1、鞍钢集团钢铁研究院 鞍钢冶金尘、泥、渣再 资源化技术开发与应用 于淑娟立项背景 1 粉尘、污泥再资源化技术研发方向及目标 2 粉尘、污泥再资源化技术开发与应用实例 3 4 Sub title 目 录 含铁尘泥高效再资源化新工艺开发与应用 气浮技术在热轧油泥处置中新应用 烧结烟气脱硫灰作为胶凝材料研制与应用 烧结电除尘灰综合利用技术Contents 目录 铸/就/钢/铁/之/魂 1 01/01 01/02 项目背景 2 粉尘、污泥再资源化技术研发方向及目标 4 结语 1 现状及政策 鞍钢技术现状 3 01/01含铁尘泥高效再资源化新工艺开发与应用 01/02气浮技术在热轧油泥处置中新应用 01/
2、03烧结烟气脱硫灰作为胶凝材料研制与应用 01/04干熄焦除尘灰替代碳化稻壳作铁水保温剂 01/05鞍钢烧结电除尘灰综合利用技术 粉尘、污泥再资源化技术开发与应用实例1、项目背景 国际 现状 日本制定了再生骨料和再生混凝土使用规范、资源 重新利用促进法，美府制定了超级基金法。“任何 生产有工业废弃物的企业，必须自行妥善处理，不得擅自 随意倾卸”。 总体来讲，施行的是“源头削减策略”，即在固废形成之 前，就将其减量化，对于产生的固废进行再生资源化；对 于已经过预处理的固废，采用焚烧法集中处理，有效地解 决固废占地的问题。 国内 现状 中国钢铁企业经过十几年的努力，在固体废弃物处理方 面取得了很好
3、的效果，利用率达到80%，但基本上还停 留在简单的、低附加值利用水平。 国家颁布了新环保法、土十条。近期，提出了 “2020年固体废弃物零出厂”的总体目标。鞍山钢铁年产生尘泥260 万吨，高炉渣 780 万吨，钢渣 260 万吨。 鞍 山 钢 铁 固 废 冶金渣 难处理固废 含铁尘、泥 铁前固废 烧结 堆存 外委 微粉 选铁、堆存 堆存 堆存占地、有环境风 险； 部分含锌、铅、钾、 钠尘泥返烧结后影响 烧结机和高炉顺行； 难处理固废外委费用 高、有追责风险； 高炉渣制微粉利润低 且余热没充分利用， 钢渣选铁后堆存； 缺乏无害化及高附加 值利用方案。二、研发方向及目标 研究方向 课题 效果 冶金
4、尘泥无 害化利用技 术 尘泥中碱金属、氯脱除提取回收技术 尘泥中锌脱除提取回收技术 尘泥中铅脱除提取回收技术 脱除回收率： K、Na 、Cl90% Zn85% Pb85% 固废制备新 型绿色纳米 混凝土技术 新型绿色纳米混凝土制备技术 掺量30% 抗压性能提高10% 抗渗强度提高10% 抗冻性由F100提高到F150 轧钢工序固 废高附加值 利用技术 冷轧酸液稳定系统与在线自动除杂系统 在线气浮除油技术与装备开发 冷轧油泥处理与利用技术 酸碱泥处理技术 废油桶和废油漆油处理技术 软磁铁氧体用铁红 铁氧体材料 废泥减65%以上 铁的回收率80% 冶金渣高值 利用技术 钢渣微粉惰性矿物分离技术 冶
5、金渣生产耐磨衬板等高附加值产品技 术 RO相去除率70% 活性指数提高5%以上 耐磨衬板抗压强度800MPa 人造花岗岩抗压强度100MPa 针对上述问题，开发了无害化、资源化、高附加值利用新技术产品，符合国家 环保产业政策的要求，2020年实现固体废弃物零出厂。铸/ 就/ 钢/ 铁/ 之/ 魂 三、 尘、泥、渣再资源化 技术开发与应用实例含铁含锌尘泥高效再资 源化新工艺开发与应用直接回收金属Fe； 代替部分废钢，降低生产成本； 消化含铁废料，实现短流程综合治理目标(与 含铁废料烧结高炉炼铁炼钢流程相比) 。 转炉冶炼余热 含Fe 尘泥 P 含C 尘泥 Zn S 铁水罐余热 3Fe 2 O 3
