隨著國內(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)過程中的國體廢棄物進行再生利用，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)濟中，資源不是枯竭，而是重復使用，產(chǎn)品的最終歸宿不是浪費，而是進一步的產(chǎn)品。某公司積極響應國家號召，率先在國內(nèi)推廣先進的循環(huán)經(jīng)濟工藝技術(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電爐復產(chǎn)后，產(chǎn)能達到85萬t/a以上，在冶煉生產(chǎn)過程中將會產(chǎn)生約1.1萬t/a的干法除塵灰，數(shù)量巨大，循環(huán)利用經(jīng)濟建設(shè)迫在眉睫。

目前，國內(nèi)鋼企大多采取返回原料場或燒結(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，危廢處置的標準也大大提高，高達3500元/t，占電爐噸鋼生產(chǎn)成本約（40～50）元，處理工藝為無害化處理后填埋，未能使除塵灰中的鐵、鋅等元素實現(xiàn)資源循環(huán)利用。同時，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)配料對系統(tǒng)運行影響較大。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，帶來儲存場地有限及物料發(fā)熱自燃等問題。為有效解決當前電爐除塵灰存在的問題，采取對除塵灰進行冷固壓球的辦法，制備高強度、高品位球團用于轉(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技術(shù)，以在較短時間內(nèi)解決電爐除塵灰內(nèi)部循環(huán)利用、實現(xiàn)環(huán)保無害化處置為根本目的，解決除塵灰儲運過程中的環(huán)境問題，促進氧化鐵皮等含鐵原料的內(nèi)部使用，同時有效地降低除塵灰外排處置成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

100t電爐復產(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t鋼（加部分鐵水）計算，每年約有1.1萬t布袋除塵灰，0.5萬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t/a（干基）；

年作業(yè)時間：7200h/a；作業(yè)率：82.2%；

產(chǎn)品方案：冷固球團約3萬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40～準50）mm （橢圓球形）；

單球強度：≥800N。

轉(zhuǎn)爐消耗量：按照目前相關(guān)技術(shù)資料介紹，冷固球團轉(zhuǎn)爐消化量可以達到（22～25）kg/t 鋼，考慮到轉(zhuǎn)爐煉鋼對冷固球團應用技術(shù)的推廣、適應、消化情況，最低消化量應當不低于（8～10）kg/t鋼。按60萬t/月鋼產(chǎn)量，以噸鋼消耗10kg球團計算，冷固球團使用量為6000t/月，年使用量7.2萬t，所產(chǎn)生的冷固球團可以得到全部消化。

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

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

根據(jù)流程的特點，從工藝上可劃分為以下幾個系統(tǒng)：

1）原料系統(tǒng)：原料系統(tǒng)包含原料的接收、存儲、配料。所需除塵灰通過吸排車送至接收倉，接收倉頂設(shè)粉塵接收裝置。所需氧化鐵皮通過自卸車運至車間現(xiàn)場，經(jīng)篩分后，篩下物進入氧化鐵皮配料倉，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)劑存儲倉。除塵灰、氧化鐵皮等原料倉下設(shè)配料計量膠帶輸送至原料集合刮板機，通過刮板機輸送至輪碾機，粘結(jié)劑也通過稱量皮帶卸至集合刮板機，與除塵灰、氧化鐵皮一道進入輪碾機加水混合；

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，通過星型給料器給入輪碾機，經(jīng)輪碾機混合均勻后卸料，輸送至壓球緩沖倉，定量給入高壓壓球機成球。本系統(tǒng)配置1臺輪碾機和1臺壓球機。壓制成球后經(jīng)過篩分機，篩上半成品進入干燥環(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)：對壓制成型的半成品球進行烘干處理，縮短干燥時間，提高成品球強度。根據(jù)現(xiàn)場情況，采用球團立式干燥機或網(wǎng)帶式烘干機，烘干熱源從節(jié)能的方面考慮，使用煤氣、燒結(jié)機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）成品存儲外運系統(tǒng)：物料壓制成球烘干后，首先經(jīng)篩分環(huán)節(jié)，篩下物返回輪碾機混合后再次進入壓球系統(tǒng)，篩上成品經(jīng)膠帶機送至輥篩，篩分后通過皮帶輸送機將成品球均勻卸至成品料倉內(nèi)，直接裝車運輸至轉(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、通風和空調(diào)設(shè)施。

