隨著國(guó)內(nèi)外鋼鐵行業(yè)環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展的明確要求，鋼鐵企業(yè)將在生產(chǎn)過(guò)程中的國(guó)體廢棄物進(jìn)行再生利用，探索企業(yè)內(nèi)部特征廢物工序協(xié)同處置技術(shù)路徑，即在循環(huán)經(jīng)濟(jì)中，資源不是枯竭，而是重復(fù)使用，產(chǎn)品的最終歸宿不是浪費(fèi)，而是進(jìn)一步的產(chǎn)品。某公司積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，率先在國(guó)內(nèi)推廣先進(jìn)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)工藝技術(shù)，建立固態(tài)廢棄物循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)鏈。特別是第一煉軋廠100t電爐復(fù)產(chǎn)后，產(chǎn)能達(dá)到85萬(wàn)t/a以上，在冶煉生產(chǎn)過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生約1.1萬(wàn)t/a的干法除塵灰，數(shù)量巨大，循環(huán)利用經(jīng)濟(jì)建設(shè)迫在眉睫。

目前，國(guó)內(nèi)鋼企大多采取返回原料場(chǎng)或燒結(jié)工序利用電爐除塵灰，大循環(huán)處置不僅增加工序能耗，還增加了企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行成本，環(huán)保方面也面臨較大的壓力。若按照危廢處置，隨著環(huán)保管控力度的加大，危廢處置的標(biāo)準(zhǔn)也大大提高，高達(dá)3500元/t，占電爐噸鋼生產(chǎn)成本約（40～50）元，處理工藝為無(wú)害化處理后填埋，未能使除塵灰中的鐵、鋅等元素實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用。同時(shí)，由于電爐除塵灰中Zn、K、Na等有害成分含量較高，用于燒結(jié)配料對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行影響較大。在此情況下，為保證電爐煉鋼生產(chǎn)的順行，電爐除塵灰只得采取在廠區(qū)內(nèi)部存放，帶來(lái)儲(chǔ)存場(chǎng)地有限及物料發(fā)熱自燃等問題。為有效解決當(dāng)前電爐除塵灰存在的問題，采取對(duì)除塵灰進(jìn)行冷固壓球的辦法，制備高強(qiáng)度、高品位球團(tuán)用于轉(zhuǎn)爐煉鋼造渣劑使用，走小循環(huán)道路，減少工序，及時(shí)內(nèi)部消化產(chǎn)生的除塵灰，并可回收除塵灰中的Fe、FeO、CaO等有益成分，改善爐渣性能，加速石灰溶化，降低氧氣、金屬和石灰消耗，在轉(zhuǎn)爐煉鋼中取得良好的冶煉效果。

基于以上情況，參照國(guó)內(nèi)外為數(shù)不多的電爐除塵灰現(xiàn)有處理技術(shù)方法，開發(fā)電爐除塵灰冷固球團(tuán)技術(shù)，以在較短時(shí)間內(nèi)解決電爐除塵灰內(nèi)部循環(huán)利用、實(shí)現(xiàn)環(huán)保無(wú)害化處置為根本目的，解決除塵灰儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的環(huán)境問題，促進(jìn)氧化鐵皮等含鐵原料的內(nèi)部使用，同時(shí)有效地降低除塵灰外排處置成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

100t電爐復(fù)產(chǎn)后，所產(chǎn)生的除塵灰包括布袋除塵灰和沉降室除塵灰兩部分，其中電爐布袋除塵灰量約14kg/t鋼，沉降室灰約6kg/t鋼。按年產(chǎn)85萬(wàn)t鋼（加部分鐵水）計(jì)算，每年約有1.1萬(wàn)t布袋除塵灰，0.5萬(wàn)t沉降室灰。電爐除塵灰的主要成分見表1所示。