6、 C=2Fe 3 O 4 CO Fe 3 O 4 C=3FeOCO FeOC=FeCO ZnO+C=Zn+CO Zn(s) Zn(g) 3.1 含铁含锌尘泥高效再资源化新工艺开发与应用 907 除尘罩 空铁水罐 锌收集 （1）用铁水罐及铁水余热处理尘泥工艺 2、用铁水罐及铁水余热处理尘泥工艺粉尘与污泥的预处理工艺，包括均匀混合、干燥、 制粉等; 铁水罐内自还原团块制造及其使用技术，优化高 效低成本渣铁分离剂，解决还原及渣铁分离的问 题； 高效低成本粘结剂研发及其使用方法; 转炉用高强度团块制造技术及使用技术。 关键技术冶金尘、泥的均匀混合、制粉、压块技术 压块生产线 用尘、泥生产的团块铁水罐中
7、再利用技术 开发出助渣铁分离剂，促进还原和渣铁分离。 在敞口铁水罐和鱼雷罐内进行了工业应用试验，控制了泡沫渣 的产生，铁收得率95%，铁水罐容铁量、铁水温度、质量满足 炼钢要求。 不含添加剂尘泥 团块 含5%添加剂尘 泥团块运至炼钢车间的加尘泥球的铁水罐 用铁水罐及铁水余热处理尘泥工艺鱼雷罐加尘泥球后的反应情况及铁水状态 图3 折完铁后 图1 空鱼雷罐中的铁碳球 图2 鱼雷罐刚运至折罐间 图4 脱硫前 用铁水罐及铁水余热处理尘泥工艺转炉中再利用技术 在完成用料及配料方案设计、制球工艺、粘结剂优选及团 块质量标准及其检验方法开发的基础上，完全用尘泥冷固制成的 团块，满足转炉工艺需要，在转炉吹氧的
8、环境下能够快速自还原。 分别在100吨、 150吨、180吨、260吨转炉上进行试验。吹损平 均降低 2.53个百分点，铁收得率90%-93%。冷却效果同废钢。 01234567891 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 0 10 20 30 40 50尘泥球TFe/% 取样次数 尘泥团块中TFe随冶炼时间的变化 吹氧40秒被还原的铁珠项目 转炉、铁水罐法 转底炉法 竖炉 烧结 工艺的类 型及特长 原材料 含铁尘泥、含碳 尘泥 粉尘、碳混 合球团 粉尘球团和焦 炭 含铁尘泥、煤 粉、铁精矿 热源 转炉、铁水罐余 热和铁水热 煤气加热 热风和煤气加 热 热风和煤气加 热 产品 铁水、钢水
9、 DRI球团 铁水 烧结矿 脱锌率/% 99 9097 99 1020 设计最大处理能力/万ta -1 1016 4050 38 - 设备投资（以转底炉为1计） 0.007 1 34 - 运行费用（以转底炉为1计） 0.5 1 23 - 其他 对团块的强度要 求低 热效率低； 易粘结炉底 存在锌富集问 题 锌在高炉结瘤、 炉皮开裂 技术比较技术比较 与转底炉、竖炉、回转窑等尘泥处理工艺相比，低投入、 低运行成本、低能耗、短流程、工艺简单。 该技术利用余能、利用冶金工序内部设备，处理了难处理 的含锌尘泥。与转底炉、竖炉的设备投资且需要的较大面 积的土地两种工艺相比，投资接近零。 技术指标：从能源
10、上讲，该技术利用冶金生产中的余能， 而不需要电加热或煤气加热等外供能源；从原料上讲，反 应过程中的碳为废料（瓦斯泥、瓦斯灰）带入，不需要煤 粉、焦炭等外加资源；从产品上讲，该技术直接产生铁水 ，不需要后续处理。鉴定水平 省级鉴定 国际领先水平 科技奖励 1项 辽宁省一等奖，冶金行业二等奖，鞍 山市科技进步特等奖 授权发明 专利及获 奖 10项 获中国专利优秀奖2项、国际发明展 金奖1项、全国发明展金奖1项、中科 招商优秀发明奖1项，纽伦堡国际发 明展绿色环保贡献奖1项。 标准 15项 YB/T 4315-2012炼钢用尘泥团块 论文 14篇 7篇核心期刊 专有技术 11项 获专有技术奖4项 创
