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钢铁冶金含铁尘泥高效循环利用技术思路与工艺

2008-06-25 15:49:05 来源:中国选矿技术网   作者:未知

    发展循环经济已经得到世界的普遍认同,成为人类文明进步的时代要求。我国钢铁工业持续快速发展将受到资源、能源和环境三大因素的严重制约,只有走发展循环经济之路,才能真正解决制约钢铁发展的瓶颈问题。
    高效回收利用钢铁冶金尘泥中的有效元素,实现所有含铁尘泥资源的循环利用,无疑是发展钢铁工业循环经济的重要内容。据统计,我国大型联合钢铁企业产生的含铁粉尘和污泥约占钢产量的10%,其中烧结工序粉尘产量占烧结矿产量的2%~4%,炼铁工序粉尘(泥)产量约占铁水产量的3%~4%,炼钢工序尘泥产量约占钢产量的3%~4%,轧钢工序固废产量约占轧材产量的0.8%~1.5%。烧结区、炼铁区、炼钢区以及轧钢区的含铁尘泥平均铁品位分别约为55%、43%、48%和70%,此外,还含有部分氧化钙和碳等有用物质,具有十分可观的回收利用价值。
    钢铁冶金含铁尘泥处理技术在国内起步相对较晚,目前大多数钢铁企业采用直接配入烧结系统回用的方式处理钢铁尘泥。直接回用烧结的方式在一定程度上实现了尘泥资源的回收利用,但是由于缺乏各类物料均质化、整粒与除杂(去除危害钢铁冶炼生产的杂质元素,如锌、铅、钾、钠等)过程,使得在回用这些尘泥过程中存在影响正常生产的问题,同时也带来了新的环保问题。这些问题集中表现为影响烧结透气性,烧结生产波动较大,进而影响烧结矿产品质量与正常生产;由于缺乏除杂系统,这些尘泥中含有钾、钠、锌等有害元素,直接影响烧结电除尘效果,导致烧结电除尘不能达标,影响环境保护。有害元素锌随烧结矿进入高炉,并在高炉内循环富集,致使高炉结瘤,影响高炉正常生产。因此,直接回用烧结的方式不能彻底解决钢铁尘泥高效资源化回收利用问题,需要开发均质化、整粒和除杂工艺来避免对烧结生产和烧结矿质量的负面影响。
    国外钢铁冶金尘泥处理技术相对较为先进,典型的尘泥处理技术有:尘泥冷固结造块回用高炉炼铁技术,转底炉处理高锌尘泥技术,熔融还原法处理尘泥技术。其中尘泥冷固结造块回用高炉炼铁技术能够缩短尘泥回用钢铁冶炼系统的流程,具有一定的优越性。但是,该方法需要添加大量水泥等粘结剂,需要占用大量场地来养护冷固结产品,这些粘结剂最终又回到高炉冶炼,消耗大量的能源,并转化为高炉渣,因此,成本较高,影响高炉生产效率。转底炉和熔融还原技术具有较为彻底的除杂和回收金属铁资源功能,但投资相对较高,生产成本居高不下,难以在短时间内推广应用。
    目前我国的钢渣和含铁尘泥处理技术相对较弱,尚不能支撑钢铁固废资源高效循环利用。国外技术相对较贵,在投资和运行成本方面国内均难以承受。因此,急需要开发适合我国国情的钢铁固废处理技术,以尽快满足发展循环经济的需要。本文提出一种以建设钢铁工业循环经济工业园的形式集中加工处理钢铁冶金所有含铁尘泥。按照“资源高效循环利用、不影响钢铁主流生产、绿色环保”的原则,将危害钢铁生产的元素(锌、碱金属等)分离出来,用作其他工业生产的原料;将可用于钢铁生产的元素(铁、碳、钙等)尽可能回收循环利用,真正实现“变废为宝”和资源高效利用。以期为我国钢铁工业含铁尘泥资源化利用树立示范,走出一条符合我国国情的钢铁工业循环经济道路,推进我国钢铁工业的可持续发展。
    一、总体技术思路
    建设钢铁工业循环经济工业园,将钢铁生产中产生的固体废弃物(尘泥)作为原料,在工业园内集中加工处理。一方面,将可以回用于钢铁生产的物质加工成满足钢铁生产原料质量要求的产品,该产品用作钢铁生产的工序原料,实现有用物质在钢铁工业内部循环利用;另一方面,将危害钢铁生产的物质分离出来,用作其他相关工业生产的原料,实现物质在钢铁工业与其他相关工业之间的循环利用,最终达到物质利用率100%,真正体现循环经济的理念。原则性技术思路如图1所示。
    二、工艺方案
    2.1 整体工艺描述
    以建设首钢迁钢循环经济工业园为例,工业园内规划设计了钢渣加工处理厂、高炉水渣加工处理厂和含铁尘泥加工处理厂。其中,含铁尘泥加工处理厂规划设计了三条工艺路线,即:“多种尘泥均质化造粒回用烧结工艺”、“OG泥与氧化铁皮造块回用转炉造渣工艺”和“高含锌与高含钾钠的尘泥脱锌、脱钾钠工艺”。
    多种尘泥均质化造粒回用烧结工艺:主要以来自钢铁厂的各类尘泥和脱锌、脱钾钠后的可回收物质为原料,按照一定比例分类配合,定量配合后的物料经过充分搅拌、均匀混合后进行造粒,造粒后的物料进入烧结配料系统,回用烧结,实现固废资源回收循环利用。
    OG泥与氧化铁皮造块回用转炉造渣工艺:主要以OG泥和氧化铁皮为原料,通过干燥脱水处理后,按一定比例配加粘结剂进行混碾和成型。成型后的冷固结块进入转炉炼钢

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