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含铁废料在烧结生产中的应用

齐玉珍1，徐海芳1，孟建荣1，李晓云2

( 1． 河北钢铁集团 唐钢公司 教育中心，河北 唐山 063016; 2． 河北钢铁集团 唐钢公司 技术中心，河北唐山 063016)

摘 要: 介绍了钢铁企业的钢渣、各种除尘灰、炼钢污泥、轧钢铁皮等含铁废料的理化性能及在烧结生产中的应用情况。对使用效果进行了分析，烧结球团加入含铁废料，实现了企业内部含铁资源的循环利用，节能降耗，降低了生产成本。在应用中也发现一些问题，有待于今后的工作中逐步解决与完善。

关 键 词: 含铁废料; 烧结; 应用

1 前言

钢铁企业在生产过程中会产生一些含铁废料，如转炉钢渣、炼钢污泥、轧钢铁皮、烧结除尘灰、高炉瓦斯灰等。许多钢铁厂都将这些含铁废料应用于烧结生产中。随着钢铁产能的不断加大，产生的含铁废料量也相应增多，如何在烧结生产中合理、经济地回收利用这些含铁废料，减少对烧结生产以及下道工序的影响，是烧结工作者不断研究的课题。烧结厂通过近几年的生产实践，稳定了这些含铁废料在烧结各环节的应用，应用趋于合理。

2 含铁废料的理化性能

含铁废料的化学成分及粒度组成见表 1、表 2，钢渣的冶金性能见表 3。

从表 1 可看出，这些含铁料都含有较高的铁和碱性氧化物，用于烧结生产中可提高烧结矿品位，降低燃料和熔剂消耗。尤其是轧钢铁皮，含铁达到73% ，FeO 含量为 60% 。在烧结生产中被氧化放热，可节约燃料。钢渣冶金性能比较好，有利于成球。除含有表中所列成分外，还含有较高的磷、硫等有害成分。

除尘灰平均粒径小，吸水性差不利于造球。高炉除尘灰的主要成分是铁和碳，受高炉操作制度、原料影响，铁和碳的含量差别较大，大致成分 TFe18% ～ 43% ，C 25% ～ 56% 。纯污泥水 － 200 网目为 70． 96%，pH 值 11． 47，而且粘度较大，有利于混合料造球。其含有的有害成分为钾、钠等碱性金属。

3 含铁废料的应用

3． 1 钢渣

钢渣主要来自唐钢转炉钢渣，转炉钢渣有 3 种。

( 1) 低品位渣: 一般品位 20%，供炼铁北区在烧结混匀矿大堆中加入; 其配比一般为 3% ～ 3． 5%，最高达到 4%。

( 2) 中品位渣: 一般品位为 27% ～28%，主要供给炼铁南区; 其主要与高炉瓦斯灰在烧结机配料室加入，钢渣配比约为 3%，钢渣加瓦斯灰配比一般在5% 左右。

( 3) 高品位粒铁供炼钢: 烧结生产工艺要求钢渣粒度 ＞8mm 的比例不大于 5%，但实际生产中没有达到要求。

3． 2 污泥

含铁污泥主要为炼钢污泥，分 2 种。

( 1) 浓度为 22% ～ 23% 的泥浆: 用罐车运至炼铁厂，卸入污泥池，通过混匀搅拌，由管道输送到烧结机一混滚筒内，代替污环水加入，目前 3 台烧结机每天消耗 34 车( 净重 19 ～20 t/车) ; 另一部分在烧结混匀矿大堆中喷洒，污泥喷入量一般为 10 车/天，冬季污泥喷入量减为 4 ～5 车/天。

( 2) 浓度 63% 的污泥: 一部分在预混料高返仓里与高炉返矿、部分除尘灰一起加入，因返矿含有丰富的毛细孔隙及热量，与污泥混合后吸收、蒸发一部分污泥水分，去水后干污泥配比 1． 6% ～ 1． 7%; 另一部分在竖炉里加入，去水后干污泥配比 1． 5%。

3． 3 除尘灰

3． 3． 1 高炉除尘灰

出铁场灰、矿槽灰直接运到原料场参与混匀矿的配料。高炉煤气清洗及重力除尘灰回收后先经过磁选晾干，含水量 30%，品位为 55% ～56%，拉到料场晾干后作为除尘灰配入混匀大堆中使用。炼铁南区高炉的瓦斯灰与钢渣一起在烧结配料室加入，钢渣加瓦斯灰配比一般在 5%左右。

3． 3． 2 烧结除尘灰

烧结除尘灰包括烧结机机头灰、机尾灰、烧结机大烟道灰、环冷大烟道灰、成品灰、配料室除尘灰等，烧结机成品灰、配料室灰、大烟道灰、烧结机机尾灰基本都用于车间内部自循环。除 3#烧结机机尾灰用于造球、供 2#烧结机使用外，其他的除尘灰也都运到原料场参与混匀矿大堆的配料。目前，烧结混匀矿大堆中除尘灰配比为 2． 5%。

为了减少 3#烧结机机尾除尘灰造球对生产的波动，先后对机尾除尘器各电场的除尘灰分别进行了造球试验; 并根据不同电场灰的粒度、化学成分，亲水性、成球性，找出了最佳的除尘灰使用方案及皂土配加量。得出的试验结论为上午先使用前置与二、三电场的混合灰混合造球，皂土量0． 09 kg /min;之后使用一电场的除尘灰单独造球，皂土量为 0． 06kg / min。按照上述方法，除尘灰造球的粒度及球量比较稳定，取得了较好的造球效果，从而稳定了烧结生产。