以電爐除塵灰、氧化鐵皮為主要原料，配加粘結(jié)劑為輔助材料。主要原料情況為表2所示。

處理物料量：約3萬(wàn)t/a（干基）；

年作業(yè)時(shí)間：7200h/a；作業(yè)率：82.2%；

產(chǎn)品方案：冷固球團(tuán)約3萬(wàn)t/a；

成品規(guī)格及成份：TFe50%～60％，CaO 5%～10％，SiO₂1.5%～2.5％；

成品球外形尺寸：（準(zhǔn)40～準(zhǔn)50）mm （橢圓球形）；

單球強(qiáng)度：≥800N。

轉(zhuǎn)爐消耗量：按照目前相關(guān)技術(shù)資料介紹，冷固球團(tuán)轉(zhuǎn)爐消化量可以達(dá)到（22～25）kg/t 鋼，考慮到轉(zhuǎn)爐煉鋼對(duì)冷固球團(tuán)應(yīng)用技術(shù)的推廣、適應(yīng)、消化情況，最低消化量應(yīng)當(dāng)不低于（8～10）kg/t鋼。按60萬(wàn)t/月鋼產(chǎn)量，以噸鋼消耗10kg球團(tuán)計(jì)算，冷固球團(tuán)使用量為6000t/月，年使用量7.2萬(wàn)t，所產(chǎn)生的冷固球團(tuán)可以得到全部消化。

按比例將氧化鐵皮、除塵灰等原料通過(guò)添加粘結(jié)劑混合均勻，采用冷壓粘結(jié)固化成型工藝，經(jīng)過(guò)壓球機(jī)生產(chǎn)冷固球，然后篩分、烘干或晾干，即成為成分均勻、粒度均勻、強(qiáng)度好的冷固球團(tuán)。

電爐除塵灰冷固球團(tuán)生產(chǎn)工藝流程為：原料接收、配料、混合、壓球、烘干、成品存儲(chǔ)發(fā)運(yùn)等，主要工藝流程見圖1所示。

根據(jù)流程的特點(diǎn)，從工藝上可劃分為以下幾個(gè)系統(tǒng)：

1）原料系統(tǒng)：原料系統(tǒng)包含原料的接收、存儲(chǔ)、配料。所需除塵灰通過(guò)吸排車送至接收倉(cāng)，接收倉(cāng)頂設(shè)粉塵接收裝置。所需氧化鐵皮通過(guò)自卸車運(yùn)至車間現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)篩分后，篩下物進(jìn)入氧化鐵皮配料倉(cāng)，篩上物作為廢鋼原料返煉鋼。選擇適用的粘結(jié)劑，設(shè)置粘結(jié)劑存儲(chǔ)倉(cāng)。除塵灰、氧化鐵皮等原料倉(cāng)下設(shè)配料計(jì)量膠帶輸送至原料集合刮板機(jī)，通過(guò)刮板機(jī)輸送至輪碾機(jī)，粘結(jié)劑也通過(guò)稱量皮帶卸至集合刮板機(jī)，與除塵灰、氧化鐵皮一道進(jìn)入輪碾機(jī)加水混合；

2）混合壓球系統(tǒng)：混合壓球系統(tǒng)包括原料的混合、輪碾和高壓壓球。原料經(jīng)配料送至車間內(nèi)的混合料緩沖倉(cāng)，通過(guò)星型給料器給入輪碾機(jī)，經(jīng)輪碾機(jī)混合均勻后卸料，輸送至壓球緩沖倉(cāng)，定量給入高壓壓球機(jī)成球。本系統(tǒng)配置1臺(tái)輪碾機(jī)和1臺(tái)壓球機(jī)。壓制成球后經(jīng)過(guò)篩分機(jī)，篩上半成品進(jìn)入干燥環(huán)節(jié)，篩下物返回壓球系統(tǒng)重新壓制；

3）半成品烘干系統(tǒng)：對(duì)壓制成型的半成品球進(jìn)行烘干處理，縮短干燥時(shí)間，提高成品球強(qiáng)度。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，采用球團(tuán)立式干燥機(jī)或網(wǎng)帶式烘干機(jī)，烘干熱源從節(jié)能的方面考慮，使用煤氣、燒結(jié)機(jī)等周邊爐窯的余熱煙氣等。烘干溫度控制在300℃左右，烘干后成品球含水量＜5%；

4）成品存儲(chǔ)外運(yùn)系統(tǒng)：物料壓制成球烘干后，首先經(jīng)篩分環(huán)節(jié)，篩下物返回輪碾機(jī)混合后再次進(jìn)入壓球系統(tǒng)，篩上成品經(jīng)膠帶機(jī)送至輥篩，篩分后通過(guò)皮帶輸送機(jī)將成品球均勻卸至成品料倉(cāng)內(nèi)，直接裝車運(yùn)輸至轉(zhuǎn)爐煉鋼原料區(qū)域；

