解決循環(huán)利用中高爐鋅富集難題,化有害元素為高品質(zhì)資源
高爐含鋅瓦斯泥危害高爐，爐況不順、降低高爐壽命、污染大氣環(huán)境一直是冶金生產(chǎn)中一項復(fù)雜的技術(shù)難題。馬鞍山鋼鐵股份有限公司(以下簡稱馬鋼)近日正式投運(yùn)國內(nèi)首套20萬t/a含鋅塵泥轉(zhuǎn)底爐脫鋅裝置，馬鋼引進(jìn)新日鐵最先進(jìn)的塵泥脫鋅轉(zhuǎn)底爐工藝技術(shù)，并自主集成、設(shè)計配套設(shè)施，無害化利用馬鋼慈湖新區(qū)所產(chǎn)生的全部瓦斯泥和OG泥，金屬化率大于80％的金屬化球團(tuán)14萬噸/年，系統(tǒng)脫鋅率達(dá)85％以上。這個項目的實施對推動我國鋼鐵工業(yè)在冶煉過程中稀有、稀微元素提取技術(shù)的發(fā)展、提升冶金固廢加工處理能力、系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)利用高附加值原料、促進(jìn)冶金生產(chǎn)中各項經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)改善等都有著積極的意義。
鋅富集難題首先要解決
循環(huán)利用導(dǎo)致瓦斯泥、OG泥鋅含量超標(biāo)，大大高于高爐的承受力，脫鋅刻不容緩
目前，我國有700余家鋼鐵企業(yè)，通過結(jié)構(gòu)調(diào)整和工藝技術(shù)改造，許多裝備技術(shù)達(dá)到了世界先進(jìn)水平。但設(shè)計時，高爐瓦斯泥、鋅富集問題一直沒有突破性解決方案，嚴(yán)重威脅高爐的順行、高產(chǎn)、低耗和長壽。
2007年9月，馬鋼建成具有國際先進(jìn)水平的慈湖新區(qū)500萬噸工程。其中高爐煤氣采用濕法凈化除塵工藝，年產(chǎn)高爐瓦斯泥約6.5萬t/a(干基)，重力除塵器除塵灰6.5萬t/a，高爐爐前除塵灰3.25萬t/a；轉(zhuǎn)爐一次煙氣也采用濕法凈化除塵工藝，年產(chǎn)OG泥12萬t/a(干基)，轉(zhuǎn)爐二次煙氣除塵灰3.1萬t/a。由于，高爐瓦斯泥全鐵含量在36％左右，碳含量在40％左右，轉(zhuǎn)爐OG泥全鐵含量在55％左右，碳含量在4％左右，其他除塵灰也都含碳、含鐵，如果能有效利用這些廢物無疑將提高鋼鐵企業(yè)效益。但是，隨著循環(huán)利用，瓦斯泥中鋅、堿金屬等有害元素富集嚴(yán)重，最高時瓦斯泥中鋅含量達(dá)7.07％，加之轉(zhuǎn)爐含鋅廢鋼量利用的逐步增加，新區(qū)轉(zhuǎn)爐OG泥的鋅含量從投產(chǎn)初期的0.2％上升到1％左右，大大高于高爐的承受力。
按工藝要求，這些含鐵粉塵和污泥均應(yīng)進(jìn)行處理后循環(huán)利用，但循環(huán)利用首先要解決鋅富集難題。馬鋼經(jīng)過技術(shù)分析和實驗研究，與日本新日鐵工程技術(shù)公司、三菱商社進(jìn)行技術(shù)合作，自主集成設(shè)計，建設(shè)國內(nèi)首套轉(zhuǎn)底爐脫鋅系統(tǒng)，除部分核心設(shè)備引進(jìn)外，關(guān)鍵及配套設(shè)施實現(xiàn)了國產(chǎn)化。
這項工程年設(shè)計處理燒結(jié)、高爐、轉(zhuǎn)爐含鋅粉塵干量為20萬噸以上，其產(chǎn)品可作為高爐原料，轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)生的粉塵含鋅較高，可作為鋅廠的原料，爐子排山的廢氣經(jīng)余熱鍋爐后產(chǎn)生蒸汽，可使鋼廠內(nèi)產(chǎn)生的爐渣在鋼廠內(nèi)循環(huán)利用。
推動鋼鐵工業(yè)稀有、稀微元素提取技術(shù)發(fā)展
通過含鋅塵泥轉(zhuǎn)底爐脫鋅關(guān)鍵技術(shù)自主集成、脫除易在高爐風(fēng)口富集的鋅元素，是實現(xiàn)冶金塵泥高效循環(huán)利用的一個探索，對整個行業(yè)及相關(guān)行業(yè)起到示范作用
