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浅谈固体废弃物在张钢烧结生产中的应用实践

李凯，袁辉敏，何际多，王振平，张丽梅，宫建海，王钊

(张店钢铁厂，淄博256400)

摘 要：张钢原料厂通过改进生产工艺和优化入烧物料结构，在保证烧结矿产、质量的前提下，实现了对厂内固体废弃物的再利用，降低了烧结成本和固体燃耗，改善了环境，取得了明显的经济效益和社会效益。

关 键 词：固体废弃物；烧结；循环利用；降本增效

1 前言

近年来，张店钢铁总厂(简称张钢)为淘汰落后产能，治理环境，实现产业升级，先后淘汰了4只128m3和1只420m3高炉，4台24m2烧结机。新上1台180m2烧结机，1只1350m3高炉，2只120t转炉和一条年产100万吨的棒材生产线。在钢铁的生产过程中会产生大量的固体废弃物，主要包括：在烧结、炼铁和炼钢过程中产生的除尘灰，高炉瓦斯灰，炼钢污泥，钢渣和氧化铁皮等。这些工业固体废弃物中含有大量的TFe、C、CaO和MgO等有益元素，如何在烧结过程中循环利用这些固体废弃物的有益元素，实现变废为宝，改善环境，是我们烧结工作者的主要公关课题之一。为此，张钢原料厂采取有效措施，在保证烧结矿产、质量指标变化不大的情况下，实现了废弃资源的综合利用，取得了明显的经济效益和社会效益。

2 固体废弃物理化性能

2．1 固体废弃物化学成分

2．2 固体废弃物的基础特性

(1)除尘灰是在生产过程中产生的粉尘，由矿粉、熔剂和少量焦粉组成，主要收尘点包括烧结机头、机尾、整粒筛分及供料系统，年回收除尘灰总量约4．3万吨。其中烧结机头除尘灰因含铁量较低，有害元素K、Na、Zn等含量较高，而这些成分使灰的粘度增大，吸湿性强，在烧结过程中随过湿层水分下移形成泥状物，在蓖条附近干燥固结，长时间循环使用容易造成烧结台车蓖条糊堵，减少烧结机的有效利用面积。因此，烧结机头除尘灰不建议直接返回烧结使用，可将其进行处理，去除有害杂质后，在返回烧结使用。

(2)瓦斯灰是在炼铁过程中随高炉煤气排出的炉料粉尘，主要包括细粒的铁矿粉和焦粉，含铁一般在25％～35％，残碳量较高，一般在20％～40％。根据经验，每千克瓦斯灰在烧结生产中可替代0．3～0．4千克焦粉，因此适量配加瓦斯灰可实现能源的二次利用，降低固体燃耗。但瓦斯灰含有较高的Zn，循环使用会造成高炉Zn的循环富集，因此，瓦斯灰的使用必须以不打破高炉Zn稳定平衡状态为前提。

(3)炼钢污泥需进行脱水处理后使用，脱水后成致密块状，分散后比表面积较大，粒度较细，含铁量较高，且大部分是以FeO的形式存在，在烧结过程中氧化放热，还含有较多的CaO、MgO等有益元素，适当配加可减少含铁原料、熔剂和燃料用量。

(4)钢渣精粉是转炉钢渣经破碎、细磨和筛选后的产物，含有较高的CaO、MgO及Fe等有益成分，回收用于烧结可替代部分生石灰，减少熔剂消耗，并回收了部分铁金属元素。但P含量较高，需根据生产需要合理控制其配加量。

(5)杂料是张钢整体搬迁后，清理老区原料场的地皮散料和生产现场的粉状工业垃圾，经筛分、打堆混匀后参与混匀料生产。一般含铁量较高在50％～55％之间，有害杂质较少，对烧结生产影响较小。

3 应用固体废弃物的工艺技术措施

3．1 保证混匀料成分稳定率

随着厂内固体废弃物用量的提高，为了克服其成分波动大，料量小等缺陷，我们采取了以下几方面措施：

(1)除尘灰和杂料在料场分别进行预混匀，然后经预配料分别按一定比例参与铁料预配，进行混匀料生产后供烧结使用。

(2)将回收量较少的高炉瓦斯灰和钢渣精粉在料场先进行预存，再集中配用的方式来保证物料结构稳定，两种固废物配加量约占总铁料比2％～3％。

(3)炼钢污泥则作为混匀料场铺底料的方法来消化，将脱水后的污泥在料场晾干，由装载机和推土机按一定铺料高度，均匀的铺到料堆的中间(料堆的两端是料头和料尾，成分波动较大)，在铺的过程中将大块压碎，铺平后再由专用设备对大块污泥进行破碎，以达到烧结生产的粒度要求。经生产实践证明，每堆混匀料消化炼钢污泥2000t左右时，对烧结生产影响不大。

(4)增加混匀料堆铺料层数，提高混匀效率。在每堆混匀料长、宽和高都一定的情况下，堆料的层数越多，混匀的效率越高，物料的成分也就越稳定，还能进一步减小粒度的偏析。我们通过降低预配料发料量(由原来的120kg／m降低至70kg／m)，适当调整铺料机的大车行走速度，铺料层数由原来的200层左右提高到接近400层，从而使料堆在断面分布更趋于均匀。

(5)混匀料堆料头和料尾的处理。混匀料堆料头和料尾的成分波动较大，对烧结操作影响较大。我们将混匀料堆的两端各截取500吨混匀料返回预配料室，待下堆料使用。

经采取以上有针对性的措施，混匀料TFe和SiO2稳定率均保持在95％以上，较好的满足了烧结生产的需求。

3．2 强化混合制粒，厚料层烧结

(1)除尘灰和炼钢污泥的粒度极细，比表面积大，不宜润湿，成球性能差，在烧结生产中配加量过大时会使烧结料层透气性恶化，影响烧结矿产量。为此我们对一混加水喷头进行了改造，由原来的柱状加水改为雾化加水，并适当调整喷头角度。改造后，混和料中小于1mm部分由原来的15．28％降低到13．4％，改善了混和料的粒级组成。

(2)厚料层烧结可充分发挥料层的“自动蓄热”作用，降低燃料消耗，同时还可有效减少污泥大块在烧结过程中的夹生料现象。为此我们对一、二混和主机混合料仓中的混合料喷加蒸汽，以提高混合料温，减小过湿层对烧结过程的影响，为进一步提高料层厚度创造条件。

3．3 优化入烧物料结构

根据掌握的常用几种矿粉烧结和冶金性能，通过合理搭配不同成分及性能的含铁原料，在满足烧结矿成分约束和质量要求的情况下，最大化的使用厂内固体废弃物，已达到节能减排，降低成本的目的。

4 应用效果分析

张钢新区180m2烧结机自2010年6月混匀料场投入使用后开始配加厂内工业固体废弃物，使用量及使用后的烧结经济技术指标分别见表3和表4。

5 结语

随着张钢新区生产规模的日益扩大，厂内工业固体废弃物也随之增多，如何在保证烧结矿产、质量满足高炉生产需要的前提下，最大限度的使用这些固废物来代替部分含铁原料、熔剂和燃料，实现变废为宝，是我们烧结工作者坚持不懈的公关课题。

参 考 文 献：

[1]   吕刚等．威钢含铁尘泥在烧结中的应用．重庆科技学院学报．2011．8．

[2]   李强等．固体废弃物在莱钢烧结厂循环利用的技术探讨与实践．山东冶余．2007．04．