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1、电炉除尘灰冷固球团技术开发及应用前言随着国内外钢铁行业环保与可持续开展的明确要求，钢铁企也将在生产过程中的国体废弃物进 行再生利用，探索企业内部特征废物工序协同处置技术路径，即在循环经济中，资源不是枯竭，而 是重复使用，产品的最终归宿不是浪费，而是进一步的产品。某公司积极响应国家号召，率先在国 内推广先进的循环经济工艺技术，建立固态废弃物循环利用产业链。特别是第一炼轧厂loot电炉 复产后，产能到达85万t/a以上，在冶炼生产过程中将会产生约1.1万t/a的干法除尘灰，数量巨 大，循环利用经济建设迫在眉睫。目前，国内钢企大多采取返回原料场或烧结工序利用电炉除尘灰，大循环处置不仅增加工序能 耗，
2、还增加了企业生产运行成木，环保方面也面临较大的压力。假设按照危废处置，随着环保管控力 度的加大，危废处置的标准也大大提高，高达3500元八，占电炉吨钢生产本钱约(4050)元，处理 工艺为无害化处理后填埋，未能使除尘灰中的铁、锌等元素实现资源循环利用。同时，由于电炉除 尘灰中Zn、K、Na等有害成分含量较高，用于烧结配料对系统运行影响较大。在此情况下，为保 证电炉炼钢生产的顺行，电炉除尘灰只得采取在厂区内部存放，带来储存场地有限及物料发热自燃 等问题。为有效解决当前电炉除尘灰存在的问题，采取对除尘灰进行冷固压球的方法，制备高强 度、高品位球团用于转炉炼钢造渣剂使用，走小循环道路，减少工序，及时
3、内部消化产生的除尘 灰,并可回收除尘灰中的Fe、FeO、CaO等有益成分，改善炉渣性能，加速石灰溶化，降低氧气、 金属和石灰消耗，在转炉炼钢中取得良好的冶炼效果。基于以上情况，参照国内外为数不多的电炉除尘灰现有处理技术方法，开发电炉除尘灰冷固球 团技术，以在较短时间内解决电炉除尘灰内部循环利用、实现环保无害化处置为根本目的，解决除 尘灰储运过程中的环境问题，促进氧化铁皮等含铁原料的内部使用，同时有效地降低除尘灰外排处 置本钱，提高企业经济效益。目录前言1.电炉除尘灰的概况21 .电炉除尘灰冷固球团技术22 . 1.原料23 . 2.工艺技术参数24 . 3.工艺原理3.生产工艺流程及设施35
4、.能源介质需求参数5第1页共8页6 .关键技术创新6.实施效果67 .效益分析7结语71 .电炉除尘灰的概况loot电炉复产后，所产生的除尘灰包括布袋除尘灰和沉降室除尘灰两局部，其中电炉布袋除尘 灰量约14kg/t钢，沉降室灰约6kg/t钢。按年产85万1钢（加局部铁水）计算，每年约有1.1万t布 袋除尘灰，0.5万t沉降室灰。电炉除尘灰的主要成分见表1所示。表I 1(X)1电炉燎钢除尘灰成分Tab. 1 Composition of dust from 100 I elertrir furnace steel making prtMes*%种类TFeSiO*CaOMgOSKjONajOZnI
5、1)CAU),100 1电炉沉降室31.024.8922.811.160S4().090.49i.460.121.201.61100 1电炉除尘灰31.37IS815.690.92().871.961.755.330.452.010.31.电炉除尘灰冷固球团技术2. 1.原料以电炉除尘灰、氧化铁皮为主要原料，配加粘结剂为辅助材料。主要原料情况为表2所示。表2冷固球团主要原料表Tab. 2 Main raw niatrrial table f（）r cold consolidation pelleting种类日产量年产量TFe/%密度 /(t/M粒度 /|iin其他/(1/(/(t/a)电炉除尘
6、灰3511 000320.66078主要原料电炉沉降室155 (XX)311.00主要原料氧化铁皮124 000702.40骨料及配铁素合计6220 (X)()2. 2.工艺技术参数处理物料量：约3万t/a（干基）；年作业时间：7200h/a：作业率：82.2%；第2页共8页产品方案：冷固球团约3万t/a；成品规格及成份：TFe50%60%, CaO=5%10%, SiO2=1.5%2.5%；成品球外形尺寸：（准40准50）mm（椭圆球形）；单球强度：2800N。转炉消耗量：按照目前相关技术资料介绍，冷固球团转炉消化量可以到达（2225）kg/t钢，考 虑到转炉炼钢对冷固球团应用技术的推广、适