5）環(huán)保系統(tǒng)：為有效捕集工藝生產(chǎn)過(guò)程中散發(fā)出的粉塵和煙氣粉塵，根據(jù)工藝設(shè)置，分別設(shè)置環(huán)境除塵、通風(fēng)和空調(diào)設(shè)施。

環(huán)境除塵設(shè)施 刮板機(jī)及膠帶機(jī)進(jìn)出料位置設(shè)置除塵設(shè)施。環(huán)境除塵及成品倉(cāng)干燥系統(tǒng)為負(fù)壓式，環(huán)境除塵采用低壓脈沖袋式除塵器，除塵風(fēng)機(jī)采用離心式風(fēng)機(jī)。除塵風(fēng)機(jī)室外布置。系統(tǒng)流程均為：含塵氣體經(jīng)吸風(fēng)罩、抽風(fēng)管道，進(jìn)入除塵器作凈化處理，然后通過(guò)風(fēng)機(jī)送入消聲器作消聲處理，再經(jīng)排氣煙囪排入大氣。排放氣體的含塵濃度≤10mg/m³（標(biāo)態(tài)）。除塵系統(tǒng)的除塵器灰斗下設(shè)置輸灰機(jī)，把除塵灰輸送至原料倉(cāng)下刮板機(jī)，進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)利用。除塵風(fēng)機(jī)出口設(shè)置消聲器，風(fēng)機(jī)外殼包覆隔聲材料，系統(tǒng)噪聲滿足國(guó)家規(guī)范要求。

通風(fēng)空調(diào)設(shè)施：配電及其它有通風(fēng)換氣要求的輔助房，均設(shè)置軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)換氣。有消防監(jiān)控要求的站房，通風(fēng)設(shè)備與消防監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)鎖。為在夏季消除控制室、電氣室及其它有空調(diào)要求的室內(nèi)設(shè)備散發(fā)的余熱，各房間分別設(shè)置冷風(fēng)空調(diào)機(jī)進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)；

6）自動(dòng)化控制系統(tǒng)：系統(tǒng)整體采用機(jī)電一體化設(shè)備，設(shè)自動(dòng)和手動(dòng)控制方式。手動(dòng)操作在就地實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)方式由設(shè)備成套PLC柜控制。除塵設(shè)備設(shè)就地和遠(yuǎn)程兩地操作控制；

7）主要設(shè)備。主要設(shè)備情況見表3。

冷固球團(tuán)生產(chǎn)的主要能耗為電能。將工藝布置做到流程順暢，盡量減少物料的轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)，可以減少提升運(yùn)輸設(shè)備，降低電耗。實(shí)施“零排放” 用水方案，節(jié)約用水，保護(hù)水質(zhì)。

該項(xiàng)目使用的能源動(dòng)力介質(zhì)需求情況見表 4。

1）科學(xué)設(shè)計(jì)格柵尺寸。氧化鐵皮是經(jīng)過(guò)格柵、斗提提升機(jī)、倉(cāng)頂振動(dòng)篩處理后進(jìn)入氧化鐵皮料倉(cāng)，所以氧化鐵皮含水、含油，極易造成格柵堵料、下料不順?？茖W(xué)設(shè)計(jì)格柵大小，加強(qiáng)氧化鐵皮原料管理，既解決堵料問題，又能防止氧化鐵皮大量進(jìn)入斗式提升機(jī)而造成提升機(jī)壓死；

2）閥門的選型計(jì)算及控制。電爐除塵灰通過(guò)星型給料器、螺旋配料器計(jì)量，通過(guò)埋刮板輸送機(jī)、斗式提升機(jī)進(jìn)入輪輾機(jī)。星型給料器上方設(shè)有閥門，控制除塵灰進(jìn)入星型給料器速度。合理選擇閥門大小及開啟控制，既能防止物料大量進(jìn)入給料器，造成給料器壓死，還能滿足正常下灰量的需求；

3）振動(dòng)電機(jī)的選型。因物料有粘性，會(huì)造成緩沖倉(cāng)粘料，需配備使用振動(dòng)電機(jī)。電機(jī)過(guò)大，會(huì)使物料大量砰出；電機(jī)過(guò)小，效果差，經(jīng)常出現(xiàn)下料口堵現(xiàn)象，人工檢查處理極為困難。通過(guò)數(shù)字建模計(jì)算，選擇合適振動(dòng)電機(jī)，有效規(guī)避以上難題；

