高培程 王長濤 劉曉 周建灃

摘要：鋼鐵冶金含鐵塵泥的低成本回收利用是一項降本增效的重大舉措，對企業的可發展具有重要意義。本文通過對含鐵塵泥固廢進行燒結杯實驗，固廢混合料透氣性較好，燒結速度快，但是燒結杯內壁附著堿金屬，壁板存在糊堵。通過燒結杯實驗的結果，按照不同的固廢比例進行工業實驗，生產的燒結礦堿度為3.70倍、TFe為49.54%、平均粒徑為21.78mm，質量較好，滿足要求，但在生產過程中存在一定的問題，同時提出一定的解決方案，有助于生產的穩定和高效生產。

關鍵字： 高比例；固廢；超高堿度  

1 前言

鋼鐵冶金原料場、燒結、球團、焦化、高爐、煉鋼、軋鋼等工序會產生大量的含鐵固體廢物，其中含有鐵、碳等有價元素，如果能對其進行合理的資源化利用，不僅會降低其對環境的污染，還能節約資源，具有良好的環保效益和經濟效益^[1]。特別是，近年來受國際和國內經濟低迷態勢的影響，中國鋼鐵行業面臨著巨大的困難和挑戰，鋼鐵市場已進入“寒冬”，行業出現大面積虧損，活下去是鋼鐵企業考慮的頭等大事。因此，鋼鐵冶金含鐵塵泥的低成本回收利用是一項降本增效的重大舉措，對企業的可持續發展具有重要意義^[2]。

根據相關研究^{[3 - 4]}，鋅元素是固廢中的主要有害元素，若高爐爐料含鋅量過高，鋅會在高爐內揮發，與高爐內襯和爐內原料發生化學反應形成爐瘤，導致爐料空間變小，下降不暢，致使高爐發生崩料、滑料等事故，影響高爐正常運行。鈉、鉀等堿性金屬含量過高，會影響燒結的透氣性，降低燒結礦強度，降低高爐爐內料柱的透氣。因此，堿金屬含量高的含鐵塵泥固廢生產的燒結礦不能應用于高爐煉鐵。

隨著帶式焙燒機的投入使用，球團礦的產量大幅度提升，燒結礦的產量存在一定的富裕。因此，我們開辟一條新途徑：用這些含鐵塵泥固廢生產超高堿度的燒結礦，作為煉鋼的造渣劑使用。

2 燒結杯實驗

2.1 固廢混勻料化學成分

表1 固廢主要成分表

從表1可以看出：固廢混勻料的水份為14.5%左右，水份較高，影響混勻效果；堿金屬含量高，如鋅含量為8.73%等，極易造成篦條糊堵及電場板結等問題；硫含量平均0.065%，含量高，影響外排指標。

2.2燒結杯實驗

表2 燒結杯實驗料比

2.2.1混合料粒級

從造球效果看，濕料-3mm粒級較少，燒結透氣性較好；但烘干后球粒級較差，說明混合料強度較差，具體情況如表3。

表3 混合料粒級

混合料粒級        烘干后混合料情況

2.2.2燒結參數變化

燒結杯采用定負壓操作，設定負壓-12KPa，因造球效果好，燒結負壓平均8KPa，燒結速度快。

2.2.3燒結杯分析

（1）從燒結杯上部看，存在較多、較大顆粒的固廢混勻料，分析混合料沒有與燃料結合，表層礦質量較差；同時中下部燒結礦孔洞較多，結礦質量較差，下部可見未點燃混合料，分析固廢混勻料的水份大，不利于燃料的混勻。

（2） 燒結杯試驗后，燒結杯杯壁、篦板以及風箱都出現大量白色物質，白色物質為堿金屬；壁板出現糊堵問題。從單杯試驗結合分析，堿金屬過高很容易造成篦條糊堵及影響電場運行。

通過燒結杯實驗，可以看出含鐵塵泥固廢的混合料的制粒效果好，燒結透氣性好，燒結的負壓低、速度快，但是生產的燒結礦質量較差，且燒結杯杯壁、壁板等出現大量的堿金屬，篦板出現糊堵問題。