7、应、消化情况，最低消化量应当不低于（810）kg八 钢。按60万t/月钢产量，以吨钢消耗10kg球团计算，冷固球团使用量为6000t/月，年使用量7.2 万3所产生的冷固球团可以得到全部消化。2. 3.工艺原理按比例将氧化铁皮、除尘灰等原料通过添加粘结剂混合均匀，采用冷压粘结固化成型工艺，经 过压球机生产冷固球，然后筛分、烘干或晾干，即成为成分均匀、粒度均匀、强度好的冷固球团。3.生产工艺流程及设施电炉除尘灰冷固球团生产工艺流程为：原料接收、配料、混合、压球、烘干、成品存储发运 等，主要工艺流程见图1所示。图1冷固球团生产工艺流程简图Fig. 1 Simple diagram of cold
8、consolidation pelleting pioduction process flow根据流程的特点，从工艺上可划分为以下几个系统：1）原料系统：原料系统包含原料的接收、存储、配料。所需除尘灰通过吸排车送至接收仓，接第3页共8页 收仓顶设粉尘接收装置。所需氧化铁皮通过自卸车运至车间现场，经筛分后，筛下物进入氧化铁皮 配料仓，筛上物作为废钢原料返炼钢。选择适用的粘结剂，设置粘结剂存储仓。除尘灰、氧化铁皮 等原料仓下设配料计量胶带输送至原料集合刮板机，通过刮板机输送至轮碾机，粘结剂也通过称量 皮带卸至集合刮板机，与除尘灰、氧化铁皮一道进入轮碾机加水混合；2）混合压球系统：混合压球系统包括原
9、料的混合、轮碾和高压压球。原料经配料送至车间内的 混合料缓冲仓，通过星型给料潜给入轮碾机，经轮碾机混合均匀后卸料，输送至压球缓冲仓，定量 给入高压压球机成球。本系统配置1台轮碾机和1台压球机。压制成球后经过筛分机，筛上半成品 进入干燥环节，筛下物返回压球系统重新压制；3）半成品烘干系统：对压制成型的半成品球进行烘干处理，缩短干燥时间，提高成品球强度。 根据现场情况，采用球团立式干燥机或网带式烘干机，烘干热源从节能的方面考虑，使用煤气、烧 结机等周边炉窑的余热烟气等。烘干温度控制在300c左右，烘干后成品球含水量5%；4）成品存储外运系统：物料压制成球烘干后，首先经筛分环节，筛下物返回轮碾机混合
10、后再次 进入压球系统，筛上成品经胶带机送至根筛，筛分后通过皮带输送机将成品球均匀卸至成品料仓 内，直接装车运输至转炉炼钢原料区域；5）环保系统：为有效捕集工艺生产过程中散发出的粉尘和烟气粉尘，根据工艺设置，分别设置 环境除尘、通风和空调设施。环境除尘设施刮板机及胶带机进出料位置设置除尘设施。环境除尘及成品仓干燥系统为负压 式，环境除尘采用低压脉冲袋式除尘滞，除尘风机采用离心式风机。除尘风机室外布置。系统流程 均为：含尘气体经吸风罩、抽风管道，进入除尘器作净化处理，然后通过风机送入消声器作消声处 理，再经排气烟囱排入大气。排放气体的含尘浓度W10mg/m3（标态）。除尘系统的除尘器灰斗下设 置输
11、灰机，把除尘灰输送至原料仓下刮板机，进入系统循环利用。除尘风机出口设置消声器，风机 外壳包覆隔声材料，系统噪声满足国家规范要求。通风空调设施：配电及其它有通风换气要求的辅助房，均设置轴流风机进行通风换气。有消防 监控要求的站房，通风设备与消防监控系统联锁。为在夏季消除控制室、电气室及其它有空调要求 的室内设备散发的余热，各房间分别设置冷风空调机进行空气调节；6）自动化控制系统：系统整体采用机电一体化设备，设自动和手动控制方式。手动操作在就地 实现，自动方式由设备成套PLC柜控制。除尘设备设就地和远程两地操作控制；7）主要设备。主要设备情况见表3。第4页共8页表3主要设备清单Tal. 3 Mai
12、n ecjuipment list设备名称/单位数量型号规格备注原料存储仓/个2原料存储粘结剂存储仓/个1存储粘结剂仓壁振动器/台4CZQ20114定量给料机/套3F52轮碾混合机/台12500高压压球机/台1DY650 120T斗式提升机/台1NEKX)氧化铁皮入仓刮板机/台2FL500带式输送机/套6B500烘干机/台1圆筒筛/台3氧化铁皮. 成球筛分电器及自动化系统座1仪表系统/套1系统除尘器/套1风速 0.9 m/min, 面积1 450 nr.能源介质需求参数冷固球团生产的主要能耗为电能。将工艺布置做到流程顺畅，尽量减少物料的转运环节，可以 减少提升运输设备，降低电耗。实施“零排放”
