高炉除尘灰综合利用工艺探讨

付章弦

摘要：由于高炉除尘灰含有大量的铁和碳等元素，排放至环境中会造成严重的环境污染。本文阐述了几种高炉除尘灰的综利用方式，分析了其利用方式的优势与不足，同时指出了除尘灰综合的利用价值和发展方向。

关键词：高炉除尘灰;提质洗选工艺;冷压球团工艺;高炉喷吹除尘灰工艺;探讨

1 前言

高炉除灰尘由高温再生矿组成，是含有铁和碳等多种元素的自由态和结合态的复合物，其中以氧化铁、氧化锌、氧化铝、氧化硅、氧化钙成分居多，是一种质量轻、颗粒微小且含有多种有害有毒元素的物质，是钢铁企业主要固体排放物之一[1]。高炉除尘灰中含有尚可利用的铁粉和焦炭粉，但含量均较少，因此大部分钢铁企业均没有很好地利用。堆放高炉除尘灰不仅占用大量的土地，同时还会对环境产生严重的污染。

因此，如何高效、环保的回收利用高炉除尘灰，实现高炉除尘灰资源化、减量化，对实现钢铁工业的持续发展具有特别重要的意义。本文针对几种高炉除尘灰综合利用的工艺进行探讨。

2 高炉除尘灰综合利用工艺

2.1除尘灰提质洗选工艺

提质洗选高炉除尘灰是高效低耗、绿色环保且符合国策的一种工艺技术。高炉除尘灰加水造浆后，采用浮选（分选出焦碳粉）—磁选（回收铁精粉）—重选分离（回收非磁性和弱磁性铁精粉，且在一定程度上将锌等有价金属元素富集至尾泥中）联合洗选工艺。选出的焦碳粉可作为高炉喷吹燃料、烧结原料;铁精粉可作为烧结原料、球团原料;尾泥可用于生产氧化锌、制砖原料、水泥原料，除尘灰利用率可达100%。该工艺采用湿法分选工艺，废水经沉淀可实现闭路循环，不会造成二次环境污染。

2.2除尘灰冷压球团工艺

除尘灰冷压球团工艺原理：利用压球机设备中对滚成型压辊，将粉状的高炉除灰尘压制成为大小不同的球团。

该工艺优势在于，可以生产出块度适合、透气性良好的炉料，从而促进还原电炉更好运作。高炉除尘灰中含有大量的氧化铁元素，并且也含有氧化铬和氧化镍，在电炉和转炉当中加入高炉除灰尘，其中有价元素和钢水中的元素可以发生化学反应，炼钢的温度一般在1473～1973K，从热力学角度进行分析[2]可以得出，这个反应在此种温度条件下完全可行，将除灰尘加工成球后，加入AOD炉以及电炉内进行回收镍、铬元素完全可行。

冷压球技術存在如下问题[3]：（1）由于高炉除尘灰中CaO含量不稳定，消化时间不易控制，成球率较低，粉末率较高，入炉后容易引起冒烟;（2）由于成球时需加入粘合剂，入炉后易增加烟气中的氢含量，而干法电除尘系统对氢含量比较敏感，若烟气中氢含量偏高，则电除尘系统容易发生泄爆，因此，单次加入冷固球团不宜过多;（3）由于冷固球团为低温压制成球，从化渣效果分析看，冷固球团化渣效果不如烧结矿好。

2.3高炉喷吹除尘灰工艺

高炉喷吹除尘灰工艺简单、投资少，在各钢铁厂广泛应用。通过物料平衡和热平衡模型计算结果可知[4]：喷吹除尘灰后，焦比、炉渣碱度和理论燃烧温度将随除尘灰喷入量的增加而下降，且理论燃烧温度下降幅度很小，这些变化可通过调整配料来应对。该工艺存在的最大问题是，Zn等金属元素会对炉衬造成侵蚀，可能导致高炉内锌等金属元素富集，影响高炉顺行。故此工艺在高品质矿物加工冶炼具有较大优势，却并不适用于低品质矿物加工冶炼。

因此，采用该工艺时，应考虑先对除尘灰进行脱锌处理。实际生产中常采用“碱法堆浸—萃取—电积”工艺，能有效分离出对炉村有害的Zn等元素，在保证高效率和低成本的基础上，去除K和Na等溶碱性金属，并且浸出的渣体能够继续回收利用。浸出法适合处理含有贵重金属的高炉除尘灰，不足之处在于：堆浸时间较长，且由于除尘灰中各元素的含量具有不稳定性，导致过程管控较为困难。

2.4高炉除尘灰其他处理工艺

高炉除尘灰制造泡沫渣工艺：除尘灰加入渣面后，碳和氧迅速发生化学反应，生成一氧化碳气泡，并穿越渣层形成良好的泡沫渣，可有效包裹住弧光，提高电弧热效率，同传统的焦粉造泡沫渣工艺相比，泡沫渣层厚，持续时间长，可完全替代焦粉，同时降低了生产成本。

高炉除尘灰作原料优化配料生产水泥熟料工艺：加入高炉除尘灰作为原料后，由于熟料早期强度的提高，避免了原先的“早期强度低而后期强度超”的现象，水泥熟料质量提高。

3 结束语

经上述对比分析可知，冷压球团工艺和高炉喷吹除尘灰工艺均存在有害元素循环累积问题;除尘灰提质洗选工艺能根本性的解决有害元素循环累积问题，对可利用元素（铁、碳等）进行综合回收和利用，具有极大的经济价值，且大有可能成为今后除尘灰处理的主要发展方向。

参考文献：

[1]张红丽，秦延华.安钢铁前系统含铁除尘灰冶炼价值的分析[J].河南冶金，2005，（13）1：17.

[2]王建新.不锈钢除尘灰应用技术研究[J].不锈钢专刊.2010（4）：33-38.

[3]胡佛明，宋凯伟，施得旸，张驰，章晓林，刘殿文.高炉除尘灰加工处理技术研究与进展[J].矿产综合利用，2015，06：11-15..

[4]苑兴庭，徐辉，王庆义，王晓鸣，邹宗树木.高炉喷吹除尘灰研究[J].材料与冶金学报，2008，7（2）.