4）壓縮空氣自動(dòng)排水設(shè)計(jì)。定期對(duì)壓縮空氣管道進(jìn)行放水，防止水分通過(guò)壓縮空氣進(jìn)入灰倉(cāng)，造成下灰困難。

1）轉(zhuǎn)爐加快成渣，改善渣料結(jié)構(gòu)。吹煉初期轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)溫度較低時(shí)配加除塵灰冷固球團(tuán)，一方面可增加出渣中的FeO含量，提高CaO的溶解速度，有效降低爐渣黏度，利于FeO向石灰晶格內(nèi)遷移，生成低熔點(diǎn)物質(zhì)，有效防止石灰表面層2CaO·SiO₂的生成。另一方面前期較高的FeO可快速在鋼渣界面生成乳化渣，促進(jìn)脫磷反應(yīng)。

同時(shí)冷固球團(tuán)加入轉(zhuǎn)爐，石灰熔化率提高，加上除塵灰冷固球團(tuán)攜帶的一部分CaO又可減少石灰消耗；

2）冷固球團(tuán)有冷卻效果，可替代部分鐵礦石。冷卻吸熱包括物理冷卻吸熱、化學(xué)冷卻吸熱兩種。物理冷卻吸熱方面，電爐除塵灰冷固球團(tuán)與鐵礦石的組成相近（主要含TFe），兩者物理冷卻吸熱原理相同?；瘜W(xué)冷卻吸熱方面，雖然鐵礦石中的TFe比電爐除塵灰冷固球團(tuán)約高5%左右，但是在鐵水成分、出鋼溫度相近范圍內(nèi)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證電爐除塵灰冷固球團(tuán)冷卻效果與鐵礦石冷卻效果基本相近。

3）簡(jiǎn)化爐前操作、降低轉(zhuǎn)爐護(hù)爐成本、提高金屬所得率。除塵灰冷固球團(tuán)有較好的起渣、化渣效果，替代了礦石，簡(jiǎn)化了爐前操作。轉(zhuǎn)爐吹煉前期加入除塵灰球團(tuán)不僅能均衡吹煉前期升溫速率，還可避免冶煉中期金屬“返干”和脫磷率低，也降低了鋼鐵料消耗。轉(zhuǎn)爐配加冷固球團(tuán)可使冶煉初期爐渣堿度提高，MgO在渣中溶解度降低，有效減少冶煉初期爐襯侵蝕，還有利于轉(zhuǎn)爐耐材的壽命延長(zhǎng)，降低轉(zhuǎn)爐的護(hù)爐成本。冷固球團(tuán)中TFe含量在50%～55%，使電爐除塵灰中的金 屬得到有效回收，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

1）原材料及能源價(jià)格：各類除塵灰原料不做計(jì)價(jià)；氧化鐵皮 （TFe≥65%）價(jià)格按600元/t；結(jié)合劑加入量按5%，折合價(jià)格180 元/t；電價(jià)按照0.5元/度；水價(jià)按4元/m³。生產(chǎn)1t成品冷壓球的綜合成本約400元/t成品球；

2）經(jīng)濟(jì)效益

年生產(chǎn)冷固球團(tuán)3萬(wàn)t。產(chǎn)品成本為400元/t，替代轉(zhuǎn)爐鐵礦石（含鐵量 62%）、減少氧氣、石灰消耗，一年可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益550萬(wàn)元/a以上；

3）社會(huì)效益

減少資源浪費(fèi)，保護(hù)環(huán)境，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，推進(jìn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1）除塵灰冷固球團(tuán)技術(shù)生產(chǎn)的冷固球團(tuán)，改善爐渣性能，加速石灰溶化，降低氧氣、金屬和石灰消耗，探索出一條應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐煉鋼的途徑；

2）解決了鋼鐵固廢除塵灰再利用難題，電爐除塵灰內(nèi)部循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展；

3）回收除塵灰中的Fe、FeO、CaO等有益成分，促進(jìn)氧化鐵皮等含鐵原料的內(nèi)部使用，替代轉(zhuǎn)爐鐵礦石，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。總之，電爐除塵灰冷固球團(tuán)技術(shù)及應(yīng)用，不僅解決環(huán)保、安全問題，確保了生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的需要，而且?guī)?lái)了社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的同步提升。