陕钢集团除尘灰使用优化实践

王建鹏

（陕钢集团汉钢公司）

摘要：陕钢集团汉钢公司针对除尘灰使用中存在的问题，在外售高炉煤气布袋除尘灰及烧结机头电除尘2#、3#、4#电场除尘灰的基础上，通过二次加湿除尘灰、烧结区域除尘灰统一收集、配加以及球团竖炉配加除尘灰，该公司烧结机技术指标得到有效提升，烧结烟尘排放及厂区环境改善。

关键词：除尘灰；加湿；有害元素

1、前言

陕钢集团汉钢公司设计年产300万吨钢，该公司高度重视环境保护、清洁生产、节约能源，各生产工序配套了完善的干法除尘设施，主要包括重力除尘器、布袋除尘器及静电除尘器，每天产生除尘灰数量约1000吨。投产初期，因设计考虑不足、现场经验缺乏，除尘灰的配加对铁前的生产顺行造成了一定负面影响，该公司通过努力，逐一解决存在问题、优化除尘灰的使用，降低了除尘灰配加对铁前生产的影响。

2、该公司除尘灰概况

    2.1除尘灰产生数量

表1  汉钢公司除尘灰产生数量

⑴球团工序每天产生约120吨除尘灰，烧结工序每天产生约370吨除尘灰，炼铁工序每天产生约330吨除尘灰，炼钢每天产生约180吨除尘灰，合计约1000吨。

⑵除尘灰使用优化前，该公司外售的除尘灰包括：每天约90吨高炉布袋除尘灰，每天约5吨2#烧结机3#、4#电场除尘灰，其它每天约900吨除尘灰全部在烧结配加。

2.2除尘灰成分

环境除尘灰有害元素含量基本与原料相同，而高温烟气除尘灰中有害元素含量较高，主要是因为有害元素在高温下经过分解、氧化、气化，最终随气流沉积下来。该公司烟气除尘灰有烧结机头电除尘灰，炼铁煤气除尘灰，炼钢一、二次及混铁炉除尘灰。为了解除尘灰有害元素情况，该公司对除尘灰进行了长期取样分析，各工序产生烟气除尘灰成分如下：

表2  烟气除尘灰成分

⑴烧结机头电除尘灰

烧结机头电除尘灰中TFe、SiO₂、CaO、MgO、Al₂O₃随着电场收集顺序逐渐降低，K₂O 、Na₂O、PbO、C含量随着电场收集顺序逐渐升高，烧结机头电除尘灰中碱金属及重金属含量较高，碱金属含量高于8%，重金属含量高于4%。

⑵高炉煤气除尘灰

高炉煤气除尘灰中K₂O 、Na₂O、ZnO、C含量较高,重力除尘灰碱金属含量约4%，ZnO含量约4%、C含量约46%，布袋除尘灰碱金属含量约6%，ZnO含量约10%、C含量约36%。

⑶球团、炼钢除尘灰

球团、炼钢除尘灰有害元素含量与烧结、高炉除尘灰相比较低，但K₂O 、Na₂O、PbO、ZnO含量均高于企业对进厂原料有害元素要求。

3、除尘灰使用优化前存在的问题

3.1该公司每天产生约1000吨除尘灰，除约90吨布袋除尘灰外销，其余约900吨除尘灰全部在烧结配加，除尘灰产生数量大，全部转运至料场影响道路环境，同时不利于降低车辆费用。

3.2投产初期，因除尘灰粒度细、且未加湿，流动性较好，烧结一次配料配备的拖拉式皮带秤的配料仓无法稳定配加除尘灰。针对这一情况，该公司为解决这一难题，将除尘灰层层平铺到成分最接近的矿粉垛上，取料时尽可能用铲车将矿粉和除尘灰混匀，这样导致烧结混匀矿质量不稳定，同时因除尘灰中有高钙、高镁除尘灰，长期堆放后容易出现板结现象。

3.3该公司中和料场投运时间较烧结机迟，中和料场投运后一次料场堆取料机堆料作业与除尘灰上垛作业无法同时进行，除尘灰无法在一次料场矿粉垛位上平铺堆料。

3.4该公司经过实践，提高烧结矿入炉率代替目前的竖炉球团矿可有效提升高炉利用系数、降低高炉焦比；因除尘灰亲水性差，在烧结使用造球效果较差，除尘灰大量在烧结配加影响烧结矿产量和质量，势必会影响烧结矿的入炉率。同时烧结大量配加除尘灰易导致烧结烟气颗粒物超标。

3.5 K₂O、Na₂O、PbO、ZnO含量高的除尘灰在铁前使用会造成有害元素循环富集，易造成高炉结瘤、侵蚀、悬料、炉况不顺^[1]，对高炉生产造成潜在的威胁；同时原料K₂O、Na₂O、PbO、ZnO含量升高后会导致烧结机头电除尘有害元素含量升高，易造成极板上附积除尘灰，影响电除尘效率。该公司曾因高炉布袋灰阶段性销售影响，被迫在烧结配加高炉布袋灰导致高炉锌负荷短期内从0.5kg/t上升至1.5kg/t，高炉布袋灰锌含量超过20%，最终导致高炉荒煤气支管堵塞、高炉被迫休风检修清堵。