3 燒結生產實踐

3.1料比

參考燒結杯實驗的結果，同時考慮對環保、篦條、電場等的影響，組織制定分階段調整模式生產堿度為4倍的固廢燒結礦，料比情況如表4。

表4 含鐵塵泥固廢燒結礦料比

3.2實驗結果

3.2.1混合參數

表5 混合參數

通過表5可以產出，隨固廢配比增加，混合料-3mm粒級增加，最高增加4.34%，混合料的平均粒徑變化不大；混合料水份呈上升趨勢，最高上升2.46%。

3.2.2燒結參數

表6 燒結參數

從表6可以看出，燒結機的平均料厚與正常混合料相比下降21.20mm，主要是受風門下調的影響。同時，為保證燒結機燒透冷好，減少糊篦條問題發生，燒結機終點位置按照不超70米控制，總管溫度平均上漲16.18℃，導致主抽風機進口溫度和脫硫脫銷布袋除塵器溫度過高甚至超標，通過下調燒結機風門使這兩個溫度達標，主抽風門最低下調至30%。

3.2.3燒結礦質量

表7 燒結礦成份

從表7可以看出，燒結礦中S含量由0.03%上漲至0.06%，主要是隨著燒結礦堿度的提高，燒結反應過程中CaO含量高,將部分硫固結在燒結礦中。

表8 燒結礦質量

為減少對后續正常生產影響，燒結返礦全部進入成品系統，對燒結礦的粒度組成造成一定的影響。從表8可以看出，燒結礦中-5mm占比上升4.16%、5-10mm占比降低8.12%、≥40.0mm占比上漲3.46%，燒結礦平均完成22.06mm，且轉鼓強度完成87.63%，燒結礦的質量較好，分析主要原因是燒結機終點靠前，有利于燒結礦質量提升。同時，燒結礦大塊增多，需要加強對后續料庫的檢查，避免大塊堵料庫對生產造成影響。

3.2.4外排情況

入口二氧化硫曲線                  出口二氧化硫曲線

通過上圖可以看出，脫硫系統入口SO₂ 的濃度由557.3mg/m³逐步降至60.3mg/m³，出口SO₂外排數據為2mg/m³左右，隨著固廢的配加增加入口SO₂有小幅度波動，期間最高上升至305.2mg/m³。因出入口SO₂較低，兩個系列加水量由原來1.8m³/h降至0.6m³/h，兩個系列間斷停止加新灰，在生產含鐵塵泥固廢燒結礦過程中出口SO₂外排平均值2.16mg/m³。

4 生產中存在的問題及控制措施

（1）固廢上料過程中需要頻繁攢料，影響上料效率，同時其他金屬料倉倉位下降；料場存儲空間少，存在和軋皮搭界混料問題，有可能影響高爐。

改進措施：在倒運前，做好場地清理，滿足消耗量場地需求；固廢進料前做好軋皮倒運工作，在固廢進料過程中停止軋皮進料，減少交叉卸車造成混料問題發生；上料過程中現場配備一臺鉤機，隨時做好備料工作，提高上料效率；生產固廢燒結礦期間，制造部物流室提前協調火運計劃，減少生產期間翻車數量，保證粗破上料效率。

（2）在生產過程中固廢混勻料雜物、大塊多，原料上料需專人看護；二混中間倉圓輥頻繁堵篦子，需專人清理；緩沖礦槽閘門頻繁卡塊，影響燒結機布料，嚴重影響燒結機的穩定運行。

改進措施：組織固廢混勻料篩分，避免大塊進入流程，嚴格控制+8mm粒級；在篦子、圓輥等點位多安排人員組織處理，避免給生產帶來影響。

（3）配料室倉出現蓬倉，頻繁下料達不到，只能電震振打才能下料，影響下料波動；同時，由于電振的振打，固廢混勻料噴出，可能導致電子稱的零點漂移，也影響下料穩定。這些直接影響混合料含碳、水分，造成含碳過大，機尾出現生料。

改進措施：采用中間倉雙倉生產方式，異常物料單獨灌倉小比例配加，減少生產過程中的波動；配料室出現蓬倉也可能是因為配料倉中間下料，造成下部邊緣的物料長時間不流動造成的蓬倉，可以通過生產過程中根據計算生產時間和配比，使每一個倉的使用時間不一致，保證在生產過程中每一個倉都拉空一次，有助于降低蓬倉的頻次；噴灰后及時對電子秤的零點進行檢查，避免電子秤跑零點。