馬鋼國內(nèi)首家20萬t/a含鋅塵泥轉(zhuǎn)底爐脫鋅裝置，自今年5月份試生產(chǎn)以來，通過對工藝不斷優(yōu)化、調(diào)控，生產(chǎn)逐步趨于穩(wěn)定，實現(xiàn)鋅、堿金屬有害元素的減少和金屬鐵、碳回收利用，減輕了有害元素富集對高爐系統(tǒng)的危害，無害化利用新區(qū)所產(chǎn)生的全部瓦斯泥和OG泥，并做到回收含鋅55％的粗鋅粉0.3萬噸/年，金屬化率大于80％的金屬化球團(tuán)14萬噸/年，以及過熱飽和蒸汽，系統(tǒng)脫鋅率達(dá)85％以上，排堿率達(dá)60％，煙塵濃度低于50mg/m3。其主要產(chǎn)品金屬化球團(tuán)化學(xué)成分、強(qiáng)度及脫鋅率等各項理化性能均達(dá)到設(shè)計水平，部分指標(biāo)甚至超過新日鐵同類產(chǎn)品指標(biāo)。
在生產(chǎn)過程中，物料中的鐵、碳得到有效利用和余熱充分回收，使高爐有害的鋅元素被氣化脫除，解決了含鋅塵泥循環(huán)利用的后顧之憂，縮短了循環(huán)流程，且將循環(huán)利用上升到高品質(zhì)資源化水平。其主要產(chǎn)品為金屬化球團(tuán)，可供高爐或轉(zhuǎn)爐使用，高爐加入球團(tuán)10千克/噸鐵，可降低高爐焦比2.3千克/噸鐵，副產(chǎn)品為蒸汽和粗鋅粉等，可作為鋅廠原料。據(jù)有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，馬鋼為這項技術(shù)投資3億多元，如果繼續(xù)對工藝優(yōu)化，并強(qiáng)化管理，馬鋼有望在3年之后收回成本。因此，這位負(fù)責(zé)人認(rèn)為，含鋅塵泥轉(zhuǎn)底爐脫鋅技術(shù)對提高馬鋼經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效應(yīng)都具有重要意義。
這項技術(shù)的成功應(yīng)用，還受到多方面重視，并獲國家財政補(bǔ)助1000萬元。有專家稱，通過含鋅塵泥轉(zhuǎn)底爐脫鋅關(guān)鍵技術(shù)自主集成、脫除易在高爐風(fēng)口富集的鋅元素，是實現(xiàn)冶金塵泥高效循環(huán)利用的一個探索，對整個行業(yè)及相關(guān)行業(yè)起到示范作用，有利于推動我國鋼鐵行業(yè)在冶煉過程中稀有、稀微元素提取技術(shù)的發(fā)展。
…………………■背景資料…………………
在鋼鐵生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量含鐵粉塵。這些粉塵大多數(shù)都可以通過返回?zé)Y(jié)或造球的方法，再次進(jìn)入高爐或轉(zhuǎn)爐冶煉，以得到循環(huán)利用。但一部分由于鋅含量較高，進(jìn)入高爐將造成鋅的富集，直接影響爐況順行和高爐壽命，而且又難以循環(huán)利用，很多企業(yè)采取外賣或填埋的辦法處理。為使這一部分粉塵得到合理利用，日本各鋼鐵企業(yè)引進(jìn)或開發(fā)了相關(guān)技術(shù)，并取得了顯著的成效。采用轉(zhuǎn)底爐(RHF爐)工藝處理高鋅含鐵粉塵生產(chǎn)還原性團(tuán)塊供高爐使用，就是其中成功的一例。
我國對環(huán)形轉(zhuǎn)底爐技術(shù)也進(jìn)行了大量的研究。北京科技大學(xué)從1992年起，先后與舞陽鋼鐵公司、四川阿壩某磁料公司合作，進(jìn)行過環(huán)形轉(zhuǎn)底爐的試驗研究，并獲得了一定成果。但目前僅著眼于直接還原生產(chǎn)海綿鐵，還未考慮對含鐵原料中有害雜質(zhì)的回收與利用。
環(huán)形轉(zhuǎn)底爐法原是一種用來焙燒含碳球團(tuán)生產(chǎn)海綿鐵的新的煤基直接還原技術(shù)。其工藝特點(diǎn)是:將含鐵物料與固體燃料(煤粉或焦粉)混合造球(或壓塊)，使之以薄料層(15～40mm)的形態(tài)均布于底部轉(zhuǎn)動的環(huán)形爐內(nèi)，然后在高溫下(1300～1350℃)敞焰加熱，以實現(xiàn)物料的快速還原。在此過程中，物料中的鋅等有害元素將被氣化脫除，并得到回收。
