2500m 3高炉布袋除尘灰铁水热融化回收试验

王博

（宝钢集团八钢公司炼铁分公司）

1 前言

高炉布袋除尘灰是高炉煤气除尘过程中产生的含铁粉尘，其中有害元素Zn含量高达3%以上，因Zn元素对高炉内衬有很大的侵蚀作用，影响到高炉生产的稳定运行。高炉布袋除尘灰直接配入烧结原料进行回收利用并不是最好的方法。高炉布袋灰直接外排处理，又会严重环境污染[1]。为充分利用钢铁厂的含铁物料，减少工业废弃物的排放，实现炼铁工序资源的综合利用，对八钢2500 m3高炉的布袋灰的利用途径进行了探索。

2 八钢高炉布袋除尘灰回收的方式

2.1 八钢布袋灰的成分和生产量

2012年八钢三座2500 m3高炉年平均布袋灰比13.42kg/t，全年布袋灰总量为7.07万t。2013年八钢三座2500 m3高炉全年布袋灰量7.448万t，按作业时间357天计算，每天将产生布袋灰量为74480÷357=210t/d。每月新区三座高炉布袋灰量为210×30=6300t。2014年A炉产布袋除尘灰见表1，2500m3高炉布袋除尘灰化学成分见表2。

表1 2014年八钢A炉布袋除尘灰1～12月的产量

表2 八钢2500m3高炉布袋除尘灰元素含量 %

2.2 八钢高炉布袋除尘灰回收的方式

钢铁厂对固体含铁废料尽可能回收利用，通常将高炉布袋除尘灰送至烧结作为含铁料回收使用，但烧结矿中Zn、K、Na等元素容易在高炉内富集循环，危害高炉炉况。八钢3#、4#430m3高炉就出现因Zn、K、Na金属元素富集而发生高炉炉凉事故。2009年八钢曾尝试将布袋灰配入铸铁机脱模剂，试验证明脱模剂粘模效果不理想，高炉布袋除尘灰未能起到减少铸铁粘模的作用。

布袋灰主要加入烧结配料中进行大量回收和利用，由于布袋灰内有害元素对炉况的影响，高炉仍谨慎使用。通常，为减少对高炉的危害，将有害元素富集在烧结机头的除尘灰定期开路出来，每月约有4000t单独堆放无法利用。

随着八钢钢铁产能的逐年提高，产生的布袋除尘灰越来越多，带来的资源浪费和环保压力越来越大。目前，八钢高炉布袋灰利用的主要途径仍然是通过加入烧结中进行回收，对高炉的稳定运行有不同程度的影响，因此，还需进一步探索高炉除尘灰综合利用的途径。

3 高炉布袋除尘灰在出铁出渣中的回收试验

为寻找高炉除尘灰回收的其它途径，尝试在出铁出渣过程中投入除尘灰，使除尘灰块随高炉渣排出，做为高炉渣回收利用。

最初采取的布袋灰熔化试验是将布袋灰储存在罐体内，以压缩空气为载体，以氧气为助燃剂，通过喷嘴喷入铁水主沟内，使布袋除尘灰和铁水充分混合反应后，形成液态高炉渣，借助撇渣器在出铁过程中实现渣铁分离（如图1所示）。

图1 布袋除尘灰熔化喷入搅拌装置

在现场操作中发现，铁口出铁过程中有喷溅风险，喷入除尘灰漂浮在铁水表面，无法充分混合，甚至被侧吸除尘系统抽走，给铁口除尘系统带来压力。为解决这个问题，将除尘灰造块再投放。

3.1 除尘灰造块方法

为验证布袋灰造块的尺寸对融化试验的效果，制作50mm×50mm×50mm的方格模具;将布袋灰与粘土按10：1的比例混和，加水搅拌，加入方格模具中，待凝固快干时倒出；将造块好的布袋灰块用煤气或放置在主沟盖板上烘烤16h，然后运至炉前主沟处，在出铁来渣过程中用挖机扒入主沟或人工铲入。

3.2 除尘与造块投放时间的确定

新区2500 m3高炉出铁的铁流量和测温变化情况（见表3），分析并确定投放时间和投放量。

表3 铁水流量和温度变化

根据出铁特点，确定在铁口打开5分钟后，大量渣未来之前，铁水温度和铁流量适宜投放。到出铁后期，除尘管道温度高，除尘效果差，不适宜于投放。

3.3 投放布袋灰熔化试验

2013年9月4日在A高炉模拟保温碳化稻壳投放方式，现场制作熔化试验。9月4日将造块后烘干的除尘灰块运至主沟，以50mm×50mm×50mm的团块为主，含少量运输过程中的破损碎块，主沟见渣后（出铁40min）投入渣中，约12.5min即可化完，部分破碎过程中产生的碎末铲入主沟随渣流漂走，基本不影响炉前出铁的正常作业。对铁水温度和生铁成分影响不大（温降3℃）。

高炉布袋灰颗粒较细，且含有43.97%的焦粉及锌、铅等碱金属，布袋除尘灰块的热熔化过程由灰尘燃烧和锌高温蒸发后氧化两个部分组成。A高炉9月4日现场投放试验，投入0～5min，悬浮于铁水表面的除尘块高温氧化，除尘块受热后碎裂，发生剧烈碳燃烧反应，火和烟尘大，伴随着锌、铅碱金属的氧化挥发。随着燃烧持续，碳粉燃烧、氧化，碱金属等氧化后挥发产生的白烟尘持续10min。一次投放量少于1t，PT＞1470℃，Si＜0.60%，渣铁流动性良好。出铁时间超过30min见渣，在出渣过程中溶化的除尘块随渣冲走。

3.4 试验前后成分比较

通过对现场跟踪取样，铁水及熔渣化验成分见表4，表5。

根据表4、表5分析数据可以看出：投放除尘灰块后，高炉布袋除尘灰中的碳元素完全燃烧，不影响高炉出铁过程，投放前后铁水成分及炉渣成分变化不大。

3.5 现场投放注意事项

熔化中必须保证除尘灰块干燥，且在主沟来渣后投放较安全。熔化过程中烟尘大，为防止烟尘外排，必须保证除尘能力足够大。通过多次的融化试验发现，布袋除尘灰直接熔化在出铁见渣后投放较安全。一次投放1t以下对铁水和炉渣成分以及出铁出渣影响不大。

通过试验计算：按每次出铁消耗1t除尘灰计算，每月三座高炉通过该方式可消耗约1000t布袋除尘灰。试验证明，通过该方式可以将单独堆放富集了有害元素的除尘灰回收利用，且不影响高炉的生产稳定运行。

4 结束语

在八钢新区2500 m3高炉进行的将布袋除尘灰造块投入高炉出铁出渣中进行熔化回收的试验，是利用出铁中熔渣铁水物理热燃烧来熔化除尘块，不需要额外的燃料消耗，通过减少除尘灰的排放，减少对环境的污染。试验结果表明，这种回收方式对高炉出铁出渣不会造成影响，并能产生一定的经济效益，为高炉除尘灰的利用提供了新思路。

［1］王傲松.高炉布袋除尘灰的基础性能与应用研究.P19，山东大学硕士学位论文.20090420.

［2］佘雪峰等.冶金粉尘中锌、铅及碱金脱除行为.第十六届反应工程学会议论文集.