含铁物料固废循环利用技术的应用

杨雄 侯小海

摘要：钢鐵行业在炼铁工序中经烧结加工、高炉冶炼及转炉冶炼过程会产生大量的含铁固体废弃物，其中据钢铁协会数据统计，高炉炼铁除尘灰的产出率约为生铁产量的0.8%～1.5%，我国每年的产出量高达600～1000万吨，同时转炉冶炼产生的转炉泥数量也是千万吨级。中国的生铁产量占全球60%以上，冶炼过程中每年产生的上千万吨含锌尘泥，对我国的环境形成严重的威胁，并持续造成宝贵二次资源的严重浪费，给社会和环境带来严重的负担。传统冶金工艺产生大量的固体废弃物，利用率低，造成环境污染严重。因此，采用先进、实用技术来加强和促进钢铁企业固废的合理处置，已被列入了国家重点扶持战略性新型产业。本文着重阐述了含铁物料固废循环利用技术在阳春新钢铁有限责任的应用。

关键词：高炉、转炉、含铁物料、固废、保护环境

一、 情况简介

阳春新钢铁有限责任公司拥有1250m3高炉2座、180m2烧结机2台、120t转炉2座、方坯连铸机3台、LF钢包精炼炉1座、CAS2套、80万t棒材生产线2条、120万t双高线生产线1条以及配套的能源公辅、环保设施。在冶炼过程中产生大量含铁固废，其中包括烧结除尘灰、炼铁除尘灰、转炉除尘灰、转炉泥、转炉细颗粒等，每月固废量在1万吨以上。由于此类含铁固废中夹杂有较高含量的锌和碱金属有害物，直接返烧结工序处置会造成入高炉的锌和碱金属积累过多，产生不良的负面影响，同时固废处置需要具有相应资质的配套单位才能处理，且均为细粉状物，难以运输，运输途中极易造成环境污染。

二、 含铁物料固废处理方案的确定

1.可行性分析

钢铁企业含铁物料固废具有的主要特点，其中铁含量较高，具有较高的循环利用价值;产生量大，需配套规模化处置技术;粒度较小，运输和混合处理过程容易产生扬尘污染环境;有害杂物锌和碱金属含量高，容易影响高炉的冶炼。考虑到固废中铁含量较高，利用价值大，且有害杂物锌和碱金属对转炉冶炼影响不大，需避开固废物料直接进入高炉冶炼，项目则具备实施的可行性。为此，公司根据实际情况特委托湖南省冶金规划设计院进行分析论证，考虑到固废物料加工后可投入铁沟融化，同时可加入转炉冶炼，湖南省冶金规划设计院提出了项目可行性要点分析，并完成了论证报告。后续根据公司的委托，一并进行了方案设计、系统选型、初步设计以及施工图设计等一系列设计工作。

2.方案对比分析

阳春新钢铁有限责任公司在生产过程中产生的含铁固废物料有，转炉细颗粒8000 t/m，回收铁精粉1200 t/m，炼铁炉前除尘灰800 t/m，炼钢除尘粉600 t/m，合计约10600 t/m，全年约12.72万吨。根据此情况，结合公司低成本战略，同时考虑钢铁工业新时期发展的需要，形成了两种建设方案。

方案一：建设一条年产120万吨氧化球团矿生产线

配套设备：回转窑?5.0×33m+链篦机4x35m+环冷机75m2+圆盘造球机6m+圆筒干燥机3.2×20m +高压辊磨机+强力混合机及配套辅助系统

方案二：建设一条年产14万吨冷固球团生产线

配套设备：压球机2台+滚轴筛1台+双轴混合搅拌机2台+强力混合机2台+直线振动筛1台及配套辅助系统

由于新建年产120万吨氧化球团矿生产线要求外购大量原材料磁铁矿及海砂矿，自产含铁固废物料量相对较小，同时需要产能置换，增加产能指标，属于国家严格控制的范围。而新建一条年产14万吨冷固球团生产线只需要在含铁固废混合物料中添加少量消解剂、粘结剂、自发热剂等即可，纯属物理反应，不需要增加产能指标，属国家大力扶持的范畴。经对公司自产含铁固废物料量及国家政策情况综合分析后，公司决定采纳方案二建设一条年产14万吨冷固球团生产线。

三、 主体设备选型

为考虑充分回收利用含铁固废物料，同时又不造成设备系统过多闲置，设计院根据公司近几年产生含铁固废物料的统计量进行物料平衡测算，确定建设一条年产14万吨冷固球团生产线，配套压球机、滚轴筛、混合搅拌机、直线振动筛及辅助系统等，主要设备设计参数如下：

1、压球机2台：

型号：GY1005高压压球机;成球能力：15-20t/h;装机功率：235kW/台;产品粒度：30～50mm;

2、双轴混合机：3台

型号：SJ60-5;能力：30～55t/h;电机功率：55kW;

3、强力混合机1台

型号：YL1032;能力：40-50t/h;电机功率：75kW;

4、振动给料机1台

型式：封闭式;给料量0-25t/h

5、定量螺旋输送机1台

型号：LX400;能力：30-45t/h;电机功率：30kW;

6、直线振动筛：1台，产能：20-30t/h;

7、双轴搅拌机：1台，产能：45t/h;

8、滚轴筛：1台，产能：40-50t/h;

四、 主要工艺流程及关键技术

1. 主要工艺流程

炼铁、炼钢工序中产生的除尘灰先经运输至除尘灰仓存储，再与搅拌后的转炉泥、氧化钙粉、铁精粉混合，通过加水搅拌均匀，送至消解仓消解24小时。物料经消解后，再加入粘结剂和发热剂，经过2次搅拌混匀后，最后送至压球机压制成块状金属球，经3～4小时自发热，含水率由15%降至5%以下，并且强度增强后，再运输至转炉使用，筛下破碎物则返回搅拌机搅拌均匀后重新压制成球。

2. 关键技术

（1）含铁混合物料的消解

除尘灰、转炉泥等含铁固废混合物需送至消解仓进行24消解，消解需要混入添加剂，而本项目采用独特的专利技术，混入淀粉作为添加剂，既起到消解作用又不造成物料进行化学反应。

（2）含铁物料的成球率

成球率是衡量含铁物料固废处理项目是否合格的重要指标，本项目在压球工艺环节往消解后的混合物中添加了粘结剂及自发热剂，采用自发热剂专利技术，控制含水率由15%降至5%以下，同时在已经攻克和取得的科技成果基础上，取消传统的压球后烘干工艺，不仅降低了能耗，而且提高了成球率，目前成球率达95%以上，取得良好的效果。

五、项目投运后的效果

本项目于2019年11月正式投入生产，至2020年7月份期间实际产球团107676.69吨，实际含铁固废处理量107750.65吨。根据目前共9个月处理量估算一年可得，年产球团约为14.36万吨，年处理固废量14.37万吨，满足了设计要求，同时全年预估新增销售收入约6000万元，新增利润约900万元，新增税收约400万元，为企业和社会做出巨大的贡献。

六、结束语

本项目的实施，不仅能够减少除尘灰对环境的污染，而且能够优化企业原料结构，节省能源，降低生产成本，同时还可以实现含铁资源的循环再利用。本项目符合国家发展循环经济的产业政策，是促进企业降本增效，改善环境的新型项目。同时本项目的经济效益和社会效益显著，具有良好的发展前景，建议在行业中推广使用。

参考文献：

1. 阳春新钢铁有限责任公司含铁物料资源综合利用项目初步设计

2. 阳春新钢铁有限责任公司生产日报表