高爐含鋅瓦斯泥危害高爐，爐況不順、降低高爐壽命、污染大氣環(huán)境一直是冶金生產(chǎn)中一項復(fù)雜的技術(shù)難題。馬鞍山鋼鐵股份有限公司(以下簡稱馬鋼)近日正式投運(yùn)國內(nèi)首套20萬t/a含鋅塵泥轉(zhuǎn)底爐脫鋅裝置，馬鋼引進(jìn)新日鐵最先進(jìn)的塵泥脫鋅轉(zhuǎn)底爐工藝技術(shù)，并自主集成、設(shè)計配套設(shè)施，無害化利用馬鋼慈湖新區(qū)所產(chǎn)生的全部瓦斯泥和OG泥，金屬化率大于80％的金屬化球團(tuán)14萬噸/年，系統(tǒng)脫鋅率達(dá)85％以上。這個項目的實施對推動我國鋼鐵工業(yè)在冶煉過程中稀有、稀微元素提取技術(shù)的發(fā)展、提升冶金固廢加工處理能力、系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)利用高附加值原料、促進(jìn)冶金生產(chǎn)中各項經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)改善等都有著積極的意義。
鋅富集難題首先要解決
循環(huán)利用導(dǎo)致瓦斯泥、OG泥鋅含量超標(biāo)，大大高于高爐的承受力，脫鋅刻不容緩
目前，我國有700余家鋼鐵企業(yè)，通過結(jié)構(gòu)調(diào)整和工藝技術(shù)改造，許多裝備技術(shù)達(dá)到了世界先進(jìn)水平。但設(shè)計時，高爐瓦斯泥、鋅富集問題一直沒有突破性解決方案，嚴(yán)重威脅高爐的順行、高產(chǎn)、低耗和長壽。
2007年9月，馬鋼建成具有國際先進(jìn)水平的慈湖新區(qū)500萬噸工程。其中高爐煤氣采用濕法凈化除塵工藝，年產(chǎn)高爐瓦斯泥約6.5萬t/a(干基)，重力除塵器除塵灰6.5萬t/a，高爐爐前除塵灰3.25萬t/a；轉(zhuǎn)爐一次煙氣也采用濕法凈化除塵工藝，年產(chǎn)OG泥12萬t/a(干基)，轉(zhuǎn)爐二次煙氣除塵灰3.1萬t/a。由于，高爐瓦斯泥全鐵含量在36％左右，碳含量在40％左右，轉(zhuǎn)爐OG泥全鐵含量在55％左右，碳含量在4％左右，其他除塵灰也都含碳、含鐵，如果能有效利用這些廢物無疑將提高鋼鐵企業(yè)效益。但是，隨著循環(huán)利用，瓦斯泥中鋅、堿金屬等有害元素富集嚴(yán)重，最高時瓦斯泥中鋅含量達(dá)7.07％，加之轉(zhuǎn)爐含鋅廢鋼量利用的逐步增加，新區(qū)轉(zhuǎn)爐OG泥的鋅含量從投產(chǎn)初期的0.2％上升到1％左右，大大高于高爐的承受力。
按工藝要求，這些含鐵粉塵和污泥均應(yīng)進(jìn)行處理后循環(huán)利用，但循環(huán)利用首先要解決鋅富集難題。馬鋼經(jīng)過技術(shù)分析和實驗研究，與日本新日鐵工程技術(shù)公司、三菱商社進(jìn)行技術(shù)合作，自主集成設(shè)計，建設(shè)國內(nèi)首套轉(zhuǎn)底爐脫鋅系統(tǒng)，除部分核心設(shè)備引進(jìn)外，關(guān)鍵及配套設(shè)施實現(xiàn)了國產(chǎn)化。
這項工程年設(shè)計處理燒結(jié)、高爐、轉(zhuǎn)爐含鋅粉塵干量為20萬噸以上，其產(chǎn)品可作為高爐原料，轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)生的粉塵含鋅較高，可作為鋅廠的原料，爐子排山的廢氣經(jīng)余熱鍋爐后產(chǎn)生蒸汽，可使鋼廠內(nèi)產(chǎn)生的爐渣在鋼廠內(nèi)循環(huán)利用。
推動鋼鐵工業(yè)稀有、稀微元素提取技術(shù)發(fā)展
通過含鋅塵泥轉(zhuǎn)底爐脫鋅關(guān)鍵技術(shù)自主集成、脫除易在高爐風(fēng)口富集的鋅元素，是實現(xiàn)冶金塵泥高效循環(huán)利用的一個探索，對整個行業(yè)及相關(guān)行業(yè)起到示范作用