11、新成果气浮技术在热轧油泥处置中新应用 气浮技术在热轧油泥处置中新应用1.1热轧油泥的产生 旋 流 井 热轧 油泥 过 滤 罐 浓 缩 池 离心 机 上清 池 调节 池 环水 池 泥饼 铁皮 平流池 轧机 成分：TFe：70wt%，含水率30wt%，干基含油率16wt%。年产量：2.8万吨 。1.2热轧油泥传统处理技术 热清洗法 焙烧法 蒸馏法 热还原法 萃取法 常温清洗法1.3热轧油泥处理方法比较 方法 处理堆 存油泥 新建 产线 投资 新增 人员 投资回 收期 生产环 保情况 运行 成本 推广 价值 焙烧 法 回转窑 是 要 大 增加 长 污染 高 无 蒸馏法 是 要 大 增加 长 较环保
12、高 无 配烧结矿 是 无 小 增加 短 污染 低 无 清洗 法 加热 碱洗 是 要 大 增加 长 水污染 高 无 常温 清洗 是 要 小 增加 较短 较环保 高 较小 搅拌 气浮 法 平流池在线 气浮 否 无 小 无需 短 环保 低 很大 热轧油泥离 线气浮 是 需 小 少量 短 环保 低 很大 常用的热轧油泥处理方法2.1气浮分离原理和搅拌气浮原理 基本原理：将大量微细气泡均匀 分散到水中，使其粘附于水中的 颗粒物上，或与颗粒物共聚，使 颗粒物整体与水的比重差增加， 然后密度差产生的浮力使颗粒物 上浮至水面，集聚后被刮走，从 而实现颗粒物的气浮分离。颗粒 物可能是油滴，也可能是悬浮物 颗粒或
13、其他物质。 2 1 18 gd u p 2.2油泥搅拌气浮分离原理 油泥 机械搅拌 实现油和 铁屑分离 油和微气泡结 合上浮 铁屑因密度大 下沉 气浮 气浮释放 溶气水2.3搅拌气浮的应用 在鞍钢热轧1780线平流池进行油泥除油应用 稳定运行一年半，油泥含油率由16.1%降至2.17%。 年处理1.3万吨油泥，除油后铁泥作为烧结原料利用，废油回收，平流 池出水水质改善。 投资回收期1.3年，利润728万元，无二次污染。 专利获得2017年 全国发明展金奖 2项 行业标准通过钢标委审定 热轧油泥在线气浮处理技术规范 轧钢铁鳞含水量和含油量的测定 热重法3.1鞍钢1780线平流池油泥气浮除油工艺流
14、程 原 水 渣油 回收 利用 出 水 工业 风 储气 罐 溶气 装置 回流 泵 平流池提 升泵 溶气释放 装置 溶气释放 装置 刮渣 车 搅拌 器3.2现场施工图3.3现场除油效果3.3一年运行效果 2月23日 3月10日 3月24日 4月6日 4月18日 5月3日 8月11日 9月22日10月17日 12月10日1月26日 0 1 2 3 4 5 16.0 16.1 16.2 16.1% 含油率（%） 日期日均值 控制值 平均值 初始值 5% 2.17%烧结烟气脱硫灰作为胶凝材料 研制及工业化应用技术应用鞍钢烧结烟气脱硫工艺鞍钢脱硫灰组分 TFe K Cl MgO TCa SiO 2 Al
15、2 O 3 SO 3 2- SO 4 2- Ig 0.56 0.7 7 2.23 4.06 1.32 6.53 2.97 3.02 32.91 35.42 0.90 0.98 0.10 0.36 6.81 14.99 5.68 15.45 24.60 32.1 9 脱硫灰成分范围 用于水泥和混凝土的掺合料Cl 不得超过0.06%。 SO 3 2- 在混凝土中因氧化会导致膨胀现象。鞍钢脱硫灰组分 10 20 30 40 50 60 70 80 0 5000 10000 15000 20000 25000 Counts Position2Theta(Copper(Cu) XRD分析可以看出 ，脱硫
16、灰主要成分 为CaSO 3 0.5H 2 O、 CaSO 4 2H 2 O、 CaSO 4 0.5H 2 O、 CaCO 3 、 Ca(OH) 2 、SiO 2 。 脱硫灰试样的X射线衍射图谱鞍钢脱硫灰组分 SEM分析，验证了脱硫灰中含有氯化物成分。脱硫灰 粒径在100m以下，平均粒径约3060m。危害成 分项目 铜锌镉铅总 铬 六 价 铬铍钡镍银砷硒F- pH值 B1 0.10 0.10 0.10 3.03 0.10 0.05 / 0.10 0.10 0.10 0.6 0.61 2.79 11.21 B2 0.10 0.10 0.10 0.58 0.10 0.05 / 0.10 0.10 0
