熔融热解工艺在钢铁行业固废处理上的应用.docx

熔融热解工艺在钢铁行业固废处理上的应用钢铁企业生产过程当中产生大量固体废弃物（以下简称固废）一般情况下每生产1t钢要产生高炉水渣、钢渣、含铁尘泥等各类固废约650KG根据生产工艺及产品的不同还同时产生电炉灰、含油污泥、废石棉等危险废物。钢铁生产中的固废处理一直是钢铁行业企业关注的重点问题。随着环保要求的提高传统的粗放处理模式将渐渐被取缔委托外部企业处理不仅需要支付一定的处理费用同时多数外部企业的处理产线水平低环保不达标往往形成二次污染。钢铁企业固废一般富含金属、含碳等生产过程当中必须的元素随着技术进步将钢铁企业固废中的不同资源进行回收利用不仅能够节约资源、降低排放而且能够带来较好的经济效益。钢铁行业企业固废利用的现状1.炉渣利用钢铁生产过程当中产生的高炉渣、钢渣等主要用于生产矿渣微粉、水泥熟料、混凝土添加剂和砖块等其主要资源化利用新技术有高炉渣生产微晶玻璃、热态高炉渣制备矿渣棉、高炉渣生产硅肥以及高炉渣修复海洋生态环境等高炉渣综合利用率在95%以上。钢渣主要用于筑路、工程回填料、厂内循环利用及用于水泥或建材钢渣综合利用率约为30%。2.尘泥利用钢铁企业含铁尘泥发生量约为100~130KG主要在钢铁厂内部返生产利用。尘泥产生的工序不同主要包括原料粉尘、烧结粉尘、瓦斯灰、转炉尘泥、电炉粉尘和轧钢氧化铁皮等根据不同工序段产生尘泥的成分及性质返回不同工序利用主要包括以下3类：1）尘泥压块返炼钢。尘泥压块返炼钢直接回收利用尘泥中的铁、CaO资源此部分约占尘泥发生总质量的30%要求尘泥中含铁、CaO较高含硫较低主要包括高炉炉前除尘灰、氧化铁皮和热轧污泥等。2)均质化返烧结配料。均质化返烧结配料利用尘泥中的铁、碳、CaO等资源约占尘泥发生总质量的40%要求尘泥中锌含量较低主要包括低锌的高炉瓦斯灰、烧结除尘灰、原料除尘灰和转炉尘泥等。3)含锌粉尘资源化利用。随着钢铁生产过程废钢比的提高钢铁粉尘中的锌含量渐渐升高锌在高炉冶炼过程当中会在高炉炉内或高炉-烧结之间循环富集影响高炉顺行和高炉寿命。目前高炉对入炉锌负荷进行了严格的控制为了降低高炉入炉锌负荷部分高锌粉尘进行单独处理回收当中的铁和锌主要包括电炉粉尘、锌含量高的转炉粉尘及高炉瓦斯灰(泥）约占尘泥发生总质量的30%。部分企业由于没有单独的高锌粉尘处理设施此部分粉尘也返回烧结系统。高锌粉尘处理目前采用最多的为转底炉工艺将含铁尘泥、黏结剂以及焦粉或混匀后进行压球或造球烘干得到冷态球团通过布料装置加入至炉内转底炉采用煤气加热炉内温度为1300°C加热过程当中铁氧化物被逐步还原成直接还原铁锌氧化物还原成锌蒸气随烟气带走在后续烟气降温过程当中被氧化收集形成氧化锌产品。转底炉还原时间约为30min产品金属化率为70%TFe质量分数为60~65%锌回收率为85%氧化锌粉中ZnO质量分数在40%以上。转底炉产品主要指标见表1。转底炉生产的金属化球团产品主要进入高炉或炼钢工序但由于转底炉金属化球团中硫含量较高、铁含量较低、金属化率较低以及杂质含量较高质量远低于炼钢用直接还原铁的标准；根据钢铁企业尘泥发生数据对于年产钢600万t规模的钢厂高锌粉尘发生量约为20万t配套一座年产15万t金属化球团的转底炉残锌质量分数为0.6%左右此15万t金属化球团进入高炉将带来900t/a的锌负荷换算成吨原料约为90kg/t根据高炉炼铁设计规范高炉原燃料总入炉锌负荷建议控制在150g/t而仅此部分直接还原铁带入的锌占锌负荷入炉要求的60%这不是高炉的理想原料。3.危废及部分其他固废处理其他部分低价固废主要为金属含量低的固废一般在厂内堆存或委托外部企业处理。生产过程当中产生的危险废物如废石棉、废布袋、含铬污泥、有机废物、油漆桶等大部分委托有资质的企业处理。二、钢铁行业企业固废的熔融热解处理1、熔融处理的固废种类熔融热解处理过程将有机固废的热解和金属氧化物的还原以及金属与炉渣熔融相结合在固废处理领域有应用先例熔融热解过程当中有机固废彻底分解金属氧化物最终形成铁水和炉渣。熔融处理的废物类型主要包括含铁废物、含碳废物、含熔剂废物及部分有机废物主要有渣钢、含铁尘泥（包括烧结、炼铁、炼钢及轧钢系统收集的除尘灰泥和连铸氧化铁皮等）、转炉渣、劣质金属化球团、劣质废钢等一般固废及纳入危废管理的废石棉、废布袋、部分含油废物和有机废物等。部分物料进入熔融炉前需进行预处理根据不同固废的类型采用不同工艺粉尘、污泥等粉料经过配料、混合、造球干燥之后进行预还原成为具备一定强度的金属化球团或直接添加黏结剂压球固结形成一定强度后进行熔融处理。钢渣等经过破碎后直接加入熔融炉。2、含锌粉尘的转底炉-熔融炉两步法处理熔融处理工艺的主要理念为专用熔融炉将钢铁企业固废及粉尘等进行熔融处理将金属和渣分离得到铁水和熔渣。固废处理系统和主生产系统分开钢铁企业主