馬鋼國內(nèi)首家20萬t/a含鋅塵泥轉(zhuǎn)底爐脫鋅裝置，自今年5月份試生產(chǎn)以來，通過對工藝不斷優(yōu)化、調(diào)控，生產(chǎn)逐步趨于穩(wěn)定，實現(xiàn)鋅、堿金屬有害元素的減少和金屬鐵、碳回收利用，減輕了有害元素富集對高爐系統(tǒng)的危害，無害化利用新區(qū)所產(chǎn)生的全部瓦斯泥和OG泥，并做到回收含鋅55％的粗鋅粉0.3萬噸/年，金屬化率大于80％的金屬化球團(tuán)14萬噸/年，以及過熱飽和蒸汽，系統(tǒng)脫鋅率達(dá)85％以上，排堿率達(dá)60％，煙塵濃度低于50mg/m3。其主要產(chǎn)品金屬化球團(tuán)化學(xué)成分、強(qiáng)度及脫鋅率等各項理化性能均達(dá)到設(shè)計水平，部分指標(biāo)甚至超過新日鐵同類產(chǎn)品指標(biāo)。
在生產(chǎn)過程中，物料中的鐵、碳得到有效利用和余熱充分回收，使高爐有害的鋅元素被氣化脫除，解決了含鋅塵泥循環(huán)利用的后顧之憂，縮短了循環(huán)流程，且將循環(huán)利用上升到高品質(zhì)資源化水平。其主要產(chǎn)品為金屬化球團(tuán)，可供高爐或轉(zhuǎn)爐使用，高爐加入球團(tuán)10千克/噸鐵，可降低高爐焦比2.3千克/噸鐵，副產(chǎn)品為蒸汽和粗鋅粉等，可作為鋅廠原料。據(jù)有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，馬鋼為這項技術(shù)投資3億多元，如果繼續(xù)對工藝優(yōu)化，并強(qiáng)化管理，馬鋼有望在3年之后收回成本。因此，這位負(fù)責(zé)人認(rèn)為，含鋅塵泥轉(zhuǎn)底爐脫鋅技術(shù)對提高馬鋼經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效應(yīng)都具有重要意義。
這項技術(shù)的成功應(yīng)用，還受到多方面重視，并獲國家財政補(bǔ)助1000萬元。有專家稱，通過含鋅塵泥轉(zhuǎn)底爐脫鋅關(guān)鍵技術(shù)自主集成、脫除易在高爐風(fēng)口富集的鋅元素，是實現(xiàn)冶金塵泥高效循環(huán)利用的一個探索，對整個行業(yè)及相關(guān)行業(yè)起到示范作用，有利于推動我國鋼鐵行業(yè)在冶煉過程中稀有、稀微元素提取技術(shù)的發(fā)展。
…………………■背景資料…………………
在鋼鐵生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量含鐵粉塵。這些粉塵大多數(shù)都可以通過返回?zé)Y(jié)或造球的方法，再次進(jìn)入高爐或轉(zhuǎn)爐冶煉，以得到循環(huán)利用。但一部分由于鋅含量較高，進(jìn)入高爐將造成鋅的富集，直接影響爐況順行和高爐壽命，而且又難以循環(huán)利用，很多企業(yè)采取外賣或填埋的辦法處理。為使這一部分粉塵得到合理利用，日本各鋼鐵企業(yè)引進(jìn)或開發(fā)了相關(guān)技術(shù)，并取得了顯著的成效。采用轉(zhuǎn)底爐(RHF爐)工藝處理高鋅含鐵粉塵生產(chǎn)還原性團(tuán)塊供高爐使用，就是其中成功的一例。
我國對環(huán)形轉(zhuǎn)底爐技術(shù)也進(jìn)行了大量的研究。北京科技大學(xué)從1992年起，先后與舞陽鋼鐵公司、四川阿壩某磁料公司合作，進(jìn)行過環(huán)形轉(zhuǎn)底爐的試驗研究，并獲得了一定成果。但目前僅著眼于直接還原生產(chǎn)海綿鐵，還未考慮對含鐵原料中有害雜質(zhì)的回收與利用。
環(huán)形轉(zhuǎn)底爐法原是一種用來焙燒含碳球團(tuán)生產(chǎn)海綿鐵的新的煤基直接還原技術(shù)。其工藝特點(diǎn)是:將含鐵物料與固體燃料(煤粉或焦粉)混合造球(或壓塊)，使之以薄料層(15～40mm)的形態(tài)均布于底部轉(zhuǎn)動的環(huán)形爐內(nèi)，然后在高溫下(1300～1350℃)敞焰加熱，以實現(xiàn)物料的快速還原。在此過程中，物料中的鋅等有害元素將被氣化脫除，并得到回收。