13、用水方案，节约用水，保护水质。该工程使用的能源动力介质需求情况见表4。第5页共8页表4冷固球团生产线能源介质需求Tab. 4 Energy media requirements for cold consolidation pelleting序号工程单位数量备注1装机容量kVA-4002生产水2(03-0.5) MPa3氮气Nm7min150.6 MPa、仪表、布袋返吹4压缩空气NmVmin20.6 MPa.间断、设备清扫5煤气NmVmin50成品球烘干.关键技术创新1）科学设计格栅尺寸。氧化铁皮是经过格栅、斗提提升机、仓顶振动筛处理后进入氧化铁皮料 仓，所以氧化铁皮含水、含油，极易造成格栅堵
14、料、下料不顺。科学设计格栅大小，加强氧化铁皮 原料管理，既解决堵料问题，又能防止氧化铁皮大量进入斗式提升机而造成提升机压死；2）阀门的选型计算及控制。电炉除尘灰通过星型给料器、螺旋配料器计量，通过埋刮板输送 机、斗式提升机进入轮辗机。星型给料器上方设有阀门，控制除尘灰进入星型给料器速度。合理选 择阀门大小及开启控制，既能防止物料大量进入给料器，造成给料器压死，还能满足正常下灰量的 需求；3）振动电机的选型。因物料有粘性，会造成缓冲仓粘料，需配备使用振动电机。电机过大，会 使物料大量砰出；电机过小，效果差，经常出现下料口堵现象，人工检查处理极为困难。通过数字 建模计算，选择合适振动电机，有效规避
15、以上难题；4）压缩空气自动排水设计。定期对压缩空气管道进行放水，防止水分通过压缩空气进入灰仓， 造成下灰困难。4 .实施效果1）转炉加快成渣，改善渣料结构。吹炼初期转炉炉内温度较低时配加除尘灰冷固球团，一方面 可增加出渣中的FeO含量，提高CaO的溶解速度，有效降低炉渣黏度，利于FeO向石灰晶格内迁 移，生成低熔点物质，有效防止石灰外表层2CaO-Si02的生成。另一方面前期较高的FeO可快速 在钢渣界面生成乳化渣，促进脱磷反响。同时冷固球团加入转炉，石灰熔化率提高，加上除尘灰冷固球团携带的一局部CaO又可减少石第6页共8页 灰消耗；2）冷固球团有冷却效果，可替代局部铁矿石。冷却吸热包括物理冷
16、却吸热、化学冷却吸热两 种。物理冷却吸热方面，电炉除尘灰冷固球团与铁矿石的组成相近（主要含TFe）,两者物理冷却吸 热原理相同。化学冷却吸热方面，虽然铁矿石中的TFe比电炉除尘灰冷固球团约高5%左右，但是 在铁水成分、出钢温度相近范围内，实验验证电炉除尘灰冷固球团冷却效果与铁矿石冷却效果基本 相近。3）简化炉前操作、降低转炉护炉本钱、提高金属所得率。除尘灰冷固球团有较好的起渣、化渣 效果，替代了矿石，简化了炉前操作。转炉吹炼前期加入除尘灰球团不仅能均衡吹炼前期升温速 率，还可防止冶炼中期金属“返干”和脱磷率低，也降低了钢铁料消耗。转炉配加冷固球团可使冶 炼初期炉渣碱度提高，MgO在渣中溶解度降
17、低，有效减少冶炼初期炉衬侵蚀，还有利于转炉耐材的 寿命延长，降低转炉的护炉本钱。冷固球团中TFe含量在50%55%,使电炉除尘灰中的金属得到 有效回收，经济效益显著。5 .效益分析1）原材料及能源价格：各类除尘灰原料不做计价；氧化铁皮（TFe265%）价格按600元八；结合 剂加入量按5%,折合价格180元八；电价按照0.5元/度；水价按4元/m3。生产It成品冷压球的 综合本钱约400元八成品球；2）经济效益年生产冷固球团3万产品本钱为400元/3替代转炉铁矿石（含铁量62%）、减少氧气、石 灰消耗，一年可创造经济效益550万元/a以上；3）社会效益减少资源浪费，保护环境，开展循环经济，推进企业可持续开展。6 .结语1）除尘灰冷固球团技术生产的冷固球团，改善炉渣性能，加速石灰溶化，降低氧气、金属和石 灰消耗，探索出一条应用于转炉炼钢的途径；2）解决了钢铁固废除尘灰再利用难题，电炉除尘灰内部循环利用，实现了企业环保、可持续发 展；3）回收除尘灰中的Fe、FeO、CaO等有益成分，促进氧化铁皮等含铁原料的内部使用，替代转 炉铁矿石，提高了企业经济效益。总之，电炉除尘灰冷固球团技术及应用，不仅解决环保、安全问 题，确保了生产经营的需要，而且带来了社会效益和经济效益的同步提升。第7页共8页第8页共8页