鋼鐵工業(yè)在我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過(guò)程中發(fā)揮著舉足輕重的作用，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)立下了汗馬功勞。同時(shí)，鋼鐵工業(yè)也是能源、資源消耗及污染物排放大戶。鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中粉塵、污泥等固體廢物的產(chǎn)生不可避免。在傳統(tǒng)的高爐-轉(zhuǎn)爐鋼鐵生產(chǎn)長(zhǎng)流程工藝中，含鐵塵泥的產(chǎn)生量約為鋼產(chǎn)量的10%，2017年中國(guó)鋼鐵企業(yè)的塵泥產(chǎn)生量約為8000萬(wàn)噸，數(shù)量龐大。塵泥若通過(guò)燒結(jié)或球團(tuán)工序簡(jiǎn)單處理，然后再次進(jìn)入高爐，會(huì)造成塵泥中鋅等元素在高爐內(nèi)的循環(huán)富集，對(duì)含鐵爐料、焦炭以及爐內(nèi)耐火材料產(chǎn)生不利影響，進(jìn)而破壞高爐穩(wěn)定順行，縮短高爐壽命。因此，中國(guó)鋼鐵工業(yè)塵泥的資源化回收利用將是決定鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色、可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。

鋼鐵工業(yè)塵泥從何而來(lái)？

鋼鐵企業(yè)產(chǎn)生的大量塵泥主要來(lái)自于燒結(jié)球團(tuán)、高爐煉鐵、煉鋼、軋鋼等各個(gè)工序。塵泥中含有鐵、碳、鋅等有價(jià)元素，其中鐵含量一般為30%~70%。從資源回收利用的角度來(lái)看，鋼鐵企業(yè)產(chǎn)生的塵泥二次資源極具回收價(jià)值。鋼鐵企業(yè)塵泥來(lái)源多樣，造成了其物相組成復(fù)雜、粒度分布不均勻和多變性，這也增加了塵泥回收利用的難度。鋼鐵冶煉長(zhǎng)流程生產(chǎn)過(guò)程中，燒結(jié)粉塵、高爐粉塵、轉(zhuǎn)爐粉塵及電爐粉塵產(chǎn)生量分別為8~25千克/噸燒結(jié)礦、20~30千克/噸鐵、8~20千克/噸鋼、10~20千克/噸鋼。其中，高爐工藝產(chǎn)生的塵泥.多，占51%左右（主要為高爐重力灰和布袋灰）；轉(zhuǎn)爐工藝產(chǎn)生的塵泥次之，占22%左右（主要為轉(zhuǎn)爐LT灰和OG泥）；軋鋼工藝產(chǎn)生的氧化鐵鱗約占19%；電爐工藝產(chǎn)生的塵泥約占6%；燒結(jié)除塵灰產(chǎn)生量.少，燒結(jié)機(jī)頭灰為2%。

鋼企塵泥的典型處理工藝有哪些？

鋼鐵企業(yè)塵泥特征工藝參數(shù)主要包括有價(jià)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、塵泥成型性能、自還原性能以及熔分性能等。影響塵泥有價(jià)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的指標(biāo)主要有全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)、鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)和堿金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)，影響塵泥成型性能的主要因素有平均粒徑等，影響塵泥自還原性能的塵泥特性主要有碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、碳氧原子比等。此外，堿度對(duì)塵泥的成型性能和自還原性能均有較大影響。

鋼鐵企業(yè)塵泥處理工藝主要可分為物理法、濕法和火法三大類。其中，物理法處理工藝一般作為預(yù)處理工藝，濕法處理工藝分為堿浸和酸浸兩種，火法處理工藝主要包括燒結(jié)法、球團(tuán)法、粉塵噴吹法、直接還原法、熔融還原法和造塊返回?zé)掍摲ǖ?。直接還原法和熔融還原法的代表工藝有回轉(zhuǎn)窯、轉(zhuǎn)底爐、OxyCup和DK工藝等。這些工藝能有效回收利用塵泥中的鐵、碳、鋅等有價(jià)元素，.終產(chǎn)品為金屬化球團(tuán)或鐵水，處理效果較好。

濕法處理工藝一般用來(lái)處理鋅含量較高的塵泥，首先通過(guò)酸性或堿性浸出劑將塵泥中的氧化鋅及其他金屬氧化物浸出，然后通過(guò)渣分離、凈化、電解、結(jié)晶等工藝步驟獲得金屬鋅和鐵氧化物。典型的濕法工藝有云南紅河鋅聯(lián)公司的瓦斯灰（泥）處理工藝。該工藝的特點(diǎn)是：經(jīng)過(guò)火法揮發(fā)富集、窯渣聯(lián)合選礦、濕法提鋅、提鋅殘?jiān)鼭穹ㄌ徙?、提銦殘?jiān)鼭穹ㄌ徙G、終渣火法熔煉并分離錫鉛等6道工序后，產(chǎn)出的產(chǎn)品品種多達(dá)5類、9種。該工藝使用包括火法冶金技術(shù)、濕法冶金技術(shù)及聯(lián)合聯(lián)礦技術(shù)等多種技術(shù)手段，.終實(shí)現(xiàn)了對(duì)粉塵資源中多種有價(jià)元素的分類回收與綜合利用。

