含鐵固廢氧化還原技術

一、項目背景

鋼鐵企業在整個冶煉流程中會產生大量的含鐵固體廢棄物，特別是在燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼等生產工序中，各工序都會產生一些不同種類的含鐵固體廢棄物。如燒結過程中產生的工藝除塵灰和環境除塵灰；高爐冶煉過程中產生的高爐重力除塵灰、瓦斯泥、瓦斯灰；煉鋼過程中產生的二次除塵灰、轉爐泥、鋼渣；軋鋼過程中產生的氧化鐵皮等。這些固廢的產生量相當于鋼產量的22.5%，數量巨大，亟待處理，這也是鋼鐵工業的一大難題。

1、強制混合后返回燒結應用

目前，80%以上的企業是采用將上述物料強混后直接返回燒結應用。強混料工藝簡單，由于各種固廢粒度不均，化學成分復雜，加之轉爐泥非常粘稠，混勻和制粒都非常困難，嚴重地影響燒結透氣性，同時也影響燒結生產、影響燒結礦質量、以及影響高爐的使用壽命，而且固廢中大多為氧化鐵，利用率十分低下，同時固廢中的各種元素易形成循環富集，也增加了生產運行成本。利用率不足30%。

2、冷壓球的應用

將含鐵固廢混合，加入粘合劑，采用壓球機冷壓成球后自然晾干，然后直接加入轉爐生產中應用。

由于冷壓球在轉爐應用中遇熱粉化，應用率不足10%，還增加了轉爐的排塵量。現已基本停止應用。

3、轉底爐直接還原技術

轉底爐技術發源于美國，發展于日本，技術日趨成熟后被國內鋼廠引進。處理原料包括鋼鐵廠含鋅粉塵、氧化鐵皮、鐵精礦、釩鈦磁鐵礦、銅渣等。轉底爐直接還原技術雖然還原效果不錯，但該項目投資過大，生產運行成本過高，噸處理成本高達1000元以上。因此，采用該技術處理含鐵固廢的寥寥無幾。

4、回轉窯直接還原技術

回轉窯只適宜于處理含鋅等粉塵，用于鋅、鉛、錫等回收，尾料只能供給燒結再處理，不能直接供給高爐、轉爐，如果提鋅同時生產還原鐵粉，窯體結圈問題很難解決 。所以回轉窯直接還原技術僅限于鋅、鉛、錫等的回收，沒有真正應用于含鐵固廢的處理。

我公司與中國鋼鐵研究總院技術人員一直致力于含鐵固廢應用的研究，通過大量試驗，針對含鐵固廢冷壓成球后在煉鋼生產應用中存在的問題，在此基礎上研發了含鐵固廢氧化還原技術。將含鐵固廢按照科學配比進行配料，制成球團，然后再對其進行氧化還原，使其充分發生還原反應，既提高了球團的強度、含鐵率及金屬化率，同時也可以直接代替廢鋼應用于轉爐煉鋼生產，減少了生產工序，降低了運營成本，為企業增利創效。

二、含鐵固廢氧化還原技術方案

將除塵灰、轉爐泥、瓦斯灰、瓦斯泥、氧化鐵皮、磁選粉等固廢，按一定的科學配比混合后，進入制球生產線以一定的壓力冷壓成球。然后對其進行氧化還原處理，提高含鐵率及金屬化率，使其直接應用于煉鋼生產。

含鐵固廢氧化還原工藝流程（見圖1）

圖1 含鐵固廢氧化還原流程圖

三、核心設備

含鐵固廢氧化還原生產的主要設備有雙軸混合攪拌機、壓球機、烘干機、氧化還原機等。

1、雙軸混合攪拌機

雙軸混合攪拌機用于原料的混合，為了達到均勻性更佳，一般采用兩級混合攪拌。

圖2 雙軸混合攪拌機

2、壓球機

壓球機用于將按科學比例混合好的物料冷壓成球，得到強度為800N左右的冷壓球。

選用中高壓壓球機進行成型，以確保冷壓球的強度。

圖3 壓球機

3、氧化還原機

氧化還原機對冷壓球團塊進行氧化還原處理，采用的是改進型平面循環機、獨創的多噴嘴技術。

圖4 氧化還原機示意圖

四、產品質量要求

1、氧化還原處理后，全鐵含量可提高10%以上，金屬化率達60%以上。

2、氧化還原處理后的球團強度可達3000N以上。

五、氧化還原工藝特點

1、采用的氧化還原機專門用來處理含鐵固廢，與鋼鐵主流程生產匹配，能有效提升鋼鐵全流程物質流和能量流，使用的設備是專用于氧化還原設計的。

2、采用多噴嘴還原新工藝，球團受熱均勻，質量穩定。

3、采用雙軸混合攪拌機進行混合物料，強制攪拌均勻性好，產品質量均衡。

4、經過科學配比的固廢，再經過氧化還原技術處理后，還原球產品可直接應用于轉爐生產，減少了燒結、高爐生產工序，也解決了資源的循環再利用問題。

5、如果有需要，可直接增設除鋅設施，回收部分鋅元素。

6、氧化還原處理后，金屬化率高，可達60%以上。

六、效益預測

以建設年產25萬噸含鐵固廢氧化還原球生產線為例，預計占地約20000m2，廠房設備工程總投資約9000萬元。

25萬噸含鐵固廢氧化還原產品可比照燒結礦價格950元/噸計算，年銷售收入23750萬元，生產運行成本384元/噸（不計固廢成本），年成本9600萬元，則年利潤為14150萬元。

投資回收期為：9000/14150×12≈7.4個月

七、結論

含鐵固廢氧化還原技術，可以解決目前鋼鐵企業含鐵固廢堆放處理污染環境、資源能源浪費嚴重、整體利用附加值低、現有綜合利用技術少、影響其他生產工序正常進行、處理量少等一系列問題。是鋼鐵企業實現固廢資源化，實現高附加值、規模化綜合利用的有效途徑。該技術的生產設備與工藝匹配，經氧化還原處理后可實現含鐵固廢100%回收利用，并可獲得可觀的經濟效益。同時，此項目符合國家節能降碳等產業政策，適用于國內冶金行業推廣。