4、除尘灰使用的优化

针对除尘灰配加中存在的问题，该公司进行了综合策划、优化，主要采取了如下措施：

4.1统一收集、配加烧结区域除尘灰。

⑴为减少除尘灰转运造成的扬尘、降低车辆费用，该公司在烧结配料室至混合机间建立粉尘配加室，烧结区域产生的除尘灰（除机头除尘灰）均可通过气体输送至粉尘配加室。为降低除尘灰二次扬尘，除尘灰在粉尘配加室通过叶轮给料机-半密封皮带秤-螺旋加湿机的方式在两台烧结机上均衡配加。

⑵为降低烧结各区域除尘灰成分不一致对烧结矿成分的影响，要求烧结各区域除尘灰统一定时收集，保证仓内除尘灰成分的均一、稳定。

4.2 将炼铁、炼钢产生除尘灰二次加湿，并在中和料场汽车配料槽单仓配加。

⑴安排炼铁、炼钢工序除尘卸灰点原设除尘灰加湿器的要恢复使用，未设加湿器的，要改造添加除尘灰加湿器，将除尘灰进行一次加湿，一次加湿能将干法除尘灰水分控制到5%以上。

⑵除尘灰转运至汽车配料槽前，在卸车过程和卸车后对除尘灰进行二次加湿，并对各个除尘点除尘灰用铲车进行混匀，保证除尘灰水分控制到7%以上，降低除尘灰的流动性，确保除尘灰能在汽车配料槽通过圆盘给料机-电子皮带秤的方式进行配料。

⑶除尘灰仓存量对除尘灰单仓配加的稳定至关重要，仓存量低于1/2后，除尘灰下料量控制难度较大，仓前上料要保证除尘灰仓存在2/3以上。

⑷除尘灰在中和料场实现单仓配加后，混匀矿TFe偏差由0.48%降低至0.40%，SiO₂偏差由0.25%降低至0.22%；烧结矿TFe稳定率由95%提升至99%，碱度稳定率由85%提升至92%。

表3  除尘灰单仓配加后指标变化情况

4.3减少烧结配加除尘灰数量，安排球团竖炉配加部分除尘灰。

⑴安排球团将自身产生120吨/天的除尘灰进行加湿，并在球团料场经铲车混匀后在配料室单仓配加，竖炉除尘灰后，球团矿抗压强度没有发生明显变化。竖炉配加除尘灰减少了烧结配加除尘灰数量，同时受除尘灰在中和料场单仓配加以及烧结区域除尘灰统一收集、配加的有利影响，烧结机利用系数从原来的1.17t/m²·h提升至了1.20t/m²·h，返矿综合配比从31.02%降低至29.35%，烧结烟气颗粒物浓度从38mg/m³降低至了29 mg/m³。

表4  除尘灰使用优化后烧结机指标

⑵考虑炼钢二次除尘灰粒度较细， FeO含量约25%，策划安排球团竖炉配加炼钢二次除尘灰，但配加炼钢除尘灰后竖炉出现了结瘤现象，只能暂停炼钢二次除尘灰的在球团的配加。分析其原因主要为：球团二次除尘灰C含量达到6%，导致球团矿在竖炉内二次氧化，其次炼钢二次除尘灰CaO、MgO含量合计达到35%以上， CaO、MgO与SiO₂和铁氧化物易发生固相反应，形成低熔点物质，在竖炉内约900-950℃的焙烧温度下发生软化、熔化。

4.4加强除尘灰外销工作，降低除尘灰有害元素富集。

⑴为杜绝外售除尘灰随矿粉再次进入公司，该公司在除尘灰销售合作方的选择上明确要求为直接生产商，而非贸易商。

⑵加强高炉布袋灰销售工作，严格杜绝高炉布袋除尘灰在生产系统的使用。

⑶该公司2#烧结机设计中机头电除尘3、4#电场除尘灰进行外排，投产后一直进行外销，考虑机头电除尘灰K₂O、PbO含量较高，该公司对1#烧结机电除尘灰卸料进行改造，将1#烧结机2#、3#、4#电场除尘灰外排，每天机头电除尘灰产生量30吨，其中10-15吨外销。

⑷通过外销有害元素高的除尘灰以及进厂炉料有害元素控制，该公司高炉碱、锌、铅负荷得到了有效的控制。

表5  高炉有害元素负荷

5、结束语

5.1为减弱除尘灰配加对烧结、球团生产带来的负面影响，除尘灰配加前务必要充分的润湿、混匀，并单仓配加。除尘灰加湿不仅单仓配加、造球的要求，同时加湿后能降低二次扬尘，是该公司清洁生产、工业旅游建设的要求。

5.2实施烧结区域除尘灰统一定时收集、配加，该公司年转运费用降低约20余万元，同时炼铁、炼钢除尘灰在中和料场单仓配加、球团竖炉配加部分除尘灰后，该公司烧结矿烧结矿TFe稳定率、碱度稳定率、烟气颗粒物浓度均得到了改善。

5.3 ZnO广泛地应用于塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、润滑油、油漆涂料、药膏、粘合剂、食品、电池、阻燃剂等产品的制作中，K、Pb元素也可被用于生产钾肥、氯化铅，高炉煤气布袋灰ZnO含量较高，机头电除尘灰K₂O、PbO含量较高，均不宜在生产系统配加，可直接外售至相应的加工企业。

5.4为控制铁前有害元素的富集，目前各钢企在除尘灰的使用上方法众多，如除尘灰选铁选碳、除尘灰压块供炼钢使用、转底炉生产金属化球团等方法，各个企业应根据自身实际情况选择除尘灰处理、使用方式，关键是要从进厂原料上进行把关。

参考文献

[1] 张明姬, 姬光刚,李贡生.莱钢高炉有害元素的危害与控制［J］. 2015年2月，第34卷第1期。