高 欣 翟玉兵 刘占平

（河北新金钢铁有限公司烧结厂）

摘要：介绍了在冶金钢铁行业中产生的各种固体工业废物在烧结生产工序的应用情况。在烧结工序中配加炼钢污泥、炼钢除尘灰、炼铁除尘灰、冶金钢渣、氧化铁皮及石灰筛下物，可有效替代同类别外矿粉，极大的降低了烧结铁料消耗，降低了烧结铁料成本，在生产过程中有效的增加了烧结液相组成，平衡了生产指标，一定程度的改善了烧结质量，具有明显的经济效益和社会效益。

关键词：冶金工业固废；烧结配矿；成本效益；综合利用

1  引言

随着党的二十大成功召开，习近平总书记在二十大报告中提出，要推动绿色发展，促进人与自然和谐共生，要深入积极稳妥推进碳达峰碳中和的终极目标；新金钢铁有限公司在2023年同样制定了双碳目标，环境创A工程推进。

在钢铁生产过程中，会产生一定数量的冶金废弃物，根据钢铁行业不同生产工艺流程，产生不同的冶金废弃物，但极有少数能在本工艺中进行回收利用，其他相当一部分堆积，造成资源浪费也污染了环境。

冶金废弃物中有炼钢污泥、炼钢除尘灰、炼铁除尘灰、冶金钢渣和石灰筛下物等；

新金钢铁公司炼钢湿法除尘产生的污泥通过管道通到烧结混料滚筒加水处，充分利用污泥的温度和黏性，有利于提高烧结造球性能，提高混合料料温；而炼钢干法除尘粒度超细，含铁品位高，通过罐车运输到球团使用，可有效降低膨润土消耗；

炼铁除尘灰则具有含碳量高的特性，通过分类供烧结使用，既能有效进行回收利用，统一能降低烧结固体燃料消耗，降低烧结成本。

2  新金钢铁生产工序中钢渣、除尘灰及污泥的基本成分及其他情况

2.1来源

在钢铁冶炼生产中，经过选矿、烧结、炼铁、炼钢、选渣及轧钢等生产工序，含铁废料主要有烧结、炼铁、炼钢、选渣过程中产生的粉尘、除尘灰、钢渣、污泥、轧钢氧化铁皮及石灰筛下物。

2.2炼铁工序

（1）炼铁除尘灰主要来自高炉原燃料上料工序，其中有上料除尘灰、槽下除尘灰、重力灰；上料除尘灰包含上料一次除尘灰和二次除尘灰，在上料过程中吸收焦炭、球团和块矿的烟尘，经过除尘收集后统称为高炉一次、二次除尘灰，其化学成分主要为高含碳量，粒度超细的特性。其主要成分见表一和表二：              

（2）炼铁槽下除尘灰，来自炼铁卷扬系统中给高炉本体供料时产生的烟尘，经过除尘收集的含铁除尘灰，其与上料除尘灰有一定差别，见表三：

（3）高炉重力除尘灰，主要来源于高炉内部炉尘产生的烟尘，其含碳量较高；见表四：

由于炼铁除尘灰均具有粒度偏细，运输困难，已造成扬尘进而污染环境的风险，因此通过改善运输工具，使用罐车全密封运输，在除尘器放灰处增加加等措施，从根本上减少了环境污染；

根据高炉各种工序产生的除尘灰主要成分，进入烧结工序中，使用单独料仓进行分类使用，有效的进行了回收，并利用炼铁除尘灰含碳量高的特点，一定程度的降低了烧结固体燃耗，真正实现了废弃物的综合利用。

2.3炼钢工序

（1）炼钢污泥是转炉吹炼过程中产生的烟气经过湿法除尘所得的产物，其成分见表五：

（2）炼钢除尘灰分为干法除尘、二次和三次除尘灰，干法除尘灰颗粒较细，温度在120-130吨左右，二次和三次除尘灰含CaO含量偏高；见表六：

（3）炼钢钢渣，是经破碎磁选出带铁筛下粉和块，然后进棒磨机磨成粉，再过一道磁选，将带铁细粉分离出来即成钢渣粉，其成本见表七：

（4）氧化铁皮，是炼钢和轧钢的废弃物，经过筛分得到，其含铁品位高，可降低一定的燃料消耗，作用较大；其成分见表八：

2.4其他工序

（1）烧结自产除尘灰，烧结内部有机尾除尘灰、振筛除尘灰、原料除尘灰、成品除尘灰，其含铁品位高，有害元素相对少，内部循环利用，其成分见表九：

（2）石灰筛下物，石灰石筛下物是白灰炉工序上料后经过筛分不合格粒度以下并经过磨机后的产物，其含钙量达到50%左右，细度在75%以上，一定程度的替代了白灰粉在烧结生产中的使用，降低了烧结成本；

3  工业废弃物的循环综合利用技术研究

钢铁工业废弃物的循环综合利用是烧结生产及时的必要趋势，作为钢铁正常工序的“垃圾站”，烧结的整个生产工序对废弃物的利用拥有天然优势，通过不同化学成分和物理特性，进而在配矿中不同的配比，合理进行搭配，既对固废等的有效回收利用，同时也能降低烧结成本，提高整个生产工序效益，有着举足轻重的作业。