（4）固廢配比上調至70%后，混合料水分升高以及固廢混合料黏度大，造成二混中間倉下料不暢、頻繁蓬倉，形成大量板結料，需大量人力處理，也影響正常生產。

改進措施：生產過程中采用逐步變料模式，減少大比例調整對燒結生產的影響；盡可能的降低固廢的比例，降低中間倉蓬倉的幾率；做好中間倉電震等檢查，確保靈敏可靠，在發現蓬倉問題后，及時協調人員處理；建議含鐵塵泥固廢燒結礦固廢混勻料配比不超50%。

（5）在開始生產和生產結束變料過程中，混合料含碳、水份波動，影響燒結機的穩定運行，甚至機尾出紅塊、生料，嚴重影響燒結礦的質量。

改進措施：生產固廢燒結礦，混合料含碳采取分步調整模式，在開始生產變料時上調測算含碳的50%，減少與正常料混合后含碳過大問題發生；在正常物料拉空后，再次上調測算含碳的50%，避免混合料含碳過低，影響結礦質量；上調含碳物料機尾后，及時查燒結機機尾斷面情況，根據實物質量做好含碳下一步調整。生產結束后，正常混合料上料，含碳較正常生產下調0.1%，10分鐘后恢復正常含碳。

（6）生產固廢燒結礦過程中，鋪底料上料困難，為保證后續正常生產，鋪底料厚度由80mm下調至50mm，但仍無法滿足生產需求，生產固廢燒結礦結束，鋪底料倉下降至57噸，高溫區接觸篦條，篦條損耗增加，且容易造成篦條糊堵。

改進措施：控制固廢燒結礦生產時間，按照每批次3000噸左右組織，減少鋪底料降倉；根據鋪底料倉位情況，及時調整鋪底料料厚，避免造成鋪底料厚度過低造成粘臺車等現象對生產帶來大的影響。

（7）燒結機終點位置控制在不超70米，篦條仍出現大量白色物質，篦條出現糊堵跡象；電場具體情況等需結合檢修進入電場內部檢查。

改進措施：燒結過程中做好燒結機篦條、電場參數檢查，發現問題及時處理；嚴格控制燒結機終點位置，減少篦條糊堵問題發生；結合檢修對電場參數進行檢查；盡可能減少生產固廢燒結礦的產量，輕微的篦條糊堵可通過后續的穩定生產得到緩解。

（8）生產固廢燒結礦的混合料的透氣行較好，為了控制終點位置、脫硫脫銷入口溫度等，主抽風門下調，影響生產的穩定和生產的效率。

改進措施：為穩定燒結機的控制，在固廢混合料達到燒結機的臺車時，布料厚度逐步上調，在生產完固廢燒結礦時，正常混合料到達臺車，布料厚度逐步下調至正?？刂?；由于混合料透氣行好，燒結參數變化較快，調整燒結機機速的幅度要相對大點。

（9）生產固廢時脫硫脫銷系統入口二氧化硫濃度低，易于控制，當到生產正常料時，由于入口二氧化硫濃度的突然上漲，對脫硫的控制帶來一定的壓力，甚至出現壓風門現象。

改進措施：通過計算來料到達燒結機的時間，提前上調加濕機的加水量和加新灰，低控本小時數據；正常上料時，由于自返的硫含量低于高返，可提前高控自返倉倉存，在此時大幅度上調自返配比和下調高返配比，來降低脫硫脫硝系統入口SO₂濃度。

（10）此次生產之后，下一批次的燒結礦的堿度較高，為出格品，特別是氧化鈣的含量上漲1.5%左右。原因為：鋪底料的堿度較高，影響燒結礦的堿度；雖然不生產返礦，但由于成品篩密封不嚴仍有一定的高堿度的返礦。

改進措施：正常料比下料過程中，灰石配比下調2%配比，3個小時后恢復1%灰石配比，保證燒結礦堿度；生產之前，對成品篩進行檢查處理，保證不產生返礦。

5 結論

（1）生產的高比例含鐵塵泥燒結礦堿度為3.70倍、TFe為49.54%、平均粒徑為21.78mm，結礦質量好，符合生產的要求。

（2）生產過程中存在一定的問題，需要不斷的改進來降低對生產的影響，提高生產效率。

參考文獻

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