環(huán)境除塵設(shè)施 刮板機及膠帶機進出料位置設(shè)置除塵設(shè)施。環(huán)境除塵及成品倉干燥系統(tǒng)為負壓式，環(huán)境除塵采用低壓脈沖袋式除塵器，除塵風機采用離心式風機。除塵風機室外布置。系統(tǒng)流程均為：含塵氣體經(jīng)吸風罩、抽風管道，進入除塵器作凈化處理，然后通過風機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（標態(tài)）。除塵系統(tǒng)的除塵器灰斗下設(shè)置輸灰機，把除塵灰輸送至原料倉下刮板機，進入系統(tǒng)循環(huán)利用。除塵風機出口設(shè)置消聲器，風機外殼包覆隔聲材料，系統(tǒng)噪聲滿足國家規(guī)范要求。

通風空調(diào)設(shè)施：配電及其它有通風換氣要求的輔助房，均設(shè)置軸流風機進行通風換氣。有消防監(jiān)控要求的站房，通風設(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)置冷風空調(diào)機進行空氣調(diào)節(jié)；

6）自動化控制系統(tǒng)：系統(tǒng)整體采用機電一體化設(shè)備，設(shè)自動和手動控制方式。手動操作在就地實現(xiàn)，自動方式由設(shè)備成套PLC柜控制。除塵設(shè)備設(shè)就地和遠程兩地操作控制；

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)運環(huán)節(jié)，可以減少提升運輸設(shè)備，降低電耗。實施“零排放” 用水方案，節(jié)約用水，保護水質(zhì)。

該項目使用的能源動力介質(zhì)需求情況見表 4。

1）科學設(shè)計格柵尺寸。氧化鐵皮是經(jīng)過格柵、斗提提升機、倉頂振動篩處理后進入氧化鐵皮料倉，所以氧化鐵皮含水、含油，極易造成格柵堵料、下料不順?？茖W設(shè)計格柵大小，加強氧化鐵皮原料管理，既解決堵料問題，又能防止氧化鐵皮大量進入斗式提升機而造成提升機壓死；

2）閥門的選型計算及控制。電爐除塵灰通過星型給料器、螺旋配料器計量，通過埋刮板輸送機、斗式提升機進入輪輾機。星型給料器上方設(shè)有閥門，控制除塵灰進入星型給料器速度。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）振動電機的選型。因物料有粘性，會造成緩沖倉粘料，需配備使用振動電機。電機過大，會使物料大量砰出；電機過小，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。通過數(shù)字建模計算，選擇合適振動電機，有效規(guī)避以上難題；

4）壓縮空氣自動排水設(shè)計。定期對壓縮空氣管道進行放水，防止水分通過壓縮空氣進入灰倉，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)溫度較低時配加除塵灰冷固球團，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，促進脫磷反應。

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

2）冷固球團有冷卻效果，可替代部分鐵礦石。冷卻吸熱包括物理冷卻吸熱、化學冷卻吸熱兩種。物理冷卻吸熱方面，電爐除塵灰冷固球團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冷卻吸熱方面，雖然鐵礦石中的TFe比電爐除塵灰冷固球團約高5%左右，但是在鐵水成分、出鋼溫度相近范圍內(nèi)，實驗驗證電爐除塵灰冷固球團冷卻效果與鐵礦石冷卻效果基本相近。

3）簡化爐前操作、降低轉(zhuǎn)爐護爐成本、提高金屬所得率。除塵灰冷固球團有較好的起渣、化渣效果，替代了礦石，簡化了爐前操作。轉(zhuǎn)爐吹煉前期加入除塵灰球團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，降低轉(zhuǎn)爐的護爐成本。冷固球團中TFe含量在50%～55%，使電爐除塵灰中的金 屬得到有效回收，經(jīng)濟效益顯著。

1）原材料及能源價格：各類除塵灰原料不做計價；氧化鐵皮 （TFe≥65%）價格按600元/t；結(jié)合劑加入量按5%，折合價格180 元/t；電價按照0.5元/度；水價按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)濟效益

年生產(chǎn)冷固球團3萬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)濟效益550萬元/a以上；

3）社會效益

減少資源浪費，保護環(huán)境，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，推進企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1）除塵灰冷固球團技術(shù)生產(chǎn)的冷固球團，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)濟效益?？傊姞t除塵灰冷固球團技術(shù)及應用，不僅解決環(huán)保、安全問題，確保了生產(chǎn)經(jīng)營的需要，而且?guī)砹松鐣б婧徒?jīng)濟效益的同步提升。