回轉(zhuǎn)窯工藝處理含鐵塵泥能充分利用塵泥中的鐵、碳資源，還能有效地脫除并回收鉛、鋅等元素。日本住友鋼鐵廠SPM法省去了造球、生球干燥、生球預(yù)熱等操作步驟，將混合料直接裝入回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行還原焙燒并冷卻后制成海綿鐵，其中直徑7~50毫米的作為成品金屬化球團(tuán)礦，直徑小于7毫米的部分則需要重新回窯焙燒。該工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟，目前在歐洲國(guó)家、美國(guó)、日本有廣泛的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)有新鋼、昆鋼等鋼企曾采用該技術(shù)處理塵泥。

轉(zhuǎn)底爐是目前關(guān)注度較高的用于處理鋼鐵企業(yè)塵泥的快速直接還原裝置，其優(yōu)勢(shì)在于對(duì)原料強(qiáng)度的要求低，可有效避免爐襯磨損，易于密封控制，裝置便于操作和維護(hù)，處理效率高，處理能力適中，對(duì)能源要求不是很高，能夠很好地處理回收含鐵塵泥中的鐵、鋅等有價(jià)元素。目前國(guó)內(nèi)外已應(yīng)用多套轉(zhuǎn)底爐裝置進(jìn)行鋼鐵廠粉塵處理，包括日本的新日鐵、神戶制鋼和韓國(guó)的浦項(xiàng)，以及中國(guó)的寶鋼股份湛江基地、沙鋼、馬鋼等。

德國(guó)蒂森-克虜伯公司開(kāi)發(fā)的OxyCup工藝是能夠綜合回收處理鋼鐵企業(yè)的塵泥資源，并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的代表性工藝之一。該工藝原料適應(yīng)性廣，既可以處理鋼鐵企業(yè)產(chǎn)生的包括渣鋼、鐵鱗、廢鐵等塊狀物，也可以處理含鋅粉塵等細(xì)顆粒固體廢物。.終產(chǎn)品鐵水經(jīng)預(yù)處理后可用于轉(zhuǎn)爐煉鋼，同時(shí)可產(chǎn)生高熱值煤氣、爐渣、富鋅粉塵等副產(chǎn)品。太鋼集團(tuán)于2011年引進(jìn)了OxyCup工藝處理塵泥。

DK工藝的原料以轉(zhuǎn)爐除塵灰為主，加入石英砂用來(lái)調(diào)節(jié)爐渣堿度，配加少量的粗顆粒鐵礦粉來(lái)改善燒結(jié)料層透氣性，還原劑為焦炭，利用小高爐進(jìn)行生產(chǎn)，需要大量的氧氣、空氣。該工藝可以利用閑置的小燒結(jié)機(jī)和小高爐，生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備成熟穩(wěn)定，不需要新的投資，是一種技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較低的節(jié)能 鋼鐵廠含鐵廢料處理技術(shù)，該工藝在德國(guó)DK公司得到工業(yè)應(yīng)用。北京科技大學(xué)也于2009年提出了“一種處理鋼鐵廠含鐵廢料的方法”，獲得了國(guó)家..。該方法利用中小高爐處理鋼鐵企業(yè)含鐵廢料，將整個(gè)鋼鐵廠的廢料集中在中小高爐中處理，從而使塵泥中有害元素對(duì)整個(gè)鋼鐵廠的生產(chǎn)影響得到有效降低。

鋼企塵泥處理有了新思路

中國(guó)鋼鐵行業(yè)需要盡快完成由粗放型向集約環(huán)保型轉(zhuǎn)變，這也符合中國(guó)當(dāng)今可持續(xù)發(fā)展的政策。目前，我國(guó)鋼鐵企業(yè)廣泛采取的仍是將塵泥返回?zé)Y(jié)的方式進(jìn)行處理，這種處置方式會(huì)對(duì)高爐順行產(chǎn)生一系列不利影響。如何實(shí)現(xiàn)既 環(huán)境友好，又能 充分回收利用鋼鐵企業(yè)塵泥中的有價(jià)元素，從而提高其附加值是國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。

回轉(zhuǎn)窯工藝、轉(zhuǎn)底爐工藝、OxyCup工藝以及DK工藝都能在一定程度上回收處理鋼鐵企業(yè)塵泥資源，但綜合來(lái)看，目前仍須結(jié)合實(shí)際情況，開(kāi)發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的塵泥處理工藝。北京科技大學(xué)的科研人員結(jié)合OxyCup工藝與小高爐工藝的優(yōu)勢(shì)，提出了一種新型熔融法處理鋼鐵全流程塵泥資源的新工藝，與現(xiàn)有塵泥處理工藝相比，新工藝原燃料適應(yīng)性強(qiáng)，無(wú)需燒結(jié)等高溫造塊工藝，污染少。

新型熔融法處理含鋅鐵塵泥工藝的技術(shù)路線如下：首先將鋼鐵企業(yè)含鋅鐵塵泥集中收集，其次將塵泥和一定量的黏結(jié)劑、還原劑混合，冷固結(jié)壓塊制成塵泥團(tuán)塊，.后將塵泥團(tuán)塊與一定比例的燃料和熔劑裝入新型熔融爐中進(jìn)行冶煉，.終得到鐵水和熔渣。經(jīng)渣鐵分離后的鐵水可用于轉(zhuǎn)爐煉鋼或生產(chǎn)鑄鐵；從熔融爐排出的含塵煙氣，經(jīng)煤氣除塵器凈化后可獲得富鋅煙塵，作為制鋅工業(yè)的原料；產(chǎn)生的煤氣可用于發(fā)電等。