與自產(chǎn)除塵灰混合配加。各機(jī)組按照煉鋼除塵灰的配加比例、配加量和配加時(shí)間，結(jié)合燒結(jié)礦化驗(yàn)結(jié)果，折合減少生石灰配比。

3.3 不同生產(chǎn)模式下煉鋼除塵灰分配模式

受環(huán)保管控限制，安鋼燒結(jié)系統(tǒng)在采暖季和非采暖季實(shí)行了不同的生產(chǎn)模式，有“三機(jī)三爐”“兩機(jī)三爐”“兩機(jī)兩爐”等。以某年為例，該年全年“三機(jī)三爐”模式生產(chǎn)只有4 月21 日至8 月21 日、9月3 日至10 月19 日兩個(gè)階段，共170 天。其余時(shí)間段，“兩機(jī)兩爐”模式89 天，“兩機(jī)三爐”模式68 天，“一機(jī)兩爐”模式29 天，“三機(jī)兩爐”模式9 天。

按照不同的生產(chǎn)模式，摸索出了不同的配加模式，在三機(jī)三爐生產(chǎn)時(shí)，3#燒結(jié)系統(tǒng)基本不配加煉鋼除塵灰，或只配加少量二連軋粗顆粒除塵灰。在兩機(jī)三爐或兩機(jī)兩爐生產(chǎn)時(shí)，3#燒結(jié)系統(tǒng)需要接收一部分煉鋼除塵灰，日使用量約為50～80 t，其余由1#燒結(jié)系統(tǒng)或2#燒結(jié)系統(tǒng)全部接收。但3#燒結(jié)系統(tǒng)在一機(jī)兩爐生產(chǎn)時(shí)，由于只有一臺(tái)燒結(jié)系統(tǒng)運(yùn)行，所以3#燒結(jié)系統(tǒng)必須接受全部煉鋼除塵灰，當(dāng)年“一機(jī)兩爐”生產(chǎn)模式共持續(xù)29 天。

4 高爐除塵灰的使用優(yōu)化

4.1 高爐除塵灰的特點(diǎn)

高爐除塵灰主要包括高爐干法除塵灰、焦線轉(zhuǎn)運(yùn)站除塵灰、高爐重力除塵灰和高爐出鐵場(chǎng)除塵灰等。其中，高爐干法除塵灰由于堿金屬和Zn、Pb 含量過(guò)高，長(zhǎng)期以來(lái)堅(jiān)持外排處理，其他品種高爐除塵灰安排燒結(jié)系統(tǒng)配加使用。

由于高爐內(nèi)部焦炭及噴煤的原因，高爐除塵灰中含有一定的碳元素，不同品種的高爐除塵灰含碳量不同，其中含碳量最高的為焦線轉(zhuǎn)運(yùn)站除塵灰（含碳量30%左右），高爐重力除塵灰（含碳量20%左右），高爐出鐵場(chǎng)除塵灰含碳量最低。不同高爐、不同爐況狀態(tài)下高爐除塵灰含碳量也不同。如果各品種高爐除塵灰混用，則極易造成燒結(jié)配碳量波動(dòng)，造成燒結(jié)礦FeO 波動(dòng)，甚至造成燒結(jié)過(guò)程波動(dòng)，引發(fā)下紅料，甚至皮帶燒損。各品種高爐除塵灰成分見(jiàn)表2。

表2 各品種高爐除塵灰灰成分 %

4.2 高爐除塵灰的配加優(yōu)化

4.2.1 配加方式優(yōu)化

由于各品種高爐除塵灰成分差異較大，尤其是含碳量波動(dòng)較大，為了避免新產(chǎn)生的除塵灰直接入倉(cāng)帶來(lái)的后續(xù)影響，在原料場(chǎng)尋找場(chǎng)地建立了“吃舊建新”，即禁止各類新產(chǎn)生的高爐除塵灰直接入倉(cāng)，來(lái)料先在原料場(chǎng)堆存并安排鉤機(jī)邊混勻邊建垛，建好一垛后開(kāi)始取用本垛，再在另一塊場(chǎng)地建一新垛，循環(huán)往復(fù)。此舉可有效減少各類高爐除塵灰混不勻帶來(lái)的成分波動(dòng)和碳含量波動(dòng)問(wèn)題。

4.2.2 燃料配比調(diào)整

高爐除塵灰混勻后正常碳含量約為20%，燒結(jié)煤固定碳含量約為80%，由此得出1%配比的高爐除塵灰約折合0.25%燃料配比，例如燒結(jié)配合料中配比為3%，理論上折合燃料配比為0.25×3%=0.75%。

在初次配加調(diào)整時(shí)，燃料調(diào)整可以根據(jù)新料老料配加比例采取階梯式上調(diào)的方式，并在新料到達(dá)燒結(jié)使用后，第一時(shí)間打靶判斷，根據(jù)終點(diǎn)溫度、透氣性指數(shù)、返礦流量等參數(shù)綜合分析，修正燃料配比到正常范圍。