3.1炼铁除尘灰在烧结工序的应用

根据以上信息，炼铁除尘灰具有含碳量高的主要特点，对于烧结生产中，如果可以有效并充分的利用好，可大大降低烧结燃料消耗。

炼铁除尘灰通过罐车运输到烧结原料场，通过气体输送到独自的罐仓，然后经过卸灰阀给料到电子皮带秤，按一定的配比进行配加，但炼铁槽下除尘灰的粒度偏细，在生产过程中容易出现喷灰现象，给生产波动带来了较大影响，针对此类问题，通过对卸灰阀进行技改升级，加长卸灰阀外部刮皮，对卸灰口进行收口，并对不同配比进行生产实践，最终在配比稳定在0.8-1%，在有效利用了内部废弃物的同时，也降低了烧结燃耗和成本，可谓一举三得。下面是炼铁除尘灰在使用后的生产指标及成本对比：

由上表可以看出，配加0.8-1%的炼铁上料/槽下除尘灰，0.5重力除尘灰，燃料配比明显降低了0.2-0.3%，对烧结降低燃料消耗是有利的，但由于除尘灰含碳量不稳定，当配加含量偏高时亚铁含量不太稳定。

整体上配加炼铁除尘灰可有效降低烧结燃耗和成本，且对强度影响不大，从整体实验和生产反馈可以看出对生产工序是无害的。

3.2炼钢除尘灰及污泥在烧结工序中的应用

相比于炼铁除尘灰，炼钢除尘灰整体工序量相对偏低，其中主要特点时含钙量和含锌量偏高，对烧结生产工序中碱度和有害元素的增加是不利的，因此采取单独使用，且小量配吃，并且定期化验化学成分，减少对烧结生产影响；

炼钢污泥在烧结中的应用较广，从表五可以看出，炼钢污泥具有含铁品位高，有温度，在烧结过程中起到放热的作业，可降低一定的燃耗，通过从污泥状态、运输方面和使用方面整体考虑，在污泥的使用上，采取通过管道直接打到烧结混料滚筒污泥池，减少运输污染和资源浪费，通过污泥水往混料滚筒打水，安装自动测水和管道泵，减少污泥堵塞管道的情况，即可以提高混合料料温，又可充分利用污泥的放热作用，杜绝污泥落地，减少了对环境和场地的污染，达到有效利用。

3.3钢渣粉的应用

在2018年，钢渣车间新上棒磨机后，更加有效的优化了钢渣粒度组成，通过更好的选渣工艺，将炼钢的钢渣废物进行综合利用，先后经过棒磨机破碎和磁选机选铁，选出了烧结可以使用的钢渣粉，在混合料中按1-2%配比进行混匀使用，取得了明显的效果，特别是在烧结原料结构紧张的情况下，矿种临时供应不足的时候，应用钢渣粉，可以有效改善烧结透气性，平衡烧结碱度，降低烧结成本，很好的减少了钢渣废弃物的排放，减少环境污染，同时能给铁前创造了经济效益。

3.4氧化铁皮的应用

新金钢铁从烧结生产以来就在混匀矿中配加一定量的氧化铁皮，一方面氧化铁皮具有高品位的优势，可以一定程度的提高烧结矿品位，并能代替少量高品位矿种；另一方面，氧化铁皮最为炼钢和轧钢工序筛下物，其TFe高达59.13%，比磁铁矿的亚铁还要高出一倍，因此在烧结过程中起到氧化放热的作业，很大程度的降低了烧结燃耗，新金烧结根据氧化铁皮循环料的数量，配比基本稳定在1.5-2%左右，吨耗达到17kg/t。

3.5烧结自产除尘灰及石灰筛下物的应用

烧结自产除尘灰包括烧结机尾除尘灰、振筛除尘灰、原料除尘灰和成品除尘灰，使用罐车运输和气力输送，送往料仓均匀配加，自烧结生产来，自产除尘灰全部用于内部循环消耗，减少除尘灰污染。

石灰筛下物可有效降低烧结对白灰的使用，可增加烧结混合料的透气性，但因其为未煅烧的石灰石，在烧结过程中起到吸热的作用，会一定程度的增加烧结燃料消耗，因此综合评价，烧结在使用过程中稳定配加在0.5-1%，做到不会影响烧结过程的前提下，同时降低烧结辅料成本，同步下每增加1%石灰筛下物可降低烧结矿成本2.5元/吨。

4  经济效益简要分析

综合上述可得，在针对不同的钢铁工业废弃物，进行不同的配加方式，从采取优化生产操作和改善运输等措施，大量并有效的利用各种废弃物，经济效益明显。

4.1烧结配加0.8-1%高炉上料除尘灰，0.5重力除尘灰，同比一共可代替0.6%燃耗，等同于可降低0.6kg/t燃料，同时受益于除尘灰价格廉价，同比可降低铁料成本16.68元/吨，按年产200万吨计算，年可创造效益1501.6万元；

4.2用氧化铁皮代替高品位外矿粉，综合单价差按400元/吨计算，年可创造效益823.5万元；

4.3用石灰筛下物代替白灰粉，综合单价差按460元/吨计算，年可创造效益510.5万元。

4.4使用钢渣粉可代替低品位外矿粉，综合单价按390元/吨计算，年可创造效益950万元；

5  结论

5.1在钢铁行业废弃物应用的过程中，会出现一系列的生产波动问题，比如在停机检修时间，不能使用罐车运输到料仓，造成环境严重污染；还有在使用过程中，因除尘灰粒度较细造成喷灰发生，给生产带来波动等等，但是通过优化工艺，设备改造和提升管理不同的措施，有效的克服了带来的各项问题，使生产稳定运行，进而可以稳定使用，形成良性循环。

5.2在现在的双碳目标下，继续稳定并改造使用各项废弃物，不但可以有效回收变废为宝，降低环境污染，又可以很好降低钢铁成本，提高了经济效益，同时给社会创造了效益。