3． 3． 3 竖炉除尘灰

竖炉产生的除尘灰品位较高，运到预混料场放在精粉里参与烧结预混料配料。

3． 4 铁皮

铁皮为轧钢铁皮，其回收量有限，配比为 0． 2%～ 0． 3% ，铁皮内部价格为 200 元 / t。

4 含铁废料的使用效果

4． 1 含铁废料使用量

2010 年含铁废料消耗情况见表 4。

4． 2 使用效果

4． 2． 1 钢渣

( 1) 钢渣 CaO 含量高达 40%，主要矿物组成有硅酸三钙、硅酸二钙、铁酸钙，游离的 CaO 等低熔点矿物。可代替部分熔剂，而且钢渣熔点、同化温度都较低，液相流动性好，有利于烧结过程液相生成，提高烧结矿强度。还有钢渣吸水率高，其粒度组成有利于成球，配加钢渣后，提高了混合料原始透气性。另外，钢渣中含磷较高，配加钢渣后，提高了烧结矿中的磷含量，降低了烧结矿的自然粉化现象。所以使用钢渣既改善了烧结矿产质量，又节省了燃料。

( 2) 经济效益: 钢渣进厂价 50 元/t，配加钢渣3% ，可提高烧结矿转鼓强度 0． 4% ，烧结矿 FeO 降低 0． 6%，燃耗降低 1． 5 kg /t 矿，可降低烧结矿成本约 2． 3 元/t。

( 3) 存在问题及长远打算: 钢渣配入量大于 4%后，烧结矿品位降低，磷富集问题严重，给炼钢生产造成一定困难。通过近几年的生产实践，确定混匀矿大堆中钢渣配比为 3% ～3． 5%，可以维持钢渣产销平衡。从长远考虑，避免因磷富集而影响钢质量，钢渣在混匀矿大堆中的配比应适当降低，争取控制在 2． 5%以内，用于生产其他副产品; 或根据炼钢生产要求，有计划地分期分批使用。

4． 2． 2 污泥

( 1) 烧结机一混内配加温度为 40℃ 污泥后，并在一混滚筒加入可提高混合料温度; 而且污泥碱性强，粘度大，有利于混合料造球，一混合料粒度 + 3mm 部分比配加污泥前提高了 8． 25% ，改善了烧结机原始料层透气性。但由于粘度大，碱性强，极易腐蚀和堵塞污泥管道及一混滚筒受料槽，混合料槽粘料、糊篦条现象严重。通过不断对污泥管道及滚筒受料槽进行改进，目前堵塞现象得到缓解，糊篦条问题基本解决。

( 2) 竖炉配加污泥后，由于污泥含 CaO 较高，遇水生成的 Ca( OH)2具有一定粘性，可代替部分膨润土，加快造球盘内生球的成长速度，提高了生球产量，而且生球表面光滑、粒度均匀。但生球强度降低，造球盘易粘料。

( 3) 经济效益: 去水后干污泥价格为 120 元/t，配加污泥后可降低烧结矿成本 1． 5 元/t。

( 4) 存在问题及打算: 目前污泥浓度只有 22%～ 23% ，为保证污泥吃入量，烧结被迫降低了白灰消化水量，致使白灰不能充分消化。下一步打算提高污泥浓度到 35%以上，在保证污泥全部内部消化的基础上，保证白灰充分消化。同时把污泥稀释后，作为污环水用于白灰消化，可节省水量。

4． 2． 3 除尘灰

( 1) 除尘灰的使用: 除尘灰中含碳较高，可节约烧结燃料和熔剂，也可替代部分含铁料，降低炼铁成本 1． 8 元/t。烧结大烟道灰粒度较粗，可作为混合料造球核心，尤其是 2#烧结机除尘灰造球投入使用后，改善了混合料制粒，提高了料层透气性。

( 2) 存在问题及改进措施: 由于除尘灰品种较多，灰量、成分和粒度组成有波动，而且部分除尘灰粒度细很难成球，也影响了混合料水分，对生产造成一定影响。在烧结生产中，我们对各除尘点的灰都进行了成分及粒度检测，根据各种灰成分和粒度组成的不同，结合生产反复实践，确定了各种灰的配入点和配入量。如: 配料室除尘灰较细，而且含 CaO及 C固较高，在白灰量小或烧结负压高时直接放到配料室皮带上，作为部分熔剂和燃料。

4． 2． 4 轧钢铁皮

( 1) 铁皮使用效果: 轧钢铁皮含铁达到 70% 以上，可提高烧结矿品位，且 FeO 含量为 60% 左右。在烧结生产中被氧化放热，可节约燃料。据统计，每千克铁皮可节约燃料 0． 09 kg。铁皮内部回收价格是 200 元/t，可降低烧结矿成本 0． 8 元/t。

( 2) 存在问题: 铁皮片状结构不利于混合料制粒，但由于其回收量小，配加 0． 2% ～ 0． 3% 不会对烧结生产造成影响。

5 结论

( 1) 烧结球团配加含铁废料后，实现了单位内部含铁资源的循环利用，降低了烧结矿燃料和熔剂消耗，从而降低了烧结矿成本，具有较大的利润空间。

( 2) 配入钢渣改善了烧结矿指标，但钢渣产生的磷富集问题有待进一步解决。

( 3) 除尘灰目前已完全消化，但对烧结过程的影响还存在。如何更合理的利用除尘灰造球，是我们下一步的攻关课题。

( 4) 污泥对混合料槽粘料问题还未得到根本解决，有待于工作中逐步完善。