在初次使用高爐除塵灰期間，要求看火工每半小時(shí)在燒結(jié)系統(tǒng)料面打靶一次，根據(jù)打靶結(jié)果確定煤比調(diào)整幅度。

5 燒結(jié)系統(tǒng)頭電場(chǎng)除塵灰的使用優(yōu)化

5.1 燒結(jié)系統(tǒng)機(jī)頭電場(chǎng)除塵灰的特點(diǎn)

燒結(jié)系統(tǒng)機(jī)頭電場(chǎng)除塵灰的堿金屬含量從一電場(chǎng)到四電場(chǎng)（三電場(chǎng)）逐步升高，這主要與燒結(jié)系統(tǒng)機(jī)頭電除塵一電場(chǎng)到四電場(chǎng)的除塵分工有關(guān)系，一電場(chǎng)的除塵灰含鐵品位最高，有害元素含量最低，四電場(chǎng)的除塵灰含鐵品位最低，密度最小、最輕，有害元素含量最高。

從各電場(chǎng)除塵灰堿金屬含量趨勢(shì)看，近年來(lái)，各機(jī)組三、四電場(chǎng)的除塵灰堿金屬含量上升幅度較小，一、二電場(chǎng)的除塵灰堿金屬含量上升明顯。分析原因，各機(jī)組堿金屬含量升高與各類除塵灰的循環(huán)使用富集有關(guān)，1#燒結(jié)系統(tǒng)和2#燒結(jié)系統(tǒng)各類除塵灰使用量大，因此堿金屬富集較嚴(yán)重；3#燒結(jié)系統(tǒng)各類除塵灰使用量小，因此機(jī)頭除塵灰堿金屬含量上升幅度較小。燒結(jié)機(jī)機(jī)頭電除塵灰主要成分含量見(jiàn)表3。

表3 燒結(jié)機(jī)機(jī)頭電除塵灰主要成分 %

5.2 點(diǎn)燒結(jié)系統(tǒng)機(jī)頭電場(chǎng)除塵灰外排

燒結(jié)系統(tǒng)頭電場(chǎng)除塵灰中的Pb、Zn 元素主要來(lái)自各類除塵灰的循環(huán)富集?？紤]到當(dāng)前燒結(jié)系統(tǒng)環(huán)保限停產(chǎn)頻繁，各類除塵灰消耗壓力較大，對(duì)于含鐵品位較低、有害元素含量高的機(jī)頭除塵灰消化空間較小，因此，將燒結(jié)系統(tǒng)機(jī)頭電場(chǎng)灰全部外排，以減少有害元素在燒結(jié)系統(tǒng)中的循環(huán)富集。

6 其他含碳除塵灰的使用優(yōu)化

燒結(jié)系統(tǒng)使用的含碳除塵灰除上述高爐重力除塵灰、高爐環(huán)境除塵灰和焦炭上料轉(zhuǎn)運(yùn)站外，還包括焦化工序產(chǎn)生的干熄焦除塵灰、焦化環(huán)境除塵灰以及燒結(jié)脫硫脫硝系統(tǒng)產(chǎn)生的活性炭除塵灰，含碳量均在60%～80%，且各品種除塵灰含碳量差異較大，不能與其他品種除塵灰混合使用。為此統(tǒng)籌安排燒結(jié)系統(tǒng)各機(jī)組可用料倉(cāng)，充分利用3#燒結(jié)系統(tǒng)新建的一混噴加除塵灰項(xiàng)目以及高爐噴煤系統(tǒng)接收罐裝置，將此類含碳量高的除塵灰分倉(cāng)單獨(dú)存放、分品種定量配加。

7 結(jié)論

為減少除塵灰配加對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)帶來(lái)的影響，必須對(duì)各類除塵灰進(jìn)行定期化驗(yàn)，監(jiān)控各類除塵灰中有害元素含量的變化，以便于動(dòng)態(tài)調(diào)整除塵灰配加方式。

高爐重力除塵灰、環(huán)境除塵灰、焦化除塵灰等含碳量較高的除塵灰，需與其他品種除塵灰分倉(cāng)單獨(dú)配加、單獨(dú)使用，避免混用造成燒結(jié)混合料含碳量波動(dòng)，進(jìn)而對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。

ZnO 可廣泛地應(yīng)用于塑料、硅酸鹽制品、合成橡膠等產(chǎn)品的制作中，K2O、Na2O、Pb 元素也可被用于生產(chǎn)鉀肥、氯化鉛，高爐干法除塵灰和燒結(jié)機(jī)機(jī)頭除塵灰中的ZnO、K2O、Na2O、Pb 等有害元素含量較高，不適宜在燒結(jié)系統(tǒng)配加使用，可直接外售至相應(yīng)的加工企業(yè)提純利用。