解决循环利用中高炉锌富集难题,化有害元素为高品质资源
高炉含锌瓦斯泥危害高炉,炉况不顺、降低高炉寿命、污染大气环境一直是冶金生产中一项复杂的技术难题。马鞍山钢铁股份有限公司(以下简称马钢)近日正式投运国内首套20万t/a含锌尘泥转底炉脱锌装置,马钢引进新日铁最先进的尘泥脱锌转底炉工艺技术,并自主集成、设计配套设施,无害化利用马钢慈湖新区所产生的全部瓦斯泥和OG泥,金属化率大于80%的金属化球团14万吨/年,系统脱锌率达85%以上。这个项目的实施对推动我国钢铁工业在冶炼过程中稀有、稀微元素提取技术的发展、提升冶金固废加工处理能力、系统内循环利用高附加值原料、促进冶金生产中各项经济技术指标改善等都有着积极的意义。
锌富集难题首先要解决 循环利用导致瓦斯泥、OG泥锌含量超标,大大高于高炉的承受力,脱锌刻不容缓 目前,我国有700余家钢铁企业,通过结构调整和工艺技术改造,许多装备技术达到了世界先进水平。但设计时,高炉瓦斯泥、锌富集问题一直没有突破性解决方案,严重威胁高炉的顺行、高产、低耗和长寿。 2007年9月,马钢建成具有国际先进水平的慈湖新区500万吨工程。其中高炉煤气采用湿法净化除尘工艺,年产高炉瓦斯泥约6.5万t/a(干基),重力除尘器除尘灰6.5万t/a,高炉炉前除尘灰3.25万t/a;转炉一次烟气也采用湿法净化除尘工艺,年产OG泥12万t/a(干基),转炉二次烟气除尘灰3.1万t/a。由于,高炉瓦斯泥全铁含量在36%左右,碳含量在40%左右,转炉OG泥全铁含量在55%左右,碳含量在4%左右,其他除尘灰也都含碳、含铁,如果能有效利用这些废物无疑将提高钢铁企业效益。但是,随着循环利用,瓦斯泥中锌、碱金属等有害元素富集严重,最高时瓦斯泥中锌含量达7.07%,加之转炉含锌废钢量利用的逐步增加,新区转炉OG泥的锌含量从投产初期的0.2%上升到1%左右,大大高于高炉的承受力。 按工艺要求,这些含铁粉尘和污泥均应进行处理后循环利用,但循环利用首先要解决锌富集难题。马钢经过技术分析和实验研究,与日本新日铁工程技术公司、三菱商社进行技术合作,自主集成设计,建设国内首套转底炉脱锌系统,除部分核心设备引进外,关键及配套设施实现了国产化。 这项工程年设计处理烧结、高炉、转炉含锌粉尘干量为20万吨以上,其产品可作为高炉原料,转底炉产生的粉尘含锌较高,可作为锌厂的原料,炉子排山的废气经余热锅炉后产生蒸汽,可使钢厂内产生的炉渣在钢厂内循环利用。
推动钢铁工业稀有、稀微元素提取技术发展 通过含锌尘泥转底炉脱锌关键技术自主集成、脱除易在高炉风口富集的锌元素,是实现冶金尘泥高效循环利用的一个探索,对整个行业及相关行业起到示范作用 马钢国内首家20万t/a含锌尘泥转底炉脱锌装置,自今年5月份试生产以来,通过对工艺不断优化、调控,生产逐步趋于稳定,实现锌、碱金属有害元素的减少和金属铁、碳回收利用,减轻了有害元素富集对高炉系统的危害,无害化利用新区所产生的全部瓦斯泥和OG泥,并做到回收含锌55%的粗锌粉0.3万吨/年,金属化率大于80%的金属化球团14万吨/年,以及过热饱和蒸汽,系统脱锌率达85%以上,排碱率达60%,烟尘浓度低于50mg/m3。其主要产品金属化球团化学成分、强度及脱锌率等各项理化性能均达到设计水平,部分指标甚至超过新日铁同类产品指标。 在生产过程中,物料中的铁、碳得到有效利用和余热充分回收,使高炉有害的锌元素被气化脱除,解决了含锌尘泥循环利用的后顾之忧,缩短了循环流程,且将循环利用上升到高品质资源化水平。其主要产品为金属化球团,可供高炉或转炉使用,高炉加入球团10千克/吨铁,可降低高炉焦比2.3千克/吨铁,副产品为蒸汽和粗锌粉等,可作为锌厂原料。据有关负责人介绍,马钢为这项技术投资3亿多元,如果继续对工艺优化,并强化管理,马钢有望在3年之后收回成本。因此,这位负责人认为,含锌尘泥转底炉脱锌技术对提高马钢经济效益、环境效益和社会效应都具有重要意义。 这项技术的成功应用,还受到多方面重视,并获国家财政补助1000万元。有专家称,通过含锌尘泥转底炉脱锌关键技术自主集成、脱除易在高炉风口富集的锌元素,是实现冶金尘泥高效循环利用的一个探索,对整个行业及相关行业起到示范作用,有利于推动我国钢铁行业在冶炼过程中稀有、稀微元素提取技术的发展。
…………………■背景资料………………… 在钢铁生产过程中,会产生大量含铁粉尘。这些粉尘大多数都可以通过返回烧结或造球的方法,再次进入高炉或转炉冶炼,以得到循环利用。但一部分由于锌含量较高,进入高炉将造成锌的富集,直接影响炉况顺行和高炉寿命,而且又难以循环利用,很多企业采取外卖或填埋的办法处理。为使这一部分粉尘得到合理利用,日本各钢铁企业引进或开发了相关技术,并取得了显著的成效。采用转底炉(RHF炉)工艺处理高锌含铁粉尘生产还原性团块供高炉使用,就是其中成功的一例。 我国对环形转底炉技术也进行了大量的研究。北京科技大学从1992年起,先后与舞阳钢铁公司、四川阿坝某磁料公司合作,进行过环形转底炉的试验研究,并获得了一定成果。但目前仅着眼于直接还原生产海绵铁,还未考虑对含铁原料中有害杂质的回收与利用。 环形转底炉法原是一种用来焙烧含碳球团生产海绵铁的新的煤基直接还原技术。其工艺特点是:将含铁物料与固体燃料(煤粉或焦粉)混合造球(或压块),使之以薄料层(15~40mm)的形态均布于底部转动的环形炉内,然后在高温下(1300~1350℃)敞焰加热,以实现物料的快速还原。在此过程中,物料中的锌等有害元素将被气化脱除,并得到回收。
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