經過多年發展,我國鋼鐵工業固廢綜合利用率取得了巨大的進展,多數固體廢物實現了資源回收及綜合利用,但鋼渣及含鋅塵泥未能找到合適綜合處理途徑。本文分析了鋼渣、含鋅塵泥處理現狀,針對鋼渣活化改性,安定性改善及塵泥脫鋅工藝進行分析比較。
鋼鐵行業是典型的資源、能源密集型工業,鋼鐵企業生產在消耗大量資源的同時產生大量廢棄物,鋼鐵行業固體廢棄物產生量占工業固廢總量超過18%,多數固體廢物實現了資源回收及綜合利用,但鋼渣、含鋅塵泥的綜合處理是一直困擾著企業。目前,鋼渣資源化利用主要方式是回收其中的金屬鐵,將尾渣深加工,尾渣綜合性能差、處理難度大、大量尾渣堆存在鋼鐵企業內無法處理。含鐵塵泥主要利用方式為回配返燒結、煉鋼工序,雖實現了資源回收,但金屬鋅等有害元素的循環富集對企業正常運行有阻礙。
鋼渣是煉鐵過程中產生的一種工業廢渣,工序的不同,可分為脫硫、轉爐、鑄余、電爐渣等等。鋼渣利用的主要方式是回收其中的金屬鐵和渣鐵,渣鋼、磁性粉分別返煉鋼,燒結工序,尾渣用于水泥生料及混合料、工程回填、混凝土摻和料。為了提高尾渣的利用率,部分鋼鐵企業建立了鋼渣微粉生產線,將為渣粉磨成合格粒度鋼渣微粉與水泥熟料混合制備水泥。
含鐵塵泥指燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼等工序除塵過程收集的顆粒物,塵泥量一般為鋼產量的8-12%。含鐵塵泥根據工序不同,成分差異性較大,普遍含有30%以上的有價鐵元素,具有巨大的資源化利用潛力。目前,含鐵塵泥大部分返回燒結配料,部分冷壓球團加工后返煉鋼作為冷卻劑和造渣劑使用等等,雖然基本實現了資源化利用,但由于含鐵塵泥品味差別較大,且含有有害雜質,長期直接循環使用會造成燒結礦鐵品味降低、有害雜質含量提高,導致爐襯壽命和高爐利用系數降低,實際生產過程中需結合塵泥不同成分,采取針對工藝,充分挖掘資源價值。
鋼渣尾渣的三個特性:1.凝膠活性低。相較于高爐礦渣,鋼渣內有效凝膠成分含量占比低,礦物內晶體致密、粗大、尾渣綜合膠凝活性較低。2.難磨性。尾渣中含有部分金屬鐵以及鐵氧化物,易磨性差,加工能耗高。3.安定性不良。內部含有較高含量的氧化鈣,完全水化時間長,水化膨脹造成體積安定性的隱患。目前,尾渣綜合利用率不足40%,多為附加值應用。為實現尾渣資源化利用,需要在鋼渣活化改性、安定性改善方面實現突破。
活化改性
尾渣有與普通硅酸鹽水泥相似的化學成分及礦物組成,有很大的活性潛力,為改善尾渣活性,提高利用率,對尾渣展開活性化改性研究,力求尋找破解尾渣綜合處理難現狀,主要方法包括:化學激發活化、物理磨細活化、相分離活化及高溫重構。
安定性改善
合適鋼渣預處理方式,可保證其礦物活性不降的情況下,有效 促進鋼渣建材資源化利用,現有的鋼渣預處理工藝包括冷棄法、水淬法、風淬法、熱潑法、淺盤法、滾筒法、;喎ê蜔釥F法等。其中應用廣泛的是滾筒法和熱燜法。
含鋅塵泥
含鋅塵泥主要包括高爐煤氣凈化過程中收集的粉塵或塵泥、轉爐、電爐煙氣收集的粉塵等等,含鋅塵泥簡單回配燒結會造成鋅的循環富集,影響高爐和燒結機使用壽命。
回轉窯
回轉窯法是把鋼鐵廠內各種來源的廢料經過預處理,然后同還原劑送入還原窯,窯內爐料被加熱裝置加熱至一定溫度使用廢料中的鐵和鋅的氧化物被還原,這樣鋅在窯溫下蒸發并與排出的煙氣一起離開回轉窯,經過收集裝置富集鋅。
回轉窯工藝再國內應用較廣泛,具有工藝成熟、投資成本較低、設備運行簡單等優點。但存在生產過程中窯內高溫段易結圈,工序能耗大,產品質量低等缺點。
轉底爐
轉底爐工藝是將含鋅 塵泥、碳粉和黏結混合造球。生球經過烘干后置于轉底爐內加熱至氧化鋅被還原,還原出的鋅被蒸發并隨煙氣一起排出,經冷卻系統時被氧化成細小的固體顆粒而沉積在除塵器內。
轉底爐具有原料適應性好、運行成本低等特點。主要缺點包括:原料中的硫未能在轉底爐內有效脫硫,從而導致生產的產品中硫含量普遍提高,在還原的過程中較生二次氧化使得產品質量金屬化率降低。
當前,轉底爐、回轉窯工藝因現工藝存在不足,綜合處理費用較高,未能實現規;瘧。眾多研究機構在探索含鋅塵泥處理新工藝等機構提出的熔融還原電爐工藝處理含鋅塵泥,與現有火法處理工藝相比較,新工藝原燃料適應性廣,污染少,能耗低,生產成本低。
結論
鋼鐵企業固廢正在經歷資源處理向資源高價值利用轉變階段,在提高資源利用率基礎上,如何充分利用固廢有價資源成分企業綠色發展前提。鋼渣和含鋅塵泥綜合處理問題成為鋼企需要攻克的難題。
鋼渣應加速破解資源化利用地現狀,重點拓展建材化應用方向,加強針對尾渣活化改性,安定性改善研究。
中高鋅塵泥循環使用前需要進行脫鋅處理及鋅粉回收,轉底爐工藝再環保節能方面有一定優勢,推廣使用,熔融還原工藝原燃料適應性廣、處理能力大。有研究價值。