17、.10 0.56 0.38 2.57 11.28 A1 0.10 0.10 0.10 2.99 0.10 0.05 / 0.10 0.10 0.10 0.71 0.59 2.47 11.25 A2 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.05 / 0.10 0.10 0.10 0.3 0.32 1.93 11.24 西B1 0.10 0.23 0.10 3.62 0.10 0.05 / 0.10 0.10 0.10 0.32 0.33 3.03 11.15 西B2 0.10 0.10 0.10 0.4 0.10 0.05 / 0.10 0.10 0.10 0.44 0.32 2.
18、57 11.14 国家标 准限值 1 0 01 0 0151 550 . 0 21 0 055511 0 0 2-12.5 脱硫灰成分浸出毒性分析鞍钢脱硫灰作为胶凝材料制备混凝土 未对脱硫灰SO 3 2- 进行转化处理，以其作为胶凝材料制备C30混凝土配比。 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 123456 抗压强度（MPa） 样品编号 3天 7天 28天 60天 初凝及终凝 时间延长， 且随着脱硫 灰的比例增 加，3天强度 呈降低趋势 ，之后的各 个检验周期 抗压强度逐 渐增强。鞍钢脱硫灰作为胶凝材料制备混凝土 对脱硫灰SO 3 2
19、- 进行转化处理，以其作为胶凝材料制备C40混凝土配比。 3号、4号、5号配 比的抗压强度比较 理想，随着时间推 移检测的抗压强度 逐步提高，达到 C40混凝土国家标 准强度要求，且抗 压强度均比1号（ 未添加脱硫灰）的 高。 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 123456 C40抗压强度 MPa 试样编号 3天 7天 28天 60天工业实施应用探讨（Cl - 、S O 3 控制） 预拌混凝土 GB/T 14902-2012 通用硅酸盐水泥（GB/T 175-2007），水泥中Cl 不得超过0.06%，SO 3 含 量控制在3.5以内。工业实施应用探讨（Cl - 、S
20、 O 3 控制） 混凝土Cl - 允许的最高限值（以Cl - 占水泥重量计) 国外一些主要规范规定钢筋混凝土中混凝土Cl - 允许的最高限值都高于国内 对水泥中对Cl - 的限定。 进一步拓展脱硫灰作为胶凝材料利用范围。按照混凝土使用范围控制脱硫 灰的使用量。 国家规范名称 钢筋混凝土Cl - 允许的最高限值 美国ACI31883 0.10 潮湿并接触氯盐环境 0.30 潮湿但不接触氯盐环境 挪威PNV 0.19 荷兰 0.30 日本JIS A5308-6 0.30 澳大利亚AS( 草案) 0.20 美国联邦铁路局FHWA 0.20脱硫灰作为胶凝材料制备混凝土实施应用脱硫灰作为胶凝材料制备混凝
21、土实施应 用 2015年7月，在鞍钢内部选取两项工程混凝土施工，将脱硫灰作为胶凝材料，选取 试验中最高强度配比方案制备C30混凝土240m 3 左右。 6万m 3 制氧机增压机基础施工28天现场。脱硫灰作为胶凝材料制备混凝土实施应用 28天做现 场碳化深 度及回弹 试验，碳 化深度范 围在1.2- 2.5mm， 达到抗渗 级标准， 回弹指标 达到对应 设计强度 要求。 钢包砌罐基础施工28天现场脱硫灰作为胶凝材料制备混凝土实施应用 混凝土施工满3年后现场跟踪情况看， 无因使用脱硫灰造成的膨胀开裂问题， 混凝土耐久性等性能良好。 2018年9月 6万m 3 制氧增压机现场外观 2018年9月钢包
22、砌罐基础现场外观该技术已申请发明专利。 2016年已制定并实施鞍钢企业标准。 鞍钢作为起草单位制定相应的行业标准制定（2018年 10月份工信部下达计划，钢铁行业重点项目计划）。欢 迎各单位提出意见或建议！ Y B 脱硫灰作为胶凝材料制备混凝土烧结电除尘灰综合利用技术在烧结过程中，含有大量的碱金属元素的除尘灰与水汽及烧结物料中微细粉尘共同作用，发 生矿相与锈蚀反应，在炉篦条附近的各个表面上附着、粘结，最终形成坚硬的糊堵物，从而 造成炉篦条密死（见图1）。烧结灰中K、Na等碱金属化合物含量过高，会使这些亚微米级的 粉尘颗粒比电阻增大，比电阻极高的除尘灰较难荷电，从而难以被电除尘器捕集，在电场内
23、部吸附、包裹芒刺线、阳极板，产生反电晕现象（见图2），在循环使用机头除尘灰期间，电 场内部积灰严重，平均每十天需要进入电场内部清理积灰一次，作业环境极其恶劣，每次清 灰量达到四十吨以上（见图3）。 1、烧结电除尘灰对生产的影响2、工艺路线 除尘灰水浸无害化处理的总体方案主要包括搅拌、过滤、蒸发结晶和烘干 4个部分。通过该工艺路线对除尘灰进行处理，不但实现了无害化，并且 得到了高附加值产品，创造了可观的经济效益，主体流程见下图。 除尘灰 水 搅拌 滤液 滤渣 K C l产品 蒸发 结晶 精铁粉 烘干 过滤 返回烧 结3、产品成分 表1 除尘灰样品成分（%） 项目 Cl - K + Na + Pb
24、 TFe Zn 其它（Ca、 Mg、Si等） 除尘灰 32.80 30.46 1.42 1.99 9.07 0.06 约25 表2 所提取氯化钾结晶成分 (%) 项目 Cl - Na + K + KCl K 2 O 结晶 46.17 0.079 52.34 99.98 63.08 烧结电除尘灰提取氯化钾后得到的含铁渣返回烧结作为 原料产品品位大于50，氧化钾含量3.5%。三、产品标准 1、KCl 表4-1氯化钾技术要求（GB6549-2011） 项目 指标 类 类 优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品 氧化钾（K 2 O）质量分数% 62.0 60.0 58.0 60.0 57.0
25、55.0 水分（H 2 O）质量分数% 2.0 2.0 2.0 2.0 4.0 6.0 钙镁合量（Ca+Mg）质量分数% 0.3 0.5 1.2 - - - 氯化钠（NaCI） 1.2 2.0 4.0 - - - 水不溶物质量分数% 0.1 0.3 0.5 - - - 注1：除水分外各组分质量分数均已干基计 注2：类中钙镁合量、氯化钠、水不溶物质量分数作为工业用氯化钾推荐性指标，农业用 不限量 采用鞍钢独创专利技术，提取出的KCl纯度大于99%，高于其它企业平均标准 （93%），远高于KCl产品国家标准（87.2%）。四、知识产权及成果结语 铁水罐处理含锌尘泥是可行的，利用冶金工序内部设备和生 产中的余能，与转底炉、竖炉、回转窑等处理工艺相比，低投 入、低运行成本、低能耗、短流程、工艺简单。 搅拌气浮技术可以处置轧钢工艺产生的油泥。 烧结烟气脱硫灰成分经转化处理后，克服Cl、SO32-的不 利影响，应用其作为胶凝材料制备混凝土方案可行，并且减少 水泥等胶凝材料，是脱硫灰的高值化利用途径之一。 按照预拌混凝土国家标准以及国外一些主要规范规定钢筋混 凝土中Cl-允许的最高限值，可根据混凝土使用环境控制脱硫 灰用量，进一步拓宽脱硫灰作为胶凝材料利用范围。 冶金尘、泥、渣资源化利用，解决其排放污染环境的问题， 实现经济效益、环保效益、社会效益的有机统一。谢谢！
